26. Juli 2019
Start des Weltraumexperiments BioRock zur internationalen Raumstation ISS

Biofilme und mikrobielle Mineralienausbeutung im Weltraum

Bacillus subtilis Biofilm
Bacillus subtilis Biofilm
Bild 1/2, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Bacillus subtilis Biofilm

Auf einer Membran gewachsener Bacillus subtilis Biofilm, der mit einem an Nukleinsäuren bindenden Fluoreszenzfarbstoff angefärbt wurde.

Integration der mit Bacillus subtilis Sporen beimpften Basaltscheiben
Integration der mit Bacillus subtilis Sporen beimpften Basaltscheiben
Bild 2/2, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Integration der mit Bacillus subtilis Sporen beimpften Basaltscheiben

Biomining-Reaktor-Zusammenbau: Integration der mit Bacillus subtilis Sporen beimpften Basaltscheiben in die BioRock-Weltraumhardware Im Weltraum wird Nährmedium zugegeben werden, um das Bakterienwachstum zu starten.

Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Astrobiologie

Am 25. Juli 2019 wurde das ESA-Weltraumexperiment BioRock mit SpaceX CRS-18 an Bord einer Falcon 9-Rakete von Cape Caneveral, Florida, USA, zur ISS gestartet. Mit dem Experiment werden das Wachstum von Biofilmen und deren Fähigkeit, Mineralien aufzuschließen und als Nährstoffe zu nutzen (biomining), unter Schwerelosigkeit im direkten Vergleich zu der mit Hilfe einer Zentrifuge auf der ISS simulierten Mars- und Erdschwerkraft untersucht. Die Ergebnisse werden zum besseren Verständnis des Wachstums von Mikroorganismen im Weltraum, das auch bei bioregenerativen Lebenserhaltungssystemen entscheidend ist, zur Biofilmentstehung und zur mikrobiellen Erzlaugung beitragen. Mit einem solchen Verfahren könnten zukünftig ökonomisch interessante chemische Elemente wie etwa Kupfer auf anderen Planeten nutzbar gemacht werden. An dem Experiment ist das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) maßgeblich beteiligt.

Im BioRock-Experiment werden drei Bakterienarten untersucht: Sphingomonas desiccabilis, Bacillus subtilis und Cupriavidus metallidurans. „Mit unserer Forschung konzentrieren wir uns auf den Organismus Bacillus subtilis“, sagt Dr. Petra Rettberg vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Wir sind gespannt, wie gut dieses Bakterium Nährstoffe aus den Mineralien des mit Bacillus-Sporen für das Weltraumexperiment angeimpften Basalts gewinnen kann.“ In den kommenden Wochen wird das Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS in Betrieb genommen und voraussichtlich bis Ende August 2019 im Weltraum verbleiben. Für die Analyse und Auswertung kehrt das Experiment zur Erde zurück. Dann werden die Proben auch in den Astrobiologischen Laboren am DLR-Standort in Köln untersucht.

Biofilme gehören zu den ältesten sichtbaren Anzeichen von Leben auf der Erde und könnten vielleicht auch als die ersten Formen von Leben auf anderen Planeten und Monden unseres Sonnensystems entdeckt werden. Ein Biofilm ist eine strukturierte Gemeinschaft von Mikroorganismen auf einer Oberfläche, die in einer selbst entwickelten Matrix aus sogenannten extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) eingekapselt leben. Diese EPS-Matrix hält die Mikroorganismen in ihrer dreidimensionalen Anordnung zusammen und lässt den Biofilm auf Oberflächen anhaften. Die Eigenschaften der in einem Biofilm lebenden Mikroorganismen unterscheiden sich in der Regel grundlegend von individuell lebenden Mikroorganismen derselben Art. Die dichte Umgebung des Films erlaubt es ihnen, untereinander zu kooperieren, in vielfältiger Weise zu interagieren und schützt diese winzigen Lebewesen vor äußeren Einflüssen. So sind die Biofilm-Bewohner gegenüber verschiedenen chemischen und physikalischen Einwirkungen sehr resistent und können für vielfältige Anwendungen in der Raumfahrt genutzt werden.

Beteiligt am ESA-Experiment BioRock sind das UK Center for Astrobiology in Edinburgh, das die wissenschaftliche Koordination von BioRock durchführt, das Belgian Nuclear Research Center in Mol und das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln.

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