Per quanto le cose siano difficili, la vita continua, a meno che non siate in animazione sospesa. Ma non preoccupatevi, questo non significa che siete morti, ma solo in pausa. Forse un paragone con il sonno non sarebbe così sbagliato, o piuttosto con la narcosi?
Il concetto di animazione sospesa è un elemento di spicco nelle storie di fantascienza, ma spesso non viene spiegato come funziona. Rispetto alla realtà, è spesso rappresentata in modo errato. In generale, si tratta dello stato di incoscienza di un organismo con un'attività metabolica molto bassa. Ma vogliamo essere un po' più specifici.
In questo articolo spieghiamo cos'è esattamente l'animazione sospesa, perché non è esattamente la stessa cosa di criopreservazione e come possiamo usarla a nostro vantaggio.
Come viene definita l'animazione sospesa?
L'animazione sospesa è un termine che racchiude tutti i tipi di pausa dei processi biologici. Si riferisce all'arresto della vita che non ha effetti negativi sull'organismo stesso - al contrario, la vita in questo stato è protetta. L'animazione sospesa comprende molti tipi di attività metabolica rallentata. Tra questi vi sono l'ibernazione, il torpore, la dormienza delle piante e persino la biostasi, come quella utilizzata nel sito criopreservazione (in cui l'attività è completamente sospesa).
In natura è presente in molti grandi mammiferi e anfibi, come orsi e rane, sotto forma di torpore e ibernazione. I vermi microscopici e altra microfauna sono spesso capaci di un tipo di animazione sospesa ancora più efficace, chiamata criptobiosi o biostasi.
Ma gli animali non sono gli unici organismi in grado di farlo. L'animazione sospesa può essere osservata anche nelle piante, in un processo che vediamo in natura ogni anno: la dormienza.
"Un seme che racchiude l'embrione maturo rimane in uno stato di animazione sospesa fino a quando non germoglia per annunciare la vita attiva della pianta. La sospensione della crescita dell'embrione nel seme può essere dovuta a stati fisiologici vagamente indicati come quiescenza o dormienza."[1]
Sebbene l'animazione sospesa si verifichi spesso in ambienti gelidi, non è necessariamente necessario che si verifichi a basse temperature. L'effetto può anche essere indotto chimicamente con mezzi diversi, alcuni dei quali possono essere osservati in altri tipi di biostasi, come l'anidrobiosi (innescata da un'estrema secchezza) o l'anossibiosi (innescata da una mancanza di ossigeno).
Animazione sospesa negli animali
Sono molti gli animali in grado di entrare in animazione sospesa. Di solito lo fanno per attendere condizioni ambientali migliori e aumentare le loro possibilità di sopravvivenza.
L'esatto tipo di stato dipende da molteplici fattori, come la specie animale, le dimensioni dell'organismo e il tipo di minaccia.
Per fare un esempio: I piccoli di tartaruga entrano spesso in uno stato di ibernazione subito dopo la nascita, se si trovano in condizioni sfavorevoli. I loro cuori si fermano completamente e si può rilevare solo una quantità molto bassa di attività cerebrale. Quando le condizioni migliorano, il loro cuore riprende lentamente a battere e possono iniziare il loro percorso di vita.
(credito immagine: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0009502.g001)
Animazione sospesa nell'uomo
A differenza di alcuni animali, gli esseri umani non possono entrare in animazione sospesa da soli. Provate pure, non funziona (e se funziona, contattateci).
Tuttavia, sono in corso ricerche su come farla funzionare. Vediamo alcune delle opzioni disponibili per indurre l'animazione sospesa negli esseri umani.
Prove di solfuro di idrogeno
Nel 2005, alcuni scienziati americani hanno condotto esperimenti sugli effetti dell'idrogeno solforato sui mammiferi. Il loro obiettivo era quello di ottenere un'animazione sospesa indotta chimicamente sui topi esponendoli a bassi livelli di idrogeno solforato.
L'idrogeno solforato ha ridotto la richiesta di ossigeno nel metabolismo degli animali a un tasso estremamente basso, il che significa che la scarsa disponibilità di ossigeno non è più letale per loro. Inoltre, l'esposizione alla sostanza chimica ha permesso ai topi di sopravvivere a livelli di perdita di sangue che altrimenti sarebbero stati letali. È stata registrata una riduzione del 70% dei danni al cuore dopo un attacco cardiaco e risultati altrettanto positivi per i danni agli organi. Gli esperimenti sono stati un successo clamoroso e gli studi sull'uomo sono iniziati nel 2008.
In risposta a ciò, è stata fondata la società biotecnologica Ikaria con l'obiettivo di applicare queste nuove conoscenze agli esseri umani. Prima che l'azienda venisse acquisita e la sperimentazione venisse sospesa nel 2011, era in corso la ricerca di una forma iniettabile di idrogeno solforato per uso medico in cardiochirurgia.
Lo scienziato leader del progetto, Mark Roth, ha poi fondato nel 2014 la Faraday Pharmaceuticals, che ha realizzato prove simili per composti destinati ad alterare il metabolismo umano.
Studi clinici Cryosleep
Un altro test che prevede l'animazione sospesa, in particolare uno stato simile al criosonno, ha avuto successo nei test clinici. I medici hanno rallentato temporaneamente le funzioni biologiche del corpo sostituendo il sangue con una soluzione salina ghiacciata presso la University of Maryland School of Medicine.
Ciò ha comportato un sostanziale aumento del tempo a disposizione per trattare pazienti traumatizzati altrimenti irrecuperabili. Riducendo l'attività metabolica, il consumo di ossigeno, il flusso sanguigno e il danno tissutale, i medici hanno avuto il tempo sufficiente per salvare la vita dei loro pazienti. Attualmente, diversi ospedali utilizzano questo tipo di ipotermia indotta, attraverso una gestione mirata della temperatura, per ridurre il danno ischemico nei pazienti dopo un arresto cardiaco.
È importante notare che in questo caso le attività metaboliche sono state ridotte ma non completamente interrotte. Un arresto completo di questi processi richiederebbe temperature più basse e soluzioni crioprotettrici più potenti, come quelle utilizzate nel sito criopreservazione.
Prove della NASA
Una figura di spicco nella ricerca sull'animazione sospesa è la NASA. Insieme a SpaceWorks, l'agenzia americana per i programmi spaziali è impegnata in questo campo dal 2013 in un progetto chiamato "Torpor Inducing Transfer Habitat For Human Stasis To Mars". I loro scienziati cercano di indurre l'animazione sospesa sugli esseri umani attraverso uno stato chiamato "sonno criogenico".
L'animazione sospesa dei corpi degli astronauti ridurrebbe notevolmente il fabbisogno di risorse dell'astronave. Ciò potrebbe consentire alla NASA di comprimere le navicelle spaziali di dimensioni regolari dagli attuali 20-50 mila kg a soli 5-7 mila kg, il che permetterebbe di percorrere distanze maggiori con meno carburante e a costi inferiori.
Gli astronauti addormentati assumono sostanze nutritive tramite un tubo endovenoso, mentre i rifiuti vengono smaltiti tramite un altro sistema di tubi. Questo stato viene mantenuto per 2 settimane, dopodiché gli astronauti vengono svegliati di nuovo, per fare esercizio e prevenire l'atrofia muscolare. Poi tornano al sonno criogenico e il ciclo si ripete fino al raggiungimento della destinazione. Durante tutto questo, un'intelligenza artificiale prende il controllo del velivolo.
L'animazione sospesa potrebbe ridurre i costi dello spazio e aumentare l'efficienza dei viaggi spaziali. Ma gli approcci al criosonno hanno i loro limiti, in quanto gli astronauti avrebbero il metabolismo rallentato ma non fermato del tutto. Per raggiungere galassie lontane, sarebbe necessario utilizzare criopreservazione . In definitiva, la NASA vede criopreservazione come l'opzione ottimale per i viaggi nello spazio, ma la rianimazione è molto più difficile rispetto al sonno criogenico in questo momento.
Poiché entrambi rientrano nell'ambito dell'"animazione sospesa", i due campi hanno il potenziale per avere un impatto positivo l'uno sull'altro nei futuri sforzi di ricerca.
Criopreservazione
Come abbiamo già detto, la forma più efficace di animazione sospesa è la biostasi. Attualmente, l'unica forma di biostasi con prospettive promettenti è criopreservazione. La scienza di crionica è nata a metà del 1900 e da allora si è evoluta.
Si tratta di un processo altamente specializzato che prevede una moltitudine di fasi. La prima fase consiste nello stabilizzare e raffreddare esternamente i pazienti, operazione che viene eseguita da un team medico di standby. Poi, durante la perfusione, vengono utilizzati agenti crioprotettori di grado medico personalizzati, che riducono il danno cellulare minimizzando la formazione di cristalli di ghiaccio e raffreddando internamente il paziente. Infine, per a lungo termine conservazione i pazienti vengono collocati all'interno di conservazione vasche criogeniche riempite di azoto liquido per mantenere il corpo a una temperatura costante di -196°C (o circa 140°C nei sistemi ITS). Non si può certo parlare di "congelamento grezzo" quando si parla di crionica.
C'è ancora molta ricerca da fare prima di essere in grado di rianimare i pazienti dal sito criopreservazione e di trattare le cause di morte sottostanti. Tuttavia, i nuovi progressi tecnologici, come la scienza delle nanotecnologie che progredisce rapidamente, offrono una prospettiva positiva per il futuro: dopotutto, è proprio questo l'obiettivo di crionica . Migliorare le prospettive delle persone, offrendo la possibilità di prolungare la durata della vita.
La missione di Tomorrow Bio è quella di permettere alle persone di scegliere per quanto tempo vivere. Per questo motivo, forniamo servizi criopreservazione completi con la migliore tecnologia oggi disponibile e continueremo a investire nella ricerca per far progredire il campo dell'animazione sospesa.
Conclusione
L'animazione sospesa consente agli esseri viventi di mettere temporaneamente "in pausa la loro vita". Animali e piante sopravvivono agli inverni freddi e aspettano circostanze migliori grazie all'ibernazione e alla dormienza. Nel frattempo, gli esseri umani potrebbero essere in grado di utilizzarla per aumentare i tassi di sopravvivenza di condizioni mediche pericolose e per aiutare i viaggi nello spazio in futuro.
La biostasi è la forma più efficace di animazione sospesa oggi conosciuta. Tomorrow Bio ne fa uso per dare alle persone la possibilità di vedere il futuro e di vivere potenzialmente per tutto il tempo che desiderano.
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