Alfred Nobel war ein schwedischer Erfinder und Industrieller (1833-1896), der in seinem Testament festlegte, dass mit seinem Vermögen eine Stiftung gegründet werden sollte, deren Zinsen „als Preis denen zugeteilt werden, die im verflossenen Jahr der Menschheit den größten Nutzen geleistet haben“. Auf die Gebiete Physik, Chemie, Physiologie oder Medizin, Literatur und für Friedensbemühungen sollte das Geld zu fünf gleichen Teilen verteilt werden. Vier Jahre nach Nobels Tod, am 29. Juni 1900, wurde die Nobelstiftung gegründet, die ersten Preise 1901 verliehen. Der Nobelpreis gilt als die höchste Auszeichnung in den genannten Disziplinen und wird immer an Nobels Todestag, dem 10. Dezember, verliehen. Bis auf den Friedensnobelpreis, der in Oslo übergeben wird, findet die Übergabe der Preise in Stockholm statt.

Der Nobelpreis für Medizin ist in diesem Jahr mit 9 Millionen Schwedischen Kronen (rund 935.000€) dotiert, mehr als im Vorjahr und wird zu drei gleichen Teilen vergeben.

Das Leben auf der Erde richtet sich nach der Rotation des Planeten. Schon lange ist es bekannt, dass Lebewesen, der Mensch eingeschlossen, eine innere, biologische Uhr haben. Sie hilft uns dabei, uns an den Tagesrhythmus anzupassen. Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young haben in das Innere unserer biologischen Uhr gespäht und deren Funktionsweise ausgeleuchtet. Ihre Entdeckungen erklären, wie Pflanzen, Tiere und Menschen sich an biologische Rhythmen anpassen und so synchron zur Erdrotation leben.

– Die innere Uhr – Nobelpreis-Komitee des Karolinska-Instituts –

Die Laureaten

Der Genetiker Jeffrey C. Hall wurde 1945 in New York, USA geboren. Er promovierte 1971 an der Universität Washington in Seattle und war von 1971-1973 als Postdoktorand am California Institute of Technology in Pasadena. Er trat 1974 in die Fakultät der Brandeis University in Waltham ein. Der Molekular- und Chronobiologe Michael Rosbash wurde 1944 in Kansas City, USA geboren. Er promovierte 1970 am Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Während der folgenden drei Jahre war er Postdoktorand an der Universität Edinburgh in Schottland. Seit 1974 ist er an der Fakultät der Brandeis University in Waltham, USA tätig. Der Chronobiologe Michael W. Young wurde 1949 in Miami, USA geboren. Er absolvierte sein Doktoratsstudium an der University of Texas in Austin im Jahr 1975. Zwischen 1975-1977 war er Postdoktorand an der Stanford University in Palo Alto. Ab 1978 war er an der Rockefeller University in New York.

Die drei amerikanischen Wissenschaftler, die den diesjährigen Medizinnobelpreis erhielten, widmeten sich der Erforschung der circadianen Rhythmik. In der Biologie gibt es eine Vielzahl circadianer Rhythmen – am bekanntesten ist der Schlaf-Wach-Rhythmus. In der Preisbegründung wurde u.a. darauf verwiesen, dass die biologische Uhr in zahlreichen Aspekten unserer komplexen Physiologie involviert ist. Alle vielzelligen Organismen nutzen einen ähnlichen Mechanismus um ihre circadianen Rhythmen zu kontrollieren. Ein großer Teil unserer Gene wird von der biologischen Uhr gesteuert. In der Folge davon passt ein sorgfältig kalibrierter circadianer Rhythmus unsere Physiologie an verschiedene Tageszeiten an. Seit der grundlegenden Entdeckung 1984 durch Hall, Rosbash und Young hat sich die circadiane Rhythmik zu einem riesigen Forschungsfeld entwickelt, das eine große  Bedeutung für unsere Gesundheit und unser Wohlbefinden hat.

Mit Hilfe von Fruchtfliegen als Modellorganismen isolierten sie im Jahr 1984 ein Gen (period), das den normalen täglichen biologischen Rhythmus kontrolliert. Sie entdeckten, dass dieses Gen ein Protein kodiert, das sich in der Zelle während der Nacht ansammelt und dann während des Tages abgebaut wird. Anschließend identifizierten sie zusätzliche Proteinkomponenten dieser Maschinerie und setzten den Mechanismus zusammen, der das selbsttragende Uhrwerk in der Zelle regelt. Wir wissen heute, dass biologische Uhren nach den gleichen Prinzipien in den Zellen aller vielzelligen Organismen funktionieren. Die innere Uhr arbeitet präzise und beeinflusst unseren Schlaf, unser Verhalten, unseren Hormonlevel, die Körpertemperatur und den Stoffwechsel. Wenn wir die innere Uhr ignorieren, indem wir gegen sie arbeiten wie z.B. bei Reisen durch mehrere Zeitzonen (Jetlag) oder durch Schichtarbeit über einen längeren Zeitraum hinweg, werden wir krank.

Die innere Uhr – Die Entdeckung eines Phänomens

Die meisten lebenden Organismen passen sich an die täglichen Veränderungen in ihrer Umwelt an. Der Astronom Jean-Jacques d’Ortous studierte im 18. Jahrhundert Mimosen und stellte fest, dass sich die Blätter zur Sonne hin öffneten und in der Dämmerung schlossen.

Er fragte sich, was passiert, wenn die Pflanze in ständiger Dunkelheoit leben würde. Dabei fand er heraus, dass das Gewächs einer eigenen „biologischen Uhr“ folgt. Später fanden Forscher heraus, dass nicht nur Pflanzen, sondern auch Tiere und Menschen eine biologische Uhr haben, die dabei hilft, die Physiologie den Schwankungen des  Tages anzugleichen. Diese regelmäßige Anpassung wird als circadianer Rhythmus bezeichnet. Wie unsere innere biologische Uhr arbeitet, blieb lange ein Rätsel. Die diesjährigen Medizinnobelpreisträger konnten das Geheimnis lüften. Diese Erkenntnisse könnten ein Bewusstsein dafür schaffen, wie wichtig gute Schlafmuster sind, meinte Juleen Zierath, ein Mitglied der Jury. Deutlich werde auch, dass man den besten Schlaf in einer dunklen Umgebung bekommt. Vereinfacht gesagt, laufen in den Körperzellen bestimmte Reaktionen ab, die eine Art Kreislauf bilden. Es dauert im Prinzip einen Tag. Dabei gibt es beim Menschen eine Region im Gehirn, die den Takt für den restlichen Körper vorgibt. Er wird maßgeblich durch Licht und Dunkelheit beeinflusst.

Erkenntnisse über den Mechanismus des Menschen lassen sich in der Medizin verwenden. So gibt es Überlegungen, sie etwa bei Therapien gegen Krebs zu nutzen, wie Henrik Bringmann vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie erklärt.

Wenn wir den Rhythmus der Zellteilung besser verstehen, könnten wir Medikamente gezielter einsetzen.