Il celebre studio della Nasa sul Dna sta per essere replicato con due gemelli esperti alpinisti Matt Moniz e Willie Benegas che per 1 mese scaleranno l’Everest
E’ appena partito lo studio sul Dna condotto dalla Nasa e guidato dal genetista Christopher Mason della Cornell University di New York, con lo scopo di analizzare la mappa genetica di due esperti alpinisti che per un mese scaleranno le vette più alte del mondo, per confrontarle con quelle dei loro rispettivi gemelli rimasti a livello del mare. Il piano è quello di raccogliere dati sul proprio materiale genetico in condizioni estreme.
La nuova missione – Twins Study
I protagonisti di questa nuova missione sono due gemelli, Matt Moniz, 20 anni e Willie Benegas, 49. Il primo ha un gemello eterozigote, il secondo omozigote. Entrambi trascorreranno un mese sulle vette dell’Everest e dovranno prelevare dei campioni di sangue, feci e saliva in condizioni estreme, ad un’altezza di settemila metri. L’obiettivo di questo esperimento è quello di avere il sequenziamento dei loro Dna ed Rna e confrontarlo con quelli dei loro gemelli rimasti sul mare, per verificare la presenza di mutazioni genetiche dovute alla permanenza in alta quota.
Uno studio estremamente importante perchè complementare a quello precedente e risolutivo. Capire le cause di queste mutazioni non è semplice e alla fine si scioglierà il dubbio se queste sarebbero causate solo dalla permanenza in un ambiente estremamente stressante e non avere invece, delle implicazioni relative al passaggio nello Spazio. Anche se le condizioni ambientali dell’alta quota sono abbastanza diverse rispetto a quelle della stazione spaziale internazionale, le temperature gelide, i bassi livelli di ossigeno e la pesante fase di isolamento, riproducono le condizioni di stress molto vicine a quelle provate da Scott Kelly nella One Year Mission del 2016.
Il primo esperimento – One Year Mission
Stiamo parlando di una variante di uno studio già realizzato tra il 2015 e il 2016 nello Spazio denominata One Year Mission. Dopo 340 giorni trascorsi sulla Stazione spaziale internazionale, uno dei due gemelli astronauti, Scott Kelly, riportava nel suo Dna delle differenze genetiche rispetto al fratello Mark rimasto sulla Terra. Nelle cellule del gemello in missione erano presenti dei cambiamenti molto simili a quelli che si innescano in una situazione di forte stress. Lo scopo dello studio era sapere come cambia l’espressione genica, il flusso di sangue al cervello, il sistema immunitario in un’ambiente di microgravità. In sostanza, le mutazioni erano molto affini a quelle di un individuo sottoposto a un forte stress sulla Terra. Inoltre i cromosomi di Scott hanno presentato un allungamento nelle loro parti finali, dette “telomeri” che incidono sulla longevità della vita degli individui. I cambiamenti però erano solo temporanei. Ritornato sulla Terra e alla solita routine, il patrimonio genetico di Scott è ritornato ai parametri normali, precedenti al lancio.
Le modifiche del corpo umano
La missione di Kelly ha avuto una durata di circa 11 mesi, quasi doppia della permanenza usuale sulla ISS di circa 6 mesi prevista per gli equipaggi che si succedono nelle varie Expedition, rimanendo a bordo della Stazione Spaziale Internazionale come equipaggio delle Expedition 43, 44, 45 e 46.
La lunga durata della missione di Kelly e Kornienko, denominata One-Year Mission, ha dato ai ricercatori la possibilità di studiare le modificazioni del corpo umano dovute alla lunga permanenza in ambiente isolato in condizioni di microgravità. Ma una straordinaria opportunità per lo Human Research Program della NASA è stata data dalla collaborazione di Mark Kelly, già astronauta della NASA dal 1996 al 2011 e gemello identico di Scott Kelly, come campione di controllo sulla Terra delle misurazioni e delle analisi effettuate durante la permanenza di Scott sulla ISS per la One-Year Mission.
Lo Human Research Program della NASA ha pertanto avviato lo Studio sui Gemelli (Twins Study) in collaborazione con diversi centri di ricerca degli Stati Uniti, effettuando uno studio comparato in 4 differenti aree della fisiologia umana per evidenziare con maggiore precisione gli effetti e le modificazioni che avvengono nel corpo umano nello spazio, utilizzando come confronto con un campione avente lo stesso patrimonio genetico sulla Terra.
I gemelli astronauti non sono più identici
Da tenere in conto, ci sarebbero diverse contingenze proprie dell’ambiente spaziale, come ad esempio l’assenza di gravità, il consumo di cibo liofilizzato e lo sconvolgimento del ciclo veglia-sonno. Tutti questi fattori, hanno causato delle modifiche nel fisico di Scott molto interessanti per la scienza: alcuni cambiamenti a livello cellulare coinvolti in fenomeni a cui è soggetto il corpo umano, come ad esempio il processo di invecchiamento, si sono verificati con modalità inaspettate per gli scienziati della NASA; certi parametri vitali di entrambi i gemelli, avrebbero poi subito alterazioni con un modello inversamente proporzionale nei due soggetti, aumentando in uno e diminuendo nell’altro in eguale proporzione, per ritornare in equilibrio solamente a missione terminata.
Queste interessanti osservazioni, hanno ovviamente spinto gli studiosi a cercare di espandere il loro campione di dati in modo da poter analizzare meglio i fenomeni registrati. Per questo motivo, il nuovo tentativo è stato programmato con la vetta dell’Everest in mente.
I campi di ricerca dello Studio sui Gemelli
- Fisiologia Umana. Indagini su come la permanenza prolungata nell’ambiente spaziale può indurre cambiamenti in diversi organi come il cuore, i muscoli o il cervello.
- Comportamento. Questa indagine aiuta a caratterizzare gli effetti che il volo spaziale può avere sulla percezione e sul ragionamento, sul processo decisionale e sulla capacità di rimanere vigili.
- Microbiologia/Microbioma. Questa indagine esplora le differenze alimentari e i fattori di stress dei gemelli per scoprire come questi aspetti possano modificare la flora batterica dell’apparato digerente.
- Molecolare/Omiche. Le indagini in questo settore analizzano il modo in cui i geni nelle cellule vengono accesi e spenti a causa del volo spaziale, e come fattori di stress come le radiazioni, l’ambiente confinato e la condizione di microgravità inducono cambiamenti nelle proteine e nei metaboliti raccolti in campioni biologici come sangue, saliva, urina e feci.
La pubblicazione dei risultati definitivi dello Studio dei Gemelli da parte dello Human Research Program della NASA e dai gruppi di ricerca correlati, previste per l’anno 2018, oltre ad aumentare le conoscenze sugli effetti sull’uomo delle lunghe permanenze nello spazio è un tassello fondamentale per la realizzazione delle future missioni umane su Marte.
