Foto: Lars Krause
Pflanzen werden ein essentieller Bestandteil von zukünftigen Lebenserhaltungssystemen sein, die eine bemannte Raumfahrt zu fernen Planeten und deren Kolonialisierung erst möglich machen. Deshalb sind Erkenntnisse zu möglichen Veränderungen und Anpassungen von Pflanzen in Mikrogravitation von großer Bedeutung. Untersuchungsobjekt ist die Blütenpflanze Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand), die schon seit langem als bewährtes Modellsystem in der Gravitationsbiologie gilt. Zudem ist ihr Genom vollständig sequenziert. Arabidopsis wird nun veränderten Gravitationsbedingungen ausgesetzt, dann chemisch fixiert und anschließend im Labor mit modernsten molekularbiologischen, so genannten „-omics“-Technologien (Transcriptomics, Proteomics und Metabolomics), untersucht. Langfristig ist angestrebt, Pflanzen durch Züchtung oder Gentechnik so zu modifizieren, dass sie im Weltall in optimaler Effizienz keimen, wachsen und sich fortpflanzen können.
Im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln werden hierzu bereits Experimente unter simulierten Mikrogravitationsbedingungen auf so genannten schnelldrehenden Klinostaten durchgeführt. Dabei werden die biologischen Proben um eine horizontale Achse mit 60 Umdrehungen pro Minute unter der Annahme gedreht, dass sie den Gravitationsreiz nicht mehr wahrnehmen. Zur Verifizierung der Simulationsdaten sind Experimente in realer Mikrogravitation unabdingbar.
Hierzu findet nun im Juni 2015 ein lebenswissenschaftliches Experiment auf der DLR Höhenforschungsrakete MAPHEUS 5 (Materialphysikalische Experimente unter Schwerelosigkeit) in 6minütiger Mikrogravitation statt. In dieser Zeit erwarten die Experimentatoren bereits signifikante Veränderungen in der Physiologie der Pflanzen, dargestellt auf Protein-, Stoffwechsel- und Genomebene. Meilensteine dorthin waren Experimente im Fallturm (September 2014) und auf Parabelflügen (Oktober 2014). Das interdisziplinäre Experimentatoren-Team aus dem ingenieur- und lebenswissenschaftlichen Bereich besteht aus Wissenschaftlern des DLR (Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin und Institut für Materialphysik) unterstützt durch StudentInnen der Universitäten Münster, Bonn, Köln und Aachen.
Live-Übertragung aus der Launcharea
Kontakt:
PD Dr. Ruth Hemmersbach (DLR: ME-BIO-Gravitationsbiologie) Project Coordinator: Prof. Dr. A. Meyer (Institut für Materialphysik)
Sieben Tage alte Arabidopsis thaliana-Keimlinge auf Edelstahl-Sieben in einer "Flight Exposition Chamber". Als Fixanz wird Methanol in die Kammern geleitet. Foto: Lars Krause.