Einstein estaria errado sobre as viagens espaciais?

Patrick L. Barry - Science@NASA - 13/04/2006

Imagine dois irmãos, gêmeos idênticos. Um consegue um emprego como astronauta e pega um foguete rumo ao espaço profundo. O outro fica na Terra. Quando o gêmeo viajante retorna para casa, ele descobre que é mais jovem do que seu irmão.

Este é o Paradoxo dos Gêmeos, de Einstein, e, embora ele soe estranho, é absolutamente verdadeiro. A teoria da relatividade nos diz que, quanto mais rápido você viajar pelo espaço, mais lentamente você viajará pelo tempo. Pegar um foguete para Alfa Centauro - warp 9, por favor - é uma boa forma de permanecer jovem.

Será mesmo?

Alguns cientistas estão começando a acreditar que a viagem espacial possa ter o efeito oposto. Elas poderiam deixá-lo velho prematuramente.

A Teoria da Relatividade Especial de Albert Einstein diz que o tempo passa mais lentamente para os viajantes espaciais que se movem rapidamente, efetivamente mantendo-os mais jovens. A radiação espacial, agindo sobre os telômeros, pode reverter o efeito.

"O problema com o paradoxo de Einstein é que ele não leva em conta a biologia - especificamente a radiação espacial e a biologia do envelhecimento," diz Frank Cucinotta, cientista-chefe da NASA para estudos sobre radiação, do Centro Espacial Johnson.

Enquanto o gêmeo astronauta está zunindo pelo espaço, explica Cucinotta, seus cromossomos estão expostos aos raios cósmicos. Isso pode danificar seus telômeros - pequenas "tampas" moleculares localizadas nas extremidades do seu DNA. Aqui na Terra, a perda de telômeros foi associada ao envelhecimento.

Até agora, o risco não tem sido uma grande preocupação: o efeito sobre os astronautas dos ônibus espaciais e da Estação Espacial Internacional, se aconteceram, foram muito pequenos. Esses astronautas ficam em órbita dentro do campo magnético protetor da Terra, que desvia a maioria dos raios cósmicos.

Mas, por volta de 2018, a NASA planeja enviar humanos para fora desta bolha protetora e voltar à Lua e eventualmente viajar até Marte. Os astronautas nestas missões serão expostos aos raios cósmicos por semanas ou meses. Naturalmente, a NASA está cuidando de descobrir se o perigo do "envelhecimento pela radiação" realmente existe ou não e, se existir, como contorná-lo.

Somente agora a ciência está começando a olhar para esta questão. "A realidade é, nós temos muito pouca informação sobre [a ligação entre] a radiação e a perda de telômeros," diz Jerry Shay, um especialista em biologia celular da Universidade do Texas, em Dallas. Com financiamento da NASA, Shay e outros cientistas estão estudando o problema. O que eles aprenderem sobre o envelhecimento poderá ajudar a todos, na Terra ou no espaço.

Detonadores queimados

Como se fossem detonadores em um bomba-relógio, os telômeros são longas fitas repetitivas de DNA que se encurtam cada vez que a célula se divide. Quando os telômeros se tornam muito curtos, a vida da célula chega ao fim: ela não mais se divide, um estado conhecido como "envelhecimento replicativo."

Sem essa espoleta, as células humanas seriam capazes de continuar crescendo e se dividindo infinitamente. Na realidade, os cientistas acreditam que as células desenvolveram os telômeros como uma forma de evitar o crescimento fora de controle de células tumorais. Graças aostelômeros, a maioria das células humanas somente pode se dividir de 50 a 100 vezes, antes que seu mecanismo de tempo as desligue.

Telômeros (branco) tapam as extremidades dos cromossomos humanos (cinza). Imagem: Programa Genoma Humano do Departamento de Energia dos Estados Unidos.

Uma das atuais teorias do envelhecimento sustenta que, à medida em que as células do corpo de uma pessoa começam a atingir esse limite imposto pelos telômeros, a falta de vitalidade, novas células causam os sinais típicos do envelhecimento: pele enrugada, órgãos que param de funcionar, sistema imunológico fraco etc.

Se a perda dos telômeros realmente causa ou não o envelhecimento permanece uma questão controversa, diz Shay. O fato de que telômeros cada vez mais curtos andam lado a lado com o envelhecimento é bem documentado. Pessoas com telômeros mais curtos, por exemplo, na média não viverão tanto quanto as pessoas com telômeros maiores. Mas uma mera correlação não prova que os telômeros sejam de fato a causa do envelhecimento.

"É difícil de comprovar causa e efeito nesses casos. Mas eu acredito que há um número suficiente de estudos de correlação, feitos por vários pesquisadores diferentes, para que se possa começar a acreditar que telômeros mais curtos sejam uma marca do envelhecimento," defende Shay.

Pesquisas recentes, feitas por Frank Cucinotta e seus colegas, mostraram que a radiação de núcleos de ferro (um componente importante dos raios cósmicos) realmente danificam os telômeros de células humanas.

Para provar isto, eles expuseram lâminas de laboratório contendo um tipo de célula do sangue humano, chamadas linfócitos, a feixes de radiação de núcleos de ferro e raios gama. Até recentemente, uma análise tão completa dos danos dos telômeros gastaria um tempo que seria proibitivo. Mas uma nova técnica de coloração de células, chamada RxFISH ("Rainbow cross-species Fluorescence In Situ Hybridization"), permitiu a Cucinotta e seus colegas acompanhar muitos telômeros simultaneamente.

Cromossomos humanos revelados pela RxFISH. Imagem: NASA/JSC.

"Nós tivemos esses resultados surpreendentes, que as partículas de ferro são muito mais danosas aos telômeros do que os raios gama," diz Cucinotta. Ele sugere que essa diferença possa ser causada pela trilha mais larga do dano causado pelo núcleo de ferro.

As fitas de telômeros se dobram em longas voltas, como pequenos nós nas extremidades dos cromossomos. Os raios gama somente conseguem atingir um lado ou outro dessas voltas, mas o núcleo de ferro pode atingir ambos os lados aos mesmo tempo, infligindo um dano permanente no telômero - possivelmente causando seu completo desaparecimento. Entretanto, essa explicação ainda é meramente especulativa.

A tarefa agora é quantificar o risco que os danos aos telômeros possam representar para os astronautas, a fim de que os gerentes das missões e os próprios astronautas tomem decisões balizadas sobre os riscos com os quais eles irão se defrontar. Mas, sob todas as perspectivas, os efeitos deverão ser modestos, diz Shay.

"Nós estamos falando sobre coisas sutis. Estas pessoas provavelmente não irão parar em cadeiras de rodas ou coisas do tipo simplesmente por ter ido ao espaço," explica Shay.

Por exemplo, os astronautas que tiveram o maior índice de exposição à radiação, como os astronautas da missão Apollo que viajaram até a Lua, tendem a ter catarata, em média, sete anos antes do que os outros astronautas. Cataratas são um sinal do envelhecimento.

Núcleos de ferro são especialmente danosos aos telômeros.

Alvo de uma preocupação muito maior é o possível envelhecimento do cérebro e da médula espinhal. Experimentos com ratos têm mostrado que o tecido cerebral é vulnerável ao "envelhecimento" pela radiação com núcleos de ferro - de acordo com pesquisas feitas por Jim Joseph, da Universidade Tufts, e Bernie Rabin, da Universidade de Maryland.

"Cada vez parece mais que isso possa representar um problema para as viagens espaciais de longa duração," diz Cucinotta.

Entretanto, se os cientistas puderem detectar a forma exata com que a radiação com partículas de ferro afetam os telômeros, eles poderão ser capazes de descobrir formas de evitar ou corrigir esses efeitos. A solução poderá ser tão simples quanto tomar um comprimido com moléculas reparadoras de DNA. "Há muitas formas por meio das quais nós podemos intervir," diz Shay.

De uma forma ou de outra, a NASA está decidida a manter seus astronautas se sentindo sempre jovens.

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