Studie über Astronauten-Zwillinge entdeckt subtile genetische Veränderungen durch Weltraumreisen
Mark Kelly, rechts, ist etwa sechs Minuten älter als sein eineiiger Zwilling Scott.Credit: NASA/Alamy
Die eineiigen Zwillingsastronauten der NASA, Scott und Mark Kelly, sind wieder fast identisch. Das ist das Ergebnis einer Studie, in der untersucht wurde, wie sich Scotts Körper während eines fast einjährigen Weltraumflugs 2015-16 verändert hat, während Mark auf der Erde blieb. Viele der genetischen, biochemischen und anderen Veränderungen, die Scott betroffen hatten, verschwanden größtenteils, sobald er aus dem All zurückkehrte, berichten die Forscher am 11. April in Science1.
Da die Studie nur zwei Personen betrifft, sind die Ergebnisse wahrscheinlich nicht allgemein auf andere Astronauten übertragbar. Die NASA hofft jedoch, die Informationen für künftige Studien über die Gesundheit von Astronauten nutzen zu können, einschließlich geplanter Experimente, bei denen drei Gruppen von zehn Astronauten in Abständen von einem Jahr, sechs Monaten bzw. zwei bis drei Monaten ins Weltall fliegen würden.
Die Behörde arbeitet auch daran, bis 2024 wieder Astronauten auf die Mondoberfläche zu bringen, ein Ziel, das die Regierung von Präsident Donald Trump letzten Monat angekündigt hat. Zu verstehen, wie der menschliche Körper langfristig auf die Raumfahrt reagiert, wird entscheidend sein, um die Gesundheit der Astronauten zu erhalten.
„Der Wunsch der Regierung, voranzukommen, hat den grundlegenden lebenswissenschaftlichen Programmen mehr Dringlichkeit verliehen, um zu versuchen, diese Dinge so schnell wie möglich zu verstehen“, sagt Stuart Lee, der die Astronautenphysiologie bei der Vertragsfirma KBRwyle in Houston, Texas, untersucht.
Natürliches Experiment
Jahrzehntelang haben Forscher untersucht, wie die niedrige Schwerkraft und die hohe Strahlung im Weltraum den menschlichen Körper beeinflussen. Mit Scott und Mark Kelly hatte die NASA die einmalige Gelegenheit, zwei Menschen zu vergleichen, die fast die gleichen genetischen Informationen und ähnliche Lebenserfahrungen haben. Scott flog während der Studie 340 Tage am Stück auf der Internationalen Raumstation und hat insgesamt 520 Tage im Weltraum verbracht. Mark ist 54 Tage im Weltraum geflogen, verteilt auf vier relativ kurze Space-Shuttle-Flüge.
Zehn Forschungsteams unterzogen die Zwillinge 25 Monate lang einer Reihe von Tests, einschließlich der Entnahme von Blut-, Urin- und Stuhlproben vor, während und nach dem Raumflug. „Die Zwillingsstudie ist die umfassendste Untersuchung, die wir je über die Reaktion des menschlichen Körpers auf den Weltraumflug hatten“, sagt Susan Bailey, Strahlenkrebsbiologin an der Colorado State University in Fort Collins. Mark aß, trank und tat, was er wollte, während Scott an Bord der Raumstation einer strengen Diät und einem strengen Sportprogramm unterworfen war.
Scotts Körper erfuhr eine Reihe von Veränderungen, die sich nach seiner Rückkehr auf die Erde größtenteils wieder umkehrten. Dazu gehörten Veränderungen von Genmarkern, die mit Stress in Verbindung stehen, vielleicht wegen der veränderten Umgebung, sagt Andrew Feinberg, Genetiker an der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, Maryland.
Subtile Veränderungen
Eine genetische Veränderung, die sechs Monate nach Scotts Rückkehr zur Erde weitgehend bestehen blieb, betraf seine Chromosomen. Teile von ihnen haben sich invertiert, d.h. von einem Ende zum anderen gedreht. Dies führt zu DNA-Schäden und könnte mit der hohen Strahlung zusammenhängen, der er im Weltraum ausgesetzt war.
Viele der Kappen an den Enden von Scotts Chromosomen, die so genannten Telomere, haben sich laut Bailey während des Weltraumflugs auf mysteriöse Weise ebenfalls verlängert. Das ist das Gegenteil von dem, was sie erwartet hatte, denn Telomere verkürzen sich mit dem Alter, und der Weltraumflug belastet den Körper in ähnlicher Weise wie der Alterungsprozess. Scotts Telomere verkürzten sich innerhalb von 48 Stunden nach seiner Rückkehr zur Erde und haben größtenteils wieder ihre Länge von vor dem Flug erreicht, obwohl er jetzt mehr kurze Telomere hat als vor dem Flug. Das könnte sein Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder bestimmte Krebsarten erhöhen, sagt Bailey.
Die Kellys sind beide bei der NASA im Ruhestand. Scott hat über seine Zeit im Weltraum geschrieben und gesprochen. Mark kandidiert bei den im nächsten Jahr stattfindenden Wahlen für den US-Senat in Arizona.