Künstlicher Winterschlaf kann Schutz vor kosmischer Strahlung bieten

Künstlicher Winterschlaf kann Schutz vor kosmischer Strahlung bieten

Mit dem Beschleuniger SIS18 bei GSI/FAIR in Darmstadt kann kosmische Strahlung simuliert werden. Bildnachweis: J. Hosan, GSI/FAIR

Das ist noch ein Blick in die Zukunft: Astronauten könnten in einen künstlichen Winterschlaf versetzt werden, dann wären sie besser vor kosmischer Strahlung geschützt. Derzeit gibt es bereits vielversprechende Ansätze, solche Überlegungen weiterzuverfolgen.


Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Abteilung Biophysik des GSI Helmholtzzentrums in Darmstadt hat nun entscheidende Hinweise auf den potenziellen Nutzen des künstlichen Winterschlafs für Strahlung Widerstand. Forschungspartner aus Deutschland, Japan, Italien, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten veröffentlichten kürzlich ihre Ergebnisse in Wissenschaftliche Berichte.

Wissenschaftler nennen den Zustand, in dem Tiere Winterschlaf halten, Koma. In diesem Fall werden die lebenserhaltenden Funktionen des Organismus reduziert: Die Körpertemperatur wird gesenkt, der Stoffwechsel nimmt ab, Körperfunktionen wie z Pulsschlag Die Atmungsrate oder Sauerstoffaufnahme wird dramatisch verlangsamt.

In dem Molekulare Ebenewerden auch die Genaktivität und die Proteinbiosynthese verlangsamt. In der jetzt veröffentlichten Studie zur künstlichen Überwinterung (jede Artwork der künstlichen Überwinterung) und zum Schutz vor ionisierender Strahlung erläutern Wissenschaftler biologische Wirkungen Was darauf hindeutet, dass der künstliche Winterschlaf die Strahlenresistenz erhöht. Ein Leitfaden, der sich für Astronauten auf lange Sicht als sehr nützlich erweisen könnte.

Weltraumstrahlung gilt als großes Gesundheitsrisiko Menschliche Erforschung des Weltraums. Die schädlichen Auswirkungen der Weltraumstrahlung stellen eine große Herausforderung dar, insbesondere für langfristige zukünftige Missionen. Der Großteil der Strahlendosis, die von Besatzungen bemannter interplanetarer Missionen absorbiert wird, wird von der Galaxie produziert kosmische Strahlung (GCR), hochenergetische geladene Teilchen, einschließlich stark ionisierter schwerer Ionen, die in fernen Galaxien produziert werden.

Die Energie dieser Teilchen ist so hoch, dass die Abschirmung des Raumfahrzeugs sie nicht aufhalten kann, und führt über einen sehr langen Zeitraum zu Expositionsraten, die 200-mal höher sind als die Hintergrundstrahlung auf der Erde. Aus diesen Gründen werden Strahlenschutzmaßnahmen für zukünftige Missionen untersucht.

„Die Zusammenhänge zwischen Überwinterung und Strahlenresistenz stellen einen sehr innovativen Forschungsansatz dar. Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass synthetische Überwinterung ein vielversprechendes Instrument zur Verbesserung des Strahlenschutzes von Organismen während langfristiger Weltraummissionen ist effektive Strategie Um den Menschen bei der Erforschung des Sonnensystems zu schützen“, fasst Professor Marco Durante, Leiter der GSI-Biophysik, zusammen.

Es ist bereits bekannt, dass Tiere, die Winterschlaf halten, in diesem Zustand auf natürliche Weise Strahlenresistenz erwerben. Die letztgenannte Studie ist jedoch sehr wichtig, da es das erste Mal ist, dass ein winterschlafähnlicher biologischer Zustand in einem nicht winterschlafenden Tier (Mäuse) induziert und die Strahlenresistenz von hochenergetischen Schwerionen nachgewiesen werden kann.

In Experimenten, die am Junma College Medical Heart in Japan durchgeführt wurden, wurden beschleunigte Kohlenstoffionen verwendet, um Strahlung im Weltraum zu simulieren. Weitere Zellexperimente wurden im Labor auf dem GSI/FAIR-Campus in Darmstadt durchgeführt und waren Teil der FAIR-Section-0-Experimentierphase.

Die Hauptergebnisse des Forschungsteams nach Bestrahlung und künstlicher Überwinterung untermauerten die Hypothesen: Künstliche Überwinterung könnte schützende Wirkungen auf eine tödliche Dosis von C-Ionen haben, außerdem reduziert künstliche Überwinterung Gewebeschäden durch Ganzkörperbestrahlung.

Darüber hinaus konnten die GSI-Wissenschaftler in ihren Untersuchungen an Rattengewebezellen den zugrunde liegenden Mechanismus charakterisieren. Sie zeigten, dass eine verringerte Sauerstoffkonzentration im Gewebe (Hypoxie) und ein verringerter Stoffwechsel bei niedrigen Temperaturen (Hypothermie) wichtige Faktoren bei der Verhinderung von Zellschäden sein könnten. Immunhistochemische Analysen zeigten, dass künstlicher Winterschlaf Gewebe vor energiereicher ionisierender Strahlung schützt. Darüber hinaus können Veränderungen im Stoffwechsel bei niedrigen Temperaturen auch die DNA-Reparatur beeinflussen.

Es ist noch viel Forschung erforderlich, um die strahlenschützende Wirkung der künstlichen Ligatur in Organen zu untersuchen und zu verstehen. Derzeit ist es technisch nicht möglich, einen Menschen sicher und kontrolliert in den Winterschlaf zu versetzen. Die Forschung schreitet jedoch voran. Erst kürzlich wurden die Nervenbahnen, die den Winterschlaf steuern, abgebaut. Nun fügt der aktuelle Beitrag eine weitere wichtige Komponente hinzu.

Der wissenschaftliche Generaldirektor von GSI und FAIR, Professor Paolo Giublino, betonte, dass das derzeit bei GSI im Bau befindliche FAIR Worldwide Accelerator Heart einzigartige Möglichkeiten für die Forschung auf dem Gebiet der kosmischen Strahlung bieten werde.

Die GSI-Anlage ist bereits heute in der Lage, Strahlen aus schweren Kernen zu erzeugen, wie sie in der kosmischen Strahlung vorkommen, an FAIR wird es möglich sein, Experimente auf einer viel größeren Skala von Teilchenenergien und -dichten durchzuführen, um die Auswirkungen zu untersuchen der kosmischen Strahlung auf Menschen und auf technische Geräte. Sie werden grundlegend benötigt, um bemannte Marsmissionen zu ermöglichen. Ich freue mich sehr, dass ESA und FAIR seit vielen Jahren zusammenarbeiten, um dieses Forschungsgebiet voranzutreiben.”

Mehr Informationen:
Anggraeini Puspitasari et al., Künstlicher Winterschlaf schützt Mäuse vor der Ausfällung einer Schwerionenexposition, Wissenschaftliche Berichte (2022). DOI: 10.1038/s41598-022-20382-6

Bereitgestellt von der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

das Zitat: Security in House: Artificial Hibernation May Defend from Cosmic Radiation (2022, 14. November) Abgerufen am 20. November 2022 von https://phys.org/information/2022-11-safety-space-synthetic-hibernation-cosmic.html

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