Die Nobelpreisträger für Chemie: Frances H. Arnold, USA, George P. Smith, USA  und Sir Gregory P. Winter, UK. | Bildquelle: dpa

Chemie-Nobelpreis "Evolution zum Nutzen der Menschheit"

Stand: 03.10.2018 14:19 Uhr

Sie haben es geschafft, die Evolution "viele tausend Mal schneller zu machen" und werden deshalb mit dem Chemie-Nobelpreis ausgezeichnet: Die US-Wissenschaftler Arnold und Smith sowie der Brite Winter.

Von Gabor Paal, SWR

Sie haben die Kraft der Evolution nutzbar gemacht - und die Chemie ein bisschen "grüner". So begründet das Nobelpreiskomitee die diesjährigen Auszeichnungen in Chemie.

Die 62-jährige Frances H. Arnold ist die fünfte Frau, die den Chemie-Nobelpreis erhält. Studiert hat sie zunächst Luft- und Raumfahrttechnik, später wandte sie sich der Chemie zu. Sie war auch Teil der Öko- und Friedensbewegung: In ihrer Jugend protestierte sie gegen den Vietnamkrieg, später war sie in Südamerika, um sich in der damals noch jungen Solarenergie zu engagieren.

Die amerikanische Wissenschaftlerin Frances H. Arnold | Bildquelle: CALTECH/HANDOUT/EPA-EFE/REX/Shut
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Frances H. Arnold ist die fünfte Frau, die den Chemie-Nobelpreis erhält.

Auch in der Chemie ging sie neue Wege - weg von Kunststoffverarbeitung, Schwermetallen, starken Säuren und anderen Umweltgiften, die damals das schlechte Image der Chemieindustrie prägten. Sie konzentrierte sich stattdessen auf die Verarbeitungsmethoden, die die Evolution erfunden hat: Enzyme. Sie sind die wichtigsten chemischen Werkzeuge des Lebens. Enzyme sind diejenigen Proteine, die als Katalysatoren die vielen chemischen Vorgänge in menschlichen Körper und in allen anderen Organismen überhaupt erst ermöglichen.

Biokraftstoffe und Bio-Kunststoffe

Enzyme lassen sich ihrerseits gestalten und verändern. Doch mit den damals verfügbaren Methoden war das schwer: Enzyme sind sehr komplexe Bausteine - ein Enzym kann aus einer Kette von mehreren tausend Aminosäuren bestehen. Arnolds Idee war es, die Enzyme selbst durch gerichtete Evolution so zu verändern, dass sie bestimmte Funktionen erfüllen. Dazu veränderte sie das Erbgut von Bakterien und ließ sie auf diese Weise viele Varianten bestimmter Enzyme herstellen, um zu sehen, welche sich am besten eigneten. Das gelang ihr als erstes bei Subtilisin - einer Enzymgruppe, die heute vor allem in Reinigungs- und Waschmitteln Verwendung findet. Heute tragen Enzyme dazu bei, dass Kleidung in der Waschmaschine auch bei niedrigeren Temperaturen sauber wird.

Doch das von ihr entwickelte Prinzip der gerichteten Enzym-Evolution findet seit den 1990er - Jahren auf vielen anderen Gebieten Anwendung. In der Pharmazie sowie generell in der Chemieverarbeitung haben Enzyme viele Prozesse sauberer gemacht - frei von Schwermetallen und giftigen Nebenprodukten. Arnolds eigene Forschungsgruppe am California Institute of Technology in Pasadena hat auch Enzyme entwickelt, die helfen, Zucker in Bio-Kraftstoffe und Bio-Kunststoffe zu verwandeln.

Nobelpreis für Chemie
tagesschau 16:40 Uhr, 03.10.2018, Thomas Hillebrandt, Sarah Weiss, SWR

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Proteinherstellung mit Bakteriophagen

George P. Smith | Bildquelle: AP
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George P. Smith entwickelte mit Bakteriophagen neuartige Proteine.

Der US-Amerikaner George P. Smith und der Brite Sir Gregory P. Winter wiederum arbeiten auf dem Gebiet der Bakteriophagen - oder kurz Phagen. Dabei handelt es sich um Viren, die Bakterien befallen können und die seit vielen Jahren als mögliche Alternative zu Antibiotika diskutiert werden. Smith entwickelte eine Methode, um mit Bakteriophagen neuartige Proteine zu entwickeln.

Medikamente gegen Arthritis

Sir Gregory Winter | Bildquelle: AFP
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Sir Gregory P. Winter nutzte Phagen für medizinische Zwecke.

Winter wiederum nutzte Phagen für medizinische Zwecke. Er entwickelte mit ihrer Hilfe Antikörper und zwar wiederum nach dem Prinzip der "gerichteten Evolution" - analog wie Arnold neue Enzyme erschuf. Die von Winter erzeugten Antikörper wurden die Grundlage von neuen Medikamenten gegen rheumatische Arthritis und Schuppenflechte. Nach dem gleichen Prinzip entstanden weitere antikörper-basierte Mittel gegen andere Autoimmunerkrankungen und auch gegen Krebs.

Hier schließt sich der Kreis zum Medizin-Nobelpreis, der am Montag vergeben wurde: Den gab es schließlich für die Begründer der Immuntherapie gegen Krebs.

Über dieses Thema berichtete die tagesschau am 03. Oktober 2018 um 11:50 Uhr.

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