Cos’è l’ibernazione e perché ci interessa

Non è il “freddo” che causa mal di gola, influenze e raffreddori, ma è vero che nella storia dell’umanità, oltre che in quella della vita in generale, a causa del “freddo”, cioè di temperature più basse di quelle adatte a vivere serenamente, sono morti in molti. Ogni anno, anche nei paesi ricchi, centinaia di persone muoiono assiderate, e il freddo percepito ha a che fare con la morte della maggior parte delle 350-400mila persone che ogni anno annegano nel mondo. Tuttavia, come è successo per molte altre cose pericolose, nei secoli i medici hanno capito come sfruttare il freddo per aiutare i propri pazienti e tuttora si fa molta ricerca sugli effetti del freddo sul corpo umano per capire come si potrebbe usarlo per allungarci la vita, per esempio.

Il freddo tra le altre cose è la ragione per cui alcuni animali vanno in letargo – o, più precisamente, si ibernano – e capire come facciano a farlo, evitando di nutrirsi per molto tempo, un’intera stagione in alcuni casi, potrebbe aiutarci a trovare un modo per raggiungere altri pianeti, in futuro. Del freddo, dell’ibernazione e di possibili viaggi spaziali parla La cura del freddo, il nuovo saggio del medico e ricercatore Matteo Cerri, che studia l’ibernazione in un gruppo di ricerca dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).

Tra le altre cose racconta le storie di due alpinisti che sono sopravvissuti dopo aver passato più di una notte sull’Everest senza riparo, senza ossigeno e da soli – l’ipotesi di Cerri è che in loro si sia attivato un meccanismo simile all’ibernazione – e spiega cosa succede esattamente quando si muore di freddo (per davvero) e come mai non è una cattiva idea, quando si fa il bagno al mare, entrare poco alla volta, senza tuffarsi. Qui pubblichiamo un estratto dalla terza parte del libro, che spiega cos’è l’ibernazione più precisamente e perché interessa alla ricerca scientifica.

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La colonizzazione dello spazio è un tema ricorrente nei desideri umani, perlomeno nel secolo scorso. La fantascienza non fa altro che esplicitare le speranze che la rivoluzione tecnologica alimenta. Molti scienziati sono appassionati di fantascienza: forse questo genere letterario consente loro di godere delle straordinarie possibilità che la ricerca lascia intravedere prima ancora che queste stesse possibilità, attraverso lo studio e il lavoro, vengano effettivamente scoperte e testate. (…)

Come spostarsi da un pianeta all’altro, da una stella all’altra, o da una galassia all’altra? Motori velocissimi e tunnel spazio-temporali offrirebbero una soluzione pratica e seducente al problema dei viaggi stellari a lunga percorrenza, ma nascondono una difficoltà: non abbiamo la minima idea di come si presentino un tunnel spazio-temporale o un wormhole, e la fisica non ci consente ancora di sfruttare motori cosí potenti da spingerci oltre la velocità della luce. Allora un’altra soluzione si affaccia all’orizzonte: l’ibernazione.

Se non si può aumentare la velocità, forse si può rallentare il tempo. Per molti aspetti, l’ibernazione è piú facile da immaginare. Il sonno, di cui facciamo esperienza ogni notte, potremmo raffigurarcelo come una piccola ibernazione. Anche l’anestesia generale fa parte del nostro mondo, e non è difficile ipotizzare che un giorno si possa addormentare una persona per il tempo necessario a un viaggio spaziale. Viaggiare dormendo non è ciò che cerchiamo di fare tutte le volte che affrontiamo un volo intercontinentale? Basta spingere un po’ oltre la nostra fantasia ed ecco che, in un attimo, ci ritroveremo a bordo di un traghetto interstellare in stato di torpore.

Inoltre, una tecnologia che ci consenta di entrare in ibernazione aprirebbe scenari piú interessanti rispetto alla scoperta di un wormhole o di un tunnel spazio-temporale. Rallentare il tempo, fin quasi a fermarlo, ci attrezzerebbe alla lotta contro il nemico della vita per antonomasia: la morte. Vivere per sempre diventerebbe un sogno a portata di mano, ma, senza osare cosí tanto, lo sarebbe anche svegliarsi nel futuro. L’ibernazione non ci consentirebbe di viaggiare nel passato, ma diventerebbe un comodo ascensore da prendere per salire ai piani alti del futuro.

Tutte queste tematiche sono state ampiamente sfruttate in film e romanzi di fantascienza. Lunghe distanze in stato di ibernazione vengono ad esempio percorse a bordo della Nostromo, l’astronave che trasporta Ellen Ripley verso LV-426, la luna dove incontrerà Alien; o a bordo dell’Avalon, l’astronave che, nel recente film Passengers, porta una colonia umana verso Homestead II. L’ibernazione, nell’immaginario fantascientifico, consente non solo di coprire distanze enormi nello spazio siderale, ma anche di viaggiare nel tempo: in Capitan America, ad esempio, il nostro eroe può viaggiare fino ai giorni nostri perché è stato dimenticato in una capsula d’ibernazione. A Woody Allen succede qualcosa di simile nel Dormiglione, mentre altri film, come Ideocracy, ricorrono a questo stratagemma per catapultare un uomo dei nostri tempi nel futuro. Anche l’utilizzo dell’ibernazione come arma per sconfiggere la morte trova ampia rappresentazione cinematografica. In Vanilla Sky, l’ibernazione permette di vivere per sempre in un mondo virtuale di nostra scelta. Non molto diversamente da quanto avviene in Matrix.

L’idea di essere un giorno ibernati e di partire per un lungo viaggio spaziale è per certi aspetti già parte del nostro presente.

Cos’è l’ibernazione.

Davvero l’ibernazione si potrebbe sfruttare per un viaggio interplanetario?
Proviamo prima a guardare la natura. Copiare a volte non è corretto, ma la struttura della vita è ancora troppo complessa perché si proceda in totale autonomia. Sarà quindi non solo lecito, ma necessario, imitare ciò che esiste già.

Nel nostro caso, la sorgente di idee saranno alcuni mammiferi particolari: i mammiferi ibernanti, quelli che sono in grado, utilizzando un’espressione comune, di entrare in letargo. Noi mammiferi siamo caratterizzati da un elevato metabolismo e da un’elevata temperatura corporea, grazie ai quali, nel corso dell’evoluzione, ci siamo liberati dalla dittatura del freddo. Non tutti i mammiferi, però, sono sempre caldi. Alcuni di essi, come ad esempio lo scoiattolo, l’orso o il criceto, possono, in particolari condizioni, abbandonare temporaneamente il loro status di mammiferi e ritornare indietro nella scala evolutiva al tempo in cui il loro metabolismo era molto piú basso. In quei momenti, sospendono la battaglia tra il loro corpo e il freddo, ma solo perché decidono che è meglio arrendersi.

Nel nostro immaginario, la parola «ibernazione» è associata alla parola «freddo». Ma la natura è piena di sorprese e infatti l’ibernazione, nonostante il nome, non è un fenomeno causato dal freddo. Esistono diversi tipi di ibernazione: l’ibernazione propriamente detta, l’estivazione e il torpore. Il torpore è a tutti gli effetti l’elemento chiave del comportamento di questi mammiferi. Ibernazione ed estivazione possono essere considerate come sequenze di episodi di torpore.

Il torpore è uno stato comportamentale speciale, nel senso che è diverso dal sonno REM e non-REM, dal coma, dall’anestesia generale e da tutti gli stati comportamentali noti. Quando un animale decide di entrare in torpore, riesce a fare una cosa straordinaria: spegne il proprio metabolismo. Proprio quel metabolismo che è stato per noi mammiferi la prima linea di difesa contro il freddo viene congedato. Poiché la soppressione metabolica riduce drasticamente la produzione di calore, la conseguenza è che il corpo di questi animali si raffredda. E il raffreddamento è tanto piú intenso, quanto minore è la temperatura ambientale.

Il torpore è quindi l’elemento base dell’ibernazione e dell’estivazione. Può durare alcune ore, in specie come il topo, o alcuni giorni, in specie come i criceti siriani, ma le sue caratteristiche chiave restano le stesse in tutte le specie. Gli animali che sono in grado di entrare in torpore «a comando» si chiamano eterotermi facoltativi. Questa espressione vuol dire che un certo tipo di mammiferi può, se vuole, abbandonare il confortevole mondo della temperatura corporea costante, dell’omeotermia, e trasferirsi in un gruppo tassonomico piú antico, la cui temperatura corporea dipende dall’ambiente.

Altri animali, però, sempre appartenenti alla famiglia degli ibernanti, hanno abusato troppo di questo potere e ne sono diventati dipendenti. Alcune specie come lo scoiattolo o il ghiro devono andare in ibernazione all’inizio dell’autunno, indipendentemente dalle condizioni ambientali. Il loro corpo, e quindi il loro genoma, si è impossessato cosí tanto del potere del torpore da non riuscire piú a farne a meno. Questi animali trascorrono intere stagioni in letargo, inanellando un episodio di torpore dietro l’altro. Ogni episodio dura alcune settimane e fra di loro sono separati da un breve risveglio, della durata di circa un giorno. La natura di questi risvegli è ancora misteriosa. Alcune storie popolari ci fanno credere che gli scoiattoli accumulino il cibo durante l’estate e d’inverno si sveglino periodicamente per mangiarlo. Niente di piú sbagliato. Anzi, per certi aspetti avviene proprio il contrario. Durante i «risvegli», e in questo caso le virgolette sono d’obbligo, gli animali dormono.

Esiste poi una terza categoria di specie ibernanti, le quali sono costrette a entrare in torpore in precisi momenti della giornata. Per loro il torpore può essere considerato come un super-riposo. Anche in questo caso, sono i geni a guidare il loro comportamento, ma si tratta di un gruppo di geni controllati dai cosiddetti geni orologio, quelli che regolano i nostri ritmi circadiani.

Molti argomenti relativi a torpore e ibernazione sono al momento oggetto di ricerca attiva in diversi laboratori e quindi alcune questioni non hanno ancora una risposta certa. Tuttavia, almeno in alcuni casi, possiamo avanzare delle ipotesi.

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