Seit der ersten Mondlandung im Jahr 1969 sind schon weit mehr als hundert Menschen ins All geflogen – die meisten zu Aufenthalten in der Erdumlaufbahn. Doch nur die wenigsten blieben länger als wenige Tage bis Wochen in der Schwerelosigkeit. “Nur vier Menschen haben bisher Raumfahrtmissionen von mehr als einem Jahr absolviert, deshalb gibt es fast keine Erfahrungen mit Flügen länger als sechs Monate”, erklären Francine Garrett-Bakelman von Weill Cornell Medicine in New York und ihre Kollegen. Deshalb hat die Weltraummedizin zwar durchaus schon Erkenntnisse über die Folgen von kürzeren Aufenthalten in der Schwerelosigkeit. So weiß man bereits, dass sich die Flüssigkeitsverteilung im Körper verändert und damit auch die Arbeit des Herz-Kreislaufsystems, die Muskeln- und Knochen schwinden ohne vermehrtes Training und auch die Augen und Sehfähigkeit können sich verändern. Was aber eine mehrjährige Mission zum Mars für Körper und Geist der Astronauten bedeuten könnte, ist noch immer weitgehend unklar.
Ein Jahr im Erdorbit
Deshalb hat nun die NASA die Chance genutzt, um den Effekt eines Langzeit-Aufenthalts im All erstmals bei eineiigen Zwillingen untersuchen zu lassen. Der große Vorteil: Weil Scott und Mark Kelly das gleiche Erbgut besitzen, bringen sie genetisch die gleichen Voraussetzungen mit. Das erleichtert es den Forschern, die für den Weltraumflug spezifischen Veränderungen in Körperfunktionen und Genfunktion zu identifizieren. Während Mark Kelly als genetisch identische Kontrollperson auf der Erde blieb, verbrachte Scott Kelly ein Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS. Unter Schwerelosigkeit umkreiste er die Erde in rund 400 Kilometern Höhe während er ein straffes Programm an Experimenten und Untersuchungen durchführte.
Für die Vergleichsstudie gaben beide Brüdern vor, nach und während des Weltraum-Aufenthalts Urin-, Blut- und Speichelproben ab. Diese nutzten dann zehn verschiedene Forscherteams, um genetische, mikrobiologische und physiologische Parameter zu analysierten. Zusätzlich absolvierten beide Astronauten mehrfach im Verlauf des insgesamt 25-Monate dauernden Projekts Tests ihrer körperlichen und geistigen Leistungsfähigkeit. “Die NASA-Zwillingsstudie repräsentiert ein integriertes, multiomisches, molekulares, physiologisches und kognitives Portrait eines Astronauten und enthüllt die biomedizinischen Reaktionen des menschlichen Körpers auf einen einjährigen Weltraumflug”, sagen Garrett-Bakelman und ihre Kollegen.
Überraschung an den Chromosomen-Enden
Jetzt liegen die Ergebnisse vor. Sie enthüllen, dass der Aufenthalt im Weltraum den Körper und Geist auf vielfache Weise beeinflusst und verändert. Sie belegen aber auch, dass die meisten Effekte reversibel sind und nach Rückkehr zur Erde verschwinden – wenngleich nicht alle. “Die Zwillingsstudie demonstriert, wie robust und flexibel sich der menschliche Körper an die vielen Veränderungen in der Weltraum-Umgebung anpassen kann”, konstatiert Co-Autorin Brinda Rana von der University of California in San Diego. Neben den schon bekannten Folgen für Knochen, Muskulatur und Herz-Kreislaufsystem enthüllten vor allem die genetischen Studien einige neue und teilweise unerwartete Effekte. So stellten die Forscher bei Scott Kelly während des ISS-Aufenthalts mehr als 9000 Veränderungen in der Genaktivität fest. “Diese Differenzen in der Genexpression traten in allen Proben und bei allen untersuchten Zelltypen auf”, berichten sie.
