TOLERANZ UND ANPASSUNGSFÄHIGKEIT VON EUKARYOTEN GEGENÜBER SIMULIERTEN EISMONDBEDINGUNGEN

Abstract

Der polyextremophile Eukaryot Rhodotorula mucilaginosa DSM-ESA, ein Luftkeimisolat aus einem Reinraum für Weltraumapparaturen, könnte als Kontaminant in Weltraummissionen, insbesondere den als potenzielles Habitat für extraterrestrisches Leben geltenden Eismonden Enceladus und Europa auftreten und somit auch als Modellorganismus zur Erforschung der mikrobiellen und molekularbiologischen Adaption gegenüber Eismondbedingungen gelten. Unter Exposition von Eismondbedingungen in Weltraumsimulationsanlagen wurde die Überlebensfähigkeit, die Adaption und die Regeneration der Hefe untersucht. Abschließend wurde angesichts des Planetenschutzes das Kontaminationspotenzial von R. mucilaginosa gegenüber Weltraummissionen und der Eismonde bestimmt. Es wurde R. mucilaginosa in Minimalmedium mit Glutaminsäure mit unterschiedlichen (kombinierten) Expositionen behandelt. Dabei wurde herausgefunden, dass R. mucilaginosa eine hohe Toleranz gegenüber schnellen EinfrierAuftau-Zyklen (> 120 Zyklen) und UV200 nm- 400 nm-Bestrahlung (> 20000 J/m²), Langzeitlagerungen im gefrorenen (ausgetrockneten) Zustand (>> 250 Tage) und eine moderat- erhöhte Toleranz gegenüber ionisierender Strahlung (> 2500 Gy), UV254 nm-Bestrahlung (> 1500 J/m²), sowie Austrocknung bei Raumtemperatur (101 Tage) aufweist. Zudem konnte identifiziert werden, dass der Zellreduktionseinfluss einer Austrocknungsexposition bei zunehmenden Bestrahlungsexpositionen abnimmt. Dabei wurde ein additiver Effekt bis zu einem Schwellenwert bei höheren Bestrahlungsexpositionen ermittelt (>750 Gy; 7500 J/m²). Weiterhin wurde Austrocknung als die signifikanteste Exposition hinsichtlich zellmorphologischer Veränderungen und Beeinflussung der Generationszeit identifiziert. In metabolischen Analysen wurde ionisierende Strahlung als die signifikanteste Exposition klassifiziert. Darüber hinaus wurden expositionsabhängige Kulturveränderungen dokumentiert und extrahierte Nukleinsäure aus exponierten Zellen für anschließende Genom- und Transkriptomanalysen vorbereitet. Anhand der ermittelten Werte kann zunächst von einem geringfügig erhöhten Kontaminationsrisiko von Weltraummissionen und den Eismonden durch R. mucilaginosa ausgegangen werden, da der Eukaryot einen hypothetischen Flug zu den Eismonden ausgetrocknet in einer Weltraumapparatur aufgrund seiner Toleranzen überleben könnte und unter bestimmten Umständen auf der Eismondoberfläche und das Eindringen in einen Eismond überleben könnte, aber die Regeneration unter minimalen Nährstoffangebot keine Lebensfähigkeit auf den Eismonden nicht stattfinden würde. Die begrenzte Testung der kombinierten Expositionen und das Fehlen weiterer essenzieller Eismond- und Flugparameter lässt schlussendlich keine umfassende Kontaminationsrisikobewertung zu.