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F O R S C H U N G & P R A X I S | 05

Oktober 2013

erden die ersten Menschen den Mars im Jahr 2023 erreichen, eine Kolonie errichten und für den Rest ihres Lebens dort bleiben, wie es die niederländische Stiftung „Mars One“ plant? Oder wird der erste Mensch erst nach 2030 seinen Fuß auf den roten Planeten setzen, Rückflug inklusive? So sieht es der gemeinsame internationale „Fahrplan“ verschiedener Raumfahrtagenturen, darunter DLR, NASA und ESA, vor. Egal, wann die Raumfähre zum Mars startet: Es werden Pflanzen mit an Bord sein. „Pflanzen liefern nicht nur Nahrung. Sie sind auch ungeschlagen, was die SauerstoffProduktion angeht. Es gibt keine Alternative für eine dauerhafte Versorgung“, betont Oliver Schüler. Der 27-jährige Botaniker ist externer Doktorand der WWU, der seine Promotion am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin durchführt. „Pflanzen werden auf der Reise, bei der allein der Flug hin und zurück gut 500 Tage dauert, als Teil eines lebenserhaltenden Systems essenziell sein. Sie sind ein wichtiger Bestandteil der MiniaturÖkosysteme, die in Zukunft auf dem Mars als Heimat für die Astronauten eingerichtet werden sollen“, erklärt Oliver Schüler, der eines der begehrten „SpaceLife“-Doktorandenstipendien der Helmholtz-Gemeinschaft und des DLR erhalten hat. Genau wie die Astronauten müssen Pflanzen im Weltall vor dem Vakuum, vor eisiger Kälte und vor kosmischer Strahlung geschützt werden. Und es gibt ein weiteres Problem: Die grünen Gewächse sind nicht für die Schwerelosigkeit gemacht.

„Schwerelosigkeit bedeutet für Pflanzen eine völlig neue Umwelt- bedingung, vielleicht auch Stress.“

Seit Langem ist bekannt, dass Pflanzen auf Schwerkraft reagieren – so wachsen die Wurzeln nach unten in Richtung der Gravitation. Fehlt die Schwerkraft oder ist sie deutlich verringert, bekommen sie Wachstumsprobleme, beispielsweise keimen weniger Samen. „Schwerelosigkeit bedeutet für die Pflanze eine völlig neue Umweltbedingung, vielleicht auch Stress. Wir wollen wissen, wie sich diese Situation auswirkt“, erklärt Oliver Schüler. Der Doktorand möchte herausfinden, wie sich der

Auf dem Weg zum Mars Doktorand der WWU erforscht, wie Pflanzen auf Schwerelosigkeit reagieren

Astronauten und Pflanzen: eine Verbindung, die im Weltall eine immer größere Rolle bekommt.

Foto: Sean Smith/NASA

Am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin arbeitet der Doktorand in einem interdisziplinären Team, das die Auswirkungen von Schwerelosigkeit auf einzelne Zellen, tierische und pflanzliche Organismen oder auch auf den Menschen untersucht. An der WWU wird er von Dr. Maik Böhmer betreut, Nachwuchsgruppenleiter am Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen. Maik Böhmers Arbeitsgruppe hat mit ihrer Erfahrung im Bereich der Proteom-Analyse – der Untersuchung der sich ständig verändernden Gesamtheit aller Proteine in einem Organismus

– die nötige Expertise für die Entschlüsselung von Signalwegen in Pflanzen. Mit der Schwerkraft hatte sich jedoch noch niemand in der Gruppe beschäftigt, bevor Oliver Schüler mit seiner Dissertation anfing. Der Doktorand leistet daher eine Pionierarbeit, bei der ihm das Know-how der Partner zugutekommt. Neben den Kölnern und den Münsteranern sind Pflanzenphysiologen der Universität Wien an dem durch die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) geförderten Projekt beteiligt. „Es gibt keine vorgefertigten Lösungen, wie man Pflanzen in Schwerelosigkeit wachsen

Stoffwechsel und seine Produkte in der Schwerelosigkeit bei der „Ackerschmalwand“ verändern. Diese Pflanze, wissenschaftlich Arabidopsis thaliana genannt, verwenden Biologen häufig, um neue Fragen der Pflanzenbiologie zu klären. Sie hat beispielsweise ein kleines Genom – eine Eigenschaft, die genetische Untersuchungen vereinfacht – und ist leicht zu züchten. Neben dem Stoffwechsel untersucht Oliver Schüler die Veränderungen der genetischen Aktivität und der Bildung von Proteinen im Inneren der Pflanzenzellen unter veränderten Gravitationsbedingungen.

„Aus Freude an der Physik“

Was bedeutet Ihnen dieser Preis? Ich freue mich natürlich über diesen renommierten Preis, muss aber zugeben, dass ich diese Sachen in erster Linie aus einem vollkommen egoistischen Motiv tue: aus Freude an der Physik und ihren Themen. Ich bin ein großer Fan von Stark Trek und James Bond. Wenn ich diese Begeisterung mit meinem Beruf zusammenbringen kann, ist das besonders schön. Dass es dafür noch einen Preis gibt: umso besser!

Sie halten beim diesjährigen Astroseminar einen Vortrag über Star Trek. Was fasziniert sie daran? Ich war, wie viele andere auch, begeistert von der Next-Generation-Serie mit Jean-Luc Picard. Das liegt aber auch am Zeitpunkt. Als die Serie 1987 rauskam, war ich 22 Jahre alt. Bei Kirk und Spock in den 1970ern war ich noch zu jung, um das richtig zu würdigen. Ich finde es insgesamt sehr beachtlich, für insgesamt 726 Folgen, zwölf Filme und über 20 ZeichentrickSerien Stoff zu erfinden.

sprungsserie haben die Macher genau 50 Dollar in die Beratung für Physik und Technik investiert. Ein Physik-Student hat grob das Konzept des Warp-Antriebs erklärt. Das ist höchst bemerkenswert, denn eine Begründung ist aus dramaturgischen Gründen gar nicht nötig - es ist ja Science Fiction. Für eine solche Serie, mit der man ausschließlich Geld verdienen will, ist das eine erstaunliche Überlegung. Man versuchte, die Grundgesetze der Physik zu beachten. Ich werde in meinem Vortrag genau erklären, warum man es genau so machen musste.

Das heißt, Sie regen sich nicht darüber auf, wenn etwas nicht ganz plausibel ist? Nein, es ist genau umgekehrt. Wenn da etwas gesagt wird, dann denke ich gar nicht darüber nach, wieso das nicht sein könnte, sondern es ist immer der positive Gedanke: Wie bringe ich das jetzt in Einklang mit unseren Naturgesetzen?

Gibt es Kolleginnen und Kollegen, die Ihre Vorträge zu populärwissenschaftlich finden? Früher kritisierten einige, dass meine Vorträge ein Verrat an der reinen Lehre seien. Heute gibt es nur noch ganz wenige, die so denken. Ich spreche eben lieber vor 300 Leuten über James Bond oder Star Trek, als vor dreien über reine Fachthemen. Darüber schreibe ich dann in Veröffentlichungen oder besuche Fachkonferenzen. Bei Veranstaltungen wie dem Astroseminar geht es ja gerade darum, ein Laien-Publikum anzusprechen und mitzunehmen.

Gibt es Unterschiede in der Wissenschaftlichkeit der verschiedenen Serien? Natürlich läuft da kein Telekolleg ab. In der Ur-

HOCHSCHULRECHT/ NUMERUS CLAUSUS ■ ■ ■

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„Es ist für Menschen einfach schön, fern von der Erde etwas Grünes zu sehen.“

Der Traum von Weltraum-Forschern ist es, ihre Experimente an Bord der Internationalen Raumstation ISS von Astronauten durchführen zu lassen. Da der Platz sehr begrenzt ist und die Kosten sehr hoch sind, schaffen es jedoch nur wenige ausgewählte Versuche dorthin. Doch die Auswirkungen von Schwerelosigkeit lassen sich nicht nur im Weltall untersuchen. Eine Methode, die auch Oliver Schüler nutzt, ist der Einsatz von Klinostaten. Mit Hilfe dieser Versuchsanlagen wird Schwerelosigkeit simuliert. Durch schnelles Drehen der Probe wird ein Zustand erreicht, der mit dem freien Fall vergleichbar ist. Klinostaten eignen sich zur Untersuchung von Zellkulturen oder kleinen Organismen wie PflanzenKeimlingen. Reale Schwerelosigkeit erreicht man mit Höhenforschungsraketen, wenn auch nur für wenige Minuten. Gegen Ende seiner Doktorarbeit wird Oliver Schüler voraussichtlich die Gelegenheit haben, seine im Klinostaten gewonnenen Ergebnisse mit Daten aus nahezu echter Schwerelosigkeit zu vergleichen: für 2015 ist der Start einer Forschungsrakete des DLR in Nordschweden geplant – an Bord auch die Pflanzen des münsterschen Doktoranden. Ob es jemals gelingt, Menschen im Weltall dauerhaft mit Pflanzen in künstlichen Ökosystemen zu versorgen, ist ungewiss. Auch abgesehen davon, erfüllen Pflanzen im Weltall einen Zweck, wie Oliver Schüler erklärt: „Psychologen haben herausgefunden, dass Pflanzen wohl eine Stress abbauende Wirkung auf Astronauten haben – es ist für Menschen einfach schön, fern von der Erde etwas Grünes zu sehen. Auch dieser Aspekt wird in Zukunft wichtiger werden, wenn die Weltraummissionen immer länger dauern.“ Christina Heimken

Physikprofessor Metin Tolan spricht über Star Trek und James Bond Der Physiker Prof. Metin Tolan ist für seine kurzweiligen, populärwissenschaftlichen Vorträge bekannt und wurde in diesem Jahr dafür vom Stifterverband der Deutschen Wissenschaft mit dem CommunicatorPreis ausgezeichnet. Am 26. Oktober wird er beim Astro-Seminar einen Vortrag über Star Trek halten (siehe Terminankündigung auf Seite 8). Christian Erll bat Metin Tolan schon vorher zum Gespräch.

lässt und untersucht. So gibt es beispielsweise keine Standardmethode, um den Zustand von pflanzlichem Gewebe in Schwerelosigkeit durch Chemikalien exakt so festzuhalten, wie er ist, um ihn später im Labor untersuchen zu können“, gibt Maik Böhmer zu bedenken. Die nötigen Apparaturen entwickelt Oliver Schüler daher selbst, wobei er auf die Expertise am DLR zurückgreifen kann.

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