Mensch im Weltall Besiedlung des Mars? Das wird schwierig!
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25. November 2020, 18:41 Uhr
Die Raumfahrt hat negative Folgen für die Gesundheit: Durch die Strahlung und die fehlende Schwerkraft werden wichtige Bausteine des Körpers beeinflusst, was zu Krebs und Genveränderungen führen kann, zeigen Studien.
Klimawandel, Überbevölkerung, Infektionskrankheiten oder auch mögliche Asteroideneinschläge – viele Probleme auf der Erde werden wir nicht lösen können. Davon war zumindest der berühmte Astrophysiker Stephen Hawking überzeugt. Kurz vor seinem Tod prophezeite er, dass uns Menschen höchstens noch 100 Jahre auf der Erde zur Verfügung stehen.
Doch was passiert dann im Jahr 2100? Eine oft angeführte Möglichkeit, das Überleben der Menschheit zu sichern, ist die Besiedlung des Planeten Mars. In der kohlendioxidhaltigen Atmosphäre wäre genug Sauerstoff vorhanden, den man gewinnen könnte, sagte der Kosmologe J. Richard Gott in einem Interview mit der Deutschen Welle. Wasser gebe es auch, und wenn man in Höhlen siedeln würde, könnte man sich auch gut vor der hohen Strahlung schützen.
Strahlung im Weltall ein Problem
Nur ist das wirklich so einfach? Neueste Studien zeigen nun, dass der Schutz vor der Strahlung ein sehr wichtiger Punkt für ein mögliches Leben im Weltall ist. Denn durch die Änderungen der Schwerkraft, die Strahlung und weitere Faktoren könnten die sogenannten Kraftwerke des menschlichen Körpers – die Mitochondrien – zerstört werden. Dies zeigen Studien von Mäusen und Menschen, die in den Weltraum gereist sind.
Was sind Mitochondrien? Um zu überleben, braucht der menschliche Körper Energie. Diese wird aus der Nahrung gewonnen und gelangt über das Blut in die Zellen - zu den Mitochondrien, die auch als Kraftwerke des Körpers bezeichnet werden. Deren Hauptfunktion ist die Produktion des Energiemoleküls ATP innerhalb der sogenannten Atmungskette.
"Die Forschungen meiner Gruppe konzentrierten sich auf das Muskelgewebe von Mäusen, die im Weltraum waren. Diese sind mit Analysen anderer Wissenschaftler verglichen worden, die anderes Mausgewebe untersuchten", sagt Evagelia C. Laiakis, Professorin für Onkologie am Lombardi Comprehensive Cancer Center in Georgetown. "Obwohl wir jeweils unterschiedliches Gewebe untersucht haben, kamen wir alle zu dem gleichen Schluss: Die Funktion der Mitochondrien wurde durch die Raumfahrt nachteilig beeinflusst."
Durch den Vergleich ihrer Studien an Mäusen mit menschlichen Daten konnten Laiakis und ihr Team außerdem feststellen, dass die Raumfahrt zu bestimmten Stoffwechseleffekten führte:
- Isolierte Zellen wurden in höherem Maße nachteilig beeinflusst als ganze Organe
- Veränderungen in der Leber waren deutlicher als in anderen Organen
- Die Funktion der Mitochondrien war beeinträchtigt
Auswirkung für künftige Astronauten
Dies ist ein Ergebnis umfangreicher Forschungen in diversen wissenschaftlichen Disziplinen. Mehr als 200 Forscher aus Dutzenden von akademischen, staatlichen, Luft-, Raumfahrt- und Industriegruppen haben am 25. November ein Paket mit 30 wissenschaftlichen Artikeln gleichzeitig in Cell, Cell Reports, Cell Systems, Patterns und iScience veröffentlicht. Eine der teilnehmenden Institutionen ist die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).
Ziel dieses neuen Zusammenschlusses mit dem Namen "Space Omics: Towards an integrated ESA/NASA -omics database for spaceflight and ground facilities experiments" ist es unter anderem, gemeinsame Standards für die Erhebung, Speicherung und speziell die Auswertung dieser Daten zu definieren. Dabei bringen Bioinformatiker aus Sachsen-Anhalt bringen ihre Expertise zur Datenanalyse und -visualisierung in das Projekt ein. In diesem werden die gesundheitlichen Auswirkungen von Reisen in den Weltraum auf den Menschen und andere Lebewesen untersucht.
Die Studien dürften, laut den Wissenschaftlern, Auswirkungen auf zukünftige Raumfahrten haben. Zudem dürften die Veränderungen des Stoffwechsels durch die Raumfahrt die Medizinwissenschaft auf der Erde beeinflussen. Dadurch könnte etwa die Strahlentherapie von Krebspatienten feiner eingestellt werden.
Weitere Forschungen auf Grundlage der Zwillingsstudie
Eine der Studien widmete sich den einmaligen Daten aus der NASA-Zwillingsstudie von Mark und Scott Kelly. Diese ermöglichen einen Vergleich der gesundheitlichen Auswirkungen eines Astronauten im Weltraum (Scott) mit seinem Bruder Mark. Mark blieb auf der Erde, während Scott zwischen 2015 und 2016 fast ein Jahr lang oben im All unseren Planeten umkreiste.
In der aktuellen Untersuchung vergleichen Forscher die Ergebnisse der Kelly-Zwillinge mit einer Gruppe von zehn nicht verwandten Astronauten. Diese Raumfahrer verbrachten rund sechs Monate auf der Internationalen Raumstation. Durch die ISS sind sie eigentlich vor Weltraumstrahlung geschützt. Doch trotz des Schutzes fanden die Wissenschaftler der Colorado State University (CSU) Hinweise auf DNA-Schäden, die Warnzeichen für mögliche gesundheitliche Auswirkungen sein könnten.
Bei allen Besatzungsmitgliedern haben die Forscher während und nach der Raumfahrt eine erhöhte Häufigkeit von Inversionen (eine Drehung eines Chromosomen- oder DNA-Abschnitts um 180 Grad) beobachtet. Sie haben dabei eine Telomerdehnung festgestellt, die offenbar auch durch chronisch oxidativen Stress während der Raumfahrt hervorgerufen worden ist.
Was ist oxidativer Stress? In unserem Körper sollte ein Gleichgewicht aus Oxidantien und Antioxidantien bestehen, das aufrechterhalten werden muss. Spricht man von oxidativem Stress, dann handelt es sich um eine Dysbalance, ein Ungleichgewicht zwischen oxidativen und antioxidativen Prozessen, welches durch "Freie Radikale" ausgelöst wird. Diese reaktiven Sauerstoffverbindungen entstehen im Rahmen von verschiedenen Stoffwechselvorgängen u.a. in den Mitochondrien.
Telomere sind schützende "Kappen" an den Enden von Chromosomen, die sich eigentlich mit zunehmendem Alter verkürzen. Große Änderungen der Telomerlänge können bedeuten, dass eine Person einem erhöhten Risiko für beschleunigtes Altern oder die Krankheiten ausgesetzt ist, die mit dem Älterwerden einhergehen, wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs.
Ist diese Entdeckung ein Jungbrunnen?
"Telomere spiegeln wirklich unseren Lebensstil wider. Egal, ob auf oder neben dem Planeten", sagte Susan Bailey, Professorin an der Colorado State University. Die Verlängerung der Telomere könnte nun theoretisch einen Jungbrunnen bedeuten. Doch die Wissenschaftler vermuten eher ein erhöhtes Risiko für Krebs. "Eine verlängerte Lebensdauer oder Unsterblichkeit von Zellen, die durch Weltraumstrahlung verursachte DNA-Schäden wie Chromosomeninversionen erlitten haben, ist ein Grund für ein erhöhtes Krebsrisiko", sagt Bailey.
Die Professorin hatte bereits 2016 die Zwillings-Studie begleitet und schlussfolgert, dass die neuen Erkenntnisse Auswirkungen auf Raumfahrer haben werden, die eine Basis auf dem Mond errichten oder zum Mars reisen wollen. Denn solche Touren erfordern einen viel längeren Aufenthalt im Weltall und sie finden viel weiter vom Schutz der Erde entfernt statt.
Um die Besiedlung eines fremden Planeten zu ermöglichen, sind also noch einige hohe Hürden zu bewältigen. So ohne weiteres ist der Mars für den Menschen nicht bewohnbar. "Die Leute sagen also, was wollen wir da", sagte der Visionär und Kosmologe Richard Gott dazu und ergänzte: "Also, wenn die Amphibien auf dieses Argument gehört hätten, wären sie noch immer im Ozean." Doch diese Lebewesen hatten für das Betreten des Landes etwas mehr als Zeit als die 100 Jahre, über die Stephen Hawking gesprochen hat.
mpö
