La microgravità innesca cambiamenti nel nostri geni

L'analisi genetica eseguita sui vermi portati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) ha mostrato "sottili cambiamenti" in circa un migliaio di geni

La microgravità influenza i nostri geni, a rivelarlo uno studio condotto sui vermi a bordo della Stazione Spaziale Internazionale, i risultati indicano un potenziale ostacolo per le future missioni di esplorazione spaziale con equipaggio.

I ricercatori dell’Università di Exeter e dal GeneLab della NASA hanno ideato un esperimento, che coinvolge vermi Caenorhabditis elegans, per studiare l’effetto della microgravità sul DNA. L’analisi genetica eseguita sui vermi portati a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) ha mostrato “sottili cambiamenti” in circa un migliaio di geni. Mentre la maggior parte dei geni sono stati poco influenzati, i ricercatori hanno scoperto che le cellule del sistema nervoso, i neuroni, che trasmettono informazioni tra diverse parti del cervello e del sistema nervoso attraverso segnali chimici e impulsi elettrici, sono state particolarmente colpite. Lo studio migliora la nostra comprensione del motivo per cui gli organismi viventi, esseri umani compresi, subiscono un declino fisico quando affrontano i rigori dello spazio.

Come ha affermato il dott. Timothy Etheridge, dell’Università di Exeter: “Abbiamo esaminato i livelli di ogni gene nel genoma dei vermi e identificato un chiaro modello di cambiamento genetico. Questi cambiamenti potrebbero dirci perché il corpo reagisce male al volo spaziale. Ci fornisce inoltre alcuni obiettivi terapeutici in termini di riduzione di questi effetti sulla salute, che sono attualmente una delle principali barriere all’esplorazione dello spazio profondo”.

I vermi sono stati esposti alla microgravità che si sperimenta a bordo della Stazione Spaziale Internazionale e ad una gravità maggiore di quella terrestre generata dalle centrifughe. Dallo studio è emerso che i test ad alta gravità hanno fornito ai ricercatori più dati sugli impatti genetici della microgravità e hanno permesso loro di cercare possibili trattamenti utilizzando l’alta gravità nello spazio.

Come ha spiegato l’autore principale dello studio Craig Willis, dell’Università di Exeter: “Un passo cruciale verso il superamento di qualsiasi condizione fisiologica è prima comprendere il suo meccanismo molecolare sottostante. Abbiamo identificato geni con ruoli nella funzione neuronale e nel metabolismo cellulare che sono influenzati dai cambiamenti gravitazionali. Questi vermi mostrano firme molecolari e caratteristiche fisiologiche che rispecchiano da vicino quelle osservate negli esseri umani, quindi i nostri risultati dovrebbero fornire le basi per una migliore comprensione del declino della salute indotto dai voli spaziali nei mammiferi e, infine, negli esseri umani”.

Secondo il team britannico quindi, i cambiamenti genetici potrebbero essere la causa per cui gli astronauti sembrano soffrire così tanti problemi. Puntare a mitigare gli effetti della microgravità sulla salute potrebbe rallentare il declino fisico, e questo sarebbe un “passo cruciale” per l’esplorazione dello spazio profondo. Inoltre, comprendere l’impatto che la microgravità ha sui geni sarebbe un importante passo per ridurne gli effetti. Il dottor Etheridge concludendo ha aggiunto: “Questo studio evidenzia il ruolo in corso degli scienziati dell’Europa e del Regno Unito nella ricerca sulle scienze della vita del volo spaziale”.

Un altro studio ha esaminato l’impatto della microgravità e del volo spaziale sui mitocondri. Utilizzando i dati raccolti da una serie di ricerche diverse, un team multidisciplinare del Centro di ricerca Ames della NASA ha trovato un filo conduttore che spiega la perdita di massa ossea e muscolare, disfunzioni immunitarie, problemi cardiaci e epatici negli astronauti. I ricercatori hanno scoperto che la causa di questi problemi è una disfunzione nei mitocondri.

Come afferma l’autore senior Afshin Beheshti: “Abbiamo iniziato chiedendoci se al corpo nello spazio sta accadendo una sorta di meccanismo universale che potrebbe spiegare ciò che abbiamo osservato. Quello che abbiamo scoperto più e più volte è che sta succedendo qualcosa con la regolazione dei mitocondri che mette fuori gioco tutto”.

I problemi al fegato, agli occhi e altri problemi sono correlati ai mitocondri.

“Sono rimasto molto sorpreso di vedere che i mitocondri sono così importanti, perché non erano sul nostro radar”, afferma Beheshti. Il team spera di sviluppare contromisure, che includono cure farmacologiche per ridurre i rischi dei disturbi mitocondriali.

Un ulteriore studio, del Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute, ha scoperto che i moscerini della frutta, che hanno trascorso metà della loro vita sulla ISS, hanno sperimentato profondi cambiamenti strutturali e biochimici nei loro cuori. Lo studio, pubblicato su Cell Reports, suggerisce che gli astronauti che trascorrono molto tempo nello spazio, che sarebbe necessario per la costruzione di una colonia lunare o in un viaggio verso Marte, potrebbero subire effetti simili. La ricerca ha rivelato nuove intuizioni che un giorno potrebbero essere utili alle persone sulla Terra che sono lungodegenti o che vivono con malattie cardiache.

L’autrice dello studio, Karen Ocorr, afferma: “Per la prima volta, possiamo vedere i cambiamenti cellulari e molecolari che possono essere alla base delle condizioni cardiache osservate negli studi sugli astronauti. Abbiamo avviato questo studio per comprendere gli effetti della microgravità sul cuore e ora abbiamo una tabella di marcia che possiamo utilizzare per iniziare a sviluppare strategie per mantenere il cuore degli astronauti forte e sano”.

I risultati dello studio sui vermi Caenorhabditis elegans sono stati pubblicati sulla rivista iScience .

Fonte: https://phys.org/news/2020-11-space-worms-reveals-gravity-affects.html

Fonte: https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-8986743/Living-space-low-gravity-triggers-changes-GENES-study-worms-ISS-shows.html