Telomere und Raumfahrt

Telomere sind Schutzkappen an den Enden der Chromosomen, die sich mit jeder Zellteilung verkürzen und als Biomarker des Alterns gelten. Die NASA-Zwillingsstudie (2015–2019) verglich die identischen Zwillinge Scott Kelly (340 Tage auf der ISS) und Mark Kelly (auf der Erde) und lieferte überraschende Ergebnisse.

Während Scotts Zeit im All verlängerten sich seine Telomere im Durchschnitt, ein unerwarteter Befund, der zunächst als paradoxes Verjüngungssignal interpretiert wurde. Die wahrscheinliche Erklärung: Stressreaktionen und erhöhte Telomerase-Aktivität (das Enzym, das Telomere repariert) führten zu einer temporären Verlängerung.

Nach der Rückkehr zur Erde verkürzten sich Scotts Telomere jedoch rasch und lagen innerhalb von 48 Stunden unter seinem Vorab-Niveau. Einige Zellen zeigten besonders kurze Telomere, die mit erhöhtem Risiko für Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen assoziiert sind.

Die Studie, 2019 in Science publiziert, dokumentierte weitere Veränderungen: Genexpressionsänderungen in über 7 % des Genoms, DNA-Schäden durch Strahlung, Veränderungen im Darmmikrobiom und erhöhte Entzündungsmarker. Ein Großteil der Veränderungen normalisierte sich innerhalb von sechs Monaten, aber nicht alle.

Gerade die Einzigartigkeit des Zwillings-Designs macht die Studie wissenschaftlich so wertvoll und zugleich in ihrer Aussagekraft begrenzt. Mit Scott und Mark Kelly stand der Forschung ein nahezu perfektes Experiment zur Verfügung: zwei genetisch identische Menschen, von denen einer ein Jahr im All verbrachte, während der andere als Vergleichsmaßstab auf der Erde blieb. Dadurch ließen sich umweltbedingte Veränderungen sauberer von genetischen trennen als je zuvor. Die Kehrseite ist, dass es sich nur um einen einzigen Probanden im All handelte, weshalb sich aus den Ergebnissen keine allgemeingültigen Gesetze ableiten lassen. Die verlängerten und dann rasch verkürzten Telomere bleiben dennoch ein faszinierender Hinweis darauf, dass der Raumflug tief in die Zellbiologie und sogar in die Mechanismen des Alterns eingreift. Für eine mehrjährige Marsmission ist besonders bedeutsam, dass einige Zellen nach der Rückkehr auffällig kurze Telomere zeigten, was mit erhöhten Risiken für Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen verbunden ist. Die Zwillingsstudie gilt deshalb als Meilenstein, der zeigte, wie umfassend und teils dauerhaft der Körper auf das Leben jenseits der Erde reagiert.