Baby Tintenfisch und Tardigraden gehen in den Weltraum

Auf der Raumstation werden täglich Hunderte von wissenschaftlichen Experimenten durchgeführt. Immerhin ist es eine Spinnerei. Astronauten überwachen diese Experimente und berichten ihre Beobachtungen an Forscher auf der Erde. Die Forschung hilft uns, das Leben in der Schwerelosigkeit besser zu verstehen und die Vorteile zu entdecken, die auf die Erde angewendet werden können.

Trägt Wasser im Weltraum

Unter dem Mikroskop sehen Tardigraden wie Wasserbären aus. Obwohl sie am häufigsten im Wasser vorkommen – und manchmal als Feind in „Ant-Man and the Wasp“ fungieren -, sind Tardigraden für ihre Fähigkeit bekannt, in extremsten Umgebungen zu überleben und sogar zu gedeihen.

„Tardigraden sind eine Gruppe mikroskopisch kleiner Tiere, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, einer Reihe intensiver Belastungen standzuhalten“, sagte Thomas Boothby, Assistenzprofessor für Molekularbiologie an der Universität von Wyoming und leitender Forscher im Cell Science-04-Experiment. Mittwoch Pressekonferenz.

„Einige der Dinge, die Tardigraden überleben können, sind Dehydration, Gefrieren und Erhitzen über den Siedepunkt von Wasser hinaus. Sie können die tausendfache Strahlung so gut wie möglich überleben und sie können Tage oder Wochen mit wenig oder gar nichts dauern Sauerstoff.“

„Es wurde gezeigt, dass sie während der Raumfahrt überleben und sich vermehren, und sie können sogar eine längere Exposition gegenüber der Leere des Weltraums überleben“, sagte Boothby.

Wissenschaftler haben das Genom der Tardigraden sequenziert, damit sie anhand ihrer genetischen Expression tatsächlich messen können, wie diese mikroskopisch kleinen Tiere von unterschiedlichen Umweltbedingungen betroffen sind.

Boothbys Experiment sollte zeigen, wie sich Tardigraden an das Leben in einer erdnahen Umlaufbahn anpassen, was zu einem besseren Verständnis der Belastungen führen könnte, denen Menschen im Weltraum ausgesetzt sind. Die Forschung umfasst die Untersuchung der Molekularbiologie von Wasserbären auf kurze Sicht, wie z. B. Wasserbären, die sieben Tage in der Station leben, um ihre unmittelbare und langfristige Anpassung zu sehen. Diese generationenübergreifenden Wasserbären können Wissenschaftlern helfen, die Gene zu verstehen, die der Anpassung und dem Überleben in einer stark gestressten Umgebung zugrunde liegen.

Obwohl die Raumstation schützender ist als die im Weltraum, erfahren die Erfahrungen von Menschen und Tieren an Bord eine verringerte Schwerkraft und eine erhöhte Strahlenexposition.

„Um langfristig eine sichere und produktive Präsenz im Weltraum zu gewährleisten, ist es wichtig zu verstehen, wie Astronauten und andere Lebewesen vor diesem Druck geschützt werden können“, sagte Boothby.

Tardigraden erreichen die Pflanze in gefrorenem Zustand, werden dann aufgetaut, wiederbelebt und in einem speziellen bioproduktiven System gezüchtet.

Die Ergebnisse der Kurz- und Langzeitstudie sollten es Forschern ermöglichen, zu überwachen, welche Gene ein- oder ausgeschaltet werden, um das Überleben der Tardigraden zu unterstützen.

Wenn Forscher beispielsweise feststellen, dass Tardigraden viele Antioxidantien produzieren, um die Strahlenbelastung zu bekämpfen, der sie ausgesetzt sind, könnte dies den Forschern sagen, dass Astronauten eine an Antioxidantien reiche Diät einhalten müssen.

Letztendlich werden diese Informationen uns einen Einblick geben, wie eines der härtesten Lebewesen der Erde die Strapazen der Raumfahrt überleben kann, sagte Boothby. „Wir hoffen, dass diese Ideen Möglichkeiten für die Entwicklung von Gegenmaßnahmen oder Behandlungen bieten, die dazu beitragen, Astronauten bei längeren Weltraummissionen zu schützen.“

Himmlische Umami

Astronauten sind dabei, ein wenig Umami im Weltraum zu probieren, nicht die Art, die sie schmecken können.

Das UMAMI-Experiment bedeutet das Verständnis der Mikrogravitation für mikrobielle Wechselwirkungen bei Tieren. Jamie Foster, Professor am Institut für Mikrobiologie und Zellwissenschaften der Universität von Florida, ist dessen Hauptforscher. Sie ist gespannt darauf zu erfahren, wie gesunde, nützliche Mikroben mit tierischen Geweben im Weltraum kommunizieren.

„Tiere, einschließlich Menschen, sind auf unsere Mikroben angewiesen, um ein gesundes Verdauungs- und Immunsystem aufrechtzuerhalten“, sagte Foster. „Wir verstehen nicht ganz, wie die Raumfahrt diese vorteilhaften Wechselwirkungen verändert. Das UMAMI-Experiment verwendet einen im Dunkeln leuchtenden Tintenfisch, um diese wichtigen Probleme für die Tiergesundheit anzugehen.“

Der nur etwa drei Millimeter lange Bobtail-Tintenfisch dient aus zwei Gründen als ideales Modell, um dies zu untersuchen. Dieser Tintenfisch enthält ein spezielles photosynthetisches Organ im Körper, das von einer Art leuchtender Bakterien besiedelt werden kann. Tintenfische können diese Bakterien dann verwenden, um im Dunkeln zu leuchten. Foster sagte, da es sich nur um eine Art von Bakterien und eine Art von Wirtsgewebe handelt, ist es für Forscher leicht zu verfolgen, wie sich dieser Prozess entwickelt hat.

Tintenfisch hat auch ein Immunsystem, das dem Typ eines Menschen sehr ähnlich ist.

„Wir können viele Ähnlichkeiten damit feststellen, wie das Immunsystem auf diese nützlichen Mikroben in der Weltraumumgebung reagiert“, sagte Foster.

Tintenfische werden ohne Bakterien geboren, daher müssen sie sie aus ihrer Umgebung beziehen. Die Menschen, die dieses Experiment durchgeführt haben, werden diese Symbiose initiieren, indem sie den Tieren Bakterien hinzufügen und beobachten, was in den ersten Stunden passiert, wenn eine Kolonisierung stattfindet.

Der Tintenfisch wird Teil eines völlig eigenständigen Erlebnisses sein, das in einer Art Box untergebracht ist. Die Pumpen fügen bei Bedarf Wasser oder Bakterien hinzu oder pumpen bei Bedarf Wasser ab.

Tintenfischgewebe würde an der Station eingefroren und später auf die Erde zurückgebracht, während der molekulare Zeitplan der für Tintenfische ein- und ausgeschalteten Gene beibehalten würde, ähnlich wie beim Tardigrade-Experiment.

Die Forscher werden sehen können, ob die Raumfahrt die für beide Seiten vorteilhafte Beziehung zwischen Tieren und ihren Mikroben verändert.

„Während Astronauten den Weltraum erkunden, nehmen sie eine Gruppe verschiedener mikrobieller Arten mit“, sagte Foster. „Und es ist wirklich wichtig zu verstehen, wie sich diese Mikroben, zusammen als Mikrobiom bezeichnet, in der Weltraumumgebung verändern und wie diese Beziehungen entstehen.“