Enquanto o mundo comemora duas décadas de humanos em órbita ao redor da Terra na Estação Espacial Internacional, o resumo da ciência deste mês não olhará apenas para as últimas quatro semanas de pesquisas europeias no espaço, mas 20 anos – com foco na investigação humana, naturalmente.
Em novembro de 2000, o primeiro humano entrou na Estação Espacial Internacional de dois módulos e a ESA realizou a sua primeira experiência apenas três meses depois.
A coordenadora de investigação de voos espaciais humanos da ESA, Jennifer Ngo-Anh, explica os benefícios da investigação na Estação Espacial: “Normalmente fazemos três tipos de experiências, pesquisas que não podem ser feitas na Terra, pesquisas para compreender e melhorar a saúde dos astronautas e pesquisas que exploram o aspeto único do envio de humanos perfeitamente saudáveis e aptos para um ambiente novo e stressante.”
“Como poderá verificar na lista abaixo, esta investigação está a ajudar-nos a explorar mais profundamente o nosso Sistema Solar, mas beneficia as pessoas na Terra com novos conhecimentos, novas tecnologias e novas técnicas – o voo espacial é um motor para a engenhosidade.”
Aqui estão 20 das nossas experiências favoritas de duas décadas de habitação:
- Brain-DTI
Este estudo fez exames cerebrais aos astronautas para medir a “plasticidade” ou a rapidez com que os seus cérebros se adaptam a novos dados. A conclusão tranquilizadora é que os cérebros se adaptam surpreendentemente bem, embora as pesquisas indiquem que os efeitos da flutuação na ausência de peso marcam o cérebro para sempre.
- 42 é a resposta
A instalação do Biolab no Columbus foi usada para investigar o tempo que as células imunitárias dos mamíferos levam para se adaptarem à microgravidade: 42 segundos, coincidentemente o significado da vida de acordo com Douglas Adams em ‘The Hitchhiker’s Guide to the Galaxy’ e o número da Expedição da Estação Espacial que realizou a experiência!
- Ritmos circadianos
Esta experiência monitoriza a temperatura corporal de um astronauta para aprender sobre o nosso relógio interno. Um novo termómetro não invasivo foi projetado e comercializado na Terra para obter resultados que surpreenderam os investigadores, pois mostrou um aumento sustentado na temperatura corporal.
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Células endoteliais
A investigação nas células que revestem os nossos vasos sanguíneos está a ajudar a entender como e por que se contraem e expandem, e por que têm funcionalidade reduzida na velhice na Terra.
- Crescimento de vasos sanguíneos
Não contente em apenas observar, que tal cultivar novos vasos sanguíneos no espaço? Esta experiência explorou a ausência de gravidade para ver se podemos desenvolver novos órgãos tridimensionais. Na Terra, a gravidade puxa as células para baixo, tornando as estruturas 3D mais difíceis de serem alcançadas em laboratório.
- Dormir melhor
Dormir é importante, e estar alerta ainda mais se estiver prestes a atracar duas aeronaves a muitos milhões de quilómetros da Terra. Mas como garantir que os astronautas tenham uma boa noite de sono quando o Sol se põe 16 vezes por dia visto da Estação Espacial Internacional? Estrutura, luz e ajudas químicas, se necessário, são a resposta (até agora), e estas descobertas também se aplicam na Terra.
- Vessel-ID
Esta experiência não é uma pesquisa em humanos, mas literalmente salvou vidas. O recetor de monitorização de tráfego global Vessel-ID foi testado fora do laboratório Columbus e detetou um sinalizador de emergência de um navio de pesca; as autoridades de busca e salvamento foram então notificadas. O que aprendemos com esta experiência agora é voar como um satélite independente.
- Sistema imunológico stressado
A experiência Immuno adotou uma abordagem holística para investigar o stresse, utilizando questionários, amostras de sangue e leituras de temperatura dos astronautas, mostrando que o sistema imunológico está descontrolado. Por necessidade, os investigadores desenvolveram novas maneiras de analisar pequenas quantidades de sangue, de modo a não drenar os suprimentos já esgotados dos astronautas. Agora, os instrumentos e os métodos usados estão a ser partilhados com a comunidade médica para auxiliar no cuidado de recém-nascidos em risco, que têm ainda menos sangue para ser usado para análise.
- Osteoporose – sal não é bom
Os ossos dos astronautas sofrem osteoporose acelerada durante voos espaciais. Esta doença custa à Europa cerca de 25 mil milhões de euros por ano e, geralmente, afeta os idosos, resultando em ossos quebradiços e frágeis e quadris e braços partidos devido a quedas. Estudar astronautas no espaço mostrou que a acidez no corpo acelera a perda óssea e pode-se neutralizar a acidez ao comer menos sal ou tomar comprimidos de bicarbonato como uma medida preventiva simples. Na Terra, um estudo levaria décadas para ver os resultados, mas o envelhecimento acelerado observado em astronautas permite que os investigadores acelerem as ideias.
- Exame ósseo 3D
Para acompanhar o estudo acima em mais detalhes, as experiências EDOS-1 e 2 exigiram melhores exames médicos para ver a estrutura mais fina dos ossos dos astronautas – então criaram exatamente isso. O scanner Xtreme CT que a ESA ajudou a desenvolver pode mostrar a arquitetura microscópica dos ossos e a sua força, para monitorizar os ossos de todos na Terra e ao redor dela.
- Leveduras
Outra experiência no Biolab investigou estirpes de leveduras que foram usadas para fazer pães e bebidas fermentadas durante séculos. Sem surpresa, na microgravidade a levedura mostrou sinais de stresse e teve problemas para construir as paredes celulares. As células desviaram a sua energia para se reparar e cresceram com menos rapidez. Ao analisar as estirpes que tiveram melhor desempenho em microgravidade, os investigadores puderam identificar genes que poderiam ser usados para missões espaciais mais longas. Leveduras espaciais podem ser cultivadas para futuras missões em planetas distantes – alguém interessado numa padaria espacial?
- 5-LOX
A enzima 5-LOX regula a expectativa de vida das células humanas. A maioria das células humanas divide-se e regenera-se, mas o número de vezes que estas se replicam é limitado. Investigadores italianos queriam descobrir como essa enzima estava a afetar a saúde dos astronautas no espaço e descobriram que as células que voaram no espaço mostraram mais atividade 5-LOX do que as amostras centrifugadas, dando aos cientistas uma enzima-alvo que poderia desempenhar um papel no enfraquecimento do sistema imunológico. A enzima pode ser bloqueada com medicamentos existentes, portanto, usar estas descobertas para melhorar a saúde humana é uma realidade próxima. Quem sabe que comprimidos para prolongar a vida poderiam ser desenvolvidas no futuro, tudo graças a uma experiência espacial de dois dias.
- Encontrar a chave
Uma experiência semelhante testou as células do sistema imunológico em gravidade artificial no espaço e mostrou que um transmissor específico nas células, chamado de via Rel/NF-kB, para de funcionar na ausência de gravidade. Encontrar qual gene faz o quê, é como encontrar a chave certa para caber num buraco de fechadura, sem ter encontrado o buraco da fechadura ainda. Estudar células que voaram na Estação Espacial Internacional está a colocar os investigadores no caminho certo para encontrar a chave para o funcionamento do nosso sistema imunológico. A indústria farmacêutica também pode encontrar os genes que precisam ser ativados para combater doenças específicas e anticorpos feitos sob medida.
- Olhos de laser
Para onde olham os astronautas no espaço? Uma pergunta simples para a ciência, mas para respondê-la a equipa de investigação por trás desta experiência necessitava rastrear, constantemente, os olhos dos astronautas. Um novo instrumento foi desenvolvido para essa pesquisa espacial e agora encontra-se em quase todas as cirurgias a laser para os olhos na Europa, onde a precisão cirúrgica é fundamental.
- Diagnóstico remoto
Manter um astronauta em forma e saudável à distância é a tarefa do cirurgião de voo na Terra. Nem todos os astronautas podem ser médicos, portanto máquinas pequenas e fáceis de usar são necessárias para o diagnóstico, mas também para a pesquisa em saúde humana. Grandes avanços foram feitos nas últimas duas décadas em máquinas de ultrassom, monitores de frequência cardíaca, termómetros, bem como na operação e envio de dados para profissionais médicos a muitos milhares de quilómetros de distância. A máquina Tempus Pro é o culminar disso e pode ser usada com igual eficácia em todo o nosso planeta.
- Manter-se forte
Músculos fortes são um trabalho árduo na Terra – e ainda mais difícil no espaço, onde certos músculos usados para andar ou sentar não são necessários na ausência de peso, os “músculos antigravitacionais”. Estudos mostraram que os astronautas experienciam uma perda de até 20% de massa muscular apenas em missões de curta duração, o que é preocupante para um astronauta prestes a pousar em Marte após um voo de nove meses. A experiência de Biópsia Muscular está a investigar como as células se comunicam (denominadas vias de sinalização). Os investigadores suspeitam que a comunicação celular está ligada ao sensor de gravidade e que as células se comunicam menos no espaço. O estudo ainda está em andamento, mas a equipa científica já tem imagens de biópsias musculares que mostram espaços aumentados de tecido intramuscular após um voo, uma confirmação inicial da sua hipótese.
- Saúde pulmonar
Como se adaptam os pulmões ao voo espacial? Este estudo liderado pela Suécia colocou astronautas na câmara de vácuo da Estação Espacial e bombeou ar para reduzir a pressão, mostrando resultados surpreendentes nos níveis de óxido nítrico exalado. Os investigadores desenvolveram um medicamento com efeito seletivo único na circulação pulmonar. A droga dilata os vasos sanguíneos e neutraliza aumentos da pressão sanguínea local com risco de vida. Na Lua e em Marte, os pulmões dos astronautas podem ficar facilmente irritados ou inflamados por partículas de poeira, visto que estas não pousam no solo, mas circulam indefinidamente.
- Velhice
Os nossos cérebros estão em constante mudança – os nervos e as células de conexão reorganizam-se a cada nova experiência, mas tornam-se menos bons nisso na velhice. Os cientistas espreitaram dentro da cabeça dos astronautas na experiência Neurospat para entender como se adaptam aos seus novos ambientes e desenvolveram novas ferramentas para testar a cognição espacial que será de grande ajuda para o envelhecimento do nosso cérebro.
- Os humanos são mais limpos do que pensávamos
Durante vinte anos, os humanos viveram na cerrada Estação Espacial Internacional – sem um chuveiro para tomar banho. Não há nenhum lugar na Terra onde os investigadores possam investigar como as bactérias evoluem e vivem num ambiente tão coeso. A preocupação com o crescimento desenfreado de bactérias está sempre aqui, mas parece que não é tão mau, com cerca de 55 tipos de bactérias a encontrar um equilíbrio saudável ao redor da Estação Espacial. Isto não significa que a pesquisa está a ser feita em materiais fáceis de limpar que manterão as bactérias sob controlo.
- Misturas
Esta série de experiências é baseada na física, mas observar como os líquidos se misturam a um nível molecular está a melhorar a vida útil dos medicamentos na Terra. As experiências SODI, em essência, observam dois líquidos juntos na ausência de gravidade. Como os dois líquidos se misturam constantemente e interferem um no outro, os resultados são interessantes para empresas que desenvolvem medicamentos à base de anticorpos que são notoriamente conhecidos por serem líquidos instáveis.
Esta é apenas uma pequena seleção das experiências europeias executadas na Estação Espacial Internacional que se concentram na pesquisa humana. Cerca de 400 investigações da ESA foram realizadas desde o lançamento do primeiro módulo e outras milhares são lideradas por outras quatro agências espaciais que trabalham juntas para manter a Estação Espacial no alto: NASA, Roscosmos da Rússia, JAXA do Japão e Agência Espacial Canadiana.
Com a Estação Espacial definida para continuar a funcionar por muitos mais anos, o futuro é brilhante para a investigação no nosso laboratório exclusivo. “Ouvimos investigadores e empresas e estamos a tornar a investigação espacial mais acessível, por exemplo, com empresas que oferecem serviços para projetar, construir, voar e executar testes num pacote global,” diz Jennifer.
“As pesquisas realizadas na Estação Espacial quase sempre fornecem resultados surpreendentes, avançando o nosso conhecimento do mundo, da humanidade e beneficiando as pessoas na Terra. Durante 20 anos, temos trabalhado na vanguarda de onde a ciência e a engenharia se encontram e estou ansiosa para ver muitos mais anos de experiências e resultados interessantes.”
Notícia e imagens: ESA
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