Die Präsentation der Inneren Uhr am Beispiel einer Fruchtfliege, dem Untersuchungsobjekt der neuen Nobelpreisträger für Medizin | Bildquelle: AFP

Nobelpreis für Medizin Wie die innere Uhr tickt

Stand: 02.10.2017 20:39 Uhr

Den diesjährigen Trägern des Nobelpreises für Medizin ist es gelungen, die innere Uhr zu verstehen. Die drei US-Forscher Hall, Rosbash und Young konnten nachweisen, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus an den Tag-Nacht-Rhythmus der Erde anpassen.

Von Britta Thein, NDR

Die Natur ist genial. Alles Leben auf der Erde tickt in einem bestimmten Takt - unglaublich präzise und das schon seit Jahrtausenden. Dass es eine innere Uhr gibt, die Lebewesen hilft, sich an den Tag-Nacht-Rhythmus anzupassen, ist schon länger bekannt. Doch wie sie funktioniert, blieb lange ein Rätsel. Nun sind Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young für die Erforschung der molekularen Mechanismen, die diese so genannten circadianen Rhythmen kontrollieren, mit dem Medizin-Nobelpreis geehrt worden. Dabei leitet sich der Begriff vom lateinischen "circum"* für "im Kreis, ringsum" und "dies" für "Tag" ab.

Von der Nobelpreis-Jury in Stockholm hieß es, die Entdeckungen der Wissenschaftler erklären, wie Pflanzen, Tiere und Menschen ihren biologischen Rhythmus so anpassen, dass er mit dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erde übereinstimmt.

Die US-Genetiker Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young, künftige Träger des Nobelpreises für Medizin | Bildquelle: AFP
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Die US-Genetiker Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young, von links, künftige Träger des Nobelpreises für Medizin.

Wenn die innere Uhr aus dem Takt kommt

In jeder einzelnen Zelle existiert eine eigene circadiane Uhr. Was passiert, wenn bei uns Menschen diese Uhr aus dem Takt kommt, erleben täglich viele Millionen Flugreisende mit dem Jetlag. Innerhalb weniger Stunden überqueren sie mehrere Zeitzonen.

Es kann Tage dauern, bis die äußere Uhr wieder mit der inneren Uhr synchron läuft. Das Wohlbefinden kann massiv gestört sein. Doch was ermöglicht es uns eigentlich, uns immer wieder an unsere Umwelt anzupassen?

Forschung an Fruchtfliegen

Nobelpreis für Medizin für drei US-Forscher
tagesthemen 22:25 Uhr, 02.10.2017, Christian Feld und Sonja Kolonko, WDR

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Die Wissenschaftler forschten dafür an winzigen Lebewesen, den Fruchtfliegen. Bereits in den 1970er-Jahren arbeiteten die Forscher Seymour Benzer und Ronald Konopka daran, Gene in Fruchtfliegen zu identifizieren, die deren innere Uhr kontrollierten. Sie entdeckten ein Gen, das sie "period" nannten. Doch wie es funktionierte, blieb noch unklar.

Schließlich forschten auch Hall und Rosbash an der Brandeis University in Boston und Young an der Rockefeller University in New York zunächst an Fruchtfliegen. 1984 gelang es ihnen, das "period"-Gen zu isolieren. Die Jagd nach den unterschiedlichen Zahnrädern der inneren Uhr hatte begonnen.

Thomas Perlmann vom Karolinska-Institut in Stockholm bei der Verkündigung der Medizin-Nobelpreisträger | Bildquelle: dpa
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Thomas Perlmann vom Karolinska-Institut in Stockholm bei der Verkündigung der diesjährigen Medizin-Nobelpreisträger.

Im Takt mit dem Tag-Nacht-Rhythmus

Die Wissenschaftler stießen auf ein Protein, PER, das von "period" kodiert wird, in der Nacht ansteigt und am Tag abnimmt - also genau im Takt mit dem 24-stündigen Tag-Nacht-Rhythmus. Und das war nur der Anfang. Nach und nach differenzierten sie eine Reihe von Proteinen heraus, die die innere Uhr der Zellen steuern, darunter auch die Proteine mit den Bezeichnungen TIM und DBT.

Einige der Proteine wirken aktivierend, andere wiederum hemmend. So bilden sie einen eigenen Zyklus. Was daraus entsteht, ist eine innere Uhr, die selbst den Rhythmus macht und dem Körper auch noch sagt, auf was er sich vorbereiten muss.

Wird es beispielsweise Morgen, werden alle physiologischen Prozesse angestoßen, die den Körper in Aktivität versetzen, während abends das Umgekehrte passiert. Anders gesagt, die biologische Uhr beeinflusst die komplexe Physiologie und reguliert Schlafmuster, Essverhalten, Hormonausschüttung, Blutdruck und Körpertemperatur.

Die künftigen Träger des Medizin-Nobelpreises, die US-Genetiker Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young, präsentiert bei der Verkündigung in Stockholm. | Bildquelle: dpa
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Die US-Forscher Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young in der Präsentation des Nobelpreiskomitees in Stockholm.

Chronobiologie - ein riesiges Forschungsfeld

Im Urteil der Nobelpreis-Jury spielte nicht zuletzt eine Rolle, dass die Erforschung der natürlichen Taktgeber unseres Körpers ein riesiges dynamisches Forschungsfeld eröffnet hat, das nicht zuletzt unser aller Gesundheit und Lebensqualität betrifft. Gerät die innere Uhr dauerhaft aus dem Takt, kann der Organismus gestört werden, verschiedene Krankheiten sind die Folge. 

So wird die innere Uhr möglicherweise eine der Stellschrauben, um Schlafstörungen, stressbedingte Krankheiten oder Übergewicht zu beheben. Ein wichtiger Beitrag der Preisträger ist die Erkenntnis, dass dieser Mechanismus universell, also bei Tieren und Menschen gleich funktioniert.

*Anmerkung der Redaktion: Ursprünglich wurde das Wort "circadian" an dieser Stelle von dem Wort "circa" für "ungefähr" abgeleitet.

Über dieses Thema berichteten am 02. Oktober 2017 u.a. die tagesschau um 17:00 Uhr und die tagesthemen um 22:25 Uhr.

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