Science fiction håller på att förvandlas till verklighet. Med mänsklighetens planer på att återvända till månen detta decennium och ytterligare ambitioner att resa till Mars under nästa, vi måste ta reda på hur vi kan hålla astronauterna friska för dessa årslånga uppdrag. En lösning som länge förespråkats av science fiction är avstängd animering, eller att försätta människor i en dvala-liknande sömn under restiden.

Vi kan vända oss till naturen för vägledning och en potentiell lösning på denna utmaning.

Det är kallt och mörkt ute

Rymden är oförlåtande. I detta iskalla tomrum av mörker finns inget syre, ingen gravitation och inget skydd mot den ständiga skuren av kosmisk strålning. Människor har utvecklats under en konstant gravitationskraft - så när du sätter människor i rymden, konstiga och farliga saker händer med deras kroppar.

Dock, forskare och ingenjörer som arbetar med astronauter på den internationella rymdstationen har förnyat sig och fortsätter att ta itu med dessa problem. Till exempel, vi vet att rymdfärder leder till förlust av muskel- och bentäthet, eftersom våra ben och muskler inte behöver arbeta mot tyngdkraften för att flytta oss runt.

Men vi vet fortfarande inte hur vi ska ta itu med andra rymdrelaterade medicinska problem, inklusive förändringar i immunsystemet, problem med synen och bombardement med farlig kosmisk strålning.

Dessa fysiologiska utmaningar kombineras med de tekniska svårigheterna att skicka flera människor på dessa långa uppdrag där de möter logistiska komplikationer med att packa och allokera tillräckligt med proviant och förnödenheter, samt sociala frågor om att hantera extrem isolering i rymden.

Att sätta kroppen på paus

Suspenderad animation och biostas kan framkalla science fiction-bilder av människor i kryosömnkapslar. Om vi ​​kunde försätta människor i ett tillstånd av suspenderad animation genom att kraftigt bromsa eller till och med helt stoppa metabolisk aktivitet, vi skulle kunna lindra problem kring rymdresor:tid, hälsoproblem, rymdskeppsstorlek och försörjningsfördelning.

Men hur kan vi säkert lätta in människor i viloläge och sedan föra tillbaka dem när tiden är mogen, utan att riskera muskel- och benförlust, för att nämna några utmaningar? Det här är frågor som USA:s försvarsdepartement och andra rymdorganisationer aktivt undersöker.

Djur som tillbringar vintern i tillstånd av svävande animation – viloläge – upplever inte någon betydande muskel- och benförlust. Deras existens och förmåga att reversibelt stänga av biologiska processer som verkar nödvändiga för liv kan mycket väl vara nyckeln till att skapa de förutsättningar som krävs för den mänskliga vilostrategin som kan bana väg för att överleva långa interstellära resor till avlägsna stjärnor.

Faktiskt, användningen av biostas har redan föreslagits för transport av ett stort antal resenärer till Mars, där besättningsmedlemmar kommer att försörjas med specialformulerade totala näringsvätskor medan de "sover".

Modelldjur?

Hur översätter vi dvala hos djur till dvala hos människor? Nyligen arbete har avslöjat en sådan förmåga hos djur som evolutionärt liknar människor:primater i vintervinter. Det som är unikt med dessa primater är att de kan gå in i ett tillstånd av viloläge när resurserna är knappa och temperaturen blir kalla, och gör det utan att allvarligt sänka sin kroppstemperatur.

En av drivkrafterna bakom denna extrema förmåga är mikroRNA – korta bitar av RNA som fungerar som molekylära genljuddämpare. MikroRNA kan reglera genuttryck utan att ändra själva den genetiska koden. Genom att studera mikroRNA-strategin som dessa djur använder, vi kan utnyttja denna genetiska på/av-knapp för snabb, reversibla förändringar som kan hjälpa människors viloläge.

Vårt arbete med gråmuslemurer (Microcebus murinus) visar hur mikroRNA styr vilka biologiska processer som förblir på för att skydda djuret och vilka som är avstängda för att spara energi. Vissa av dessa mikroRNA visade sig bekämpa muskelförtvining under viloläge. Andra roller verkar involvera att förhindra celldöd, bromsa eller stoppa onödig celltillväxt, och byta bränsleförråd från snabbt konsumerade sockerarter till långsammare förbrända fetter.

Medan mikroRNA är en lovande forskningsväg, de är bara en pusselbit. Vårt labb undersöker också andra aspekter av hur primater övervintrar, till exempel hur dessa lemurer skyddar sina celler från stress, kontrollera globala gennivåer och hur de lagrar tillräckligt med energi för att överleva viloläge.

Vårt labb tittar också på hur mikroRNA hjälper djur att överleva andra extrema miljöpåfrestningar, inklusive frysning, syrebrist och varmt, torra klimat. Det finns ingen stress mer extrem än utrymmets vakuum, och vi hoppas att vår forskning kommer att bidra till de nya RNA-baserade interventionerna som får uppmärksamhet och dyker upp som livskraftiga humanterapier.

Rymden är inom räckhåll, och att studera det som redan finns på jorden kommer att hjälpa oss att komma dit.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.