Eine bahnbrechende Studie mit 24 Mäusen, die im Jahr 2023 zur Internationalen Raumstation (ISS) befördert wurden, hat ein kritisches Schwerkraftniveau für die Aufrechterhaltung der Muskelfunktion im Weltraum identifiziert. Die in Science Advances veröffentlichten Ergebnisse legen nahe, dass eine längere Einwirkung der Schwerkraft unter 0,67 g die Muskelgesundheit erheblich beeinträchtigt, was wichtige Fragen für zukünftige Langzeit-Weltraummissionen und mögliche Kolonisierungsbemühungen auf Planeten wie dem Mars aufwirft.
Das Problem mit dem Weltraum und der Humanbiologie
Der Mensch entwickelte sich auf der Erde unter der konstanten Anziehungskraft der Schwerkraft von 1 g. Die Raumfahrt stört diese grundlegende biologische Anforderung und führt zu Muskelschwund, Knochendichteverlust und Veränderungen der Organfunktion. Während Astronauten diese Auswirkungen erleben, sind die genauen Schwellenwerte, ab denen Schäden irreversibel werden, nur unzureichend bekannt. Diese Studie bietet den ersten detaillierten Einblick in die Auswirkungen unterschiedlicher Schwerkraft auf das Muskelgewebe in einer kontrollierten Umgebung.
Das Experiment: Mäuse in Schwerelosigkeit und simulierter Schwerkraft
Forscher der NASA und der Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) schickten 24 Mäuse an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete in die Umlaufbahn. Die Mäuse wurden in vier Gruppen eingeteilt und etwa vier Wochen lang der Schwerelosigkeit, 0,33 g, 0,67 g und 1 g ausgesetzt. Bei der Rückkehr zur Erde untersuchten die Wissenschaftler ihre Soleusmuskeln (bekannt für ihre Schwerkraftempfindlichkeit) auf Anzeichen einer Verschlechterung. Die Ergebnisse waren eindeutig: Mäuse, die mit 0,67 g gehalten wurden, behielten eine nahezu normale Muskelfunktion bei, während Mäuse unter diesem Wert eine deutliche Verschlechterung erfuhren.
Wichtigste Erkenntnisse: 0,67 g ist der Schwellenwert
Die Studie ergab, dass Mäuse bei 0,33 g eine vergleichbare Muskelgröße hatten wie Mäuse unter voller Schwerkraft, jedoch eine verringerte Griffkraft aufwiesen. Allerdings blieb ihre Muskelfunktion bei 0,67 g weitgehend unbeeinträchtigt. Dies deutet darauf hin, dass die Aufrechterhaltung von mindestens 67 % der Erdschwerkraft entscheidend für die Erhaltung der Muskelgesundheit über längere Zeiträume ist. Wie Mary Bouxsein, Professorin an der Harvard Medical School, es ausdrückt, liefert dies „interessante Informationen über Langzeitmissionen zum Mars und darüber hinaus“.
Implikationen für die Marskolonisierung
Die Ergebnisse haben direkte Auswirkungen auf die zukünftige Weltraumforschung, insbesondere auf Elon Musks Ambitionen zur Marskolonisierung. Die Schwerkraft des Mars beträgt etwa 38 % der Schwerkraft der Erde (0,38 g) und liegt damit deutlich unter der in der Studie ermittelten Schwelle von 0,67 g. Dies deutet darauf hin, dass die bloße Existenz auf dem Mars im Laufe der Zeit wahrscheinlich zu einem erheblichen Muskelabbau führen würde, obwohl der Kraftbedarf auf dem Planeten möglicherweise geringer ist.
Was kommt als nächstes?
Obwohl Mäuse keine Menschen sind, liefert die Studie eine wichtige Grundlage für weitere Forschung. Der nächste Schritt wird darin bestehen, zu bestimmen, wie sich diese Erkenntnisse auf die menschliche Physiologie übertragen lassen, einschließlich der Auswirkungen von körperlicher Betätigung und künstlichen Schwerkraftsystemen. Die Studie wirft auch die Frage auf, ob eine längere Exposition gegenüber geringerer Schwerkraft dauerhafte Schäden verursacht und ob Gegenmaßnahmen diese Auswirkungen wirksam abmildern können.
„Es deutet darauf hin, dass die Schwerkraft des Mars allein nicht ausreichen würde, um die Muskelfunktion aufrechtzuerhalten“, sagt Bouxsein. „Vielleicht müssen Sie es auf dem Rückweg, wenn Sie zur Erde zurückkehren, wieder aufbauen, damit Sie bei Ihrer Rückkehr startklar sind.“
Letztendlich unterstreicht diese Forschung die biologischen Herausforderungen der langfristigen Raumfahrt und den Bedarf an innovativen Lösungen, um Menschen in Umgebungen außerhalb der Erde gesund zu halten.
