Expl0659: DNA im Weltall


Die Vorstellung, ein Jahr lang in einer Alubüchse eingesperrt zu sein wie der ISS, finde ich sehr unbequem. Scott Kelly hat das gemacht. Danach wurde er mit seinem Zwillingsbruder verglichen, der auf der Erde geblieben ist. Erste Ergebnisse dieser NASA Twin Study sind vorab veröffentlicht und sehr interessant.


Download der Episode hier.
Opener & Closer: „The International Space Station: A Musical“ von NASA Johnson
Musik: „Astronautas (2010)“ von NOCTURNOS / CC BY-SA 3.0


Ich lese gerade ein sehr spannendes und interessantes Buch. „Seveneves“ von Neal Stephenson, auf Deutsch: „Amalthea“. Das ist endlich wieder einmal Fiction, wo auch tatsächlich Science drinne ist. Ich dachte, das gibt es gar nicht mehr…

Ich verrate nichts über das Buch, um nicht zu spoilern. Macht man so. Obwohl der deutsche Klappentext kaum noch Fragen offen lässt. Finde ich doof – lest den besser gar nicht!

Das Coole an Amalthea ist, das der Roman in der Jetztzeit beginnt und dann erst zum Zukunftsroman wird. Und das Zweitcoolste ist, dass die eigentliche Hauptrolle die ISS spielt. The International Space Station. Dem Coolsten, was von den Weltraumprogrammen noch übrig ist.

Natürlich habe ich dann über die ISS so rumgegoogelt und folge jetzt auch @space_station auf Twitter. Und da gibt es ein sehr interessantes Forschungsprojekt, dass mit Zwillingen zu tun hat.

Eineiige Zwillinge sind für die Genforschung ja eine begehrte Beute, denn nur so kann man zumindest Verdachtsmomente finden, wie wichtig Umwelteinflüsse für die Vererbung sind.

Umso besser, wenn die NASA einen Astronauten finden könnte, den sie ins All schicken und dann dessen Erbgut mit dem mit uns auf der Erde gebliebenen Bruder vergleichen kann. Verändert der Aufenthalt im Fast-Weltraum und in der Schwerelosigkeit die Doppelhelix der Basenpaare? Die in jeder Zelle den gesamten Bauplan für so einen Astronauten vorrätig hält?

Auch wenn die ISS nicht wirklich im tiefsten Weltraum ihre Bahn um die Erde zieht, so sind 400 km bis zur nächsten Frittenbude doch eine beträchtliche Entfernung. Das Magnetfeld der Erde ist auf der ISS kein guter Schutz mehr, so dass sie ständig von energiereichen Teilchen be- und auch durchschossen wird.

Das sind hauptsächlich superschnelle Elektronen und Heliumkerne, aber im Unterschied zur Erde auch geladene Kohlenstoff-, Sauerstoff-, Magnesium-, Silizium- und Eisenatome, die unsere schöne Raumstation ständig bombardieren.

Das nennt man im allgemeinen die kosmische Strahlung. Und weil diese Teilchen auch manchmal die DNA eines Astronauten treffen und kaputt schießen können, sind die Aufenthalte auf der ISS zeitlich begrenzt. Denn es besteht der Verdacht, dass Astronaut sein auf diese Art das Krebsrisiko deutlich erhöht.

Scott Kelly ist Astronaut. Der kam letztes Jahr von der ISS zurück, wo er 381 Tage lang gelebt und gearbeitet hatte. Praktischerweise hat er auf der Erde seinen Bruder, Mark, zurückgelassen, der sein eineiiger Zwilling ist. Und sechs Minuten älter – das ist bei Zwillingen oft ein kleiner Unterschied auf den viel Wert gelegt wird.

Die DNA beider Brüder wurde während dieser Zeit zu festen Zeitpunkten eingesammelt und digitalisiert und steht jetzt 10 Forscherteams zu Verfügung, die fleißig das umfangreiche Datenmaterial auswerten.

Erste Ergebnisse der sogenannten NASA Twin Studies wurden unlängst veröffentlicht und sie zeigen tatsächlich unerwartete Ergebnisse.

So erstaunlich, dass es in der Presse schon wieder zu abenteuerlichen Überschriften kam. Kurz zusammen gefasst: „Astronauten leben länger.“ Heißt es.

Das basiert auf der sehr seltsamen Beobachtung, dass sich Scotts Telomere verlängert hatten, während Marks Telomere sich verkleinerten.

Das klingt schmerzhaft, oder? Ist es aber nicht. Keine Nerven in der DNA. Denn Telomere sind die Endstücke der DNA. Wenn die DNA so ein verknuddelter Doppelhelix-Strang ist, dann sind an jedem Ende sozusagen dicke Knoten, die den Abschluss bilden.

Eine Basenkette – bei Wirbeltieren TTAGGG wiederholt sich ein paar Tausend Mal und faltet sich zu einer Quadrupelhelix zusammen, wirklich eine Art Knoten.

Mit jeder Zellteilung werden diese Telomer-Ketten kürzer, da die DNA-Polymerase, das Kopierenzym die Zeile, auf der sie sitzt, nicht mitkopieren kann, um das sehr laienhaft auszudrücken.

Und je kürzer die Telomere sind, desto häufiger treten beim Ablesen der DNA Kopierfehler auf. Man könnte sagen, die RNA, die die Information bei der DNA abholt, weiß dann nicht mehr ganz so genau, wo sie andocken soll. So lautet die 20 Jahre alte Theorie, nachgewiesen ist dieser Zusammenhang nicht.

Weil also dieser Teil der Erbinformation sich nachweislich durch das Altern verändert, gibt es auch die Idee, dass die Verkürzung der Telomere für das Altern selbst mitverantwortlich sein könnte. Es ist noch nicht lange her, dass hier, in den Doppelknoten am Ende des Erbguts sogar das Geheimnis des ewigen Lebens vermutet wurde… /dramatic sound

Das Forschungsergebnis rund um Scotts und Marks DNA zeigt nun, dass sich bei Scott die Telomere nicht nur nicht verkürzt hatten wie bei seinem deutlich älteren Bruder, sondern sie haben sich sogar verlängert.

Wenn ich jetzt ein schlecht bezahlter Boulevard-Journalist wäre mit einem lausigen Zeilenhonorar, dann würde ich nach kurzer Recherche auch dichten, dass Astronauten länger leben. Und niemals Krebs kriegen dann wahrscheinlich als nächstes, wenn der CvD mir noch ein paar Zeilen freiräumt.

Das ist aber halt nicht Wissenschaft, sondern Dichtung. Auch die Telomere eines normalen Erdbewohners können sich verlängern, wenn er oder sie nicht zu viel Stress hat, sich nicht zu ungesund ernährt oder zureichende soziale Rückendeckung hat.

Umgekehrt ist es recht gut belegt, dass ein Ungleichgewicht von Dopamin und Serotonin, wie es durch Stress entsteht, zu einer Verkürzung dieser Schlussstücke führt. Bei Normalerdies und Astronauten.

Das sich diese Veränderungen im Erbgut der Brüder auf den Aufenthalt im Weltraum zurückführen lassen, ist also spekulativ. Man kann es natürlich nicht ausschließen. Die Schwerelosigkeit z.B. hat auf den menschlichen Körper viele abenteuerliche Auswirkungen. Die Knochen- und die Muskelmasse nimmt ab und das Blutvolumen sinkt, um nur die deutlichsten Veränderungen zu nennen.

Das die Telomere selber eine Auswirkung auf die Lebensdauer haben, ist aber wiederlegt. In den Zellen des Körpers, die sich sehr oft teilen, zum Beispiel in der Keimbahn, in den Stamm- und Immunzellen verfügt der Körper über ein Enzym, die Telomerase, die etwaige Schäden sofort flickt. Ein Leben lang. Die anderen Zellen werden meisten neu von Stammzellen geklont, statt sich immer wieder und wieder zu teilen.

Und zum anderen sind solche kurzfristigen Verlängerungen und Verkürzungen keine seltene Sache im Leben eines Menschen. Auch Scotts Telomerlänge unterscheidet sich nach einem halben Jahr auf der Erde überhaupt nicht mehr von der seines Bruders.

Interessant ist diese Beobachtung allemal. Und spooky. Auch wenn wir nicht wissen, wie das ausgelöst wurde oder was für eine Bedeutung das hat.

Für die beiden Brüder aber spielt das aber im alltäglichen Leben wahrscheinlich keine Rolle. „Ellabätsch, meine Telomere waren kurzzeitig länger als Deine!“

Wichtiger dürfte für Scott sein, dass er durch seinen langen Aufenthalt und die Zeitdilatation aufgeholt hat. Acht Sekunden aufgeholt. Mark ist jetzt nur noch fünf Minuten 52 Sekunden älter.

Das ist wahrscheinlich bei Familienfesten die weitaus wichtigere Veränderung, wenn’s darum geht, wer abspülen muss.