Bergung der DNA-Proben. (Foto: Universität Zürich)
Zürich – Die Erbsubstanz DNA überlebt einen Flug durch den Weltraum und den Eintritt in die Atmosphäre der Erde – und kann immer noch genetische Information weitergeben. Diese erstaunlichen Ergebnisse erhielten Wissenschaftler der UZH bei einem Experiment auf der Forschungsraketenmission TEXUS-49.
Mit Pipetten aufgetragen auf die Aussenhülle des Nutzlast-Bereichs einer Rakete: So flogen kleine doppelsträngige DNA-Moleküle von der Erde ins Weltall und wieder zurück. Die so genannte Plas-mid-DNA wurde nach Start, Raumflug, Wiedereintritt in die Erdatmosphäre und Landung an allen aufgetragenen Stellen auf der Rakete der TEXUS-49-Mission wiedergefunden. Das ist nicht die einzige Überraschung: Die geborgene DNA war zu einem grossen Teil sogar noch in der Lage, genetische Information in Bakterienzellen und Bindegewebszellen zu übertragen. «Diese Studie belegt experimentell, dass die genetische Information der DNA grundsätzlich die extremen Bedingungen des Weltraumes und des Eintritts in die dichte Atmosphäre der Erde überstehen kann», sagt Studienleiter Prof. Oliver Ullrich vom Anatomischen Institut der Universität Zürich.
Eine spontane zweite Mission
Das Experiment mit dem Namen DARE (DNA atmospheric re-entry experiment) entstand aus einer spontanen Idee: Die UZH-Wissenschaftler Dr. Cora Thiel und Prof. Oliver Ullrich führten auf der TEXUS-49-Mission Experimente zur Untersuchung der Rolle der Schwerkraft bei der Regulation der Genexpression in menschlichen Zellen durch. Dazu nutzten sie ferngesteuerte Apparaturen im Inneren der Nutzlast-Stufe der Rakete. Während der Vorbereitung der Mission stellten sie sich die Frage, ob sich die Aussenstruktur der Rakete nicht auch für Stabilitätstests von so genannten Biosignaturen eignen könnte. «Biosignaturen sind Moleküle, die die Existenz von aktuellen oder früheren Lebensvorgängen belegen können und spielen eine wichtige Rolle bei der Suche nach Leben ausserhalb der Erde», erklärt Dr. Cora Thiel. Und so starteten die beiden UZH-Forschenden auf der europäischen Raketenstation Esrange in Kiruna nördlich des Polarkreises eine kleine zweite Mission.
DNA übersteht extremste Bedingungen
Das schnell erdachte Zusatzexperiment sollte ursprünglich ein Vortest sein, sozusagen zur Prüfung der Stabilität von Biomarkern bei Raumflug und Wiedereintritt in die Atmosphäre. Mit den vorliegenden Ergebnissen hat Dr. Cora Thiel nicht gerechnet: «Wir waren völlig überrascht, soviel intakte und funktionell aktive DNA wiederzufinden.» Die Studie zeigt, dass Erb-Informationen der DNA grundsätzlich extremste Bedingungen überstehen kann.
DNA könnte gemäss der Ansicht verschiedener Wissenschaftler durchaus auch aus dem All zu uns gelangen, denn die Erde ist nicht isoliert: Etwa in extraterrestrischem Material aus Staub und Meteoriten, das in rund 100 Tonnen täglich auf die Erde trifft.
Diese ausserordentliche Stabilität von DNA unter Weltraumbedingungen muss ausserdem bei der Suche nach Leben ausserhalb der Erde in der Interpretation von Resultaten berücksichtigt werden: «Das Ergebnis zeigt, dass es gar nicht unwahrscheinlich ist, dass trotz aller Vorsichtsmassnahmen Raumfahrzeuge auch DNA irdischen Ursprunges an ihre Landestelle mitbringen können. Das muss man im Griff haben, wenn man nach Leben ausserhalb der Erde sucht», gibt Ullrich zu bedenken. (Universität Zürich/mc/ps)
Literatur:
Cora S. Thiel, Svantje Tauber, Andreas Schütte, Burkhard Schmitz, Harald Nuesse, Ralf Möller, Oliver Ullrich. Functional Activity of Plasmid DNA after Entry into the Atmosphere of Earth Investigated by a New Biomarker Stability Assay for Ballistic Spaceflight Experiments. PLoS ONE. November 26, 2014. doi:10.1371/journal.pone.0112979