Gyles Lewis
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Für Astronauten, die sich auf lange Sommerferien auf dem Mars vorbereiten, reichen Hüte und Regenschirme möglicherweise nicht aus, um sie vor den harten Sonnenstrahlen zu schützen.
Und genau wie Strandurlauber, die Sonnencreme verwenden, können sich Entdecker auf dem Mond oder dem Mars eines Tages mit Cremes schützen, die ein neues biotechnologisch hergestelltes Material namens Selenomelanin enthalten, das durch Anreicherung des natürlichen Pigments Melanin mit dem Metall Selen hergestellt wird.
Außerhalb des schützenden Magnetfelds der Erde sind Menschen laut NASA vielen Arten gefährlicher Strahlung ausgesetzt. Dazu gehören schädliche ultraviolette Strahlung, Röntgen- und Gammastrahlen der Sonne sowie superschnelle subatomare Teilchen, sogenannte galaktische kosmische Strahlen, die außerhalb unseres Sonnensystems entstehen.
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Die unsichtbare Anhäufung von DNA-Brüchen, die durch diese Weltraumstrahlen verursacht wird, kann zu Krebs und in hohen Dosen zu Strahlenvergiftung und Tod führen. Traditionelle Gegenmaßnahmen wie Blei oder Wasserabschirmung sind in der Regel schwer und erhöhen die Kosten einer Weltraummission erheblich.
Geben Sie Melanin ein, eine breite Klasse von natürlich vorkommenden Pigmenten, die in Tieren, Pflanzen, Pilzen und Bakterien vorkommen. Einige Arten von Melanin versorgen den Menschen mit einer Vielzahl von Haut-, Haar- und Augenfarben und schützen uns vor dem ultravioletten Licht der Sonne.
“Melanin ist allgegenwärtig und rätselhaft,” Nathan Gianneschi, Biochemiker an der Northwestern University in Evanston, Illinois, erzählte. "Wir verstehen es nicht ganz."
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Tierische Melanine werden laut einem Artikel aus dem Jahr 2014 im New Journal of Science in zwei Hauptformen unterteilt: Eumelanin und Phäomelanin. Eumelanin ist für die Verleihung schwarzer oder dunkelbrauner Farben wie Haut und Haar verantwortlich, während Phäomelanin das Element Schwefel enthält und dazu neigt, rötlich oder gelblich zu sein. Es kommt in rotem oder rotbraunem Haar und in menschlichen Lippen vor.
Phäomelanin absorbiert auch Röntgenstrahlen viel effizienter als Eumelanin. In diesem Wissen nahmen Gianneschi und seine Kollegen etwas Phäomelanin aus roten Hahnfedern und versuchten zu sehen, ob sie es noch schützender machen könnten.
Anstelle von Schwefel tauschten die Forscher das Element Selen aus, das im Periodensystem der Elemente knapp unter Schwefel liegt und bekanntermaßen eine Rolle bei der Krebsprävention in Organismen spielt. Auf diese Weise schufen sie Selenomelanin, das in der Natur noch nie zuvor gesehen wurde.
Während Laborexperimenten konnten mit Selenomelanin behandelte Hautzellen Dosen von Röntgenstrahlung abschütteln, die für einen Menschen tödlich wären. Das Selenomelanin wurde von den Zellen absorbiert und bildete das, was Gianneschi nannte “Mikroparasole,” oder winzige Schilde um die Zellkerne, in denen DNA gespeichert ist. Die Zellen nahmen eine natürlich braune oder gebräunte Farbe an, als sie Selenomelanin absorbierten, sagte Gianneschi.
Zusätzliche Tests zeigten, dass mit Selen gefütterte Bakterien Selenomelanin produzieren können, was bedeutet, dass die Substanz im Weltraum hergestellt werden kann. Die Ergebnisse wurden am 8. Juli im Journal der American Chemical Society veröffentlicht.
“ich liebe es,” Radamés J.B. Cordero, ein Mikrobiologe, der Melanine an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, studiert und nicht an der Arbeit beteiligt war, erzählte . “Die Autoren präsentieren ein gutes Beispiel dafür, wie die Biologie das Design eines Melanin-Analogons inspirieren kann.”
Das Material muss noch an Menschen und im Weltraum getestet werden, um festzustellen, ob es den gleichen Schutz bietet, fügte er hinzu. Gianneschi wurde bereits von anderen Gruppen kontaktiert, die daran interessiert sind, den interzellulären Sonnenschutz seines Teams zu untersuchen.
Die Tatsache, dass es leicht ist und während einer Weltraummission aus organischen Grundchemikalien hergestellt werden kann, anstatt von der Erde geschleppt zu werden, macht es sehr attraktiv, sagte Gianneschi. Selenomelanin könnte sogar in Kleidung eingearbeitet werden, beispielsweise in das Futter eines Raumanzugs, wo es ähnlich wie die Mikroparasole wirken könnte, um einen kontinuierlichen Schutz zu gewährleisten, fügte er hinzu.
Er und seine Kollegen fragen sich jetzt, ob die von ihnen synthetisierte Chemikalie möglicherweise bereits in der Natur vorhanden ist, möglicherweise in Pilzen, die in Umgebungen mit hoher Strahlung leben.
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