As viagens espaciais de longo prazo são prejudiciais à saúde. Muito ruim. Estar no espaço expõe as pessoas a níveis perigosamente elevados de radiação; A exposição prolongada à microgravidade pode danificar vários sistemas orgânicos, incluindo músculos, ossos e olhos. Viver durante meses ou anos em alojamentos apertados pode ter graves consequências psicológicas.

A chave para resolver estes problemas pode ser uma estratégia fisiológica de 250 milhões de anos que permite que mamíferos, aves, peixes e outros animais sobrevivam à escassez extrema, essencialmente ficando offline: a hibernação. Quando hibernam, os animais desligam quase completamente as suas funções corporais; eles não comem, bebem ou se movimentam e, igualmente importante, não têm fome, sede ou parecem estar resfriados. Esta capacidade notável poderá revelar-se crucial para ajudar os humanos a chegar a Marte e mais além – e também poderá ajudar a salvar a vida na Terra.

Acontece que a hibernação pode proteger contra muitos dos perigos de voos espaciais prolongados, incluindo exposição à radiação e perda óssea e muscular. Além disso, colocar os passageiros num estado inconsciente prolongado poderia ajudar a reduzir o custo de viver num espaço confinado durante meses ou anos. A hibernação também poderia reduzir significativamente a quantidade de comida e água necessárias para a viagem, reduzindo a carga útil e permitindo que os astronautas chegassem ao seu destino – e regressassem – em menos tempo.

O problema, claro, é que os humanos não hibernam naturalmente. Ao contrário de alguns esquilos, ursos, morcegos e muitas outras espécies, não evoluímos para reduzir radicalmente o nosso metabolismo quando os recursos são escassos. Para superar isso, um grupo crescente de cientistas em todo o mundo está trabalhando para desenvolver técnicas que possam induzir a hibernação em humanos com segurança.

Estes investigadores, alguns dos quais financiados pela Agência Espacial Europeia (ESA) e pela Nasa, estão a descobrir como os hibernadores se desligam – e voltam a ligar – sem os efeitos nocivos de meses sem comida, água ou exercício.

“Esta é uma área muito promissora”, diz Christiane Hahn, que supervisiona a investigação em biologia espacial na Esa. “Isso poderia mudar absolutamente o futuro das viagens espaciais.”

O perigos de espaço radiação

A radiação é uma preocupação particular para voos espaciais de longa distância. Na Terra, a atmosfera bloqueia a maioria das partículas radioativas; não há proteção no espaço. Durante uma longa viagem espacial, os passageiros estariam constantemente expostos a níveis perigosos de íons nocivos. Na verdade, as partículas podem ficar presas dentro da espaçonave, causando ainda mais danos aos que estão dentro dela. “Proteger as pessoas da radiação no espaço é um grande desafio”, diz Hahn. “Ainda não encontramos um escudo eficaz.”

A pesquisa mostrou que a hibernação protege contra esses danos. Durante a hibernação, os animais reduzem a sua actividade metabólica, utilizam menos oxigénio e compactam firmemente os seus filamentos de ADN, o que protege contra os danos da radiação. Além disso, os hibernadores possuem poderosos mecanismos de reparo do DNA.

“É incrível o que eles podem fazer”, diz Elena Gracheva, fisiologista da Universidade de Yale, que supervisiona uma grande colônia de esquilos de 13 linhas (assim chamados porque têm muitas linhas em seus corpos), que são nativos do meio-oeste dos Estados Unidos e do Canadá. As criaturas são mantidas em um hibernáculo, uma instalação especialmente projetada que recria seu habitat natural.

“Esses animais são como nós no verão, mas no inverno tornam-se organismos completamente diferentes”, diz ela. “A frequência cardíaca deles cai para um batimento a cada poucos minutos e a temperatura corporal chega a 4°C (39°F), que é a temperatura de uma geladeira. Mesmo assim, eles ainda estão vivos.”

Gračeva está pesquisando como os animais podem sobreviver sem água por até oito meses – durante a hibernação, os animais não bebem, mesmo que recebam água. Ela identificou uma área do cérebro, o órgão subfornical (SFO), que parece regular esse processo, bem como uma molécula que parece saciar a sede quando injetada no SFO. Ela observa que essa área do cérebro também existe em espécies que não hibernam, incluindo os humanos.

Os pesquisadores estão agora explorando maneiras de hackear a fisiologia humana para que nós também possamos colher esses benefícios. Eles estão experimentando medicamentos, ultrassom e outras estratégias para permitir que as pessoas entrem em um estado de letargia sintética, como é conhecido. (Embora os dois termos sejam frequentemente usados ​​de forma intercambiável, os cientistas geralmente definem o torpor como um estado de curto prazo que dura entre algumas horas e um dia, enquanto a hibernação dura muito mais tempo, semanas ou meses. O torpor sintético geralmente inclui desativação metabólica de curto e longo prazo.)

“É definitivamente factível”, diz a bioquímica Kelly Drew, professora do Instituto de Biologia do Ártico da Universidade do Alasca. Durante mais de duas décadas, Drew, financiado pela NASA, tem estudado esquilos terrestres árticos, que hibernam de agosto a maio, baixando a temperatura corporal de 37ºC para abaixo de zero. O trabalho de Drew concentrou-se em como os animais protegem seus cérebros, corações e músculos em baixas temperaturas, condições que de outra forma matariam células vivas. Ela e os seus colegas descobriram que durante a hibernação, a miosina, uma proteína muscular essencial, muda radicalmente a forma como utiliza a energia, permitindo-lhe sobreviver a temperaturas frias sem danos.

Identificação a chave mecanismos

Nos últimos anos, os pesquisadores conseguiram induzir o torpor sintético em vários animais. Quase todos esses experimentos usaram técnicas invasivas, geralmente algum tipo de cirurgia cerebral. O professor de fisiologia da Universidade de Bolonha, Matteo Cerri, por exemplo, teve como alvo células da rafe pálida, uma região do cérebro que desempenha um papel fundamental na regulação da temperatura e do uso de energia.

Mas embora este trabalho ajude a esclarecer os mecanismos envolvidos no processo, não seria prático, nem ético, abrir os crânios dos viajantes espaciais sempre que estes tivessem de entrar ou sair do torpor. A partir de 2023, vários grupos, incluindo cientistas da Universidade de Washington em St. Louis, usaram o ultrassom, uma técnica não invasiva que transmite ondas sonoras, para induzir letargia sintética em animais. Cerri e os seus colegas, que recebem financiamento da Esa, esperam começar em breve a testar esta abordagem em voluntários humanos saudáveis.

A hibernação é extremamente complexa – afinal, afeta todas as células do corpo – e é quase certo que há vários interruptores envolvidos no processo. A pesquisadora de neurociência do MIT, Siniša Hrvatin, identificou outra região do cérebro que parece desempenhar um papel fundamental neste processo. Num artigo publicado no início deste ano (mas ainda não revisto por pares), ele e a sua equipa focaram-se numa região conhecida como área pré-óptica, que desempenha um papel fundamental no metabolismo e na temperatura. Ao ativar neurônios na área pré-óptica dos hamsters, os pesquisadores os anestesiaram, baixando a temperatura corporal dos animais para 15ºC.

Hrvatin observa que esse circuito neural pré-óptico provavelmente existe em um grande número de animais, incluindo aqueles que não hibernam nem entram em torpor. Para Hrvatin, isto sugere que seria possível induzir um estado semelhante ao da hibernação em animais que normalmente não desligam. “Os principais aspectos do circuito parecem ser conservados em diferentes animais”, diz ele. “Acho que podemos usá-lo para modificar o metabolismo.” Não está claro se este circuito pré-óptico existe em humanos; ninguém olhou. Hrvatin planeja investigar esta questão em breve.

Alguns cientistas já estão fazendo experiências em humanos. Num estudo publicado no ano passado, o investigador da Universidade de Pittsburgh, Clifton Callaway, deu a pessoas saudáveis ​​um sedativo chamado dexmedetomidina durante cinco dias; isso causou uma queda de 20% no metabolismo e uma redução de 30% no consumo total de calorias. Comparado ao que um esquilo faz, esta é uma pequena queda. Mas Callaway, cujo trabalho é financiado pela NASA, diz que pode ser suficiente para proteger os passageiros de pelo menos alguns dos perigos dos voos espaciais. E durante uma viagem longa, mesmo uma queda relativamente pequena no metabolismo faria diferença na eficiência.

“Uma viagem a Marte exigirá cerca de 300 kg de comida por astronauta, ida e volta”, diz ele. “Se você conseguir reduzi-lo em um quarto ou mais, pode aumentar.”

Salvando viver na terra, também

A promessa do estupor sintético vai muito além de tornar as viagens espaciais mais seguras. Os cientistas estão estudando-o como tratamento para uma ampla gama de doenças, incluindo câncer e doença de Alzheimer. A hibernação parece desencadear extensas capacidades de reparação e regeneração em muitos órgãos e tipos de células. Parece interferir no crescimento das células cancerígenas e torná-las mais vulneráveis ​​ao tratamento. Tanto Cerri quanto Hrvatin exploram esta área. “Isso tem muito potencial terapêutico”, diz Cerri. “É uma área incrivelmente emocionante.” Drew, professor da Universidade do Alasca, e outros acham que também pode ser útil na obesidade; Ao aumentar e não diminuir o metabolismo, os médicos poderiam ajudar as pessoas a queimar mais calorias.

Um grupo de cientistas holandeses identificou uma molécula relacionada com a hibernação que acreditam ter potencial para tratar a doença de Parkinson, insuficiência cardíaca, asma e outras doenças. Rob Henning, Roelof Hut e Kees van der Graaf, pesquisadores da Universidade de Groningen, isolaram a molécula SUL-138 de hamsters sírios, que entram em estado de estupor quando a temperatura cai abaixo de 18ºC. Henning e seus colegas testaram o composto em vários animais que não hibernavam e mostraram que ele possui amplas propriedades protetoras e regenerativas. Recentemente, eles iniciaram um pequeno teste em humanos deste composto para pacientes com doença de Parkinson.

“O céu é o limite”, diz Henning. “Quando converso com meus colegas médicos, sempre digo: ‘Qual é o seu problema? Vou resolver com a hibernação'”.

Callaway, que também é médico emergencista, diz que a indolência sintética pode ser útil para todos os tipos de emergências médicas, incluindo ataques cardíacos, derrames e lesões cerebrais, quando os médicos desejam desacelerar rapidamente o metabolismo e reduzir a inflamação para lhes dar tempo para tratar o problema. Ao contrário dos pacientes em coma induzido, os pacientes com torpor sintético não precisariam de suporte vital, pois seus cérebros ainda estariam ativos. Ele diz que o torpor tem potencial para ser uma versão melhorada da hipotermia terapêutica, uma técnica que tem sido usada há décadas.

Embora benéfica, a hipotermia tem uma grande desvantagem: o corpo combate o frio tremendo, aumentando a inflamação e fazendo o coração bater mais rápido. Esta tentativa frenética de se manter aquecido pode limitar os benefícios do tratamento. Em contraste, os animais em hibernação não reagem tão fortemente ao frio; essa diferença pode tornar o torpor sintético uma ferramenta muito mais eficaz em caso de emergência.

A maioria dos especialistas concorda que o primeiro uso humano da hibernação provavelmente será médico. Hrvatin vê o transplante de órgãos como uma primeira opção provável: ele diz que seria relativamente simples ativar algumas vias de hibernação para prolongar o tempo de sobrevivência do órgão. Os pesquisadores já estão fazendo experiências com isso e descobriram que pode aumentar significativamente a longevidade dos órgãos.

Existem vários pontos de vista sobre quando a inércia sintética se tornará uma realidade para os humanos. Cerri está entre os mais otimistas – acredita que isso acontecerá nos próximos 10 ou 15 anos. A maioria dos especialistas acha que levará mais tempo; Hahn, o cientista da ESA, pensa que levará várias décadas.

Ela e outros salientam que antes que o torpor possa ser usado para viagens espaciais ou para tratamento médico, os investigadores precisam de compreender muito melhor o processo. Caso contrário, diz ela, corremos o risco de todos os tipos de cenários de pesadelo de ficção científica. “Induzir o estupor é muito bem compreendido”, diz ela. “Refazer alguém não é. Temos que ter certeza de que ambas as partes estão certas.”