Wie wirkt sich Mikrogravitation auf den Alterungsprozess aus und altern wir im Weltraum langsamer?

Reisen ins Weltall werden bald echt möglich sein, aber wir wissen noch nicht, was mit unserem Körper passiert, wenn es keine Schwerkraft gibt. Sollen wir all den Science-Fiction-Filmen glauben, in denen Menschen im Weltraum oder auf anderen Planeten nicht altern, oder altern Menschen im Weltraum tatsächlich schneller?

Ist Mikrogravitation die ultimative Anti-Aging-Lösung oder lässt sie uns schneller als normal altern? Lies weiter, um es herauszufinden!

Was ist Schwerkraft?

Wir müssen zuerst die Schwerkraft besser verstehen, um ihre Auswirkungen auf uns zu erforschen. Schwerkraft ist die Kraft, mit der ein Planet oder ein ähnlicher Körper Objekte zu seinem Zentrum hinzieht. Es ist die Kraft, die dich beim Springen wieder auf den Boden zieht und Objekte fallen lässt. Alles, was Masse hat, spürt auch die Anziehungskraft der Schwerkraft (1).

Die Stärke der Schwerkraft, die du spürst, ist auf der Erde, dem Mond oder im freien Weltraum nicht gleich. Das liegt daran, dass die Schwerkraft, die ein Objekt (z. B. ein Planet) auf dich ausübt, von der Masse dieses Objekts abhängt. Wenn du zum Mond fliegen würdest, der weniger wiegt als die Erde, wäre die Schwerkraft schwächer. Deshalb haben Schwarze Löcher eine so große Anziehungskraft – sie haben so viel Masse auf kleinem Raum.

Was ist Mikrogravitation?

Mikrogravitation hingegen ist eine sehr schwache Form der Schwerkraft, die normalerweise in einem umlaufenden Raumschiff auftritt. Sie ist nicht mit Schwerelosigkeit zu verwechseln, da im Weltraum überall eine geringe Schwerkraft vorhanden ist und echte Schwerelosigkeit nicht wirklich existiert.

Tatsächlich spüren Astronauten auf der Internationalen Raumstation (ISS) 90 % der Schwerkraft der Erde und werden ständig zur Erde hin gezogen. Da jedoch alle Objekte im Raumschiff gleichzeitig zur Erde fallen und keine anderen Kräfte vorhanden sind, befinden sie sich in einem ständigen freien Fall. Dadurch scheinen sie zu schweben, und für manche mag es so aussehen, als befänden sie sich in Schwerelosigkeit, was jedoch irreführend ist.

Aufgrund dieser Bedingungen können wir untersuchen, was mit Menschen unter einer Schwerkraft geschieht, die geringer ist als die der Erde. Es gibt viele Studien zu den Auswirkungen der Mikrogravitation auf den menschlichen Körper, die hauptsächlich von den mutigen Astronauten stammen, die Monate oder Jahre an Bord der ISS verbracht haben.

Hatten diese Astronauten mehr oder weniger gesundheitliche Probleme, als sie im Weltraum waren? Und hat ihre Weltraumreise sie schneller oder langsamer altern lassen, als sie zur Erde zurückkehrten? Schauen wir uns die wissenschaftlichen Erkenntnisse an.

Die Auswirkungen der Mikrogravitation auf den menschlichen Körper

Wenn du Filme wie „Interstellar“ oder „Planet der Affen“ gesehen hast, erinnerst du dich wahrscheinlich daran, dass bestimmte Figuren im Weltraum oder auf anderen Planeten viel langsamer gealtert sind als diejenigen, die sie auf der Erde zurückgelassen haben. Die Sache ist nur, dass wir noch nicht so weit sind. Unser gesamtes derzeitiges Wissen über das Altern im Weltraum stammt von der ISS, deren Schwerkraft immer noch der der Erde sehr ähnlich ist.

Trotzdem haben wir das Glück, viele verschiedene Experimente in der Mikrogravitation durchführen zu können und bereits signifikante Veränderungen im menschlichen Stoffwechsel zu beobachten, und das bei nur 90 % der Schwerkraft, die wir normalerweise spüren. Hier sind einige Erkenntnisse darüber, was mit Menschen in der Mikrogravitation passiert (2):

1. Verlust von Muskel- und Knochendichte – Unter Mikrogravitationsbedingungen verlieren Astronauten deutlich an Muskel- und Knochendichte. Sie haben oft ähnliche Symptome wie Sarkopenie und Osteoporose, die bei älteren Menschen häufiger vorkommen. Der Grund dafür könnte einfach sein, dass sie ihre Muskeln nicht so stark beanspruchen müssen wie auf der Erde.
2. Veränderungen im Herz-Kreislauf-System – Astronauten erleben mehrere negative Auswirkungen der Mikrogravitation auf ihr Herz und ihre Blutgefäße. Blut und andere Flüssigkeiten verlagern sich aufgrund der fehlenden Schwerkraft in den Oberkörper. Das Herz wird kugelförmiger, und Astronauten erleben eine Verringerung ihrer aeroben Kapazität. Diese Veränderungen spiegeln altersbedingte Herzprobleme auf der Erde wider.
3. Die Mikrogravitation schwächt das Immunsystem, wodurch Astronauten anfälliger für Infektionen werden. Immunzellen zeigen im Weltraum eine verminderte Funktionalität, und das Ergebnis könnte ähnlich sein wie die Schwächung des Immunsystems bei älteren Menschen.
4. Die Mikrogravitation verlängert die Telomere, die Schutzkappen an den Enden unserer Chromosomen, während sie durch den normalen Alterungsprozess immer kürzer werden. Dies galt insbesondere für Immunzellen, die sogenannten Leukozyten. Leider ist das keine gute Nachricht, denn dieselben Telomere neigten dazu, sich deutlich zu verkürzen, sobald die Astronauten zur Erde zurückkehrten (3, 4). Würden wir für immer im Weltraum bleiben, könnten sie länger erhalten bleiben, aber das lässt sich noch nicht mit Sicherheit sagen.
5. Gedächtnisprobleme – ein langer Aufenthalt im Weltraum führte bei Astronauten zu Gedächtnisverlust und Veränderungen in der neuronalen Konnektivität. Die Mikrogravitation veränderte auch die Verteilung der Gehirnflüssigkeit, was zu Symptomen führte, die denen von Alzheimer ähnelten.

Die Zwillingsstudie der NASA

Eine der nützlichsten Studien zum Altern des Menschen im Weltraum wurde 2015 von der NASA an einem Zwillingspaar von Astronauten durchgeführt (5). Ein Zwilling namens Scott Kelly verbrachte ein Jahr an Bord der ISS, während sein identischer Zwillingsbruder Mark Kelly auf der Erde blieb. Da eineiige Zwillinge genau die gleiche DNA haben, half diese Studie Wissenschaftlern, die Auswirkungen von Raumflügen auf den menschlichen Körper besser zu verstehen. Diese Ergebnisse unterscheiden sich von anderen, bei denen genetische Unterschiede einen erheblichen Einfluss auf den Alterungsprozess haben können.

Was haben die Wissenschaftler der NASA bei der Untersuchung der Körper von Mark und Scott nach einem Jahr herausgefunden? Schauen wir uns die wichtigsten Ergebnisse an (6):

• Scotts Körpermasse nahm innerhalb eines Jahres um 7 % ab, normalisierte sich jedoch nach seiner Rückkehr zur Erde wieder.
• Die Forscher fanden heraus, dass Scott während und unmittelbar nach seiner Mission Anzeichen für Entzündungen und eine Verdickung der Halsschlagaderwand aufwies, während bei Mark keine ähnlichen Veränderungen zu beobachten waren.
• Scotts Telomere verlängerten sich im Weltraum, verkürzten sich jedoch nach seiner Rückkehr zur Erde rapide und sind nun sogar kürzer als die seines Bruders. Das Gleiche wurde bei seinen anderen epigenetischen Veränderungen beobachtet (7).
• Nach einem Jahr hatte Scott die gleiche Darmmikrobiomvielfalt wie Mark auf der Erde.
• Die kognitiven Leistungen von Scott und Mark blieben während des ganzen Jahres, das Scott im Weltraum verbrachte, gleich.
• Die Grippeimpfung wirkte im Weltraum genauso wie auf der Erde.

Zusätzlich zu diesen wichtigen Erkenntnissen haben Wissenschaftler Schlüsselgene identifiziert, die für die Überwachung der Gesundheit zukünftiger Astronauten im Fokus stehen sollten. Diese Gene regulieren das Immunsystem, die Knochenbildung und die Telomerexpression.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Auswirkungen der Mikrogravitation auf den menschlichen Körper sowohl vielversprechende als auch gesundheitsgefährdende Aspekte in Bezug auf das Altern im Weltraum aufweisen. So könnte beispielsweise die Verlängerung der Telomere ein potenzieller Anti-Aging-Vorteil sein, aber Muskelabbau, kardiovaskuläre Veränderungen und Entzündungen deuten auf eine beschleunigte Alterung hin. Außerdem wurden die Telomere nach der Rückkehr der Menschen zur Erde wieder deutlich kürzer, was diese Entdeckung etwas weniger erfreulich macht.

Die NASA-Zwillingsstudie hat uns viel über nicht genetisch bedingte Veränderungen des menschlichen Körpers im Weltraum gezeigt, aber viele Fragen sind noch offen. Irgendwann könnte Weltraumreisen zugänglicher werden, und wir müssen verstehen, wie unser Körper in Geringer Schwerkraftfeldern reagiert. Das wird die Zukunft der Weltraummedizin sein, und wer weiß, vielleicht bleiben Telomere im Weltraum auf unbestimmte Zeit länger erhalten.

Literaturquellen

1. Narayanan SA. Gravity's effect on biology. Front Physiol. 2023 Jul 3;14:1199175. doi: 10.3389/fphys.2023.1199175. PMID: 37465696; PMCID: PMC10351380.
2. Wolfe JW, Rummel JD. Long-term effects of microgravity and possible countermeasures. Adv Space Res. 1992;12(1):281-4. doi: 10.1016/0273-1177(92)90296-a. PMID: 11536970.
3. Aviv A, Verhulst S. Telomeres in Space. Aging Cell. 2025 Mar;24(3):e70030. doi: 10.1111/acel.70030. Epub 2025 Mar 1. PMID: 40022541; PMCID: PMC11896355.
4. Luxton JJ, McKenna MJ, Lewis A, Taylor LE, George KA, Dixit SM, Moniz M, Benegas W, Mackay MJ, Mozsary C, Butler D, Bezdan D, Meydan C, Crucian BE, Zwart SR, Smith SM, Mason CE, Bailey SM. Telomere Length Dynamics and DNA Damage Responses Associated with Long-Duration Spaceflight. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108457. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108457. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242406.
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6. Gertz ML, Chin CR, Tomoiaga D, MacKay M, Chang C, Butler D, Afshinnekoo E, Bezdan D, Schmidt MA, Mozsary C, Melnick A, Garrett-Bakelman F, Crucian B, Lee SMC, Zwart SR, Smith SM, Meydan C, Mason CE. Multi-omic, Single-Cell, and Biochemical Profiles of Astronauts Guide Pharmacological Strategies for Returning to Gravity. Cell Rep. 2020 Dec 8;33(10):108429. doi: 10.1016/j.celrep.2020.108429. Epub 2020 Nov 25. PMID: 33242408; PMCID: PMC9444344.
7. Luxton JJ, Bailey SM. Twins, Telomeres, and Aging-in Space! Plast Reconstr Surg. 2021 Jan 1;147(1S-2):7S-14S. doi: 10.1097/PRS.0000000000007616. PMID: 33347069.