Wasserflöhe auf Parabelflug Taugt Plankton als Astronautennahrung?

Was essen die Astronauten der Zukunft? Diese Frage stellten sich Biologen der Universität Bayreuth und haben Wasserflöhe in die künstliche Schwerelosigkeit geschickt. Wenn die winzigen Organismen ohne Schwerkraft zurechtkommen, könnten sie eine Schlüsselrolle dabei spielen, lebenswichtige Nährstoffe direkt an Bord zu erzeugen – zum Beispiel bei einem bemannten Flug zum Mars.

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Bayreuth, Van Horn/Texas – Essen im Weltall: Die Ansprüche an Astronautennahrung sind hoch. Energiereich, ausgewogen und in der Schwerelosigkeit handhabbar muss sie sein. Für kurze Trips ins All können vorgepackte Vorräte mitgenommen werden. Doch spätestens bei langwierigen Marsmissionen bedarf es eines regenerativen Nahrungskreislaufes an Bord.

Gewächshäuser mit Algen könnten die Basis eines solchen Konzeptes bilden. Doch eine rein pflanzliche Ernährung kann leicht zu Mangelerscheinungen führen. Hier könnte Zooplankton eine Schlüsselrolle spielen. Wandelt es doch pflanzliche in tierische Biomasse um und stellt so ein wichtiges Bindeglied in den Nahrungsnetzen von Seen und Meeren dar.

Planktonfarm im Weltall?

Zooplankton sind kleine maritime Organismen. Sie ernähren sich einerseits von Mikroalgen, andererseits stellen sie selbst nährstoffreiches Futter für Fische oder für andere im Wasser lebende Tiere dar. Den größten Anteil an Zooplankton bilden winzige Krebstiere, die wegen der von ihnen erzeugten Biomasse von großer ökologischer Bedeutung sind. Zu diesen Tieren zählen insbesondere Wasserflöhe (Daphnien). „Langjährige Forschungen mit diesen Organismen brachten uns auf die Idee, ob sie im Weltraum Biomasse erzeugen können, die dann einen lebenswichtigen Bestandteil der Astronautennahrung bilden“, erklärt Prof. Dr. Christian Laforsch von der Universität Bayreuth.

Die Überlegungen stehen im Kontext der bioregenerativen Lebenserhaltungssysteme, kurz BLSS für „bioregenerative life support systems“, an denen weltweit zunehmend gearbeitet wird. Es handelt sich um künstliche Ökosysteme, die imstande sein sollen, Menschen dauerhaft und zuverlässig mit Nährstoffen zu versorgen – nicht nur im Weltraum, sondern auch in Gebieten, in denen Nahrungsmangel herrscht.

Experimente in der Schwerelosigkeit

Während eines unbemannten Parabelflugs des US-amerikanischen Unternehmens Blue Origin wurde nun erstmals getestet, wie sich die Schwerelosigkeit auf molekulare Prozesse in den Wasserflöhen auswirkt. „Diese Folgen müssen bekannt sein, bevor man die Organismen in Lebenserhaltungssystemen im Weltraum verwenden kann. Wir freuen uns deshalb sehr darüber, dass wir unsere Forschungsarbeiten mit Unterstützung von Blue Origin entscheidend voranbringen konnten“, sagt die Bayreuther Biologin Dr. Miriam Knie, die den Start der Rakete „New Shepard“ am 29. April 2018 in Van Horn/Texas live verfolgt hat.

New Shepard ist gut zehn Minuten nach dem Start wieder sicher gelandet. „In den nächsten Wochen werden wir die in der Schwerelosigkeit gewonnenen Daten sorgfältig auswerten und mit unseren bisherigen Bayreuther Forschungsergebnissen abgleichen. Dann werden wir mehr darüber wissen, wie gut sich Daphnien tatsächlich für den Einsatz in Raumstationen oder auf Langzeitflügen im Weltall eignen. Die Ergebnisse werden wir so bald wie möglich der Öffentlichkeit vorstellen“, so Knie.

Neue Erkenntnisse zur Nahrungsversorgung auf der Erde

Die Bayreuther Biologen sind optimistisch, dass die neuen Messdaten sich auch im Hinblick auf weitere Forschungsfragen als aufschlussreich erweisen. So weiß man bisher nur sehr wenig darüber, wie sich biologische Systeme, die sensibel auf Schwerkraft reagieren, im Lauf der Evolution entwickelt haben. „Vor allem aber sollen die Experimente im Weltraum Erkenntnisse darüber liefern, inwiefern Planktonorganismen auch auf der Erde für eine nachhaltige Nahrungsversorgung genutzt werden können“, erklärt Studienleiter Laforsch.

Wegweisend sind dafür auch die jüngsten Forschungsarbeiten der Bayreuther Forscher. Die Doktorandin Jessica Fischer hat kürzlich gezeigt, dass auch weitere Zooplankton-Organismen, in diesem Fall Muschelkrebse, gute Voraussetzungen mitbringen, um die Nährstoffproduktion eines BLSS sogar in der Schwerelosigkeit anzutreiben.

Originalpublikation: Jessica Fischer and Christian Laforsch: The influence of gravity and light on locomotion and orientation of Heterocypris incongruens and Notodromas monacha (Crustacea, Ostracoda). npj Microgravity 4, 3 (2018), DOI: 10.1038/s41526-017-0037-5

* C. Wißler : Universität Bayreuth, 95447 Bayreuth

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