9. Oktober 2017
Mars 500 Studie zeigt Entwicklung von Mikroorganismen in Raumschiffen

Ge­sund auf dem Weg zum ro­ten Pla­ne­ten

Pro­ben von der "Raum­schiff"-Wand
Bild 1/2, Credit: ESA.

Proben von der "Raumschiff"-Wand

Dr. Pe­tra Rett­berg vom DLR-In­sti­tut für Luft- und Raum­fahrt­me­di­zin un­ter­sucht die Ver­meh­rung von Mi­kro­or­ga­nis­men in der ab­ge­schlos­se­nen Um­ge­bung des "Raum­schiffs" und sei­ner Be­sat­zung. Für die­ses Ex­pe­ri­ment neh­men die Cre­w­mit­glie­der auch Pro­ben von der In­nen­sei­te ih­res "Raum­schiffs".
Ex­pe­ri­men­te im Mars500-Raum­schiff
Bild 2/2, Credit: ESA.

Experimente im Mars500-Raumschiff

Die­go Ur­bi­na nimmt ei­ne Pro­be an der Wand des Mars500-Raum­schiffs. Wis­sen­schaft­ler des DLR-In­sti­tuts für Luft- und Raum­fahrt­me­di­zin un­ter­su­chen mit die­sen Pro­ben, wie sich Kei­me in ei­nem ge­schlos­se­nen Le­bens­be­reich aus­brei­ten.

Die Reise zu unserem roten Nachbarplaneten ist nicht nur ein Menschheitstraum, sondern auch ein konkretes Ziel für die bemannte Raumfahrt. Allerdings müssen vor einer solchen Reise noch eine Vielzahl wissenschaftlicher Fragen beantwortet werden. Zu diesem Zweck simulierten die Weltraumagenturen Roskosmos und ESA von Juni 2010 bis November 2011 in der Studie Mars 500 einen 520-tägigen Flug zum Mars. Ein Team von Wissenschaftlern aus Deutschland, Österreich und Großbritannien untersuchte dabei unter der Leitung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) die Entwicklung von Mikroorganismen in der Raumstation und deren Auswirkung auf die Gesundheit von Astronauten. Die Er­geb­nis­se die­ser Stu­die wurden nun erstmals vorgestellt.


Mars 500

Die Isolationsstudie Mars 500 simulierte die Hin- und Rückreise einer sechsköpfigen Besatzung zum Mars. Die sechs Studienteilnehmer lebten während ihrer 520-tägigen Mission von der Außenwelt isoliert in einem "Raumschiff", das eigens am Institut für Biomedizinische Probleme IBMP nahe Moskau errichtet wurde.
Neben technischen und sozialen Aspekten wurden auch Mikroorganismen in diesem bewohnten, abgeschlossenen Habitat untersucht. Die Astrobiologen interessierten sich vor allem für das Mikrobiom, also die Gesamtheit der Mikroorganismen, welche den Menschen und andere Lebewesen sowie Oberflächen besiedeln und über diese und auch durch die Luft verbreitet werden. Außerdem wurde die Auswirkung der Isolation auf die Gesamtheit der Organismen an Bord erforscht.

"Bisher wussten wir wenig darüber wie sich Langzeitisolierung auf die Anzahl und Zusammensetzung der Mikroorganismen, die in einem Raumschiff leben, auswirkt. Desweiteren war die Dynamik des Mikrobioms unklar. Diese Studie hat erstmals die mikrobielle Anzahl, Vielfalt und Dynamik in einem abgeschlossenen System für die Dauer einer simulierten Marsmission mit 30 Tagen Aufenthalt auf dem Mars untersucht." sagte Dr. rer. nat. Petra Schwendner. Dr. Schwendner promovierte im Rahmen des DLR "Space Life" Programms zum Thema "Microbial Ecology of the MARS 500 Habitat" an der Universität Regensburg. Heute führt sie ihre Studien an der Universität Edinburgh fort.

Das simulierte Raumschiff war in verschiedene autonome Module unterteilt: in Gemeinschaftsräume, Schlafkabinen, Toiletten, Fitnessraum, Labor und einen medizinischen Bereich. Die Studienteilnehmer, auch "Marsonauten" genannt, reinigten diese Bereiche in regelmäßigen Abständen, so dass auch der Einfluss und die Wirksamkeit diverser Reinigungsmittel dokumentiert werden konnte. Die Marsonauten nahmen an 18 zuvor definierten Zeitpunkten mikrobielle Proben aus der Luft und von den Oberflächen der verschiedenen Sektionen.

Dadurch konnte nicht nur die Gesamtheit der vorhandenen Mikroorganismen erfasst werden, sondern auch ihre Verbreitung beziehungsweise Konzentration auf bestimmte Bereiche des "Raumschiffs". In den Gemeinschaftsräumen war die mikrobielle Vielfalt am höchsten, während sie im medizinischen Trakt am geringsten ausfiel. Die Besatzung war wie erwartet für die Verbreitung verschiedener Bakterienstämme verantwortlich. Unter anderem wurden verschiedene Staphylococcus Stämme gefunden, die bei einem geschwächten Immunsystem Infektionen der Haut auslösen können.

Vielfalt und Gleichgewicht

Zudem konnte die Veränderung der Diversität der Mikroorganismen im zeitlichen Verlauf der simulierten Mars-Mission untersucht werden. Es zeigte sich, dass die Vielfalt an Mikroorganismen mit der Dauer der Isolation abnahm, was unter anderem auf die verwendeten Reinigungsmittel zurückgeführt werden kann. Ein mikrobiell vielschichtiges Umfeld begünstigt in der Regel ein Gleichgewicht der Mikroorganismen und hat dadurch einen positiven Effekt auf die Gesundheit.

Im untersuchten Zeitraum ging die mikrobielle Vielfalt jedoch nicht so weit zurück, dass dadurch gesundheitliche Probleme für die Besatzung bestanden hätten. Es zeigte sich aber eine Tendenz, die bei noch längeren Missionen problematisch werden könnte. Auf diese Erkenntnisse aufbauende Studien sollen zukünftig Gegenmaßnahmen entwickeln, um die mikrobielle Diversität zu erhalten.

Durch die einzigartigen Testbedingungen während der Mars 500-Studie wurden wichtige Erkenntnisse für zukünftige Langzeitmissionen im All gewonnen. Sie leisten einen entscheidenden Beitrag für die Gesunderhaltung von Astronauten und vertiefen das Verständnis von biologischen Prozessen, die auch auf der Erde auftreten.
Neben den Forschern des DLR, waren Wissenschaftlerinnen der Me­di­zi­ni­schen Uni­ver­si­tät Graz, der TU Graz sowie der Uni­ver­si­tät Edin­bur­gh an dem Projekt beteiligt.

Kontakt
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    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

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    Linder Höhe
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