Space Bugs: Was Mikroorganismen im Weltraum treiben

Wer von Cheerleadern hört, denkt an Schülerinnen oder Studentinnen in Mikrominiröcken, die bei Sportveranstaltungen synchron eine Tanzeinlage hopsen. Aber: Cheerleader haben nicht nur bunte Pompons im Kopf, erklären die Science Cheerleader. Diese junge Frauen – teils ehemalige, teil praktizierende Cheerleader – regen überall in den USA Citizen-Science-Projekte an. Zum Beispiel das Project MERCCURI, eine Kampagne zum Sammeln von Wischproben auf u.a. Sportplätzen. Ashley Keegan dirigierte eine Gruppe von Kindern beim Probensammeln auf dem Basketballplatz der Orlando Magic. „Nach dem Spiel, wenn die Spieler alle schön verschwitzt waren, nahmen wir überall Proben: vom Spielfeld, von den Spielerbänken, vom Ball, vom Korb.“

Zwischenstopp auf dem Weg ins All

An die 3000 Proben kamen so zusammen. Im Mikrobiologielabor der University of California in Davis wurde dann die Auswahl getroffen, welche der Bakterien zur Internationalen Raumstation (ISS) geschickt würden. Die Kernfrage des Experiments, so David Coil: „Wie verhalten sich die ganz normalen Mikroorganismen, die man überall dort, wo Menschen sich aufhalten, findet?“

Die meisten Forschungsprojekte über Bakterien im All befassten sich bisher mit Krankheitserregern. Salmonellen etwa entwickeln sich unter Schwerelosigkeit zu wahren Killern. Doch wie eine 08/15-Mikrobe auf Mikrogravitation reagiert, - darüber weiß man kaum etwas.

Die 48 Bakterien-Finalisten gediehen – von zweien abgesehen – auf der ISS prächtig. Auffallend war eine Probe der Gattung Bazillus. Sie wurde mitgeschickt, da man sie überraschenderweise in einer Montageeinheit für einen Mars-Rover gefunden hatte: Bacillus safensis hatte selbst das akribische Sterilisationsprotokoll überlebt. Nun, in der Schwerelosigkeit, vermehrte sich das Bakterium rasant, - so, als wäre es endlich in seinem wahren Element.

Das Mikrobiologielabor der University of California analysierte außerdem Wischproben von verschiedenen Oberflächen auf der ISS. Die Raumstation ist zwar sauberer als der durchschnittliche Haushalt, doch keimfrei ist sie nicht. Eine erste Übersicht sei beruhigend, meint David Coil: „Das Mikrobiom der ISS – also der Gesamtheit der Bakterien – ist mit jener auf einem Kopfkissen auf der Erde zu vergleichen.“ Bevölkert also mit harmlosen Mikroorganismen, die man vor allem auf der Haut findet.

Das Mikrobiom von AstronautInnen

Die US-Weltraumbehörde NASA startete vor fünf Jahren eine Initiative zur Erforschung des Mikrobioms der ISS. Projekte befassen sich dabei sowohl mit dem Lebensraum als auch mit dem Mikrobiom des Menschen, der immerhin mit Billionen von Organismen in Symbiose lebt. „Längere Aufenthalte in der Schwerelosigkeit schwächen das Immunsystem“, erklärt Marshall Porterfield, Direktor der NASA-Bio- und Materialwissenschaften im Weltraum. „Wenn an sich gutartige Bakterien mutieren und sich verändern, könnten Astronauten potenziell erkranken.“ Das Paradebeispiel, so Marshall Porterfield, seien Kolibakterien. Sie leben problemlos im Dickdarm des Menschen. Doch manche Stämme produzieren gefährliche Gifte. Es sei denkbar, dass ein gutartiges Kolibakterium unter dem Stress von Mikrogravitation und Weltraumstrahlung virulent wird.

Die Mikrobiom-Forschung der ISS ist eine notwendige Vorstufe für die Planung längerer Aufenthalte im All. „Eine Mission auf einer Mondkolonie könnte ein Jahr dauern. Oder vielleicht muss man einen Asteroiden umdirigieren. Das erfordert geschätzte sechs bis acht Monate. Und eine Marsmission nimmt zwei bis vier Jahren in Anspruch.“

Viele neue Einsichten erwarten sich Forscher von Mark und Scott Kelly. Die eineigen Zwillinge sind beide NASA-Astronauten. Mark bleibt auf der Erde. Scott flog im März 2015 zur ISS, wo er ein Jahr verbringen wird. Diese Zwillingsstudie ermöglicht die Auswirkungen von Schwerelosigkeit auf etliche biologische Prozesse zu verstehen: vom Augendruck und dem geschwächten Immunsystem bis zur Veränderung der Bakteriengemeinschaft des Menschen.

Mikroorganismen zerfressen Metall

Die ISS ist seit 2000 durchgehend bemannt. Für Weltraumverhältnisse haben also vergleichsweise viele Menschen viele Bakterien, Viren und Pilze ins All geschleppt. Und wer weiß, wo diese sich überall verkrochen haben. Genau damit befassen sich Forscher an der Universität Graz. 2016 sei endlich mit den ersten Wischproben zu rechnen, freut sich Christine Moissl-Eichinger, Professorin für interaktive Mikrobiomforschung und Leiterin des Projekt ARBEX (Archaeelle und bakterielle Extremophile an Bord der Internationalen Raumstation). „Die ISS ist das abgeschlossenste System, das es derzeit gibt“, begründet die Forscherin das Interesse am Mikrobiom der internationalen Raumstation. Evolution findet hier also ohne laufende Neueinflüsse von außen statt.

Christine Moissl-Eichinger ist auf die harten Kaliber unter den Mikroorganismen spezialisiert, - die Extremophilen, die es gerne besonders heiß, kalt oder anderweitig widrig mögen. Diese sind weniger für den menschlichen Organismus als für das Umfeld auf der ISS gefährlich. Dort hat man über die Jahre Pilze gefunden sowie auch Bakterien, die das Wassersystem lahmlegten. Und außerdem: „Mikroorganismen können Säuren produzieren und damit Metall kaputt machen.“ Die Wischproben sollen nicht von den Räumen und Einrichtungen der ISS, wo Menschen sich besonders häufig aufhalten, stammen. „Uns interessiert, was sich hinter Platten verbirgt.“ Die Forscher in Graz werden dann diese Organismen im Labor kultivieren und analysieren. Denn nur so kann man diesen ebenso zähen wie unerwünschten Mitbewohnern den Garaus machen kann.