Los viajes espaciales, el sueño de la humanidad y la cima del avance tecnológico, conllevan un inesperado e intrigante paralelismo con uno de los procesos biológicos más fundamentales de la Tierra: el envejecimiento. A primera vista, estar en un estado de ingravidez parece liberador, pero para el cuerpo humano es un entorno que desencadena una cascada de cambios fisiológicos increíblemente similares a los que experimentamos con el paso de los años. Uno de los desafíos más pronunciados a los que se enfrentan los astronautas es el deterioro acelerado del cuerpo, manifestado a través de la debilidad muscular, la pérdida de densidad ósea y un sistema inmunológico comprometido. Estos síntomas, que en la Tierra suelen asociarse con la tercera edad, se convierten en una realidad cotidiana en el espacio para los individuos más sanos y en mejor forma física.

Esta asombrosa similitud ha impulsado a la comunidad científica a investigar más a fondo. Si bien los efectos sistémicos de los vuelos espaciales en el cuerpo están bien documentados, los mecanismos que ocurren a nivel microscópico y celular han permanecido en gran parte inexplorados. Fue precisamente este vacío el que Sharon van Rijthoven, estudiante de la Delft University of Technology y de la Vrije Universiteit Amsterdam, decidió llenar durante su pasantía en la Agencia Espacial Europea (ESA). Su investigación profundizó en el núcleo del problema, comparando los marcadores celulares del envejecimiento con los cambios que experimentan las células en condiciones de gravedad alterada.

El cuerpo humano en un mundo sin peso

Cuando los astronautas llegan a la Estación Espacial Internacional (EEI), entran en un mundo sin peso. Flotar a través de los módulos puede parecer divertido, pero la falta de fuerza gravitacional significa que el sistema musculoesquelético, diseñado para una lucha constante contra la gravedad de la Tierra, pierde su función principal. Los músculos que nos mantienen erguidos y los huesos que soportan nuestro peso se vuelven de repente parcialmente redundantes. Sin una carga constante, el cuerpo inicia un proceso de adaptación que es, en esencia, un proceso de atrofia. Las fibras musculares se encogen y los huesos pierden calcio y otros minerales clave, volviéndose más frágiles y porosos. Se estima que en microgravedad, los astronautas pueden perder hasta un 1 % a un 2 % de su densidad ósea al mes en huesos clave como el fémur, una tasa de pérdida comparable a la de las mujeres mayores con osteoporosis en la Tierra.

Para contrarrestar este drástico deterioro y garantizar un regreso seguro a la Tierra, donde sus cuerpos volverán a estar expuestos a la fuerza total de la gravedad, los astronautas se someten a un régimen de ejercicio extremadamente estricto y exigente. Diariamente, seis días a la semana, dedican aproximadamente dos horas y media a hacer ejercicio. Su gimnasio espacial está equipado con dispositivos especializados diseñados para funcionar en un estado de ingravidez. Esto incluye máquinas como el ARED (Advanced Resistive Exercise Device), que utiliza cilindros de vacío para simular el levantamiento de pesas, la cinta de correr T2 a la que los astronautas se sujetan con arneses elásticos para no flotar, y la bicicleta estática CEVIS (Cycle Ergometer with Vibration Isolation and Stabilization System). Estos esfuerzos son cruciales para mantener la fuerza muscular y promover la conservación de la masa ósea.

Paralelismos celulares entre el espacio y el tiempo

Sharon van Rijthoven señaló en su investigación que, aunque a nivel de todo el organismo vemos numerosas similitudes entre los efectos del envejecimiento y la microgravedad, pocos estudios se han centrado en los cambios a nivel celular. Su trabajo, publicado en la prestigiosa revista FASEB Journal, sentó las bases para comprender esta conexión desde sus cimientos, desde la perspectiva de la propia célula.

Para llevar a cabo un análisis exhaustivo, Sharon consideró tres formas de gravedad alterada, que difieren de lo que experimentamos a diario en la Tierra. La primera es, por supuesto, la microgravedad, el estado de ingravidez casi total que experimentan los astronautas en órbita. La segunda es la microgravedad simulada, que los científicos pueden crear en la Tierra utilizando diversas técnicas. Para muestras biológicas, como cultivos celulares, se utilizan dispositivos como la Máquina de Posicionamiento Aleatorio (Random Positioning Machine) o un clinostato, que, mediante una rotación constante, evitan que las células "sientan" una única dirección de la gravedad. Para estudios en humanos, el modelo más utilizado es el reposo en cama con la cabeza inclinada hacia abajo (Head-Down Tilt Bed Rest), donde la permanencia prolongada en esta posición simula la redistribución de fluidos y la reducción de la carga en la parte inferior del cuerpo, de forma similar al espacio. La tercera forma es la hipergravedad, o fuerza gravitacional aumentada, que se puede crear en centrifugadoras de gran diámetro, como la que posee la ESA, y que expone las muestras a fuerzas varias veces más fuertes que la gravedad de la Tierra.

Hallazgos inesperados de un profundo análisis celular

El estudio comparó hasta 165 signos conocidos de envejecimiento a nivel celular con las investigaciones existentes sobre el impacto de la gravedad alterada en las células. La hipótesis inicial era lógica y elegante: dado que la microgravedad causa síntomas sistémicos similares al envejecimiento, se esperaba que los marcadores celulares mostraran la misma tendencia. La suposición era que los signos del envejecimiento coincidirían con los observados en la microgravedad real o simulada, mientras que en la hipergravedad los efectos serían opuestos, potencialmente incluso "rejuvenecedores" para la célula.

Sin embargo, como suele ocurrir en la ciencia, los resultados estuvieron lejos de ser simples y directos. El resultado destrozó las expectativas iniciales y reveló una imagen mucho más compleja. De los 165 signos celulares de envejecimiento analizados, menos de un tercio mostró una coincidencia, es decir, un efecto similar entre el envejecimiento biológico y la exposición a la microgravedad real o simulada. Otro tercio de los signos aún no se ha investigado en absoluto en el contexto de la gravedad alterada, lo que indica un área enorme para futuras investigaciones. Lo que fue particularmente sorprendente es que el quince por ciento de los signos mostró efectos completamente opuestos. En otras palabras, en algunos aspectos, la microgravedad actuó sobre las células de manera opuesta al proceso de envejecimiento. Estos resultados no proporcionaron una respuesta clara sobre por qué los efectos sistémicos del envejecimiento y la microgravedad son tan similares, pero abrieron la puerta a nuevas e intrigantes teorías.

Una nueva hipótesis: comunicación celular "distorsionada"

Enfrentada a estos datos complejos, Sharon van Rijthoven propuso en su trabajo una teoría innovadora. Aunque tanto el envejecimiento como la gravedad alterada afectan la forma en que las células "hablan" entre sí, ella sugiere que los mecanismos subyacentes son completamente diferentes. Su hipótesis se centra en un proceso llamado mecanotransducción. Esta es la capacidad fundamental de las células para sentir las fuerzas físicas de su entorno, como la presión, el estiramiento o la gravedad, y convertir estos estímulos mecánicos en señales bioquímicas que gobiernan su comportamiento, crecimiento y función.

En la microgravedad, predice Sharon, esta vía de comunicación clave se interrumpe. Las células, privadas de la señal gravitacional constante, se vuelven "sordas" a su entorno físico. Sharon lo explica vívidamente con una analogía del juego del "teléfono descompuesto", donde un mensaje se transmite de persona a persona y al final llega completamente distorsionado. En el mundo celular, la pérdida de una señal mecánica clara conduce a una cascada de órdenes bioquímicas erróneas. Las células comienzan a recibir instrucciones confusas, lo que las lleva a comportarse como si estuvieran envejeciendo: reducen su actividad, cambian su expresión génica o entran en un estado de latencia. La diferencia clave, según esta teoría, es que en el envejecimiento biológico se produce un daño real, a menudo irreversible, en los componentes celulares, mientras que en la microgravedad el problema reside en el "software", en la comunicación distorsionada, y no necesariamente en el "hardware" de la propia célula.

Esta teoría implica que, aunque las células en el espacio imitan el envejecimiento, en realidad no envejecen de la misma manera fundamental. Esto explica por qué los efectos de un vuelo espacial, a diferencia del envejecimiento real, son en gran medida reversibles. Cuando los astronautas regresan a la Tierra, la gravedad restablece una señal mecánica clara, el "teléfono descompuesto" se arregla y las células vuelven gradualmente a su funcionamiento normal. Este conocimiento es una excelente noticia para los astronautas que visitan la EEI. A una escala científica más amplia, esta investigación destaca cuántas incógnitas existen todavía en lo que respecta a los efectos celulares de la gravedad alterada, abriendo nuevos campos para futuros experimentos y estudios. Jack van Loon, el mentor de Sharon en el laboratorio de la ESA, señala que este estudio demuestra perfectamente los beneficios de brindar oportunidades a jóvenes investigadores, cuya nueva perspectiva puede conducir a publicaciones impresionantes y a la identificación de áreas clave para futuras investigaciones científicas.