Ein Kind im Weltraum erwarten: Wie die Wissenschaft biologische Barrieren überwinden will

In den vergangenen 60 Jahren der bemannten Raumfahrt hat die Menschheit die biologischen Grenzen untersucht, die bestimmen könnten, ob ein Kind im Orbit geboren werden kann. Die jüngste umfassende analytische Übersicht von Wissenschaftlern des Echoes of the Cosmos Institute zeigt, wie komplex die Fortpflanzung und der Arterhalt außerhalb der Erdatmosphäre sein könnten. Da bisher keine Schwangerschaft im Weltraum dokumentiert wurde, beruhen alle wissenschaftlichen Schlussfolgerungen auf Experimenten mit Meerschweinchen, Ratten und Mäusen. Ixbt.com berichtet .

Es hat sich gezeigt, dass eine künstliche Befruchtung unter Mikrogravitation technisch möglich ist—bei Mäusen lag die Erfolgsrate mit 84 Prozent nahe am Wert unter den Bedingungen der Erde. Danach beginnen jedoch systemische Störungen. Die Bildung der Blastozyste verlangsamt sich, der Anteil erfolgreicher Implantationen sinkt stark, und die Zahl der Lebendgeburten ist um ein Mehrfaches geringer als auf der Erde. In Experimenten an Bord des Satelliten SJ-10 im Jahr 2016 entwickelten sich Mausembryonen zwar weiter, wiesen jedoch massive DNA-Schäden und globale Hypomethylierung auf. Als Hauptursache gilt die kosmische Strahlung mit einer Dosis von 0,15 milligrey pro Tag.

Auswirkungen von Strahlung und Mikrogravitation

Laut ixbt.com schädigt kosmische Strahlung die elterlichen Zellen schwer. Hochenergetische Schwerionen—HZE-Teilchen—verursachen DNA-Fragmentierung und oxidativen Stress in Spermien. Bei weiblichen Tieren erschöpft sich die ovarielle Reserve schnell, während eine mitochondriale Dysfunktion die Reifung der Eizellen beeinträchtigt. Da ein Gravitationsvektor fehlt, verliert der Spindelapparat seine Orientierung, wodurch die Zahl aneuploider Eizellen mit einem fehlerhaften Chromosomensatz zunimmt.

Selbst wenn die Befruchtung erfolgreich verläuft, bringt die Mikrogravitation die Mechanik einer Schwangerschaft aus dem Gleichgewicht. In der Schwerelosigkeit verliert das Herz-Kreislauf-System der Mutter an Plasmavolumen und Gefäßtonus. Eine normale Schwangerschaft erfordert jedoch eine deutliche Erweiterung des Blutflusses zur Versorgung der Plazenta. Eine natürliche Schwangerschaft ist daher bereits in ihren frühesten Phasen mit einem unannehmbar hohen Risiko verbunden.

Technologische Lösungen für das Problem

Um diese schwierige Situation zu bewältigen, prüfen Forscher drei zentrale technologische Szenarien. Das erste zielt auf eine Veränderung der Umgebung ab und umfasst rotierende Orbitalstationen, die eine Gravitation von 1 g wiederherstellen. Die zweite Richtung ist ein Konzept der kybernetischen Medizin und geschlossener Systeme namens SRAET (Synthetic Reproductive Adaptive Enhancement Technology). Die dritte sieht eine direkte Veränderung der menschlichen Biologie durch somatische und Keimbahn-Gentechnik vor.

Das SRAET-Konzept gilt als das am weitesten entwickelte System. Es handelt sich nicht einfach um eine künstliche Gebärmutter, sondern um einen hermetisch abgeschlossenen Inkubator mit Strahlungssensoren, Materialien variabler Dichte—hydrogenierten Bornitrid-Nanoröhren—und Wasserabschirmungen. In den Mikrofluidik-Chips des Systems befindet sich ein biomimetischer Pfad, der die Biochemie von Eileiter und Gebärmutter nachbildet und eine künstliche Fruchtwasserumgebung schafft.

Die Daten zeigen, dass Erwachsene in der Schwerelosigkeit schnell degenerieren—Knochen verlieren an Dichte und das Herz atrophiert. Embryonen und Föten verfügen jedoch über eine hohe Anpassungsfähigkeit. Das SRAET-System soll diese Plastizität nutzen, um den sich entwickelnden Organismus durch kontrollierte Stressoren anzupassen. Experten betonen jedoch, dass keines dieser Elemente derzeit für die klinische Anwendung bereit ist und CRISPR-Editing verboten ist. Diese Infrastruktur ist ein erster konzeptioneller Schritt dahin, die Geburt eines gesunden Kindes auf dem Mars zu einem realen Ziel statt zu Science-Fiction zu machen.