Zum Mars fliegen und schlafen wie ein Braunbär

Forscher studieren den Winterschlaf mancher Tierarten mit dem Hintergedanken, dessen Vorteile für die bemannte Raumfahrt zu nutzen. “Lasst es uns einfach verschlafen!”

Ein Beitrag von Axel Orth. Quelle: ESA.

Bemannte Missionen über den Mond hinaus sind nicht länger wilde Träume. Beispielsweise ist es das Ziel des “Aurora”-Programms der ESA, Astronauten zum Mars zu schicken, wenn die Möglichkeiten robotischer Missionen ausgeschöpft wurden.

Ingenieure denken bereits über Systeme nach, die für Flugdauern von 6-9 Monaten benötigt werden, von den Raumfahrzeugen und Antrieben bis hin zu den Lebenserhaltungssystemen.

Das größte Problem dabei ist die menschliche Psychologie: Versorgt von automatischen Systemen, müssten Astronauten der Herausforderung in’s Auge sehen, extrem lange auf engem Raum leben zu müssen und dabei nichts zu tun zu haben. Die Apollo-Flüge zum Mond dauerten nur wenige Tage und man konnte es sich leisten, die Astronauten in kleine, enge Kapseln zu pferchen, die auf das Nötigste reduziert waren. Aber auf einer Monate langen Reise beispielsweise zum Mars wäre dies in keiner Weise mehr zumutbar – unter psychologischen Aspekten noch weniger als unter rein physischen. Hier ist vielmehr, sollen die Astronauten gesund am Ziel ankommen, die Konstruktion von ganzen “Wohnhäusern im All” gefragt.
Von der ESA initiierte Studien sind einen Schritt weiter gegangen. Wie praktisch wäre es, wenn Astronauten Winterschlaf halten könnten: “Lasst es uns doch einfach verschlafen!”

EuroNews stellte kürzlich in einer Sendung zwei Biologen vor, die als ESA-Berater Erforschungen des physiologischen Prozesses durchführen, der es manchen Säugetieren erlaubt, Winterschlaf zu halten.

Es gibt markante Unterschiede zwischen den Spezies. Ein Siebenschläfer fällt in einen tiefen Schlaf, in dem seine Körpertemperatur nahezu auf Null fällt und sein Stoffwechsel dramatisch reduziert ist. Ein Braunbär winterschläft hingegen bei nahezu normaler Körpertemperatur. Seine Herzfrequenz fällt um ein Viertel. So verbringt er 3-7 Monate in einem Zustand der Erstarrung, ohne zu essen, zu trinken, zu koten oder zu urinieren.

In den letzten zwei Jahren hat Prof. Marco Biggiogera von der Abteilung für Tierbiologie an der Universität von Pavia in Italien studiert, wie ein Opiumderivat die Aktivität lebender Zellen hemmt.

“Das Molekül DADLE ist ähnlich zu anderen, die wir im menschlichen Gehirn finden, und ähnelt einem der Winterschlaf auslösenden Proteine in Winterschläfern. Es kann den Energieverbrauch von Zellen reduzieren, egal ob in Zellkulturen oder in anderen Tieren oder Organismen”, erklärt Prof. Biggiogera.

“Wir würden sehr gerne seinen Grundmechanismus verstehen, und mit diesem Wissen versuchen, den Stoffwechsel eines Tieres zu verlangsamen, und vielleicht eines Tages den eines Menschen, aber so weit sind wir noch lange nicht.”

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Bild: ESA

Ebenfalls beteiligt an dieser Studie ist die Universität von Verona. Dort wird das DADLE-Molekül in eine Ratte injiziert, die mit Sensoren versehen wurde, um ihre Körpertemperatur, Herzschlag und andere Vitalfunktionen zu messen. Nach Vergleich ihres Verhaltens mit dem einer normalen Ratte werden die Hauptorgane des Tiers gescannt, um jede Veränderung zu beobachten.

“Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigen, dass die Körpertemperatur vier Stunden nach einer DADLE-Injektion signifikant abfällt, und die Ratte ist beträchtlich weniger aktiv”, sagt Prof. Carlo Zancanaro.

“Möglicherweise könnten wir diese Winterschlaf auslösenden Prozesse auch bei Tieren auslösen, die normalerweise keinen Winterschlaf halten, zum Beispiel mit Chemikalien oder auf anderem Wege. Aber was Menschen angeht, sind wir noch in einer extrem frühen Phase.”

Diese Forschungen könnten auch zu weit reichenden Anwendungen auf medizinischem Gebiet führen, wie etwa die Verlängerung der Lebensdauer transplantierter Organe oder zur Erleichterung von Transplantationen, während die Patienten sich im Zustand des verlangsamten Stoffwechsels befinden.

Und die physischen und psychologischen Bedürfnisse einer Astronautencrew auf ein Minimum zu reduzieren, ohne ihre Sicherheit zu gefährden, würde einige Aspekte von Langzeit-Weltraumflügen erheblich vereinfachen.

Zum Beispiel würde weniger Essen und Wasser benötigt, kleinere klimatisierte Aufenthaltsbereiche, die permanent und zuverlässig auf unseren gewohnten Druck-, Temperatur- und Feuchtigkeitswerten gehalten werden müssen, sowie andere Funktionen, die die Astronauten zur Erhaltung ihrer psychologischen Gesundheit brauchen. Dies alles würde wiederum große Einsparungen an der Masse des Raumfahrzeugs ermöglichen, mit gleichen erfreulichen Folgen für die Auslegung des Antriebssystems und die Menge des mitgeführten Treibstoffes.

Zusätzlich würde eine Winterschlaf-Fähigkeit (auch Hibernation genannt) von Astronauten eine erhebliche Verbesserung bei Abbruch- und Notfallszenarien bedeuten. Natürlich müsste ein bequemes und leichtgewichtiges “Hibernakulum” konstruiert werden, um die Astronauten während ihres langen Schlafs zu schützen.

Hibernation von Menschen ist allerdings ein ethisch umstrittenes Konzept. Manche kritisieren es als Traum verrückter Wissenschaftler. Prof. Biggiogera antwortet ihnen mit einem Lächeln: “Ohne solche Träumer wäre die Menschheit heute noch im Mittelalter.”

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