Die Astronauten Scott und Mark Kelly sind eineiige Zwillinge. Aber die beiden haben ein Jahr ihres Lebens unter drastisch anderen Bedingungen verbracht. Für eine Zwillingsstudie der NASA flog einer der beiden ein Jahr ins All und blieb auf der Internationalen Raumstation ISS, während der andere auf der Erde verblieb. Die ungewöhnliche Studie enthüllte, dass ein Langzeitaufenthalt im All deutlich drastischere Folgen nach sich zieht als bisher angenommen.


Bild: NASA

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Astronauten leben nicht gerade gesund. Das ist keine wirkliche Neuigkeit und eine Erfahrung, die bereits zur Zeit der Apollo-Mondmissionen gemacht wurde. Die Schwerelosigkeit führt zum Schwund von Muskulatur und Knochen und treibt Blut und Wasser in den Kopf. Astronauten sind außerdem außergewöhnlich anfällig für Fieber und virale Erkrankungen. Und auch das Herz-Kreislauf-System nimmt nachhaltige Schäden.

Diese Symptome treten bereits nach wenigen Tagen bis Monaten im All auf. Wenn die Menschheit aber zum Mars fliegen und in Raumstationen leben will, die um den Mond kreisen, dann werden Astronauten in Zukunft sogar Jahre im All leben. Bisher gab es kaum Erkenntnisse darüber, wie sich Flüge von mehr als sechs Monaten Dauer auf den Körper auswirken können. Nur vier Menschen haben bisher Raumfahrtmissionen absolviert, die länger als ein Jahr andauerten.


Um mehr über die Folgen von Langzeitaufenthalten im All rauszufinden, hat die NASA eine interessante Zwillingsstudie mit den eineiigen Zwillingen Scott und Mark Kelly durchgeführt. Scott Kelly verbrachte ein Jahr im All auf der ISS, während sein Bruder am Boden blieb. Beide Brüder lieferten vor, nach und während der Studie mehrfach Urin- Blut- und Speichelproben, die dann von zehn Forscherteams detailliert analysiert wurden. Außerdem absolvierten beide Astronauten während der 25-monatigen Studie mehrfach Tests, die ihre körperliche und geistige Leistungsfähigkeit maßen.

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Zuletzt aktualisiert am 21.08.2019

Verwirrende Reaktion der Telomere

Inzwischen liegen die Ergebnisse der Studie vor – und diese wissen durchaus zu überraschen. Eine lange Weltraummission beeinflusst den Körper und Geist eines Menschen auf vielfache Weise. Das ist nicht wirklich neu. Wie erwartet fanden die Forscher veränderte Herz-Kreislauf-Systeme sowie Änderungen im Immunsystem, im Bewegungsapparat und an den Augen der Astronauten vor. Bei Scott Kelly war zudem die Genexpression an mehr als 9000 Genorten verändert.

Überrascht zeigten sich die Forscher aber darüber, dass die Telomere in den Zellen von Scott während seines Aufenthalts auf der ISS länger wurden – und zwar um im Schnitt 14,5 Prozent. Normalerweise werden die Telomere der Chromosomen unter Stress und mit fortschreitendem Alter eher kürzer. Interessanterweise kehrten die Chromosomenden von Scott Kelly nach seiner Rückkehr zur Erde wieder in ihren Normalzustand zurück.

Beeinflussung des Erbguts

Weniger überraschend kam die Erkenntnis, dass die Kopie der DNA im Körper der Astronauten im All deutlich fehleranfälliger ist als auf der Erde. Die Zellen bauten Teile der Chromosomen verkehrt herum oder an einer komplett falschen Stelle ein. Außerdem wurden Gene stärker abgelesen, die mit Reaktionen auf Schäden in der DNA verknüpft sind.

Die Forscher rund um Francine Garret-Bakelman von Weill Cornell Medicine in New York sehen dies als Hinweis darauf, dass längere Aufenthalte im All vermehrt zu Fehlern im Erbgut führt und begründen dies mit der erhöhten Strahlenbelastung im Erdorbit. Diese ist gut 50 mal so hoch wie auf der Erde. Die entdeckten Kopierfehler hielten auch nach der Rückkehr von Scott Kelly zur Erde noch monatelang an. „Das könnte auf strahlenbedingte Schäden an den Stammzell-Reservoiren der Zellen hindeuten„, erklärten die Forscher hinter der Studie. Diese Folgen könnten auch das Krebsrisiko der Astronauten deutlich erhöhen.

Drastischere Veränderungen als erwartet

Auch die geistige Leistung von Scott Kelly wurde durch den Aufenthalt auf der ISS beeinflusst: Seine kognitiven Leistungen nahmen während der Mission nur unwesentlich ab. Aber nach seiner Rückkehr auf der Erde folgte der große Sturz: Noch sechs Monate nach dem Flug wies Scott im Vergleich zu seinem Bruder Mark wesentliche kognitive Einschränkungen auf. Die Wissenschaftler der NASA haben keine Erklärung dafür, warum diese Einschränkungen erst auftraten, als Kelly zur Erde zurückgekehrt war. Für Marsmissionen bedeutet das, dass die geistige Leistungsfähigkeit der Astronauten nach der Landung auf dem roten Planeten drastisch abnehmen könnte.

Die Forscher zeigten sich von dem Ergebnis der Studie durchaus überrascht. „ Die beobachteten Effekte sind damit breitgefächerter und deutlicher als man erwartet hätte – vor allem bei strahlenspezifischen Reaktionen wie der Genom-Instabilität, der hochregulierten Genexpression und den kognitiven Defiziten„, so Markus Löbrich von der TU Darmstadt in einem begleitenden Kommentar und bezeichnete die Studie weiter als mehr als nur einen kleinen Schritt für die Menschheit.

via NASA

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