Experimente
"Außenposten" im All
Internationale Raumstation ISS
theme

Tadpoles und Xenopus - Entwicklung von Kaulquappen des Krallenfroschs in Schwerelosigkeit (abgeschlossen)

Autoplay
Info an
Info aus
Informationen
Schließen
Vollbild
Normal
zurück
vor
{{index}}/{{count}}
Tipp:
<Escape>, um fullscreen zu beenden.
  • Lordotische und normale Kaulquappe

    Lordotische und normale Kaulquappe

  • Auf dem Weg zur Erde

    Auf dem Weg zur Erde

    Die Sojus-Kapsel der französischen Andromède-Mission brachte am 31. Oktober 2001 neben Victor Afanassiev, Konstantin Kozeev und Claudie Haigneré, der ersten Europäerin auf der ISS, das Tadpoles-Experiment zurück zur Erde.

  • Sojus%2dRaumschiff an der ISS angedockt

    Sojus-Raumschiff an der ISS angedockt

Hintergrund und wissenschaftliche Ziele:

Ein zeitweiliger Aufenthalt in einer reizfreien Umgebung kann sich bei Mensch und Tier nachteilig auf die Entwicklung von Sinnesleistungen wie Sehen, Hören, Fühlen oder Riechen auswirken. Vor mehr als 40 Jahren hatten die Nobelpreisträger David Hunter Hubel und Torsten Nils Wiesel über Beeinträchtigungen des Sehens berichtet, wenn junge Katzen für eine gewisse Zeit ihre Umgebung nicht mit den Augen erfassen konnten. Diese und nachfolgende Untersuchungen an anderen Sinnessystemen führten zu der Erkenntnis, dass es eine kritische Zeitspanne in der Entwicklung von Mensch und Tier gibt, bei denen sich ein Reizentzug besonders nachteilig auswirkt. Für Sehen, Hören, Fühlen oder Riechen ist dieses Phänomen schon untersucht und nachgewiesen worden. Doch stellt sich diese altersabhängige Empfindlichkeit auch gegenüber der Schwerkraftwirkung generell und im speziellen bei der Entwicklung des Gleichgewichtssinns ein? Diese Frage lässt sich nur beantworten, wenn erstens unterschiedlich alte Kaulquappen der Schwerelosigkeit ausgesetzt werden und zweitens die Dauer der Schwerelosigkeit bei den verschiedenen Experimenten immer gleich lang ist. Die Experimente Tadpoles und Xenopus sollten daher den Einfluss der Schwerkraft auf die Entwicklung des Gleichgewichtssinns bei Kaulquappen genauer untersuchen.

Experimentbeschreibung:

Tadpoles und Xenopus sollten frühere Experimente mit dem Krallenfrosch im Rahmen der Deutschen Weltraummission D2 (1993) und der Shuttle-to-Mir-Mission SMM06 (1997) fortführen. Ulmer Wissenschaftler setzten bei den ISS-Experimenten Kaulquappen der Schwerelosigkeit aus, bei denen die Entwicklung des sogenannten vestibulo-okularen Reflexes (VOR) - einer durch eine Kippung des Tieres ausgelöste Augenbewegung - schon weiter vorangeschritten war. Demgegenüber waren frühere Krallenfrosch-Experimente in Schwerelosigkeit auf Embryonen und sehr junge Kaulquappen begrenzt gewesen, bei denen die Entwicklung des Gleichgewichtssinns während des Raumflugs begann.

Status:

Das Experiment Tadpoles wurde während der französischen Sojus-Mission Andromède zur ISS (2001) durchgeführt. Das Experiment Xenopus folgte sieben Jahre später im Oktober 2008 in der ESA-Anlage KUBIK im russischen Teil der ISS.

Ergebnisse:

Die Schwerelosigkeit wirkt sich deutlich auf die Entwicklung des VORs und der Mechanismen des Schwimmens aus. Das Ausmaß der VOR-Änderungen war vom Alter der Kaulquappen während ihres Weltraumflugs abhängig. Zusätzlich zeigte sich aber auch eine überraschende Beziehung zwischen der Art der VOR-Veränderung und dem Aufteren einer sogenannten Schwanzlordose, einer Aufwärzkrümmung des Schwanzes. Die Lordose kann häufig nach einem Aufenthalt in der Schwerelosigkeit oder dem Ausschalten bestimmter Gene beobachtet werden, nie aber unter normalen Entwicklungsbedingungen. Diese Schwanzlordose trat aber nur dann auf, wenn die Embryonen zum Zeitpunkt des Experimentbeginns in Schwerelosigkeit eine deutlich erkennbare Schwanzknospe entwickelt hatten oder die Kaulquappen noch keine Vorderbeinknospe erkennen ließen - sich zu Beginn des Versuchs also zwischen diesen beiden Stadien befanden. Jüngere Embryonen und ältere Kaulquappen wuchsen dagegen stets normal heran. Insgesamt bestätigten die Weltraumexperimente die Annahme,  dass es nicht nur für die Entstehung des Gleichgewichtssystems, sondern auch für die Schwanzentwicklung eine kritische Zeitspanne gibt. Nach der Rückkehr zur Erde wuchsen die Organismen meist zu normalen, lebensfähigen Tieren heran - selbst wenn in bestimmten Entwicklungsschritten in Schwerelosigkeit Abweichungen auftraten. Selbst in der Schwerelosigkeit konnte schon eine Normalisierung stattfinden - ein Indiz für die enorme Anpassungsfähigkeit in der Entwicklung.

Perspektiven für Forschung und Anwendung:

Der Krallenfrosch steht bei diesen Experimenten gewissermaßen stellvertretend für den Menschen. Dessen Sensoren des Gleichgewichtssinns ähneln vom Aufbau her nicht nur denen des Froschs, sondern lösen auch gleichartige Reaktionen der Augen aus, wenn der Mensch gekippt oder gedreht wird. Die Forschung am Krallenfrosch hilft daher auch, unser Wissen über das Gleichgewichtssystem zu verbessern und entsprechende Erkrankungen beim Menschen frühzeitig zu erkennen und ihnen vorzubeugen.

Start: Tadpoles: 21. Oktober 2001 /Sojus TM-33;
Xenopus: 12. Oktober 2008 / Sojus TMA-12
ISS-Zeitraum Tadpoles: Oktober 2011
Xenopus: Oktober 2008
Unterbringung Tadpoles: in Experimentcontainern
Xenopus: KUBIK-Ikubator im russischen ISS-Modul
Experimentator Prof. Dr. Eberhard Horn
Einrichtung Universität Ulm
Bereich Gravitationsbiologie
Partner ESA

 

Zuletzt geändert am:
03.07.2014 11:45:54 Uhr