Publicado: 
22 de marzo de 2006

¿Un Error de Einstein sobre el Viaje Espacial?

¿Un Error de Einstein sobre el Viaje Espacial?

Al formular la paradoja de los gemelos, Einstein olvidó considerar los efectos de la radiación cósmica

NASA

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Marzo 22, 2006: Pensemos en un par de hermanos, gemelos idénticos. Uno de ellos consigue un trabajo de astronauta y se aventura por el espacio profundo. El otro permanece en la Tierra. Cuando el gemelo viajero regresa a casa, descubre que es más joven que su hermano.

Esta es la paradoja de los gemelos de Einstein, y aunque parezca extraño, es absolutamente correcta. La teoría de la relatividad nos dice que cuanto más rápido se viaje en el espacio, más lento se viaja en el tiempo. Viajar a Alpha Centauri —warp 9, por favor— es una buena manera de permanecer joven.

¿O quizás no?

Algunos investigadores comienzan a creer que el viaje espacial podría tener el efecto contrario. Podría hacerte prematuramente viejo.

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Arriba: La Teoría de la Relatividad Especial de Albert Einstein dice que el tiempo se hace más lento para los rapidísimos viajeros espaciales, de hecho manteniéndolos más jóvenes. La actuación de la radiación espacial sobre los telómeros puede invertir este efecto. [Más Información]

"El problema de la paradoja de Einstein es que no tuvo en cuenta la biología —específicamente la radiación espacial y la biología del envejecimiento", dice Frank Cucinotta, jefe científico de la NASA para estudios de radiación en el Centro Espacial Johnson.

Mientras que el astronauta gemelo avanza por el espacio, explica Cucinotta, sus cromosomas están expuestos a los penetrantes rayos cósmicos. Esto puede dañar sus telómeros —pequeñas "tapas" moleculares en los extremos de su ADN. Aquí en la Tierra la pérdida de los telómeros está asociada al envejecimiento.

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Hasta ahora el riesgo no ha sido una gran preocupación. El efecto en los astronautas del Transbordador o de la Estación Espacial, si hubiera alguno, sería muy pequeño. Los astronautas viajan en órbitas que se encuentran dentro del campo magnético protector de la Tierra, el cual repele la mayoría de los rayos cósmicos.

Pero en el 2018 la NASA planea enviar humanos fuera de esta burbuja protectora para regresar a la Luna y finalmente viajar a Marte. Los astronautas de estas misiones podrían estar expuestos a los rayos cósmicos durante semanas o meses seguidos. Naturalmente a la NASA le gustaría averiguar si existe realmente o no el peligro de "envejecimiento por radiación" y, si existe, cómo prevenirlo.

La ciencia comienza a abordar el tema sólo ahora. "La realidad es que tenemos muy poca información sobre [la conexión entre] la radiación y la pérdida de los telómeros", comenta Jerry Shay, un biólogo celular del Centro Médico Suroeste de la Universidad de Texas en Dallas (University of Texas Southwestern Medical Center at Dallas). Con el apoyo de la NASA, Shay y otros colaboradores están estudiando el problema. Lo que aprenden sobre envejecimiento podría beneficiar a cualquiera, en la Tierra y en el espacio.

Una mecha

Como la mecha de una bomba de tiempo, los telómeros son largas cadenas de ADN repetitivo que se acortan cada vez que una célula se divide. Cuando los telómeros se vuelven demasiado cortos, la vida de la célula se termina: No puede dividirse más, así que entra en un estado que se conoce como "senescencia replicativa".

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Sin esta mecha inherente, las células humanas serían capaces de continuar creciendo y dividiéndose indefinidamente. De hecho, los científicos creen que las células evolucionaron los telómeros como una forma de prevenir el crecimiento celular sin control de los tumores cancerígenos. Debido a los telómeros, la mayoría de las células humanas sólo pueden dividirse entre 50 y 100 veces antes de que la bomba de tiempo se apague.

Derecha: Los Telómeros (blanco) tapan los extremos de los cromosomas humanos (gris). Crédito de la imagen: Programa del Genoma Humano del Departamento de Energía de U.S.A. (U.S. Department of Energy Human Genome Program) [Más Información]

Una teoría actual sobre el envejecimiento sostiene que conforme las células del cuerpo de una persona empiezan a alcanzar el límite impuesto por los telómeros, la falta de células nuevas y frescas causa los síntomas típicos del envejecimiento: piel arrugada, órganos que fallan, depresión del sistema inmunológico, etc.

La pérdida de los telómeros como la causa del envejecimiento sigue siendo materia de debate, advierte Shay. El hecho de que los telómeros acortados van asociados con el envejecimiento está bien documentado. Por ejemplo, se sabe que la gente con telómeros más cortos no vive, en promedio, tanto como las personas que tienen telómeros más largos. La correlación, sin embargo, no prueba que los telómeros sean la causa.

"Es difícil probar causa y efecto en estas cosas. Pero creo que hay un número suficiente de estudios que los relacionan, realizados por una variedad de diferentes investigadores, lo cual justifica pensar que los telómeros cortos son un marcador del envejecimiento", dice Shay.

Investigaciones recientes, realizadas por Frank Cucinotta y sus colegas, muestran que la radiación de núcleos de hierro (un componente importante de los rayos cósmicos) daña los telómeros de las células humanas: referencia bibliográfica.

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Para probar esto, expusieron placas de laboratorio que contenían un tipo de células sanguíneas humanas llamadas linfocitos tanto a haces de rayos de núcleos de hierro como a rayos gamma. Hasta hace poco, este complicado análisis del daño de los telómeros habría precisado una cantidad de tiempo prohibitiva. Pero una nueva técnica de coloración celular denominada RxFISH (Hibridación in situ con fluorescencia arcoirisada inter-específica; en inglés Rainbow cross-species Fluorescence In Situ Hybridization) permitió a Cucinotta y a sus colegas ver varios telómeros simultáneamente.

Izquierda: Cromosomas humanos visibles mediante RxFISH. Crédito de la Imagen: NASA/JSC. [Más Información]

"Obtuvimos el sorprendente resultado de que las partículas de hierro son mucho más dañinas para los telómeros que los rayos gamma", dice Cucinotta, quien sugiere que esta diferencia puede obedecer a un camino de daño más ancho para los núcleos de hierro. Las hebras del telómero se pliegan en lazos alargados, como pequeños nudos en los extremos de los cromosomas. Los rayos gamma sólo pueden golpear un lado de esos lazos o el otro, pero los núcleos de hierro pueden afectar a ambos lados al mismo tiempo, infligiendo un daño duradero en el telómero —causando posiblemente su completa eliminación. No obstante esta explicación es aún especulativa.

La tarea ahora es cuantificar el riesgo de daño telomérico que pueden sufrir los astronautas, de forma que los encargados de las misiones y los propios astronautas puedan tomar decisiones bien informadas acerca de los riesgos que encaran. Con toda probabilidad, los efectos serán modestos, dice Shay.

"Estamos hablando de temas delicados. Esta gente probablemente no va a terminar en una silla de ruedas o algo así debido a su estadía en el espacio", dice Shay.

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Por ejemplo, los astronautas que han tenido la mayor exposición a la radiación espacial, como los astronautas del Apolo que viajaron a la Luna, tienden en promedio a tener cataratas alrededor de 7 años antes que otros astronautas. Las cataratas son un síntoma común de envejecimiento.

Derecha: Los núcleos de hierro son especialmente dañinos para los telómeros. [Más Información]

De mayor relevancia es el posible envejecimiento del cerebro y de la médula espinal. Experimentos con ratas han mostrado que el tejido encefálico es vulnerable al "envejecimiento" por radiación de núcleos de hierro —según investigaciones de Jim Joseph de la Universidad Tufts y Bernie Rabin en la Universidad de Maryland. (Véanse las referencias abajo).

Según Cucinotta: "Cada vez parece más probable que esto pueda ser un problema para viajes espaciales de larga duración".

Sin embargo, si los científicos pueden desvelar los mecanismos exactos de cómo la radiación de partículas de hierro afecta a los telómeros, podrán encontrar una forma de evitarlo o corregirlo. La solución puede ser tan simple como una píldora que contenga moléculas reparadoras de ADN. "Podemos intervenir de muchas formas" dice Shay.

De una forma o de otra, la NASA planea mantener jóvenes a sus astronautas.