La microgravità è una delle più importanti sfide che il corpo umano affronta durante le missioni spaziali. Gli astronauti seguono protocolli di allenamento prima, durante e dopo ogni missione per limitare questi effetti, ma per capire davvero cosa succede servono modelli biologici semplici e ben controllabili. Come in molte ricerche mediche, vengono studiati anche gli animali. Nel caso che presentiamo, gli studi partono da organismi lunghi appena un millimetro: piccoli vermi della specie C. elegans. Lanciati nello spazio, verso la Stazione spaziale internazionale, lo scorso 11 aprile.
Il laboratorio in miniatura Petri Pod. Crediti: University of Exeter
I C. elegans sono nematodi ampiamente usati in biologia come organismo modello, avendo in comune con l’uomo molti geni e molte vie biologiche fondamentali. Non solo qui sulla terra, ma anche per studiare le conseguenze della permanenza in orbita. Hanno infatti alle spalle già numerosi viaggi spaziali. L’esperimento lanciato l’11 aprile, finanziato dall’agenzia spaziale del Regno Unito e condotto dall’Università di Exeter, consiste in un mini-laboratorio orbitante, chiamato Petri Pod, che tramite un braccio robotico verrà posizionato all’esterno della Stazione spaziale per circa 15 settimane. Si tratta di un sistema autonomo, grande 10x10x30 cm e di 3 kg di peso, progettato per contenere i microrganismi, per fornire loro acqua e cibo e per mantenere condizioni di temperatura, pressione e aria adeguate. E per consentire ai ricercatori di osservare gli esemplari da remoto, grazie a fotocamere in miniatura che inviano a terra immagini a fluorescenza e in luce bianca. Un esperimento di biologia complesso, dunque, e dai risultati potenzialmente significativi, condotto in formato ridotto e a costi relativamente contenuti.
La scelta del C. elegans è dovuta alla necessità di usare un organismo molto piccolo e facilmente osservabile per studiare processi biologici importanti. La microgravità, infatti, altera muscoli, ossa, fluidi corporei e perfino il sistema nervoso: un verme trasparente, con un corpo e un ciclo vitale facili da seguire, diventa un ottimo modello biologico.
La ricerca sul Caenorhabditis elegans – questo il suo nome per esteso – aveva già mostrato come questo verme possa completare interi cicli vitali nello spazio e come sia riuscito ad adattarsi, con alterazioni di metabolismo e percorsi molecolari legati al muscolo che ricordavano, almeno in parte, ciò che avviene negli astronauti. Aveva inoltre suggerito che, in condizioni di microgravità, la riduzione del contatto con l’ambiente possa contribuire ad alterazioni neuromuscolari nei vermi, con effetti su dopamina e calcio: un indizio importante perché separa gli effetti della microgravità da quelli, più sottili, dell’isolamento sensoriale.
«Studiando come questi vermi sopravvivono e si adattano nello spazio», dice Tim Etheridge, della University of Exeter Medical School, «possiamo iniziare a individuare i meccanismi biologici che, in ultima analisi, contribuiranno a proteggere gli astronauti durante le missioni di lunga durata – e ci avvicineranno di un passo alla possibilità che gli esseri umani vivano sulla Luna».