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Universität Halle

Big Data im Weltraum

27. November 2020, 09:30 Uhr   |  Tobias Schlichtmeier

Big Data im Weltraum
© Dima Zel | shutterstock.com

Im Zuge eines Projekts kooperiert die Uni Halle mit Forschungseinrichtungen in ganz Europa. Ziel ist es, Daten schneller zu erfassen und zu verarbeiten, die bei der Bioforschung im Weltraum anfallen. Mit den Daten wollen die Biologen den Alterungsprozess im Weltall verstehen und beeinflussen.

Weltraummissionen verlangen dem menschlichen Körper einiges ab: Über längere Zeit lassen die Strahlung im All sowie die geringe Schwerkraft zum Beispiel die Muskel- und Knochenmasse bei Astronautinnen und Astronauten schrumpfen. Außerdem altern ihre Zellen schneller und es kommt häufiger zu Tumorbildungen. Was es also braucht, sind biologische Experimente im Weltall. Nur so können Wissenschaftler:innnen die Auswirkungen auf den menschlichen Körper besser erforschen.

Bei den Forschungsarbeiten fallen sehr viele Daten an. Diese müssen die Forschenden erfassen, speichern und analysieren. Mit den ausgewerteten Daten wollen sie noch besser verstehen, wie sich Langstreckenflüge – zum Beispiel zum Mars – sowie längere Aufenthalte im All auf den menschlichen Organismus und andere Lebewesen auswirken. Grund genug ein Konsortium für das Projekt zu gründen – mit dabei: die Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU).

Datenanalyse für ein längeres Leben

»Die molekularen Prozesse, die bei langen Weltraumflügen in den Zellen, Geweben und Organen des menschlichen Körpers ablaufen, sind noch nicht im Detail verstanden«, sagt der Bioinformatiker Prof. Dr. Ivo Große von der MLU. Gemeinsam ist er mit seinen Mitarbeitern Alexander Gabel und Silvio Weging im Konsortium tätig. Kenntnisse über die molekularen Prozesse sind jedoch nötig, um längere Aufenthalte im Weltraum oder auf anderen Planeten, so sicher wie möglich zu gestalten.

Hierfür kommen vor allem Experimente aus den sogenannten »Omik«-Disziplinen zum Einsatz, etwa Genomik, Epigenomik oder Transkriptomik. Sie liefern – vereinfacht gesagt – detailreiche Momentaufnahmen aus den Zellen, Geweben oder Organen. Die Schwierigkeit: Bei den Experimenten fallen sehr große Datenmengen an, die im Weltraum bis vor wenigen Jahren noch nicht verarbeitet werden konnten. Bislang fehlte schlicht die nötige Technik dafür, doch das ändert sich nun.

In dem Forschungsprojekt sollen Standards für das Erheben, Speichern und Auswerten der Daten definiert werden. Hierzu bringen die halleschen Bioinformatiker ihre Expertise zu Datenanalyse und -visualisierung ein. Geleitet wird das Projekt mit dem Namen »Space Omics: Towards an integrated ESA/NASA -omics database for spaceflight and ground facilities experiments« von Dr. Raúl Herranz, Mitglied des Spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC). Finanziell wird das Projekt von der europäischen Weltraumorganisation ESA unterstützt.

Internationale Zusammenarbeit

Außerdem ist die Initiative eng an die Arbeiten der US-Raumfahrtbehörde NASA gekoppelt, die die Plattform »GeneLab« betreibt. Sie dient dem Austausch aller weltraumbezogenen Forschungsdaten. Seit mehreren Jahren ist die MLU mit Große und seinen Kollegen in zwei Arbeitsgruppen des GeneLab-Programms vertreten. Perspektivisch wollen die Forschenden die Datenbanken und Software zur Datenanalyse der ESA und NASA miteinander verknüpfen. So sollen gemeinsame Standards für die Datenverarbeitung etabliert und ähnliche Initiativen auf europäischer Ebene gefördert werden.
 
Darüber hinaus können die Wissenschaftler:innen die Ergebnisse aus der Weltraumforschung für medizinische und biologische Fragestellungen zu Alterungsprozessen nicht allein im Weltall, sondern ebenso auf der Erde nutzen. Grundlage des Artikels ist ein Beitrag, der in der Fachzeitschrift »Cell Systems« veröffentlicht wurde.

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