Los viajes espaciales de larga duración representan un desafío fisiológico extremo para el cuerpo humano. Según investigadores de la Agencia Espacial Europea, la exposición prolongada al espacio causa daños severos en múltiples sistemas del organismo. La radiación cósmica, sin protección atmosférica, expone continuamente a los viajeros a niveles peligrosos de iones dañinos que pueden quedar atrapados dentro de la nave, aumentando el daño a quienes viajan en ella. Además, la microgravedad prolongada deteriora músculos, huesos y ojos, mientras que vivir durante meses o años en espacios reducidos genera efectos psicológicos graves.

La hibernación, un mecanismo fisiológico que ha permitido a mamíferos, aves, peces y otros animales sobrevivir durante períodos de escasez extrema durante 250 millones de años, podría ser la solución. Cuando los animales hibernan, desactivan casi completamente sus funciones corporales: no comen, no beben, no se mueven, y no experimentan hambre, sed ni frío. Esta capacidad extraordinaria ofrece múltiples ventajas para los viajes espaciales.

Según Christiane Hahn, quien supervisa la investigación en biología espacial de la Agencia Espacial Europea, "esto es un área muy prometedora. Podría absolutamente transformar el futuro de los viajes espaciales". La hibernación protege contra muchos de los peligros del vuelo espacial prolongado. Durante este estado, los animales reducen su actividad metabólica, utilizan menos oxígeno y comprimen fuertemente sus cadenas de ADN, lo que protege contra el daño por radiación. Además, los hibernadores poseen mecanismos potentes de reparación del ADN.

Elena Gracheva, fisióloga de la Universidad de Yale que supervisa una colonia de 13 ardillas terrestres rayadas, explica la magnitud de los cambios fisiológicos: "Estos animales son como nosotros durante el verano, pero en invierno se convierten en organismos completamente diferentes. Su frecuencia cardíaca cae a un latido cada varios minutos, y su temperatura corporal desciende a 4 grados Celsius, la temperatura de un refrigerador. Sin embargo, siguen vivos". Gracheva ha identificado una región cerebral llamada órgano subfornical que parece regular cómo estos animales sobreviven sin agua durante hasta ocho meses mientras hibernan, incluso cuando se les presenta agua disponible.

El desafío fundamental es que los humanos no son hibernadores naturales. A diferencia de algunas ardillas, osos, murciélagos y muchas otras especies, los humanos no hemos evolucionado para reducir radicalmente nuestro metabolismo cuando los recursos escasean. Para superar esto, un creciente grupo de científicos en todo el mundo trabaja en desarrollar técnicas que puedan inducir de forma segura la hibernación en humanos.

Kelly Drew, bioquímica y profesora del Instituto de Biología Ártica de la Universidad de Alaska, financiada por la NASA, ha estudiado durante más de dos décadas a las ardillas terrestres árticas, que hibernan de agosto a mayo, reduciendo su temperatura corporal de 37 grados Celsius a bajo cero. Su trabajo se ha enfocado en cómo los animales protegen sus cerebros, corazones y músculos a temperaturas bajas, un estado que normalmente mataría a las células vivas. Drew y sus colegas han descubierto que durante la hibernación, la miosina, una proteína muscular clave, cambia radicalmente cómo utiliza la energía, permitiéndole sobrevivir a temperaturas frías sin daño.

En años recientes, los investigadores han logrado inducir torpor sintético en una variedad de animales. Casi todos estos experimentos han utilizado técnicas invasivas, generalmente algún tipo de cirugía cerebral. Matteo Cerri, profesor de fisiología de la Universidad de Bolonia, por ejemplo, ha dirigido células en el rafe pálido, una región cerebral que juega un papel clave en la regulación de la temperatura y el uso de energía. Sin embargo, aunque este trabajo ayuda a iluminar los mecanismos involucrados, no sería práctico ni ético abrir los cráneos de los viajeros espaciales cada vez que tuvieran que entrar o salir del torpor.

Desde 2023, varios grupos, incluyendo científicos de la Universidad de Washington en San Luis, han utilizado ultrasonido, una técnica no invasiva que transmite ondas de sonido, para desencadenar torpor sintético en animales. Cerri y sus colegas, que reciben financiamiento de la Agencia Espacial Europea, esperan comenzar a probar este enfoque pronto en voluntarios humanos sanos.

Siniša Hrvatin, investigador en neurociencia del MIT, ha identificado otra región cerebral que parece jugar un papel clave en el proceso. En un artículo publicado a principios de este año, aunque aún no revisado por pares, él y su equipo dirigieron una región conocida como área preóptica, que juega un papel clave en el metabolismo y la temperatura. Al activar neuronas en el área preóptica de hámsteres, los investigadores los pusieron en torpor, reduciendo la temperatura corporal de los animales a 15 grados Celsius. Hrvatin señala que este circuito neural preóptico probablemente existe en una amplia variedad de animales, incluyendo algunos que no hibernan o entran en torpor naturalmente. Esto sugiere que sería posible desencadenar un estado similar a la hibernación en animales que normalmente no se desactivan. "Los aspectos clave del circuito parecen estar conservados en diferentes animales", dice Hrvatin. "Creo que podemos usarlo para modificar el metabolismo".

Algunos científicos ya están experimentando con personas. En un estudio publicado el año pasado, Clifton Callaway, investigador de la Universidad de Pittsburgh, administró a humanos sanos un sedante llamado dexmedetomidina durante cinco días, lo que causó una caída del 20 por ciento en la tasa metabólica y una disminución del 30 por ciento en el consumo total de calorías. Comparado con lo que hace una ardilla terrestre, esta es una caída pequeña. Pero Callaway, cuyo trabajo recibió financiamiento de la NASA, dice que podría ser suficiente para proteger a los viajeros de al menos algunos de los peligros del vuelo espacial. Y durante un viaje largo, incluso un declive metabólico relativamente pequeño haría una diferencia en la eficiencia.

"Un viaje a Marte va a requerir algo como 300 kilogramos de comida por astronauta, ida y vuelta", dice Callaway. "Si puedes reducir eso en una cuarta parte o más, eso puede sumar". La hibernación también podría reducir significativamente la cantidad de agua necesaria para el viaje, reduciendo la carga útil y permitiendo que los astronautas lleguen a su destino y regresen en menos tiempo.

Las aplicaciones médicas del torpor sintético se extienden mucho más allá de hacer más seguro el viaje espacial. Los científicos lo están estudiando como tratamiento para una amplia gama de enfermedades, incluyendo cáncer y enfermedad de Alzheimer. La hibernación parece desencadenar amplias capacidades de reparación y regeneración en muchos órganos y tipos de células. Parece obstaculizar el crecimiento de células cancerosas y las hace más vulnerables al tratamiento. Tanto Cerri como Hrvatin están explorando esta área. "Esto tiene tanto potencial terapéutico", dice Cerri. "Es simplemente un área increíblemente emocionante".

Un grupo de científicos holandeses ha identificado una molécula relacionada con la hibernación que creen tiene el potencial de tratar la enfermedad de Parkinson, insuficiencia cardíaca, asma y otras enfermedades. Rob Henning, Roelof Hut y Kees van der Graaf, investigadores de la Universidad de Groninga, aislaron la molécula SUL-138 de hámsteres sirios, que entran en torpor cuando las temperaturas caen por debajo de 18 grados Celsius. Henning y sus colegas han probado el compuesto en una variedad de animales no hibernadores y demostraron que tiene amplias propiedades protectoras y regenerativas. Recientemente comenzaron un pequeño ensayo humano del compuesto para pacientes con Parkinson. "El cielo es el límite", dice Henning. "Cuando hablo con mis colegas médicos, siempre digo: '¿Cuál es tu problema? Lo resolveré con hibernación'".

Callaway, quien también es médico de sala de emergencias, dice que el torpor sintético podría ser útil para todo tipo de situaciones médicas urgentes, incluyendo infartos, accidentes cerebrovasculares y lesiones cerebrales, cuando los médicos quieren ralentizar rápidamente el metabolismo y reducir la inflamación para darse tiempo de tratar el problema. A diferencia de los pacientes en coma inducido médicamente, los pacientes en torpor sintético no necesitarían estar en soporte vital, porque sus cerebros seguirían activos. Dice que el torpor tiene el potencial de ser una versión mejorada de la hipotermia terapéutica, una técnica que ha sido utilizada durante décadas.

Aunque útil, la hipotermia tiene un defecto importante: el cuerpo se resiste al frío temblando, aumentando la inflamación y acelerando la frecuencia cardíaca. Este esfuerzo frenético por mantenerse caliente puede limitar los beneficios del tratamiento. Por el contrario, los animales hibernadores no responden tan vigorosamente al frío; esta diferencia puede hacer que el torpor sintético sea una herramienta mucho más efectiva en emergencias.

La mayoría de los expertos están de acuerdo en que el primer uso humano de la hibernación probablemente será médico. Hrvatin ve el trasplante de órganos como una opción probable: dice que sería relativamente simple activar algunas vías de hibernación para prolongar el tiempo de supervivencia de un órgano. Los investigadores ya están experimentando con esto y han encontrado que puede aumentar significativamente la longevidad de los órganos.

Hay una variedad de opiniones sobre cuándo el torpor sintético se convertirá en una realidad para los humanos. Cerri es uno de los más optimistas, creyendo que sucederá en los próximos 10 o 15 años. La mayoría de los expertos piensan que tomará más tiempo; Hahn, la científica de la Agencia Espacial Europea, cree que tomará varias décadas. Ella y otros señalan que antes de que el torpor pueda ser utilizado para viajes espaciales o para tratamiento, los investigadores deben entender el proceso mucho mejor. De lo contrario, dice, corremos el riesgo de todo tipo de escenarios de ciencia ficción pesadillesca. "Inducir torpor es bastante bien entendido", dice Hahn. "Sacar a alguien de nuevo no lo es. Necesitamos asegurarnos de que hagamos ambas partes correctamente".