Ein neues Experiment hat gezeigt, dass die Genomorganisation nach 24 Stunden in simulierter Schwerelosigkeit bemerkenswert stabil bleibt. Wissenschaftler der New York University haben untersucht, wie sich die Schwerelosigkeit auf das menschliche Genom auswirkt. Dabei stellten sie fest, dass es zumindest über einen Zeitraum von einem Tag erstaunlich widerstandsfähig ist.
Experimentelle Methode und Ergebnisse
Die Forscher entwickelten eine spezielle Maschine, die die Ausrichtung menschlicher Zellen kontinuierlich im Verhältnis zur Erdanziehungskraft veränderte. Durch den Einsatz von Algorithmen konnten sie die Flüssigkeitsströme minimieren, die normalerweise in rotierenden Zellkulturen entstehen. Dies ermöglichte es, die Auswirkungen der simulierten Schwerelosigkeit von denen mechanischer Strömungen zu unterscheiden.
Nach 24 Stunden hatte die simulierte Schwerelosigkeit weder die Genomorganisation noch die Bewegung der Zellen gestört. Auch DNA-Schäden waren nicht nachweisbar. Die Kernhülle, die das genetische Material vom Rest der Zelle trennt, blieb ebenfalls unverändert. Allerdings vergrößerte sich das Volumen des Zellkerns, und das Nucleolus, eine Struktur, die an der Produktion von Ribosomen beteiligt ist, wurde glatter. Im Vergleich dazu führten starke Flüssigkeitsströme zu einer Verlängerung der Zellen und verursachten DNA-Schäden. Dies ist ein wichtiger Kontrollaspekt, der erklärt, warum frühere Experimente möglicherweise irreführende Ergebnisse lieferten.
Langfristige Auswirkungen und zukünftige Forschung
Die kurze Exposition gegenüber simulierter Schwerelosigkeit kann jedoch nicht aufzeigen, was während einer monatelangen Reise durch den Weltraum geschehen könnte. Laut Alexandra Zidovska, einer außerordentlichen Professorin für Physik an der NYU und Hauptautorin der Studie, könnten solche Veränderungen bei längeren Expositionen und aufgrund von DNA-Schäden im Weltraum auftreten. Tatsächliche Raumflüge setzen Zellen auch Strahlung und anderen Bedingungen aus, die in diesem Experiment nicht reproduziert wurden.
Die Studie ist ein Schritt vorwärts in diesem wachsenden Forschungsgebiet. Wissenschaftler beginnen, die Schwerkraft fast wie ein Medikament zu behandeln, indem sie ihre Stärke, Dauer und Häufigkeit variieren, um herauszufinden, welche Dosis Astronauten gesund halten könnte und ob der gleiche Reiz Patienten auf der Erde helfen könnte. NASA-finanzierte Studien an der Texas A&M University untersuchen die Reaktionen auf Mond- und Marsgravitation. Europäische Bettruhestudien namens BRACE und BRAVE kombinieren zentrifugengenerierte Schwerkraft mit Bewegung. Die klinische Studie GRACER1 untersucht künstliche Schwerkraft und Bewegung als Rehabilitation für Menschen mit Erkrankungen wie Schlaganfall und Multipler Sklerose.
Das NYU-Experiment etabliert keine therapeutische Schwerkraftdosis, aber seine Technik könnte Forschern helfen, festzustellen, welche zellulären Veränderungen tatsächlich auf veränderte Schwerkraft zurückzuführen sind. Dies könnte potenziell bestimmen, wann die kurzfristige Widerstandsfähigkeit des Genoms während langer Reisen von der Erde weg nachlässt.
Die Studie wurde am 23. September in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
- Quelle: Space.com