Het Rotifers in Space (RISE) experiment was een baanbrekend Belgisch ruimteonderzoek dat zich focuste op de veerkracht van microscopische organismen, de bdelloïde rotiferen (raderdiertjes), in de extreme omstandigheden van de ruimte. Dit experiment bood waardevolle inzichten in de biologische reacties op microzwaartekracht en kosmische straling, met implicaties voor toekomstige ruimtemissies en het begrijpen van de grenzen van het leven.
Wat is het RISE-experiment?
Het RISE-experiment is een astrobiologisch onderzoek dat zich richt op de bdelloïde rotifer Adineta vaga (raderdiertjes). Deze microscopische organismen staan bekend om hun opmerkelijke overlevingsvermogen onder extreme omstandigheden, zoals uitdroging, ioniserende straling en vacuum. Ze beschikken over geavanceerde mechanismen voor DNA-herstel, waardoor ze in staat zijn om beschadigd genetisch materiaal te repareren. Dit maakt ze een ideaal model om te bestuderen hoe levende organismen reageren op de stressfactoren die gepaard gaan met ruimtevluchten. De hoofdonderzoekers van het Rotifers in Space (RISE) experiment waren: Prof. Dr. Karine Van Doninck (Universiteit van Namen en Vrije Universiteit Brussel), Dr. Boris Hespeels (Universiteit van Namen), Prof. Dr. Anne-Catherine Heuskin (Universiteit van Namen), Prof. Dr. Stéphane Lucas (Universiteit van Namen), Prof. Dr. Sarah Baatout (SCK CEN) en Dr. Bjorn Baselet (SCK CEN).
Lancering en uitvoering
Het experiment werd uitgevoerd in samenwerking tussen de Universiteit van Namen (UNamur) en het Studiecentrum voor Kernenergie (SCK CEN). Op 4 december 2019 werd het RISE-experiment gelanceerd aan boord van de 19e SpaceX Dragon-vrachtmissie naar het internationaal ruimtestation ISS. Aan boord van het ISS werden de raderdiertjes ondergebracht in een speciaal ontwikkelde bioreactor die hen in staat stelde om in microzwaartekracht te overleven en zich voort te planten. De experimenten werden uitgevoerd in het Europese Columbus-laboratorium, een faciliteit die is ontworpen voor biologische experimenten in de ruimte. Zeven dagen na de lancering keerde het experiment terug naar de aarde.
Resultaten en wetenschappelijke bevindingen
- Transcriptomische analyse
Een belangrijke bevinding van het RISE-experiment was de ontdekking dat 18,61% van de genen bij Adineta vaga differentieel tot expressie kwamen als reactie op de ruimteomgeving. Deze genen waren betrokken bij processen zoals eiwitsynthese, RNA-metabolisme en DNA-herstel. De resultaten suggereren dat de rotiferen hun moleculaire machinerie aanpassen om zich aan te passen aan de stressfactoren van de ruimte. - Horizontal genoverdracht
Een opvallende ontdekking was de significante verrijking van vreemde genen (horizontal gene transfers, HGTs) onder de genen die over- of onder-expressie vertoonden tijdens de ruimtevlucht. Dit suggereert dat HGTs een rol spelen in de aanpassingsmechanismen van bdelloïde rotiferen aan nieuwe en mogelijk atypische omgevingen, zoals de ruimte. - DNA-Herstel in microzwaartekracht
Een ander belangrijk aspect van het experiment was het vermogen van de rotiferen om DNA-schade te herstellen in microzwaartekracht. Na blootstelling aan ioniserende straling in de ruimte, vertoonden de rotiferen de capaciteit om beschadigd DNA te repareren, wat hun opmerkelijke overlevingsvermogen onderstreept. - Toekomstige richtingen en implicaties
De bevindingen van het RISE-experiment hebben belangrijke implicaties voor de astrobiologie en de voorbereiding van toekomstige ruimtemissies. Het vermogen van bdelloïde rotiferen om te overleven en zich aan te passen aan de ruimteomgeving werpt licht op de mogelijkheden van leven buiten de aarde en de mechanismen die het mogelijk maken.
Daarnaast bieden de resultaten waardevolle informatie voor de ontwikkeling van strategieën om de gezondheid van astronauten te beschermen tegen de schadelijke effecten van kosmische straling tijdens langdurige ruimtemissies, zoals missies naar Mars.
Betrokken Belgische instellingen en bedrijven
Het RISE-experiment is het resultaat van een multidisciplinaire samenwerking tussen verschillende Belgische instellingen:
- Universiteit van Namen (UNamur): De onderzoeksgroep Evolutionaire Genetica en Ecologie (LEGE), onder leiding van Prof. Karine Van Doninck, was verantwoordelijk voor de selectie en voorbereiding van de rotiferen. Daarnaast was de Laboratoire d'Analyse par Réaction Nucléaire (LARN), geleid door Prof. Stéphane Lucas, betrokken bij de voorbereiding van de monsters en de analyse van de gegevens.
- SCK CEN: Het Belgische nucleaire onderzoekscentrum leverde expertise op het gebied van radiobiologie en was verantwoordelijk voor de ontwikkeling van de bioreactor en de monitoring van de experimenten. Prof. Sarah Baatout leidde het team dat zich richtte op de radiobiologische aspecten van het experiment.
