Koordination

• Prof. Dr. Hans-Curt Flemming
• Dr. Jost Wingender

Durchführung

• Dr. Jan Frösler

Förderung

• Bundesministerium für Bildung und Forschung

Projektpartner

• Dr. Petra Rettberg, DLR, Köln, Germany
• Dr. Corinna Panitz, RWTH Aachen, Germany
• Dr. Elke Rabbow, DLR, Köln, Germany
• Dr. Kasthuri Venkateswaran, NASA / JPL, USA
• Prof. Charles Cockell, CEPSAR, UK
• Prof. Daniela Billi, University of Rome "Tor Vergata", Italy
• Prof. Helga Stan-Lotter, University of Salzburg, Austria

Projektbeschreibung

Mikroorganismen machen über 99% der Lebensformen auf der Erde aus, und die meisten von ihnen kommen in Biofilmen oder mikrobiellen Matten vor. Mikrobielle Matten gehören zu den ältesten Lebensformen auf der Erde. Die ersten Matten waren wahrscheinlich kleine Biofilme, bestehend aus einer einzigen Spezies. Sollte der Mensch einmal Leben auf anderen Himmelskörpern unseres Sonnensystems entdecken, so besteht die Chance, dass dieses Leben ebensolchen frühen Biofilmen ähnelt.

Bakterien, die in einem an einer Oberfläche angehefteten Biofilm leben, haben für gewöhnlich deutlich andere Eigenschaften als freischwimmende, planktonische Bakterien derselben Spezies, da der Biofilm den dicht beeinander sitzenden Zellen Schutz bietet und ihnen gestattet, zu interagieren und zu kooperieren. Ein Vorteil des Lebens im Biofilm ist der damit verbundene Schutz vor chemischen und physikalischen Stressoren, da die aus extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) bestehende Biofilm-Matrix und die äußerste Zellschicht das Innere des Biofilms schützen.

Im BOSS-Projekt wird die Hypothese untersucht, ob Biofilm-Organismen, bedingt durch ihre erhöhte Stresstoleranz im Vergleich zu ihren planktonischen Gegenspielern, die extremen Umweltbedingungen, wie sie im Weltraum und auf dem Mars herrschen, überleben können. Dazu werden Biofilme und planktonische Zellen verschiedener Mikroorganismen (Deinococcus geothermalis, Sporen von Bacillus horneckiae, verschiedene Chroococcidiopsis-Stämme, Halococcus morrhuae, Halomonas muralis und natürliche Biofilme auf Vulkangestein) künstlich erzeugten Weltraum- und Marsbedingungen (Vakuum, UV-Strahlung, extreme Temperaturen, Marsgas-Atmosphäre) ausgesetzt, und ihre Vitalität im Anschluss untersucht. Darüberhinaus werden ausgewählte Proben innerhalb der Mission EXPOSE R-2 auf der Internationalen Raumstation ISS für einen Zeitraum von mindestens 12 Monaten echten Weltraumbedingungen ausgesetzt.

Die Ergebnisse dieser Mission werden dazu beitragen, das Leben in extremen Habitaten auf der Erde sowie auf anderen Planten besonders im Hinblick auf UV-Strahlung und Austrocknung besser zu verstehen. Der direkte Vergleich der Überlebensstrategien unterschiedlicher Mikroorganismen wird außerdem neue Erkenntnisse für das astrobiologische Forschungsgebiet "Planetary Protection" liefern und die Entwicklung neuer Technologien für das Entdecken von Lebenszeichen auf anderen Planeten unterstützen.

Elektronenmikroskopische Aufnahmen von Biofilmen (A, B, C) und planktonischen Zellen (D, E, F) von D. geothermalis E50051 (Saarimaa et al., 2006).