Kenneth Glad
Raumfahrtagenturen bereiten sich auf längere Missionen vor, wobei das Artemis-Programm der NASA und künftige Marspläne darauf abzielen, die menschliche Präsenz über die Erde hinaus auszudehnen. Dennoch bleibt eine grundlegende Frage unbeantwortet: Können Menschen im Weltraum Familien gründen?
Science Alert berichtet, dass neue Forschung Zweifel daran aufwirft, wie sich frühe Lebensformen in Mikrogravitation entwickeln. Die Studie legt nahe, dass die Embryonalentwicklung, eine der empfindlichsten biologischen Phasen, gestört werden könnte, wenn die Schwerkraft wegfällt.
Zudem berichtet Digi24, dass Schweineembryonen unter simulierter Mikrogravitation weniger als eine Woche nach der Befruchtung eine verlangsamte Entwicklung zeigten. Zu diesem Zeitpunkt wird erwartet, dass sich Zellen zu den Grundlagen der Organe zu organisieren beginnen.
Die in Communications Biology veröffentlichte Studie zeigt, dass die Schwerkraft nicht nur nach der Befruchtung eine Rolle spielen könnte, sondern auch dabei, wie sich Embryonen einnisten und entwickeln. Ohne sie könnten diese Prozesse auf eine Weise instabil werden, die Wissenschaftler erst allmählich zu erforschen beginnen.
Hindernisse vor der Befruchtung
Die Schwierigkeiten treten offenbar noch früher auf. Die Befruchtung selbst wurde unter simulierten Weltraumbedingungen weniger zuverlässig.
Die Erfolgsraten sanken deutlich – bei Mäusen um etwa ein Drittel und bei Schweinen um rund ein Sechstel. Dieses Muster deutet darauf hin, dass das Problem nicht artspezifisch ist, sondern mit der Umgebung zusammenhängt.
Ein Teil der Erklärung liegt im Verhalten der Spermien. Unter Laborbedingungen, die den Fortpflanzungstrakt nachbilden sollten, waren Spermien deutlich weniger effektiv darin, den Weg zur Eizelle zu finden.
„Viele der Proteine auf der Oberfläche von Spermien wirken als Mechanosensoren, molekulare Strukturen, die physikalische Kräfte wahrnehmen. Wenn man die Schwerkraft entfernt, werden diese Sensoren beeinträchtigt, und die Fähigkeit der Spermien, sich zu orientieren und zu bewegen, wird gestört“, erklärte Nicole McPherson von der University of Adelaide, die die Studie leitete.
Anpassung an die Schwerelosigkeit
Um dies weiter zu untersuchen, verwendeten die Wissenschaftler einen Klinostaten, ein Gerät, das Schwerelosigkeit nachahmt, indem es Zellen kontinuierlich rotiert und jede feste Orientierung aufhebt.
„Aus der Perspektive der Zelle gibt es kein konstantes ‚Oben‘ oder ‚Unten‘, sondern einen kontinuierlichen Zustand des freien Falls, der die Schwerelosigkeit im Weltraum sehr genau nachbildet“, sagte McPherson.
Die Forscher untersuchten anschließend, ob Progesteron die Ergebnisse verbessern könnte, da das Hormon normalerweise dazu beiträgt, Spermien zur Eizelle zu lenken.
„Es half bis zu einem gewissen Grad, aber die erforderlichen Konzentrationen lagen weit über den natürlichen Werten“, bemerkte McPherson.
Insgesamt weisen die Ergebnisse auf ein grundlegenderes Problem hin. Die menschliche Fortpflanzung wurde außerhalb der Erde noch nie getestet, und die beteiligten biologischen Systeme könnten stärker von der Schwerkraft abhängen als bisher angenommen.
„Von dem Moment an, in dem das Spermium seine Reise beginnt, bis hin zur Entwicklung des Embryos scheint die Schwerkraft eine Rolle zu spielen, die wir gerade erst zu verstehen beginnen. Sie ist nicht nur eine Hintergrundbedingung des Lebens, sondern ein wesentlicher Bestandteil der biologischen Prozesse, die es hervorbringen“, schloss McPherson.
Derzeit ist die Herausforderung klar – und Wissenschaftler stehen erst am Anfang, Wege zu ihrer Bewältigung zu erforschen.
Quellen: Digi24, Science Alert, Communications Biology