Wissenschaftler schicken Cannabissamen ins All

Am Montag, dem 23. Juni , kurz nach 21 Uhr UTC, werden Hunderte von Samen, Pilzen, Algen und menschlichen DNA-Proben, von denen viele noch nie zuvor im Weltraum waren, ihre Jungfernfahrt an Bord einer SpaceX Falcon 9-Rakete antreten.

Die Mission startete von der Vandenberg Space Force Base in Kalifornien und soll als erste Pflanzengewebe und -samen in eine polare, niedrige Erdumlaufbahn und zurück geschickt werden. Wissenschaftler sollen so untersuchen, wie biologische Systeme von der extremen Strahlung hoch über den Polen der Erde beeinflusst werden. Die gewonnenen Informationen, so hoffen die Forscher, könnten Raumfahrern eines Tages helfen, auf anderen Planeten Nutzpflanzen anzubauen.

Die Proben werden in einem kleinen biologischen Inkubator namens MayaSat-1 transportiert, der vom Genoplant Research Institute entwickelt wurde, einem slowenischen Luft- und Raumfahrtunternehmen, das auf biologische Forschung im Weltraum spezialisiert ist. In einer Höhe von über 500 Kilometern wird der Inkubator, der in einer größeren Kapsel untergebracht ist, Zonen in der Nähe des Nord- und Südpols überqueren, in denen aufgrund des Erdmagnetfelds die Konzentration geladener Teilchen, die von der Sonne ausgesandt werden, hoch ist. Beim Durchqueren dieser Regionen wird er bis zu 100-mal mehr Strahlung ausgesetzt sein als Objekte, die in ähnlichen Höhen um den Äquator kreisen, etwa die Internationale Raumstation (ISS). Die Kapsel wird während ihrer Mission etwa drei Stunden lang die Erde umkreisen, bevor sie wieder in die Atmosphäre eintritt und im Pazifischen Ozean wassert. Wenn alles nach Plan läuft, wird der Inkubator von einem Ort etwa neun Stunden vor der Küste Hawaiis abgeholt und nach Europa zurückgeschickt, wo die eigentliche Erkundung beginnen wird.

Zu den zahlreichen Forschungsteilnehmern mit Proben an Bord der Mission gehört Božidar Radišič, der den Livestream des Starts von seinem Büro am Research Nature Institute in Slowenien aus aufmerksam verfolgen wird. Das von Radišič und seinem Team geleitete Projekt „Martian Grow“ schickt rund 150 Cannabissamen mit MayaSat-1 ins All, um ihre Widerstandsfähigkeit zu testen und ihre Entwicklung möglicherweise zu beschleunigen. Es handelt sich jedoch weder um eine Spielerei noch um die Suche nach einem überirdischen High.

Radišič hat einen Großteil seines Berufslebens der Erforschung der Cannabispflanze gewidmet und ist überzeugt, dass sie sich hervorragend für die Weltraumlandwirtschaft eignet. Sie wächst schnell, anpassungsfähig und wird seit Jahrtausenden als Nutzpflanze verwendet. Laut Radišič ist sie daher ein idealer Kandidat, wenn wir irgendwann Leben auf dem Mars anbauen wollen. „Früher oder später werden wir Mondbasen haben, und Cannabis ist mit seiner Vielseitigkeit die ideale Pflanze, um diese Projekte zu versorgen“, sagt er gegenüber WIRED. „Sie kann als Quelle für Nahrung, Protein, Baumaterialien, Textilien, Hanf, Plastik und Medikamente dienen. Ich glaube nicht, dass uns viele andere Pflanzen all das bieten.“

Cannabis Sativa L. ist vor allem für die Produktion der Cannabinoide THC und CBD bekannt und enthält Hunderte verschiedener Verbindungen, von denen viele noch erforscht werden und deren Wirkungen wir noch nicht vollständig verstehen. Was wir wissen, ist, dass sie eine widerstandsfähige Pflanze ist, die gut mit Stressfaktoren wie UV-Licht und Strahlung (z. B. Gammastrahlen) zurechtkommt, die ihren Anbau hier auf der Erde unterstützen. Sie wächst in Klimazonen vom Hochland Tibets bis zu den Dschungeln Südostasiens und den Wüsten Afghanistans und kann unter kontrollierten Bedingungen angebaut werden.

Gary Yates, Pflanzenforscher und Anbauleiter bei Hilltop Leaf, einer Produktionsstätte für medizinisches Cannabis in Großbritannien, stimmt zu, dass Cannabis aufgrund seiner Vielseitigkeit ein „führender Kandidat“ für eine Weltraumpflanze ist. „Seine Widerstandsfähigkeit macht es perfekt für extreme Umgebungen“, sagt er gegenüber WIRED. „Es hat eine große Widerstandsfähigkeit bewiesen und kann an unerwarteten Orten wachsen. Es benötigt nicht viel Wasser, gedeiht nachweislich auch in nährstoffarmen Böden und hat ein phytoremediationsfähiges Potenzial zur Entfernung von Giftstoffen und Schwermetallen aus dem Boden bewiesen.“

Frühere Forschungen haben gezeigt, wie Bedingungen im Weltraum, wie Mikrogravitation und Strahlung, die Pflanzengenetik beeinflussen können – und für Radišič ist dies der Hauptgrund, Cannabissamen in die Umlaufbahn zu schicken. „Es geht darum zu erforschen, wie und ob kosmische Bedingungen die Cannabisgenetik beeinflussen. Das werden wir vielleicht erst nach mehreren Generationen herausfinden“, sagt er.

Laut D. Marshall Porterfield, Professor für Agrar- und Biotechnik an der Purdue University, der seit Jahrzehnten das Pflanzenwachstum im Weltraum erforscht, sind die Auswirkungen der Strahlenbelastung auf biologisches Material während Raumflügen durch frühere Studien gut erforscht. „Sie verursacht zufällig Mutationen. Manche dieser Mutationen können Gene aktivieren, sie können Gene deaktivieren, sie können Gene ausschalten oder ganze Signalwege unterbrechen“, erklärt er. „Dadurch entstehen unterschiedliche Reaktionen im biologischen Material, die zu neuen genetisch stabilisierten Mutationen führen könnten, die dann identifiziert und abgeleitet werden könnten.“

Radišič ist nicht der Erste, der die Auswirkungen von Weltraumreisen auf Cannabis in Frage stellt. Ein Forschungsteam, darunter auch eine Gruppe der University of Colorado Boulder, schickte 2019 Cannabis-Gewebekulturen zur ISS. Es gibt jedoch keine veröffentlichten Informationen darüber, wie sich die Exposition gegenüber kosmischer Strahlung und Mikrogravitation auf die Cannabispflanze auswirkt.

Er ist zudem nicht der einzige Forscher, der Pflanzen höheren Strahlungswerten aussetzt als bisher untersucht. Porterfield, einer der Wissenschaftler der NASA-Mission LEAF – einem Mond-Pflanzenwachstumsexperiment, das 2027 mit Artemis III zum Mond fliegen soll – sagt, man wisse „fast nichts“ über die Auswirkungen der Strahlenbelastung jenseits der niedrigen Erdumlaufbahn. Die Untersuchung der Auswirkungen der Strahlungsvariabilität auf Pflanzen wird ein entscheidender Schwerpunkt der LEAF-Mission sein.

„Wir sind seit 30 Jahren in einer niedrigeren Umlaufbahn gefangen und haben die Grundlagenforschung, die wir für die Reise in den Weltraum, wo galaktische kosmische Strahlung vorkommt, benötigen, kaum vorangetrieben“, sagt er. „Diese variable Strahlungsquelle könnte unerwartete Reaktionen hervorrufen. Die Reaktionen der Pflanzen auf diese Strahlung werden für zukünftige landwirtschaftliche Systeme auf dem Mond wichtig sein.“

Nach der Rückkehr von MayaSat-1 werden Radišič und sein Team in den nächsten zwei Jahren gemeinsam mit der Fakultät für Gesundheitswissenschaften der Universität Ljubljana in Slowenien Klongenerationen aus den Weltraumsamen züchten, um genetische Veränderungen und Anpassungen der Pflanzen zu untersuchen, darunter auch Veränderungen im Cannabinoidprofil – also wie viel CBD, THC und andere Verbindungen die Pflanzen entwickeln. In der zweiten Phase ihrer Studie werden dann die Bodenbedingungen des Mars simuliert und Pflanzen in kontrollierten Umgebungen mit geringer Schwerkraft auf der Erde gezüchtet.

Lumír Ondřej Hanuš, Chemiker an der Palacký-Universität Olomouc in Tschechien und der Hebräischen Universität Jerusalem, erforscht die Cannabispflanze seit den 1970er Jahren. Als Forschungsberater des Projekts glaubt er, dass es „viele Möglichkeiten“ für wissenschaftliche Untersuchungen gibt, sobald die Samen zurückgekehrt sind.

Neben möglichen genetischen und epigenetischen Veränderungen wird das Martian Grow-Team auch strukturelle und physiologische Veränderungen untersuchen, beispielsweise Unterschiede in Blattgröße, Chlorophyllgehalt, Wurzelstruktur, Photosyntheserate und Wasserverbrauch. Sie untersuchen, was passiert, wenn die Pflanze Stressfaktoren wie Krankheiten ausgesetzt ist, und analysieren die Aktivität von Enzymhormonen und sekundären Metaboliten, was zur Identifizierung neuer Verbindungen führen könnte.

„Ob es Änderungen gibt oder nicht, beide Ergebnisse werden für die Zukunft wichtig sein, damit wir wissen, wie man Cannabis im Weltraum anbaut“, fügt Radišič hinzu.

Bis wir Cannabis oder überhaupt andere Pflanzen auf dem Mars anbauen können, ist es allerdings noch ein weiter Weg. Mikrogravitation, extreme Temperaturen, Nährstoffmangel und Giftstoffe im Boden schaffen keine günstigen Bedingungen für den Anbau.

„Wir müssen uns an die Bedingungen auf dem Mars anpassen und unsere Pflanzen langsam anpassen, damit sie überleben“, sagt Petra Knaus, CEO von Genoplant. „Derzeit glauben wir, dass dies nur in einem geschlossenen Behälter unter angepassten Bedingungen möglich ist.“ Für zukünftige Missionen entwickelt Genoplant eine neue Raumkapsel in diesem Sinne, deren erster Wiedereintrittstest für 2027 geplant ist. Sie soll es Forschern ermöglichen, Samen im Weltraum zu züchten und mehrere Jahre lang zu beobachten.

Obwohl Cannabis möglicherweise eine Superpflanze für das Weltraumzeitalter sein könnte, wird es auf der Erde immer noch überwiegend als Freizeitdroge angesehen (obwohl es weit verbreitet für medizinische Zwecke verwendet wird). Dies hat Regulierungsbehörden und Forscher davon abgehalten, sein wissenschaftliches Potenzial voll anzuerkennen. Hanuš ist optimistisch, dass die Ergebnisse des Projekts, wie auch immer sie aussehen mögen, dieses Stigma teilweise zerstreuen und seine wissenschaftliche Akzeptanz beschleunigen könnten.

„Wenn interessante Ergebnisse veröffentlicht werden, könnte das unser Verständnis von Cannabis beschleunigen“, sagt er. „Es ist eine sehr wichtige Pflanze, die meiner Meinung nach eine große Zukunft hat, wenn die Menschheit jemals ins All vordringt und Leben auf einem anderen Planeten gründet.“