Gärtnern auf der ISS

Kibo

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Laut SPON wird is möglicherweise bald frisches Gemüse auf der ISS geben, ob das denn auch zum Verzehr freigegeben sein wird bleibt abzuwarten. Wer Frank Schätzings "Limit" schon gelesen hat, kann sich mögliche Probleme schon denken:
ohne Schwerkraft wissen die Pflänzchen nicht wo oben und unten ist und was wo hin gehört. Man darf auf die "Früchte" der Mission gespannt sein :)

mfg
 

PlanetHunter

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Im Roman werden künstliche Mikrobeben erzeugt, um den Pflanzen zu signalisieren, wo unten ist. Würde das wirklich funktionieren?
 

Bynaus

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Na, ich würde erst einmal abwarten, ob das wirklich ein Problem ist oder nicht. Bei Säugern, die in einer Fruchtblase heranwachsen, geschieht das Wachstum ja quasi auch in Schwerlosigkeit, ohne dass das schlimme Auswirkungen hätte.

Insgesamt freue ich mich über dieses Experiment. Man sollte auf der ISS viel mehr Forschung in diese Richtung betreiben:

- Lebenserhaltungssysteme
- Nahrungsmittelerzeugung
- Zentrifugenschwerkraft
- Interplanetare Habitatmodule - warum nicht mal eine "Mars 500"-Mission auf der ISS durchführen? Oder auch nur eine simulierte Mission zu einem Asteroiden.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Na, ich würde erst einmal abwarten, ob das wirklich ein Problem ist oder nicht.
ich auch.

Bei Säugern, die in einer Fruchtblase heranwachsen, geschieht das Wachstum ja quasi auch in Schwerlosigkeit, ohne dass das schlimme Auswirkungen hätte.
das ist nicht richtig.

Im Wasser schweben bedeutet nicht, daß keine Schwerkraft wirkt. In einem U-Boot oder in einem Zeppelin gibt es auch oben und unten, obwohl es im Wasser bzw. er in der Luft schwebt. Du weißt auch unter Wasser immer, wo oben ist. Wenn das mal nicht der Fall sein sollte, dann bist Du in ernsten Schwierigkeiten, weil Du dann auch Deine Schwimmbewegungen nicht mehr sinnvoll koordinieren kannst, bzw. erst lernen mußt, diese Koordination durch andere Sinneseindrücke zu regeln, was meistens länger dauert als Du die Luft anhalten kannst.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Bynaus

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Im Wasser schweben bedeutet nicht, daß keine Schwerkraft wirkt.

Nein, bloss dass sie durch den Auftrieb kompensiert wird (wenn du austariert bist, natürlich). Im Wasser weisst du nur deshalb, wo oben ist, weil dorthin der Druck abnimmt, die Blasen aufsteigen und meistens auch das Licht herkommt. Bei einem heranwachsenden Embryo spielt das alles keine Rolle, und tatsächlich nimmt der Embryo in der ersten Zeit im Bauch alle möglichen Ausrichtungen an, es findet auch kein Wachstum paralell zur Schwerkraft statt. Das zeigt, dass die Schwerkraft zumindest beim Heranwachsen von Säugern keine grosse Rolle spielen kann.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Nein, bloss dass sie durch den Auftrieb kompensiert wird (wenn du austariert bist, natürlich).
Noch nicht mal das! Die Schwerkraft ist nach wie vor vorhanden und wirkt auch auf den austarierten Körper.
Das was Du hier beschreibst ist ein weit verbreiteter Irrtum (hauptsächlich durch unpräzise Sprache, und fehlende Erfahrung bzw. nicht ausreichende Differenzierung der eigenen Erfahrung)

Den wesentlichen Unterschied zwischen Schwerelosigkeit (durch freien Fall) und ‚Schwerelosigkeit‘ durch Schweben erfährst Du (für wenige Sekunden) wenn Du vom Sprungturm ins Wasser springst. Das Gefühl des Fallens (so lange bis Dich der Windwiderstand nennenswert bremst) ist das Gefühl, das Dir Deine Sinnesorgane liefern bei Abwesenheit von Schwerkraft. Das hat nichts mit dem Gefühl von Leichtigkeit zu tun, wenn Du im Wasser schwebst.

Die Zellen für die die Kenntnis der Schwerkraft wichtig ist um zu ‚wissen‘ in welche Richtung sie wachsen müssen, erkennen das durch Statoliten und oder Sedimentierung innerhalb der Zelle. Siehe dazu: http://de.wikipedia.org/wiki/Pflanzenbewegung#Gravitropismus und wenn man’s genauer wissen will: http://hss.ulb.uni-bonn.de/2010/2313/2313-3.pdf

Wenn Du das als praktischen Versuch nachmachen
willst, dann fülle ein Glasröhrchen so lange mit Sand, bis es im Wasser schwebt. Wenn Du das (verschlossene) Glasröhrchen im Wasser umdrehst, folgt der Sand der Schwerkraft.

Im Wasser weisst du nur deshalb, wo oben ist, weil dorthin der Druck abnimmt
Nein, keineswegs. Du weißt nur deshalb wo oben und unten ist, weil Dir die Statoliten in Deinem Innenohr diese Information liefern. Siehe freier Fall vom Sprungturm.

das aufsteigen und meistens auch das Licht herkommt.
diese Information nützt Dir, bis Du gelernt hast Dich nach ihr zu orientieren, genau so wenig wie Du Dich nur durch das Sehen des Himmels auf den Beinen halten kannst, wenn Du den Informationsfluß aus dem Innenohr durch Zellgifte ausreichend beeinträchtigst (z.B. wenn Du sturzbetrunken bist). Da wir aber mehrere parallel arbeitende sensorische Systeme haben die uns Ausfkunft über die Orientierung unseres Körpers im Raum geben, ist die Unterscheidung der einzelnen Einflüsse dem Individuum nur durch viel Übung möglich. Nach wie vor läßt sich aber der Einfluß der Schwerkraft auf die Statoliten am besten durch freien Fall selber erfahren.


Bei einem heranwachsenden Embryo spielt das alles keine Rolle, und tatsächlich nimmt der Embryo in der ersten Zeit im Bauch alle möglichen Ausrichtungen an, es findet auch kein Wachstum paralell zur Schwerkraft statt.
es genügt auch bei Pflanzen eine sehr kurze Zeit. Wie das bei der Entwicklung von Tieren genau abläuft ist meines Wissens noch nicht geklärt, da kann ich aber von der Forschung schon längst überholt sein.

Das zeigt, dass die Schwerkraft zumindest beim Heranwachsen von Säugern keine grosse Rolle spielen kann.
auch hier weiß ich zu wenig über die Embrypgenese aber auch bei Pflanzen finden solche Entscheidungsprozesse in wenigen Minuten statt.

Herzliche Grüße

MAC
 
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Bynaus

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Die Schwerkraft ist nach wie vor vorhanden und wirkt auch auf den austarierten Körper.

Ich habe nirgends behauptet, die Schwerkraft sei nicht vorhanden. Sie wirkt natürlich auch auf den austarierten Körper (ohne Schwerkraft macht der Begriff "austariert" gar keinen Sinn). Aber sie wird von einer gleich grossen und entgegengesetzten Kraft nach oben - dem Auftrieb - begeleitet, was dazu führt, dass keine Kraft nach oben oder unten wirkt. Die Nettokraft ist Null. Das sieht man nicht zuletzt daran, dass der austarierte Körper nicht beschleunigt. Keine Beschleunigung, keine (Netto-)Kraft. Dies ist durchaus vergleichbar mit der Schwerelosigkeit: der einzige Unterschied ist, dass sich der menschliche Gleichgewichtssinn so nicht ausschalten lässt.

Die Statolithen spielen nur in zwei Situationen eine Rolle: Bei Pflanzen, die aufrecht wachsen müssen, sich also am Schwerefeld orientieren müssen, und bei Gleichgewichtsorganen, die ebenfalls diese Aufgabe haben (und natürlich orientieren wir uns unter Wasser mit den Gleichgewichtsorganen - Luftblasen, Licht etc. waren mehr als "tests" gedacht, die man bei klarem Bewusstsein unternehmen kann, um die Richtung der Schwerkraft festzustellen).

Da Keimzellen nicht über Statolithen verfügen, spielen Statolithen für das Wachstum keine Rolle. Für das Wachstum eines Säuger-Embryos dürften sie auch überhaupt keine Rolle spielen, weil dieses Wachstum sich gar nicht am Schwerefeld, sondern an der Lage der anderen Zellen zu orientieren hat. Denn wie gesagt: Embryos (zumindest menschliche, aber wohl die meisten anderen Säuger) schwimmen frei im Fruchtwasser, können sich also auch mal drehen, ohne dass sich das problematisch auf ihre Entwicklung auswirken würde - wenn es problematisch wäre, hätte die Natur längst Gegenmassnahmen ergriffen, und alle Embryos würden mit einer bevorzugten, fixierten Richtung heranwachsen. Deshalb spielt die Schwerkraft für das Wachstum von Säugern nach aller Wahrscheinlichkeit überhaupt keine Rolle, und ich würde deshalb nicht erwarten, dass unter verminderter oder völlig fehlender Schwerkraft irgendwelche Probleme auftauchen.
 

mac

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Hallo Bynaus,

Ich habe nirgends behauptet, die Schwerkraft sei nicht vorhanden.
Doch! Du hast es nur noch nicht gemerkt. ;) Siehe Antwort auf übernächsten Quote



Sie wirkt natürlich auch auf den austarierten Körper (ohne Schwerkraft macht der Begriff "austariert" gar keinen Sinn). Aber sie wird von einer gleich grossen und entgegengesetzten Kraft nach oben - dem Auftrieb - begeleitet, was dazu führt, dass keine Kraft nach oben oder unten wirkt.
Siehe U-Boot und U-Boot Inhalt. Siehe Zelle und Zellinhalt.


Die Nettokraft ist Null. Das sieht man nicht zuletzt daran, dass der austarierte Körper nicht beschleunigt. Keine Beschleunigung, keine (Netto-)Kraft. Dies ist durchaus vergleichbar mit der Schwerelosigkeit:
Nein, denn die Entscheidung wohin die Teilung erfolgt, geschieht in der Zelle.

Und das mit der Beschleunigung ist eben Dein Irrtum. Nur unsauber formuliert kann es nicht mehr sein, denn Du begründest Deine Argumentation genau auf dem so eben nicht existierenden Unterschied.

Im Aufzug wirst Du beschleunigt. Ob auf die Spitze einer beschleunigenden Rakete montiert oder auf dem Erdboden stehend. Das kannst Du nicht voneinander unterscheiden, auch dann nicht, wenn Du die Aufzugkabine mit Wasser füllst. Der Unterschied zwischen beiden Zuständen ist der Unterschied zwischen Schweben und auf dem Boden ruhen auf der einen Seite und frei fallen auf der anderen Seite. Der Auftrieb macht in diesem Falle nichts anderes als der Erdboden. Beide verhindern, daß Du im freien Fall immer schneller auf den Erdmittelpunkt zu fällst.


der einzige Unterschied ist, dass sich der menschliche Gleichgewichtssinn so nicht ausschalten lässt.
Eben! An dem Grund dafür solltest Du Dich mal genau so hartnäckig verbeißen wie an Deiner Argumentationslinie. Siehe dazu auch den Aufzug.

Und ebenso wenig läßt sich dadurch die Sedimentation in einer Zelle aufheben.



Die Statolithen spielen nur in zwei Situationen eine Rolle: Bei Pflanzen, die aufrecht wachsen müssen, sich also am Schwerefeld orientieren müssen, und bei Gleichgewichtsorganen, die ebenfalls diese Aufgabe haben
Dieser Differenzierungsmechanismus bei Pflanzen ist bekannt (wohl auch durch Wachstumsexperimente im freien Fall?). An welcher Stelle der Tiergenese und durch welche Mechanismen deren Strukturbildung stattfindet ist mir nicht bekannt und soweit ich mich erinnern kann, wurde das auch bisher nicht tierexperimentell unter Schwerelosigkeit getestet. Aber hier kann ich auch völlig danebenliegen. ( Irgenwo gibt es da ältere Erinnerungen an Experimente mit Fruchtfliegen im All?)
Tatsache ist wohl, daß die Gravitation bei der pflanzlichen Strukturbildung eine entscheidende Rolle spielt und so lange dieser Prozess bei Tieren nicht geklärt ist, würde ich solche ein Prinzip nicht von vornherein ausschließen.



Da Keimzellen nicht über Statolithen verfügen, spielen Statolithen für das Wachstum keine Rolle.
es genügt (auch bei Pflanzenzellen) intrazelluläre Sedimentation.



Für das Wachstum eines Säuger-Embryos dürften sie auch überhaupt keine Rolle spielen, weil dieses Wachstum sich gar nicht am Schwerefeld, sondern an der Lage der anderen Zellen zu orientieren hat.
das ist in meinen Augen wenig schlüssig.

1. Weil Du diese Argumentation auch auf Pflanzen anwenden kannst
2. Weil Du dafür eine bereits vorhandene Struktur brauchst.

Das was den Anstoß gibt, daß aus den eigentlich identischen Tochterzellen zwei verschiedene Zellen werden, ist (soweit mir unbekannt) nicht klar. Das wird sich schon irgendwie richten, reicht dabei nicht, zumindest dann nicht wenn man wissen will wie es genau geht. Ein asymmetrischer Mechanismus (eben die Gravitation) ist in Ansätzen bekannt und es liegt nahe ihn zumindest als Initiator einer solchen Differenzierung auch an allen anderen dazu geeigneten Stellen zu vermuten. Auch an völlig ‚veralteten‘ Problemlösungen wird in der Biogenese und Biologie zäh festgehalten.
Denkbar ist auch, daß dieser Differenzierungsmechanismus zuerst von höheren Pflanzen entwickelt wurde und damit dann für den Zweig der Tierwelt nicht mit übernommen werden konnte. Dennoch ist der Vorgang der Sedimentation in einer Zelle derjenige, der zuverlässig an jedem Ort auf der Erde und in jeder Position verfügbar war und ist. Es ist also durchaus naheliegend ihn bei den ersten Differenzierungen als Initiator zu verdächtigen.



Denn wie gesagt: Embryos (zumindest menschliche, aber wohl die meisten anderen Säuger) schwimmen frei im Fruchtwasser, können sich also auch mal drehen, ohne dass sich das problematisch auf ihre Entwicklung auswirken würde
Wenn sie schon frei im Fruchtwasser schwimmen, ist dieser Differenzierungsschritt wohl schon abgeschlossen. Wenn bei Pflanzen wenige Minuten genügen um mit der Information gezielte Zellteilung auszulösen, sollte doch auch bei Tieren eine solch kurze Ruhephase genügen?



wenn es problematisch wäre, hätte die Natur längst Gegenmassnahmen ergriffen, und alle Embryos würden mit einer bevorzugten, fixierten Richtung heranwachsen.
das ist keine saubere Argumentation. Es scheint eben nicht problematisch zu sein. Das muß aber nicht daran liegen, daß die von Dir vermuteten Probleme existieren oder nicht existieren und die von Dir vermutete Lösung das Problem lösen kann wenn es existiert.



Deshalb spielt die Schwerkraft für das Wachstum von Säugern nach aller Wahrscheinlichkeit überhaupt keine Rolle, und ich würde deshalb nicht erwarten, dass unter verminderter oder völlig fehlender Schwerkraft irgendwelche Probleme auftauchen.
Normales Wachstum ist außerhalb des Mutterleibes nicht möglich. Ob sich dafür gleichwertige supportive Möglichkeiten finden lassen, bleibt abzuwarten - bisher jedenfalls nicht wirklich. Und was innerhalb des Mutterleibes (Konzeption bis Geburt) geht und was nicht, wird sich erst noch zeigen müssen. Ich bin da auf Basis der bisherigen Kenntnisse eher skeptisch und würde es für ein Verbrechen halten, wenn es zuerst von Menschen ausprobiert wird. Schlimm genug, wenn es an Säugetieren ausprobiert werden muß.

Herzliche Grüße

MAC

PS: Ich fahre Morgen für drei Wochen in Urlaub. Wahrscheinlich ohne Internet.
 
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Bynaus

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Der Unterschied zwischen beiden Zuständen ist der Unterschied zwischen Schweben und auf dem Boden ruhen auf der einen Seite und frei fallen auf der anderen Seite. Der Auftrieb macht in diesem Falle nichts anderes als der Erdboden. Beide verhindern, daß Du im freien Fall immer schneller auf den Erdmittelpunkt zu fällst.

Das ist richtig, da hast du recht. Ich hab mich da falsch oder zumindest irreführend ausgedrückt, das hab ich jetzt durch diese Sätze erkannt. Aber ursprünglich, in dem Satz, der unseren Austausch ausgelöst hat, ging es mir nicht darum.

Alles, was ich sagen wollte, ist: Bei einem Embryo, der im Wasser "schwebend" heranwächst, sich also frei bewegen kann und sich nicht am Schwerefeld orientieren muss, kann das Vorhandensein von Schwerkraft (oder deren Abwesenheit) in der Umgebung keine grosse Rolle spielen. Im Prinzip braucht es dazu nicht einmal Wasser: es reicht, wenn der Embryo seine Position relativ zur Schwerkraft verändern kann, ohne dass das negative Folgen für die Entwicklung hat. Das Wasser erleichtert diese Positionsänderungen.

Das ist bei einer Pflanze anders: wenn sie sich nicht am Schwerefeld orientiert, ist sie sehr wahrscheinlich nicht lebensfähig.

Tatsache ist wohl, daß die Gravitation bei der pflanzlichen Strukturbildung eine entscheidende Rolle spielt und so lange dieser Prozess bei Tieren nicht geklärt ist, würde ich solche ein Prinzip nicht von vornherein ausschließen.

Ich will ihn nicht ausschliessen, bevor Experimente gemacht wurden. Ich will nur darlegen, warum ich nicht erwarten würde, dass Schwerkraft eine Rolle spielt.

es genügt (auch bei Pflanzenzellen) intrazelluläre Sedimentation.

Gibt es denn irgend einen Hinweis darauf, dass menschliche Zellen diese intrazelluläre Sedimentation überhaupt nutzen? Wozu sollte das gut sein?

Das was den Anstoß gibt, daß aus den eigentlich identischen Tochterzellen zwei verschiedene Zellen werden, ist (soweit mir unbekannt) nicht klar. Das wird sich schon irgendwie richten, reicht dabei nicht, zumindest dann nicht wenn man wissen will wie es genau geht. Ein asymmetrischer Mechanismus (eben die Gravitation) ist in Ansätzen bekannt und es liegt nahe ihn zumindest als Initiator einer solchen Differenzierung auch an allen anderen dazu geeigneten Stellen zu vermuten.

Ich denke, das geht viel einfacher. Am Anfang ist der Embryo ein Zellhaufen. Es reicht, wenn eine einzige dieser Zellen sich spontan verändert, um im sonst isotropen Zellhaufen eine Richtung auszuzeichnen. Aber du hast recht, es ist sicher denkbar, dass bei der Auszeichnung der Richtung ganz am Anfang irgendwie die Schwerkraft eine Rolle spielt.

Auch an völlig ‚veralteten‘ Problemlösungen wird in der Biogenese und Biologie zäh festgehalten.

Bloss waren unsere Vorfahren nie Pflanzen...

Denkbar ist auch, daß dieser Differenzierungsmechanismus zuerst von höheren Pflanzen entwickelt wurde und damit dann für den Zweig der Tierwelt nicht mit übernommen werden konnte. Dennoch ist der Vorgang der Sedimentation in einer Zelle derjenige, der zuverlässig an jedem Ort auf der Erde und in jeder Position verfügbar war und ist. Es ist also durchaus naheliegend ihn bei den ersten Differenzierungen als Initiator zu verdächtigen.

Das stimmt. Für die Festlegung der ersten "Richtung" ist der Vorschlag, die Schwerkraft spiele eine Rolle, plausibel. Aber später, wenn die Richtung im Embryo erst einmal ausgebildet ist, sehe ich keinen Grund, warum sie dann immer noch eine Rolle spielen sollte.

Es scheint eben nicht problematisch zu sein.

Eben darum argumentierte ich, dass die Schwerelosigkeit kein Problem für das Heranwachsen von Organismen sein sollte. Mit der allfälligen Ausnahme der Festlegung der ersten Richtung, wie jetzt eingeräumt.

Normales Wachstum ist außerhalb des Mutterleibes nicht möglich.

Hab ich das behauptet?

und würde es für ein Verbrechen halten, wenn es zuerst von Menschen ausprobiert wird.

Ich auch. Hm, schwebt dir irgend eine Idee im Hinterkopf herum, dass ich mehr gemeint haben könnte, als da stand? Dem ist nämlich (zu deiner Info :) ) nicht so.

Schlimm genug, wenn es an Säugetieren ausprobiert werden muß.

Die Festlegung der Richtung im Embryo muss zu einem sehr frühen Stadium erfolgen. Zu einem Zeitpunkt, wo man selbst menschliche Embryos noch straffrei abtreiben darf. Angesichts von unzähligen Tierversuchen mit erwachsenen Tieren, die als legitim taxiert werden, sehe ich da keine ethischen Probleme.

PS: Viel Spass im Urlaub! :)
 
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