Roger Tsien über Leuchtfarben, Quallen und Korallen

Roger Tsien gehörte zweifellos zu den kreativsten und produktivsten Forschern der Gegenwart. Er erhielt den Chemienobelpreis 2008 „für die Entdeckung und Entwicklung des grün fluoreszierenden Proteins GFP“, gemeinsam mit Martin Chalfie und Osamu Shimomura. Mit der Hilfe von GFP können Forscher lebene Zellen in Echtzeit bei ihrer ganz normalen Zellaktivität beobachten. Haben sie an einem bestimmten Protein Interesse, das ein Organismus herstellen kann, können sie das GFP-Gen mit jenem Gen verbinden, das genau dieses Protein herstellt. Ab diesem Moment kann der ganze Weg dieses Proteins verfolgt werden, weil es unter blauem oder ultravioletten Licht leuchtet, also fluoresziert.

Die Vorteile gegenüber anderern Markierungsmethoden liegt auf der Hand: GFP ist für den Organismus ungifitig, und auch das Licht, das man braucht um es zu sehen, ist unschädlich, anders als beispielsweise radioaktive Strahlung. GFPs und ähnliche fluoreszierende Marker sind schon in zahlreiche Organismen eingefügt worden, von Hefepilzen über Fische und Insekten bis hin zu Säugetieren und menschlichen Zellkulturen. Ursprünglich stammt das GFP-Gen von der Qualle Aeguorea victoria, daher bedankte sich Tsien in seiner Festrede beim offiziellen Nobelpreisbankett am 10. Dezember 2008 in Stockholm bei diesem Tier: „Meine letzte Danksagung gilt sowohl den Quallen als auch den Korallen: Möget ihr für lange Zeit intakte Habitate haben, in denen ihr ungestört leuchten könnt!“ Weitere Fluoreszensmarker stammen nämlich von Korallen, andere wiederum von speziellen Bakterien.

 

Ein Gen dieser Maus ist dem GFP-Gen markiert worden. Nun leuchtet sie grün unter ultrabviolettem Licht - und alle ihre Nachkommen! Die Abbildung stammt aus dem 2010er Vortrag von Roger Tsien in Lindau. Foto: Bastian Greshake, CC BY-SA 2.0

Ein Gen dieser Maus ist dem GFP-Gen markiert worden. Nun leuchtet sie grün unter ultrabviolettem Licht – und alle ihre Nachkommen! Die Abbildung stammt aus dem 2010er Vortrag von Roger Tsien in Lindau. Foto: Bastian Greshake, CC BY-SA 2.0

 

Bereits als Physiologie-Doktorand in Cambridge in Großbritannien entwickelte Roger Tsien seine ersten Farbstoffe, zunächst für die Kennzeichnung der Kalziumaktivität in Zellen. Sicherheitshalber hatte er seinem Doktorvater nichts von seinem neuen Steckenpferd erzählt, weil er befürchten musste, dieser würde ihm einen langen Vortrag darüber halten, wie wichtig es sei, zuerst das eine Projekt abzuschließen bevor man das nächste beginnt. Manche dieser Farbstoffe werden heute noch verwendet, zum Beispiel BAPTA und Fura-2; letzteren entwickelte Tsien als Assistenzprofessor in Berkeley.

Im Jahr 1989 wechselte er dann an die University of California in San Diego, in erster Linie wegen der deutlich besseren Laborausstattung dort. In den folgenden Jahren entwickelte seine Arbeitsgruppe zahlreiche Fluoreszenzfarbstoffe die “in allen Farben des Regenbogens leuchten”, so das Nobelpreiskomitee in Stockholm. Seine Forschungsgruppe fand außerdem Fluoreszenzindikatoren für zahlreiche Ionen wie Kupfer, Magnesium, Eisen, Blei, Kadmium und viele weitere.

Anlässlich der Nobelpreisverleihung 2008 erzählte er der Zeitung San Diego Union-Tribune, dass er schon als Kind von Farben fasziniert war. „Wäre ich farbenblind auf die Welt gekommen, hätte ich mir bestimmt ein anderes Thema gesucht.“ Schon als Schulkind führte er im Keller seiner Eltern in Livingston, New Jersey zahlreiche chemische Experimente durch, so schreibt er in seinem autobiografischen Essay für die Website Nobelprize.org, und auch damals motivierte ihn „eine frühe und langanhaltende Begeisterung für schöne Farben“. Am Anfang dieses Essays steht ein Witz: „Was haben Grundschüler und Nobelpreisträger gemeinsam? Beide müssen auf Knopfdruck autobiografische Aufsätze schreiben.“

 

Roger Tsien giving his 2014 lecture at the 64. Lindau Nobel Laureate Meeting. Photo: Rolf Schultes/Lindau Nobel Laureate Meetings

Roger Tsien giving his 2014 lecture at the 64. Lindau Nobel Laureate Meeting. Photo: Rolf Schultes/Lindau Nobel Laureate Meetings

Roger Tsiens Vater war ein Luftfahrtingenieur, der in den USA keine passende Anstellung finden konnte, trotz eines Abschluss von der amerikanischen Eliteuniversität MIT, weil er als Chinese keine Sicherheitsfreigabe bekam. Nach verschiedenen Jobs fand er schließlich eine Anstellung in der Abteilung für Vakuumröhren der Firma RCA, kurz für Radio Corporation of America, in New Jersey. Nun wollten die Eltern ein Haus in der Nähe kaufen, Roger war zu dieser Zeit sieben Jahre alt. Doch der Bauunternehmer wollte ihnen das Haus ihrer Wahl nicht verkaufen mit dem Argument, dann würden die anderen Häuser unverkäuflich, weil niemand neben Chinesen wohnen wollte. Daraufhin schrieb das Ehepaar Tsien einen Brief an den Gouverneur von New Jersey, der wiederum dem Bauunternehmer schriftlich mitteilte, dass Diskriminierung aufgrund der Herkunft in den USA illegal sei. So kam die Familie Tsien schließlich zu ihrem Haus.

Und nur neun Jahre später machte derselbe Bauunternehmer mit einem Foto von Roger Tsien Werbung für seine Häuser! Anlass war der erste Preis eines landesweiten Forschungswettbewerbs, den der sechzehnjährige Roger gewonnen hatte. Der Bauunternehmer wollte mit seinem Foto für die guten öffentlichen Schulen werben, dabei hatte sich Roger die anorganische Chemie anhand von Lehrbüchern überwiegend selbst beigebracht. Für den Westinghouse-Talentwettbewerb hatte er die Ergebnisse eines kleinen Projekts zusammengefasst, das er im Rahmen eines NSF-Nachwuchsprogramms an der Ohio University durchführen durfte. Er hatte dort die Aufgabe zu erforschen, wie sich verschiedene Metalle an Thiocyanate binden. „Weil ich nichts anderes vorzuweisen hatte, versuchte ich, aus dem Chaos unklarer Daten irgendwelche Schlüsse zu ziehen,“ schrieb er bescheiden im Nachhinein. Zu seiner großen Überraschung gewann er damit den ersten Preis.

 

Kunst aus der Petrischale: Mit verschiedenen fluoreszierenden Bakterien hat Nathan Shaner im Jahr 2006 im Labor von Roger Tsien in San Diego eine Strandszene in eine Petrischale 'gemalt'. Verwendet werden Farbstoffe, die auf dem GFP-Gen basieren, sowie Korallenfarbstoffe. Photo: Paul Steinbach, Credit: Nathan Shaner, CC BY-SA 3.0

Kunst aus der Petrischale: Mit verschiedenen fluoreszierenden Bakterien hat Nathan Shaner im Jahr 2006 im Labor von Roger Tsien eine Strandszene in eine Petrischale ‘gemalt’; das Labor befindet sich in San Diego, daher das Motiv. Verwendet wurden Farbstoffe, die auf dem GFP-Gen basieren, sowie Korallenfarbstoffe. Photo: Paul Steinbach, Credit: Nathan Shaner, CC BY-SA 3.0

Im selben Jahr, mit gerade mal 16 Jahren, begann Roger Tsien mit Hilfe eines Stipendiums in Harvard zu studieren. Mit einem Bachelor of Science in Chemie und Physik schloss er dieses Studium ab und ging nach England, um dort im Fach Physiologie zu promovieren. Er interessierte sich für die Schnittstelle zwischen Chemie und Biologie und wollte sich nicht auf ein Fach festlegen. Danach entfaltete sich seine unglaublich produktive Forscherkarriere. Roger Tsien nahm an fünf Lindauer Nobelpreisträgertreffen teil, und seine fünf Vorträge dort spiegeln sein breites Interesse an verschiedenen Forschungsthemen wider. In seinem 2015er Vortrag beispielsweise sprach er über zwei ganz unterschiedliche Themen: Krebsforschung und Langzeitgedächtnis. Auch wenn beide Themen scheinbar nichts mit einander zu tun haben, so handeln doch beide auf molekularer Ebene von Proteasen, also von Enzymen, die andere Proteine spalten können. Tsien selbst erklärt, dass seine Motivation, sich mit Krebsforschung zu beschäftigen durch den Krebstod seines Vaters ausgelöst wurde. Gemeinsam mit dem Arzt Quyen T. Nguyen entwickelte er eine fluoreszensgestützten Operationstechnik, bei der nicht nur alle Tumorzellen eingefärbt werden, damit der Chirurg sie möglichst vollständig entfernen kann, sondern auch alle wichtigen Strukturen wie Nerven, die nicht verletzt werden dürfen, gefärbt werden.

Das zweite Thema seines Vortrags war die Speicherung von Langzeiterinnerungen im sogenannten Perineuronalen Netz, kurz PNN, das als Matrix zwischen den Zellen für die Stabilität des erwachsenen menschlichen Gehirns sorgt. Nachdem Tsien sich sein ganzes Forscherleben hindurch mit Vorgängen innerhalb von Zellen befasst hat, „musste ich mich jetzt plötzlich mit der extrazellulärer Matrix beschäftigen“, ergänzte er in seinem Vortrag. Löcher in der PNN sind die eigentlichen Speichermedien, „wie in einer 3D Lochkarte“ – erst da wurde ihm klar, dass die meisten Nachwuchsforscher im Raum noch nie eine Lochkarte benutzt hatten. Im Mausmodell gelang ihm, ungefähr die Hälfte aller Langzeiterinnerungen durch die Gabe einer bestimmten Matrix-Metalloprotease (MMP) zu löschen. Er geht davon aus, dass ein deutlich größerer Anteil gelöscht werden kann, wenn die weiteren beteiligten Proteasen bekannt sind. Klingt ein bisschen nach dem ‘Neuralyzer’ aus dem Film Men in Black, oder?

Am 24. August 2016 starb Roger Tsien völlig unerwartet auf einem Radwanderweg in Eugene, Oregon im Alter von nur 64 Jahren. An diesem Tag verlor die Welt einen genialen Forscher sowie eine faszinierende Persönlichkeit mit einem großartigen Sinn für Humor.

 

Roger Tsien (1952 - 2016) während der traditionellen Bootsfahrt zur Insel Mainau am letzten Tag des Lindauer Nobelpreisträgertreffens 2009. Foto: Christian Flemming/Lindau Nobel Laureate Meetings

Roger Tsien (1952 – 2016) mit Nachwuchsforschern während der traditionellen Bootsfahrt zur Insel Mainau am letzten Tag des Lindauer Nobelpreisträgertreffens 2009. Foto: Christian Flemming/Lindau Nobel Laureate Meetings

Zum Tode von Roman Herzog (1934 – 2017)

Die Mitglieder des Kuratoriums und der Stiftung Lindauer Nobelpreisträgertagungen trauern um Bundespräsident a.D. Prof. Dr. Roman Herzog.

Roman Herzog besuchte als erster Bundespräsident 1995 die Lindauer Nobelpreisträgertagung. „Seitdem wissen wir ihn als ebenso treuen wie kritischen Begleiter an unserer Seite, der uns anspornt, die Weiterentwicklung der Tagung mutig und zielgerichtet anzugehen“, erklärte Bettina Gräfin Bernadotte, Präsidentin des Kuratoriums der Tagungen, anlässlich der Verleihung der Lennart-Bernadotte-Medaille an Herzog 2010 auf Burg Jagsthausen, wo er mit seiner Ehefrau Alexandra Freifrau von Berlichingen lebte.

 

Roman Herzog mit Freifrau

Roman Herzog mit Alexandra Freifrau von Berlichingen 2001 bei der 51. Lindauer Nobelpreisträgertagung. Foto: Archiv Jacobs/Lindau Nobel Laureate Meetings

Herzog kannte und schätzte die Nobelpreisträgertagungen bereits aus seiner Zeit als baden-württembergischer Kultusminister Ende der 1970er Jahre und fühlte sich Lennart Graf Bernadotte und seinem Lebenswerk verbunden. Nach dem Ende seiner Präsidentschaft 1999 engagierte er sich verstärkt für die Tagung, die jeden Sommer zahlreiche Nobelpreisträger und hunderte Nachwuchswissenschaftler zu einem inspirierenden Gedankenaustausch an den Bodensee einlädt. Doch Ende der 1990er Jahre bestand Reformbedarf: Die Tagungen brauchten einen festeren finanziellen Boden, und sie sollten im In- und Ausland bekannter und zu einem Leuchtturm für Wissenschaftsförderung in Europa werden.

„Die von ihm mitangeregte Einrichtung der Stiftung Lindauer Nobelpreisträgertagungen war eine entscheidende Wegmarke, um dem Lindauer Dialog eine langfristige und nachhaltige Perspektive zu geben“, so Bettina Gräfin Bernadotte weiter. Er entwickelte einerseits Ideen und Pläne, um die Lindauer Tagungen fit für die Zukunft zu machen, und er stellte andererseits den Beteiligten Persönlichkeiten vor, die als neue Akteure die Entwicklung der Tagung in den folgenden Jahren maßgeblich prägen sollten, insbesondere Professor Wolfgang Schürer und Thomas Ellerbeck. Ellerbeck war 1999 Leiter des persönlichen Büros von Herzog und übernahm als Mitglied des Kuratoriums und später Mitgründer und Vorstand der Stiftung unter anderem die Aufgabe, die Bekanntheit der Tagungen zu steigern. Professor Schürer begleitete die Lindauer Tagungen von 2000-2015 als Vorsitzender des Vorstands der Stiftung. Nach Gründung der Stiftung Lindauer Nobelpreisträgertagungen Ende 2000 wurde Roman Herzog selbst deren Ehrenpräsident und Mitglied im Ehrensenat. „Seine Art, Themen anzupacken und sich einzubringen, für die Nobelpreisträgertagungen in Lindau wie auch als Bundespräsident, hat mich nachhaltig beeindruckt, und die Treffen mit diesem humorvollen, bescheidenen und klugen Menschen waren für mich immer sehr inspirierend“, blickt Bettina Gräfin Bernadotte heute auf ihre Begegnungen mit Roman Herzog zurück.

 

Roman Herzog (rechts) mit Nobelpreisträger Zhores Alferos 2001 in Lindau. Foto: Peter Badge

Roman Herzog (rechts) mit Nobelpreisträger Zhores Alferov 2001 in Lindau. Foto: Peter Badge/Lindau Nobel Laureate Meetings

Wenn heute von Roman Herzog gesprochen oder geschrieben wird, erinnern alle gerne an seine berühmte Ruck-Rede aus dem Jahr 1997, in der Herzog die Deutschen aufforderte, weniger bequem zu sein und von einigen liebgewordenen Besitzständen Abschied zu nehmen: „Ich rufe auf zu mehr Flexibilität! In der Wissensgesellschaft des 21. Jahrhunderts werden wir alle lebenslang lernen, neue Techniken und Fertigkeiten erwerben und uns an den Gedanken gewöhnen müssen, später einmal in zwei, drei oder sogar vier verschiedenen Berufen zu arbeiten.“ Heute kommt uns dieses Thema zwar wichtig vor, aber viele Menschen haben sich daran gewöhnt, dass sie sich immer wieder neu orientieren müssen. Doch vor zwanzig Jahren klangen diese Sätze geradezu revolutionär, wurden öffentlich diskutiert – und werden heute noch regelmäßig zitiert. Herzog war es auch, der bereits Mitte der 1990er Jahre für einen ernsthaften Dialog der Kulturen zwischen Westen und Islam warb. Auch hier leisten die Lindauer Tagungen bis heute einen wichtigen Beitrag, wenn Nachwuchswissenschaftler verschiedenster Nationen, Kulturen und Religionen zusammentreffen.

Roman Herzog lagen die Wissenschaft, die technische und wirtschaftliche Innovation sowie die Bildung der Jugend sehr am Herzen. Als Bundespräsident a.D. und ehemaliger Präsident des Bundesverfassungsgerichts nahm er zahlreiche Aufgaben im In- und Ausland wahr und brachte sich immer wieder aktiv für die Lindauer Nobelpreisträgertagungen ein. “Die Nobelpreisträger, die Gremien der Lindauer Tagungen und die Familie Bernadotte sind ihm dankbar”, erklärte Bettina Gräfin Bernadotte.

Roman Herzog verstarb am 10. Januar 2017. Das Mitgefühl in dieser schweren Zeit der Trauer und des Abschieds gilt seiner Frau und den Angehörigen.

Physiknobelpreis 2016: “Seltsame und erstaunliche Dinge”

Der berühmte Anruf aus Stockholm, der ihr Forscherleben für immer verändert, erreicht die Betroffenen in ganz unterschiedlichen Situationen: Bruce Beutler wurde aus dem Bett geholt, Hiroshi Amano saß im Flugzeug und verpasste deshalb den Anruf. Michael Kosterlitz seinerseits nahm den Anruf von Adam Smith von Nobel Media in einer Tiefgarage in Helsinki entgegen, er war gerade auf dem Weg zum Mittagessen. Seine spontane Reaktion war: Schweigen. Jeder Zuhörer des Gesprächmitschnitts denkt: Die Telefonverbindung ist also wirklich so schlecht wie Kosterlitz angedeutet hatte. Dann: “Jesus. That’s incredible… that’s amazing!” Mit dieser Nachricht hatte er nicht gerechnet. Continue reading

Langlebigkeit: zehn erstaunliche Aspekte

Steigende Lebenserwartung seit 1840: anfangs sank vor allem die Kindersterblichkeit, ab Ende des 19. Jahrhunderts wurden Infektionen mit Impfungen bekämpft, im 20. Jahrhundert mit Antibiotika. Quelle: US National Institute on Aging, mit Daten von der Human Mortality Database

Steigende Lebenserwartung seit 1840: Anfangs sank vor allem die Kindersterblichkeit, ab Ende des 19. Jahrhunderts wurden Infektionskrankheiten mit Impfungen bekämpft, im 20. Jahrhundert mit Antibiotika. Quelle: US National Institute on Aging, mit Daten von der Human Mortality Database

In den entwickelten Ländern steigt die durchschnittliche Lebenserwartung weiterhin unbeirrt um drei Monate pro Jahr für Frauen, etwas langsamer für Männer. Auch die Entwicklungsländer konnten seit der Mitte des 20. Jahrhunderts deutliche Anstiege verzeichnen, aber es gab auch Rückschläge wie die HIV-Epidemie in Afrika.
Diesen Trend der linear steigenden Lebenserwartung existiert in Europa und den USA seit dem mittleren 19. Jahrhundert, und er hat eine langlebige wissenschaftliche Debatte ausgelöst: Wird es endlos so weitergehen? Oder gibt es eine natürliche Obergrenze für menschliches Leben? Der neueste Beitrag zu diesen Fragen stammt aus dem Albert Einstein College of Medicine in New York.

 

1. Älteste Gruppe wächst nicht mehr
In dieser Studie analysiert der amerikanisch-niederländische Genetiker Jan Vijg die Daten der ‘Human Mortality Database’, einer Datenbank mit Sterbedaten aus 38 Ländern, die von deutschen und amerikanischen Forschern gemeinsam betrieben wird. Da die durchschnittliche Lebenserwartung weiterhin ansteigt, benötigten die Forscher eine andere These, um einer möglichen künftigen Abremsung auf die Schliche zu kommen. Sie sagten sich: Wenn es keine absolute Obergrenze gäbe, dann müsste eigentlich die Gruppe mit dem größten Zuwachs immer älter werden. Das stimmt aber nicht. Stattdessen stellten sie fest, dass diese Gruppe seit ungefähr 1980 bei 99 Jahren stagniert, seitdem ist deren Alter nur minimal gestiegen. Diesen Plateau-Effekt interpretieren sie als einen ersten Hinweis auf eine Verlangsamung des Anstiegs.

 

2. Hochbetagte selten älter als 115
Um weitere Effekte in diese Richtung zu finden, untersuchte Jan Vijg und seine Mitarbeiter als nächstes die Daten der Langlebigkeits-Datenbank (International Database on Longevity), die vom Max-Planck-Institut für demografische Forschung in Rostock betrieben wird. Achtung: Jetzt geht es um das Alter einzelner Individuum, im vorigen Punkt ging es um Altersgruppen. Das Vijg-Team fand heraus, dass seit den 1990er Jahren kaum jemand älter als 115 Jahre wurde, mit wenigen Ausnahmen. Das maximale Alter steigt also kaum noch – ein weiterer Hinweis auf eine Verlangsamung. “Es erscheint mir sehr wahrscheinlich, dass wir eine ‘Decke’ erreicht haben”, kommentiert Vijg. “Wir müssen konstatieren: Das war’s. Die Menschen werden nicht mehr älter werden als 115.”

 

3. In Japan laufen die Uhren anders
Die Langlebigkeits-Datenbank, auf deren Daten sich das Team von Vijg bezieht, wurde vom Max-Planck-Institut für demografische Forschung eingerichtet, das auch die ‘Human Mortality Database’ mit betreibt. Gründungsdirektor James Vaupel teilt allerdings die Interpretation seiner Kollegen aus New York nicht. Einer seiner Einwände lautet: In Japan, einem sehr wichtigen Land für Demografen, wird die Altergruppe mit der höchsten Wachstumsrate weiterhin immer älter, ebenso in einzelnen europäischen Ländern. In einem früheren Artikel schrieb Direktor Vaupel zusammen mit Jim Oeppen: Vorhersagen, dass “die steigende Lebenserwartung an eine Decke stößt… wurden bereits vielfach gemacht und widerlegt.”

 

Jedes dritte Baby, das heute in Großbritannien zur Welt kommt, wird voraussichtlich seinen 100. Geburtstag feiern können, mein die britische Nationale Statistikbehörde. Foto:  iStock.com/David Freund

Jedes dritte Baby, das heute in Großbritannien zur Welt kommt, wird voraussichtlich seinen 100. Geburtstag feiern können, laut der britischen Nationale Statistikbehörde ONS. Foto: iStock.com/David Freund

4. Höchste Lebenserwartung, niedrigste Geburtenrate
Wegen der höchsten Lebenserwartung weltweit kann Japan als Lieblingsland der Demografen bezeichnet werden: Gegenwärtig beträgt sie 86,8 Jahre für Frauen und 80,5 Jahre für Männer. Gleichzeitig weist Japan eine der niedrigsten Geburtenraten der Welt auf, zusammen mit Südkorea, Deutschland, Italien, Spanien und Griechenland. Die Zahlen einer Art Bevölkerungs-Uhr, kürzlich auf einer Website der Universität Tokyo installiert, ergeben, dass voraussichtlich im Jahr 3776 das letzte japanische Kind geboren werden wird, wenn kein Trend sich umkehrt – und spätestens hundert Jahre später werden die Japaner komplett aussterben. Manche Hochrechnungen ergeben auch, dass in Japan bereits 2050 über eine Million Hundertjährige leben könnten.

 

5. Kann Altern rückgängig gemacht werden?
In allen Tiermodellen kann die Lebensspanne verlängert werden, sei es durch genetische Veränderungen, durch Nahrungsumstellung oder bestimmte Proteine. Viele Forscherteams weltweit arbeiten mit unterschiedlichen Spezies an dieser Frage, so auch mehrere Gruppen an Vaupels Institut in Rostock. Warum sollten Menschen bei diesem Thema die absolute Ausnahme sein? “Es gibt keine Zeitbombe, die in einem bestimmten Alter losgeht”, kommentiert Direktorin Linda Partridge vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns die Ergebnisse ihrer New Yorker Kollegen. Auch sie hat sich auf Alterungsprozesse spezialisiert und darauf, wie man diese aufhalten oder rückgängig machen kann. In den letzten Jahren gab es tatsächlich ein paar spektakuläre Versuche, bei denen das Altern von Mäusen und von menschlichen Zellkulturen mit Telomerase rückgängig gemacht werden konnte.

 

6. Tiere, die nicht altern
Manche Spezies altern nicht, das heißt, ihre Sterblichkeit steigt mit zunehmendem Alter nicht an und sie erfreuen sich gleichbleibender Gesundheit. Prof. Annette Baudisch studierte solche Tiere, zum Beispiel Rotkelchen oder den Süßwasserpolyp Hydra vulgaris. Leider gehören wir Menschen nicht in diese Gruppe, auch den meisten Labortieren ist das nicht vergönnt. Doch diese ungewöhnlichen Tiere könnten manche Eigenschaften haben, die Wege zeigen, wie man das menschliche Altern bekämpfen kann, das sich aus vielen verschiedenen Faktoren zusammensetzt: verlangsamte biologische Prozesse, schrumpfende Organe, Ablagerung von Alterspigment, angesammelte Gendefekte, usw.

 

Rita Levi Montalcini war eine italienische Neurobiologin. Sie erhielt den Medizinnobelpreis 1986 für die Entdeckung des Nervenwachstumsfaktors, zusammen mit Stanley Cohen. Im April 2012 feierte sie ihren 103. Geburtstag. Foto: Peter Badge

Rita Levi Montalcini war eine italienische Neurobiologin. Sie erhielt den Medizinnobelpreis 1986 für die Entdeckung des Nervenwachstumsfaktors, zusammen mit Stanley Cohen. Im April 2012 feierte sie ihren 103. Geburtstag. Foto: Peter Badge

7. Medizinischer Fortschritt
Mehrere Forscher haben kritisch angemerkt, dass das Team um Jan Vijg künftige Fortschritte in der Medizin nicht eingerechnet hätte, die sich auch gegen die genannten Alterungsprozesse richten könnten, sowie die Behandlung heute tödlicher Krankheiten stark verbessern werden. “Die Ergebnisse dieser Studie sind absolut korrekt, sie besagt allerdings nichts über die Medizin der Zukunft, sie bewertet nur die Fähigkeiten der heutigen und gestrigen Medizin”, erklärt Aubrey de Grey, ein Gerontologe von der SENS Research Foundation in Mountain View, Kalifornien. Umgekehrt sind aber potentiell negative Trends auch nicht eingerechnet, wie die weltweit um sich greifende Epidemie der Fettleibigkeit, die einen steilen Anstieg von Diabetes-Fällen nach sich zieht, ebenso die neue Erkrankung Nicht-alkoholische Fettleber, die bald die häufigste Ursache für Lebertransplantationen in den USA sein wird.

 

8. Unerwartet sinkende Lebenserwartung
Schon heute gibt es bei bestimmten Bevölkerungsgruppen in der entwickelten Welt einen Rückgang der Lebenserwartung. Wirtschaftsnobelpreisträger Angus Deaton konnte zusammen mit Prof. Anne Case zeigen, dass weiße Amerikaner mittleren Alters ohne höhere Bildung heute früher sterben als in vergangenen Jahren. Alle anderen US-amerikanischen Bevölkerungsgruppen erfreuen sich nach wie vor einer steigenden Lebenserwartung, nur für diese Gruppe hat sich der Trend umgekehrt. Die Forscher fanden heraus, dass vor allem Alkohol-, Drogen- und Medikamentenmissbrauch, sowie Selbstmorde für diese erschreckende Trendumkehr verantwortlich sind.

 

9. Hundertjährige sind Ausnahmen
Eine neue Studie der AOK Nordost zeigte mal wieder, dass Hundertjährige eine ganz besondere Gruppe sind: Ein Drittel der untersuchten Patienten über 100 zeigte keinerlei Anzeichen von Demenz, drei Viertel waren überhaupt nicht depressiv, knapp ein Viertel nahm nicht regelmäßig Medikamente, und erstaunliche 65 Prozent hatte im Studienjahr 2015 keinen Tag im Krankenhaus verbracht. Gerontologen können sicher viel von dieser ungewöhnlichen Gruppe lernen – aber sie eignet sich nicht unbedingt, um den allgemeinen Alterungsprozess zu beschreiben.

 

10. Länger leben mit Nobelpreis
Wer einen Nobelpreis erhält, bekommt gleichzeitig bis zu zwei Jahre Lebenszeit hinzu. Die beiden britischen Ökonomen Matthew Rablen und Andrew Oswald wollten der Frage nachgehen, warum weltweit die Reichen und Berühmten länger leben als die Armen und Unbekannten. Das Phänomen ist zwar seit Jahrhunderten bekannt, aber die ursächliche Erklärung ist nur unzureichend erforscht. Also suchten sie eine Gruppe, die schlagartig eine große Portion ‘Status’ erhält – und fanden die Nobelpreisträger. Tatsächlich bedeutet der prestigeträchtige Preis, dass die Empfänger durch den ‘positiven Status-Schock’ bis zu zwei Lebensjahre dazugewinnen, sogar verglichen mit Forschern gleichen Alters aus dem gleichen Land, die ebenfalls für einen Nobelpreis nominiert waren.

 

Nur die Zukunft und künftige Studien werden klären können, ob die Menschheit tatsächlich schon die ‘Decke’ der Lebenserwartung erreicht hat oder nicht. Wenn man jedoch nicht nur die Menge an Jahren betrachtet, sondern auch die Lebensqualität, wird schnell klar, dass zusätzliche Jahre nicht immer auch gesunde Jahre sind. Ganz im Gegenteil: Mehr Lebensjahre bedeuten häufig auch mehr Krankheitsjahre. Deshalb schließt Jan Vijg seine Studie auch mit dem Hinweise auf die ‘Gesundheitsspanne’, Englisch ‘health span’, auf die wir uns künftig konzentrieren sollten, anstatt immer nur auf die quantitative Lebensspanne zu achten.

 

Bewegung und Sport sind unverzichtbar, wenn man gesund alt werden möchte. Ferner ist es wichtig, sein Gewicht zu halten, wenig Zucker und rotes Fleisch, dafür aber viele Ballaststoffe zu essen, wie sie in Rohkost, Obst, Gemüse und Vollkornprodukten enthalten sind. Und man sollte häufig andere Menschen treffen, Spaß haben und Spiele Speilen - um eine beginnende Demenz im Zaum zu halten. Foto: iStock.com/Horsche

Bewegung und Sport sind unverzichtbar, wenn man gesund alt werden möchte. Ferner ist es wichtig, das Gewicht zu halten, wenig Zucker und rotes Fleisch, dafür aber viele Ballaststoffe zu essen. Und man sollte regelmäßig andere Menschen treffen, mit ihnen Spaß haben und Spiele spielen – auch, um einer Demenz vorzubeugen. Foto: iStock.com/Horsche

Die Genies werden älter

Als Lawrence Bragg im Jahr 1915 den Nobelpreis für Physik erhielt, war er gerade mal 25 Jahre alt. Die preisgekrönte Arbeit – die Erforschung von Kristallstrukturen mittels Röntgenstrahlen – hatte er schon zwei Jahre zuvor im Alter von 23 Jahren durchgeführt. Damit bestätigt er eine bekannte Aussage von Albert Einstein:

Wer noch keinen großen Beitrag zur Wissenschaft geleistet hat bevor er 30 Jahre alt ist, wird das niemals tun.

Der große Physiker ist selbst ein weiteres Beispiel. Auch Einstein hat die spezielle Relativitätstheorie entwickelt, bevor er 30 Jahre alt war; ebenso wie die 1921 mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung zum photoelektrischen Effekt.

Werden die wissenschaftlichen Durchbrüche aber tatsächlich alle von jungen Forscherinnen und Forschern gemacht? Benjamin Jones und Bruce Weinberg vom National Bureau of Economic Research in Cambridge haben diese Frage untersucht (“Age dynamics in scientific creativity“, PNAS 108/47, 2011). Ihre Analyse basiert auf der Arbeit der Nobelpreisträger in den Kategorien Physik, Chemie und Medizin in der Zeit von 1901 bis 2008. Sie bestimmten das Alter, in dem die jeweiligen Wissenschaftler ihre preisgekrönten Arbeiten durchgeführt haben und fanden, dass Einsteins Aussage über die “jungen Genies” nicht ganz aus der Luft gegriffen ist. Allerdings nur für die Vergangenheit.

Das durchschnittliche Alter, in dem Physiker eine Entdeckung machten, die später mit dem Nobelpreis ausgezeichnet wurde, liegt bei 37,2 Jahren. Bei den Chemikern sind es 40,2 Jahre und bei den Medizinern 39,9. Vergleicht man aber die ganz frühen Preisträger (die ihre Entdeckungen vor 1905 gemacht haben) mit den späteren (deren Forschung nach 1985 durchgeführt wurde), dann zeigen sich deutliche Unterschiede. In der Medizin liegt das Durchschnittsalter zum Zeitpunkt der großen Entdeckungen in der frühen Phase bei 37,6 Jahren und bei 45 Jahren in der späten Phase. In der Chemie ist der Unterschied mit 36,1 zu 46,3 Jahren noch ausgeprägter und die größten Unterschiede sieht man in der Physik, wo die Preisträger früher ihre Entdeckungen mit 36,9 Jahren machten, später aber im Durchschnitt 50,3 Jahre alt waren.

Seit der Jahrtausendwende machen die Entdeckungen von unter 40jährigen in der Physik nur noch 19 Prozent aus; früher waren es 60 Prozent. Unter den Chemikern wurden im 21. Jahrhundert sogar überhaupt keine Entdeckungen ausgezeichnet, die von unter 40jährigen Wissenschaftlern gemacht wurden (während es früher noch 66 Prozent waren).

 

Nobel Laureate Peter Doherty giving advice to young scientist Julia Nepper at the 65th Lindau Nobel Laureate Meeting.

Nobelpreisträger Peter Doherty mit Nachwuchswissenschaftlerin Julia Nepper bei der 65. Lindauer Nobelpreisträgertagung.

Über die Gründe für diese Altersverschiebung bei den wissenschaftlichen Durchbrüchen lässt sich derzeit nur spekulieren. Vermutlich liegt es daran, dass es heute einfach mehr zu lernen gibt als früher. In der Physik fand in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts durch die Entwicklung der Quantenmechanik eine Revolution statt, an der besonders viele junge Wissenschaftler (zum Beispiel Albert Einstein, Paul Dirac oder Werner Heisenberg) beteiligt waren. Junge Wissenschaftler, die vielleicht gerade deshalb einen Vorteil hatten, weil sich die Quantenmechanik so sehr von der zuvor gelehrten und erforschten klassischen Physik unterschied. Es spielte kaum eine Rolle, ob sie sich ausführlich mit der “alten” Wissenschaft beschäftigte oder nicht. Junge Wissenschaftler konnten direkt in die neue Physik einsteigen und auch ohne Vorwissen große Beiträge leisten.

Das Bild des brillanten jungen Wissenschaftlers, der bedeutende Entdeckungen macht, ist immer weniger aktuell,

fasst Bruce Weinberg die Ergebnisse zusammen. Im Durchschnitt bekommt man heute einen Nobelpreis für Forschung verliehen, die im Alter von etwa 48 Jahren durchgeführt worden ist.

All die jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die sich in den nächsten Tagen wieder in Lindau einfinden um dort mit den Nobelpreisträgern über ihre Forschung zu diskutieren, haben also noch genug Zeit. Wer es dennoch eilig hat, sollte sich auf theoretische Forschung verlegen. Denn, wie Jones und Weinberg ebenfalls herausgefunden haben: Theoretikern gelingen ihre großen Durchbrüche im Durchschnitt 4,4 Jahre vor den Experimentalwissenschaftlern.

Hiroshi Amano: Wie blaues Licht die Welt veränderte

Welchen Gegenstand legen wir nur äußerst ungern aus der Hand? Richtig, bei den meisten ist es das Smartphone. Diese Aussage trifft sogar in weiten Teilen Afrikas zu, wo das Handynetz hilft, eine oft unzureichende Infrastruktur zu umgehen. Doch Smartphones sind nur deshalb so schmal, leicht und haben bunte Dislays, weil drei japanische Forscher in den 1980er Jahren eine Herstellungsmethode für blaue Leuchtdioden erfanden. Dadurch wurden Flachbildfernseher, moderne Monitore und Smartphones erst möglich, gleichzeitig konnten aber auch energiesparende weiße Leuchtmittel entwickelt werden, die LEDs. Deren weißes Licht entsteht aus der Kombination von blauen, grünen und roten Leuchtdioden.

 

Hiroshi Amano mit weißen LEDs, die im Grunde aus einer Mischung blauer, roter und grüner LEDs zusammengesetzt sind. Amano studierte und promovierte in Nagoya, heute ist er dort Professor und Chef eines eigenen Labors. Foto: Peter Badge/LNLM

Hiroshi Amano mit weißen LEDs, die in Wirklichkeit aus blauen, roten und grünen LEDs zusammengesetzt sind. Amano studierte und promovierte in Nagoya, heute ist er dort Professor und Chef seines eigenen Labors. Foto: Peter Badge/LNLM

Als Anfang Oktober 2014 in Stockholm feierlich die Physiknobelpreisträger verkündet wurden, saß Hiroshi Amano gerade im Flugzeug von Japan nach Europa. Bei der Zwischenlandung in Frankfurt schaute er kurz auf seine Emails und sah zahllose Betreffzeilen mit dem Stichwort ‘Gratulation!’, hatte aber keine Zeit, die Mails zu öffnen. Seltsam, dachte er, das muss ein Scherz sein, oder Spam-Mail. In der Ankunftshalle seines französischen Reiseziels sah er dann eine größere Menschenmenge, die offensichtlich angespannt auf jemanden warteten. Da fiel ihm ein, dass am 07. Oktober die Physiknobelpreise verkündet werden, also fragte er sich, ob sein Mentor Prof. Akasaki vielleicht einen Preis erhalten hatte und die wartenden Journalisten ein paar kommentierende Sätze von ihm hören wollten. Am Ende gehörte er selbst zu den Preisträgern, zusammen mit Isamu Akasaki und Shuji Nakamura, und die Presse wartete auf ihn!

Der bescheidene Physiker aus Nagoya kam aus dem Staunen nicht mehr heraus. Auch zwei Monate später, am Anfang seines Nobel-Vortrags in Stockholm, ist ihm deutlich anzumerken, dass er immer noch nicht ganz glauben kann, was ihm da widerfahren ist. Damals war er 54 Jahre alt, für gegenwärte Nobelpreis-Maßstäbe geradezu ein Jüngling. Und es war tatsächlich kaum vorherzusehen, dass dieser Preis an anwendungsorientierte Forscher gehen würde. Im Vorjahr wurde nämlich die Entdeckung des Higgs-Bosons geehrt – zweifellos eine bahnbrechende Entdeckung, allerdings ohne direkte praktischen Konsequenzen außerhalb der Forschung.

Weshalb war es überhaupt so schwierig gewesen, blaue Leuchtdioden herzustellen? Schon seit den 1970er Jahren war bekannt, dass Galliumnitrid (GaN) ein geeignetes Material für blaues Licht war, doch seine Verarbeitung entpuppte sich als sehr kompliziert. Als der junge Student Amano das Thema ‘Nitrid-basierte blaue LEDs’ als Themenvorschlag für eine Abschlussarbeit im Labor von Prof. Akasaki aushängen sah, dachte “der sehr naive Grundstudiums-Student”, dass dieses Thema “einfach zu verstehen und bearbeiten” sei. Als nächstes stellte er sich damals schon vor, was mit blauen LEDs erreicht werden könnte: flache Monitore und Fernseher, verbesserte Handys, und so weiter. “Mit blauen LEDs kann ich die Welt verändern”, dachte er damals.

Es folgten rund zwei Jahre erfolgloser Versuche. Amano nutzte eine Gasabscheidungsmethode, genannt MOVPE, um dünne Kristallfilme zu erzeugen. Das ist ein üblicher Herstellungsprozess für Halbleiter, und LEDs sind im Grunde Halbleiter. Doch für diese Methode braucht man ein Trägermaterial, das gut zu dem aufgetragenen Material passt – und genau daran haperte es: Es gab keinen geeigneten Träger für GaN. Amano entschied sich für Saphir, weil dieses Mineral bei den hohen Temperaturen stabil ist, die für die GaN-Synthese nötig sind, und kaum mit Ammoniak reagiert, der in diesem Experiment als Stickstoffquelle dient. Zwischen Saphir und GaN besteht jedoch eine ‘Gitterfehlanpassung’ (Englisch: ‘lattice mismatch’) von 16 Prozent, was schlicht bedeutet, dass der geometrische Aufbau beider Kristalle nicht zusammenpasst. Dadurch erschien eine Synthese von GaN auf Saphir zunächst unmöglich.

 

Blaue LEDs zeigen an, ob dieser Großrechner problemlos läuft - eine von zahllosen Anwendungsfeldern blauer LEDs. Sie haben uns nicht nur moderne Fernseher, Monitore und Smartphones ermöglicht, sondern auch energiesparendes weißes Licht. Foto: iStock.com/Vladimir Timofeev

Blaue LEDs zeigen an, ob dieser Großrechner problemlos läuft – eines von zahllosen Anwendungsfeldern. Darüber hinaus haben uns blaue Leuchtdioden moderne Fernseher, Monitore und Smartphones ermöglicht, sowie energiesparendes weißes Licht. Foto: iStock.com/Vladimir Timofeev

Ein Doktorand im Akasaki-Labor arbeitete zur gleichen Zeit mit Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) und erzielte etwas bessere Ergebnisse als Amano. So kam dieser auf die Idee, zunächst eine dünne Schicht Aluminiumnitrid (AlN), ein Ausgangsstoff von AlGaN, auf seinen Träger aufzubringen. Doch sein Gerät konnte die notwendige Temperatur von 1200 Grad Celsius nicht erreichen, also suchte er nach einem gangbaren Niedertemperaturverfahren. Dieses fand er mit Hilfe eines weiteren Kollegen, der gute Erfahrungen mit dem Aufbringen einzelner Atome gemacht hatte, um welche herum sich dann die gewünschten Filme bildeten. Mit diesem zusätzlichen Arbeitsschritt schaffte es Hiroshi Amano, im Jahr 1985 den ersten GaN-Film überhaupt herzustellen. Er war damals 24 Jahre alt, der Kristallfilm war Teil seiner Master-Arbeit. Da er sich schon entschieden hatte zu promovieren, führte er dieses Experiment ganz alleine im Labor durch, während alle anderen eine Abschluss-Exkursion genossen. Knapp dreißig Jahre später sicherte ihm dieser einsame Versuch den Physiknobelpreis.

Wie schon erwähnt, sind LEDs Halbleiter: Sie haben p-leitende und n-leitende Schichten. Die n-Schichen haben mehr Elektronen und sind daher negativ geladen, die p-Schichten haben stattdessen ‘Löcher’. Wenn nun an einen solchen Halbleiter Strom angelegt wird, ‘springen’ Elektronen aus der n-Schicht am p-n-Übergang in die Löchter, wobei sie Licht in Form von Photonen abgeben. Diesen Vorgang nennt man Elektroluminiszenz, und Leuchtkörper, die damit arbeiten, verbrauchen erheblich weniger Strom als herkömmliche Glühbirnen. Leider waren die von Amano hergestellten GaN-Filme alle n-leitend oder hochohmig, keiner war p-leitend.
Am Ende war es fast genauso schwierig, eine p-leitende GaN-Schicht herzustellen, wie die allererste Herstellung eines GaN-Films überhaupt. Zunächst musste Amano die Dotierung seines Materials ändern, von Zink auf Magnesium. Eine Dotierung ist in diesem Fall eine minimale Beimischung, die jedoch die elektrische Leitfähigkeit massiv verändert. Doch das ‘Mg-dotierte GaN’ war immer noch nicht p-leitend. Erst durch einen speziellen Elektronenstrahl konnte ein p-leitender GaN-Film erzeugt werden: der entscheidende letzte Schritt zur Herstellung blauer Leuchtdioden. Diesen zweiten Durchbruch schaffte Amano 1989 im Alter von 28 Jahren.

Dr. Kaddour Lekhal ist ein Postdoc-Forscher im Amano Lab in Nagoya. Er studierte in Algerien an der Es-Senia Universität und promovierte in Frankreich. Foto: Ye Zheng, Amano Lab

Dr. Kaddour Lekhal ist ein Postdoc-Forscher im Amano Lab in Nagoya. Er studierte in Algerien an der Es-Senia Universität und promovierte in Frankreich. Foto: Ye Zheng, Amano Lab

Andere Forschergruppen hatten ebenfalls nach einer Lösung für das GaN-Problem gesucht, doch Amano hielt durch. “Mindestens drei Mal am Tag führte ich meine Experimente durch”, erzählte er der Japan Times nach der Verkündung der Nobelpreise, “und alle gingen schief. Jeden Abend ging ich entäuscht nach Hause, doch jeden Morgen wachte ich mit neuen Ideen auf.” Als er dann nach über tausend Versuchen doch Erfolg hatte, konnte er kaum glauben. Er dachte, er hätte eine Komponente vergessen, so glatt und dünn war der erste GaN-Film. Auf seinem Weg war Amano stets neugierig für die Ergebnisse anderer Forscher geblieben, und er scheute sich nie, diese um Rat zu fragen und deren Ergebnisse in seine Experimente zu integrieren.

“Als Person ist Hiroshi Amano bescheiden und freundlich, unkompliziert im Umgang, aufgeschlossen und sympathisch”, beschreibt ihn Kaddour Lekhal, ein Postdoc-Forscher in seinem Labor und Nachwuchswissenschaftler auf dem 66. Lindauer Nobelpreisträgertreffen diesen Sommer, das dem Thema Physik gewidmet ist. “Als Chef unterstützt und motiviert er uns, wo er nur kann, und spornt uns jeden Tag zu Höchstleistungen an.” Dr. Lekhal arbeitet an der Herstellung ultralanger Nanodrähte mit Hilfe der MOVPE- und HPVE-Methoden (beide ähneln sich, die letzte verwendet zusätzlich Chlorwasserstoff). Lekhal geht davon aus, dass solche Drähte in Zukunft eine entscheidende Rolle in der Herstellung verbesserter LEDs, Solarzellen oder bei der Wasserstoffgewinnung spielen könnten.

Diesen Sommer wird auch Hiroshi Amano selbst nach Lindau reisen. Er hält am Montag, den 27. Juni um 09:00 Uhr den Eröffnungsvortrag des Nobelpreisträgertreffens mit dem Titel “Lighting the Earth by LEDs” – die Welt mit LEDs erleuchten.

 

Enrico Fermi und der Beginn des Atomzeitalters

Chicago 1942: An einem kalten Dezembermorgen versammelten sich 49 Forscher und einige Gäste unterhalb der Zuschauertribüne eines stillgelegten Footballstadions. Eigentlich bot der Haufen aus Graphit und Uran keinen besonders aufregenden Anblick, alle Augen starrten jedoch gebannt auf die Anzeigen der Messgeräte. Leona Woods, die einzige Forscherin im ‘Chicago Pile-1’ Team, übernahm mit lauter Stimme den Countdown, doch kleine technische Probleme verzögerten das eigentliche Experiment immer wieder, bis in den Nachmittag hinein. Dann endlich zeigte das Messinstrument eine ausreichend große Menge freier Neutronen an: Erstmals war es Menschen gelungen, eine selbsterhaltende Kernspaltungs-Kettenreaktion in Gang zu setzen. Mit Hilfe der Cadmium-Kontrollstäbe konnte sie von den Physikern auch wie geplant wieder gestoppt werden. Nobelpreisträger Eugene Wigner hatte eine Flasche Chianti mitgebracht, den die Anwesenden zur Belohnung aus Papierbechern tranken. Zwar hatte es keinen großen Knall gegeben, trotzdem wurde an diesem Tag Geschichte geschrieben: der Beginn des Atomzeitalters.

Der erste Atomreaktor der Welt besaß weder Strahlenschutz-Vorrichtungen noch ein Kühlsystem, weil er nur eine sehr geringe Leistung hatte. Der 'pile', also 'Haufen' wurde nach dem Experiment außerhalb von Chicago wieder aufgebaut, dort entstand in Folge das Argonne National Laboratory. Heute erinnert eine Statue von Henry Moore an die erste nukleare Kettenreakton. Zeichnung: Melvin A. Miller of the Argonne National Laboratory, public domain

Der erste Atomreaktor der Welt besaß weder Strahlenschutz-Vorrichtungen noch ein Kühlsystem, weil er nur eine sehr geringe Leistung hatte. Der ‘pile’, also ‘Haufen’, wurde nach dem Experiment außerhalb von Chicago wieder aufgebaut, dort entstand in Folge das Argonne National Laboratory. Heute erinnert eine Statue von Henry Moore auf dem Uni-Campus an die erste nukleare Kettenreakton dort. Zeichnung: Melvin A. Miller of the Argonne National Laboratory, public domain

Nach diesem Erfolg rief Physikprofessor Arthur Compton, ebenfalls Nobelpreisträger, den Vorsitzenden des NDRC, also des National Defense Research Committee an, James Conant. Beide unterhielten sich in einem improvisierten Code. Compton: “Der italienische Steuermann ist in der Neuen Welt gelandet.” Conant: “Wie verhielten sich die Einheimischen?”, die Antwort lautete: “sehr freundlich”. Der ‘italienische Steuermann’ war Enrico Fermi, Chef des Pile-1 Teams und ein italienischer Physiker, der sowohl im theoretischen als auch im experimentellen Fach glänzen konnte. Seine bahnbrechende Forschung in Rom über den Beschuss von chemischen Elementen mit Neutronen, insbesondere seine Entdeckung, dass abgebremste Neutronen reaktionsfreudiger sind als schnelle, wurde 1938 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet. Die Preisverleihung in Stockholm nutzte er, um mit seiner ganzen Familie Italien zu verlassen. Seine Frau Laura Capon war jüdischer Herkunft, wegen der neuen Rassegesetze konnte sie nicht im faschistischen Italien bleiben. Also bestieg die ganze Familie Fermi in Stockholm ein Schiff nach New York – amerikanische Elite-Universitäten überschlugen sich mit Angeboten für dieses Ausnahmetalent.

So funktioniert Kernspaltung: oben sieht man ein freies Neutron, das gleich vom Kern eines Uranatoms aufgenommen wird (U-235). In der Mitte haben die beiden ein instabiles Uran-Isotop gebildet (U-236).  Dieses teilt sich in zwei kurzlebige Barium- bzw. Krypton-Isotope (Ba-141 und Kr-92), zudem werden drei weitere freie Neutronen und eine Menge Energie freigesetzt. Grafik: Fastfission, public domain

So funktioniert Kernspaltung: oben sieht man ein freies Neutron, das gleich vom Kern eines Uranatoms aufgenommen wird (U-235). In der Mitte haben die beiden ein instabiles Uran-Isotop gebildet (U-236). Dieses teilt sich in zwei kurzlebige Barium- bzw. Krypton-Isotope (Ba-141 und Kr-92), zudem werden drei weitere Neutronen und eine Menge Energie freigesetzt. Grafik: Fastfission, public domain

Zurück nach Chicago: Der dortige erste Reaktor bestand aus 360 Tonnen Graphit, der als ‘Neutronenmoderator’ die Aufgabe hatte, freigesetzte Neutronen abzubremsen, sowie aus 45 Tonnen Uranoxid plus 5,4 Tonnen Uranmetall. Graphit- und Uranschichten wechselten sich ab, beginnend mit Graphit, sodass schließlich das Uran komplett eingeschlossen wurde. Die Forscher nahmen an, dass die Neutronen, die durch den natürlichen Zerfall des Uran freigesetzt werden, mit anderen Uranatomen instabile Isotope bilden, die wiederum in zwei unterschiedliche Elemente zerfallen und durch diese ‘Kernspaltung’ nicht nur weitere Neutronen, sondern auch eine große Energiemenge freisetzen (s. Grafik links). Das war jedoch alles nur graue Theorie – was wirklich geschehen würde, wenn die Kontrollstäbe fehlten, wusste kein Mensch. Um überhaupt zu erfahren, ob der Reaktor läuft, hatte Leona Woods einen Neutronenmesser entwickelt, der in die 15. Reaktor-Schicht eingebaut war.

Fast zwanzig Jahre zuvor hatte Fermi intensiv Einsteins Relativitätstheorie studiert und entdeckt, dass sich in dem Formelwerk eine enorme Energiequelle verbirgt: die Kernkraft der Atomkerne. Er schrieb 1923: “Es scheint nicht möglich, zumindest in naher Zukunft, einen Weg zu finden, diese schreckliche Energiemenge freizusetzen, weil die erste Wirkung eine solch fürchterliche Explosion wäre, dass sie den Physiker, der dies versucht, in tausend Stücke reißen würde.” Als er dies schrieb, war er gerade mal 22 Jahre alt. Im Endeffekt war Fermi selbst derjenige, der diese schreckliche Energiemenge freisetzte, freilich ohne sich und seine Kollegen zu zerfetzen.

In den frühen 1920er Jahren befasste er sich außerdem mit der Statistik idealer Gase, das Ergebnis war die berühmte Fermi-Dirac-Statistik aus dem Jahr 1925. Im selben Jahr bekam er, im Alter von nur 24 Jahren, eine der ersten Professuren für theoretische Physik in Italien an der Sapienza Universität in Rom, wo er seine berühmten Neutronen-Versuche durchführte. Ausgehend von seiner Entdeckung, dass langsame Neutronen besser mit anderen Atomen reagieren als schnelle, entwickelte er die Fermische Altersgleichung. Damals glaubte er noch, er habe durch das Neutronenbombardement neue radioaktive Elemente geschaffen, unter anderem für dieses Ergebnis bekam er den Nobelpreis. Als er seinen Irrtum erkannte, ergänzte er seine Nobelpreisrede um eine entsprechende Fußnote.

Enrico Fermi in den 1940er Jahren in den USA. Er hatte seinen Universitätsabschluss 'laurea', das war der höchste akademische Abschluss in Italien zu seiner Zeit, bereits mit 20 Jahren geschafft, mit 37 folgte der Nobelpreis für Physik. Foto: US Department of Energy, public domain

Enrico Fermi (1901-1954) in den 1940er Jahren in den USA. Fermi hatte seinen Universitätsabschluss ‘laurea’, das war der höchste akademische Abschluss in Italien zu dieser Zeit, bereits mit 20 Jahren geschafft, mit 24 war er ordentlicher Professor, den Nobelpreis erhielt er mit 37 Jahren. Foto: US Department of Energy, public domain

Als Enrico Fermi samt Familie im Januar 1939 in New York landete, begann er sogleich in den Pupin Laboratories der Columbia Universität zu forschen. Im selben Monat erreichte die Nachricht von Otto Hahns erfolgreicher Uranspaltung die USA; Lise Meitner im schwedischen Exil hatte Hahns Versuche korrekt als Kernspaltung interpretiert. Plötzlich wurde die Physik politisch: Fermi gehörte zu den Ersten, die vor einem Deutschland mit Kernreaktoren und Atomwaffen warnte. Nur wenige Monate später schrieb Leó Szilárd den berühmten Brief an US-Präsident Roosevelt, unterschrieben von Albert Einstein, in dem er ebenfalls vor dieser Gefahr warnte. Fermi und Szilárd hatten bereits in New York erste gemeinsame Versuche zur Kernspaltung durchgeführt, doch Anfang 1942 wurden die verschiedenen Teams, die zu diesen Themen arbeiteten, nach Chicago verlegt und schließlich Teil des Manhattan-Projekts zum Bau einer amerikanischen Atombombe.

Enrico und Laura Fermi erhielten beide 1944 die amerikanische Staatsbürgerschaft. Im selben Jahr zog die ganze Familie nach Los Alamos, von dort betreute Fermi die verschiedenen Reaktoren des Manhattan-Projekts. Ende 1945 kehrte die Familie nach Chicago zurück, wo Fermi eine Professur annahm und Mitbegründer des Institut für Nuklearstudien wurde. Nach seinem frühen Tod im Jahr 1954 wurde es in Enrico-Fermi-Institut umbenannt. Dort befasst man sich nicht nur mit Teilchenphysik, sondern beispielsweise auch mit astrophysikalischen Themen. Zudem wurde einer der größten Teilchenbeschleuniger der Welt nach Fermi benannt, das Fermilab unweit von Chicago, ebenso das künstliche Element Fermium mit der Ordnungszahl 100. Auch der Enrico-Fermi-Award des US-Energieministerium und noch viele weitere Preise und Institute tragen seinen Namen.

Laura und Enrico Fermi im Jahr 1954, er starb am Jahresende an Magenkrebs. Das Paar hatte zwei Kinder, einen Sohn und eine Tochter. Nach dem Tod ihres Mann arbeitete seine Frau als Autorin und engagierte sich als Friedensaktivistin. Foto: Fotograf unbekannt, Copyright: Mondadori Publishers, public domain

Laura und Enrico Fermi im Jahr 1954, er starb am Ende desselben Jahres an Magenkrebs. Das Paar hatte zwei Kinder, einen Sohn und eine Tochter. Nach dem Tod ihres Mann arbeitete seine Frau als Autorin und engagierte sich als Friedensaktivistin. Foto: Fotograf unbekannt, Copyright: Mondadori Publishers, public domain

Heutzutage wird Fermi häufig im Zusammenhang mit dem Fermi-Paradox erwähnt, zumindest außerhalb von Physik-Vorlesungen. Dieses Paradox beschreibt den Widerspruch zwischen der geschätzten Vielzahl außerirdischer Zivilisationen und den fehlenden Belegen für deren Existenz. Dabei hat Fermi nie zu diesem Thema publiziert, das ‘Paradox’ ist das Ergebnis einer Diskussion beim Mittagessen im Jahr 1950 mit Emil Konopinski, Edward Teller und Herbert York, allesamt ehemalige Forscher des Manhattan-Projekts. Dieses Thema war jedoch nicht völlig aus der Luft gegriffen, denn in seinen letzten Lebensjahren interessierte sich Fermi stark für astronomische Forschung, insbesondere für hochenergetische Strahlung im Sonnensystem und darüber hinaus. 2008 wurde deshalb das NASA-Gammastrahlenteleskop umbenannt in ‘Fermi Gamma-ray Space Telescope’. Es beobachtet Gammablitze, die von den weit entfernten, aber gewaltigen Explosionen im Universum ausgesandt werden.

 

Falls Sie Teilnehmer des 66. Lindauer Nobelpreisträgertreffens diesen Sommer sein sollten: Verpassen Sie nicht Roy Glaubers Vortrag über seine Zeit im Manhattan-Projekt mit dem Titel ‘Recollections of Los Alamos – And the Nuclear Era’ am Donnerstag, den 30. Juni 2016 um 09:30 Uhr oder später als Video-on-Demand in der Mediathek. Das komplette Programm der Tagung erhalten Sie hier.

Die vielen Themen des Steven Chu

Im November 2008 erhielt Steven Chu, Direktor des Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), einen Anruf des frisch gewählten Barack Obama: Er wolle Chu in Chicago treffen. Nach eigener Aussage hatte Chu zunächst keine große Lust, spontan dorthin zu fliegen, ließ sich aber überzeugen, weil Obama sagte, dass er ein wirklich interessantes Angebot für ihn hätte. Zu dieser Zeit hatte Chu das LBNL in nur vier Jahren zu einer Innovationsschmiede für Energietechnologie gemacht. Schließlich trafen sich die beiden Männer, redeten eine Stunde lang – und Chu wurde in der US-Geschichte der erste Minister mit Nobelpreis. Er selbst erzählte diesen Sommer in Lindau von dieser Begegnung.

In seiner vierjährigen Amtszeit etablierte Chu unter anderem ein neues Förderprogramm für erneuerbare Energien mit dem Namen ARPA-E (Advanced Research Projects Agency–Energy). Hierbei geht es um Hochrisikoinvestitionen in Technologien, die zwar voraussichtlich in neun von zehn Fällen zu keinem Durchbruch führen werden. Aber ein Zehntel aller Projekte hat vielleicht die Chance, weitreichende Veränderungen im Energiesektor anzustoßen. Außerdem gründete er drei Forschungsgruppen innerhalb seines Ministeriums, sogenannte „Innovation Hubs“. Chu reaktivierte zudem die Förderung von Sonnenenergie mit dem SunShot-Prorgramm und half bei der Gründung des „US-China Clean Energy Research Centers“ (CERC).

Präsident Obama und sein Minister Steven Chu durchqueren den Blue Room des Weißen Hauses nach der öffentlichen Ankündigung neuer Energiestandards 2009. Chu war derjenige US-Energieminister, der am längsten in diesem Amt blieb, nämllich eine volle präsidiale Amtszeit. Foto:  Pete Souza, White House photographer, Public Domain

Präsident Obama und sein Minister Steven Chu durchqueren das Blaue Zimmer im Weißen Haus nach der Ankündigung neuer Energiestandards 2009. Als Chu vier Jahre später in die Forschung zurückging, war er der am längsten amtierende Energieminister der US-Geschichte – und der einzige Minister mit einem Nobelpreis. Foto: Pete Souza, White House photographer, Public Domain

Bei all diesen Aktivitäten bestand Chus wichtigste Rolle darin, die richtigen Experten an den Tisch zu holen „und anschließend mit Zähnen und Klauen dafür zu kämpfen, dass die Bürokratie sie nicht fertig macht“ (ebenfalls aus seinem Lindau-Vortrag 2015). Während der Deepwater-Horizon Ölpest 2010 bat Präsident Obama seinen Energieminister Chu, dem BP-Konzern beim Versiegeln der unterirdischen Ölquelle zu helfen, obwohl eigentlich der Innenminister zuständig war. Wieder bestand Chus Rolle darin, die passenden Experten zu finden.

Steven Chu brachte seine Neugier und Kreativität, seine Beharrlichkeit und seine Führungsqualitäten als Forscher mit in die Politik. Aber warum war er überhaupt in die Politik gegangen, warum hat er sich das angetan? Die Antwort lautet: Klimaschutz ist für Chu eine Herzensangelegenheit. Er erklärte auf der Lindauer Tagung 2013: „Wenn die Notwendigkeit die Mutter aller Erfindungen ist, dann ist der Klimawandel die Mutter aller Notwendigkeiten.“ Und als Experimentalphysiker war er zur rechten Zeit am rechten Ort, als es in Obamas erstem Kabinett darum ging, Innovationen, deren Finanzierung und neue Zielvorgaben zusammen zu bringen. So forderte der neue Energieminister, dass es bis zum Jahr 2020 Solarmodule geben soll, die ein Watt elektrischer Leistung für einen Dollar produzieren können. Außerdem strebt eine Initiative von Obama und Chu ein amerikanisches Elektroauto an, das erstens nicht mehr als 25.000 US-Dollar kosten darf, zweitens 300 Meilen mit einer „Tankfüllung“ fährt und drittens binnen kurzer Zeit aufzuladen ist.

Steven Chu während einer Podiumsdiskussion auf der Lindauer Nobelpreisträgertagung 2015 zum Thema Interdisziplinarität. Foto: Ch. Flemming/LNLM

Steven Chu während einer Podiumsdiskussion auf der Lindauer Nobelpreisträgertagung 2015 zum Thema Interdisziplinarität. Foto: Ch. Flemming/LNLM

Obwohl Steven Chu in seinem Politikfeld viel anstoßen konnte, ist er doch im Innern ein Grundlagenforscher geblieben: Sogar als Energieminister leitete er noch eine Forschungsgruppe und schrieb nachts und am Wochenende Fachartikel. Seinen Nobelpreis hatte er viel früher erhalten, bereits 1997 im Alter von nur 49 Jahren, für „das Kühlen und Festhalten einzelner Atome durch Laserstrahlen“. Er teilte diesen Physiknobelpreis mit Claude Cohen-Tannoudji und William D. Phillips, die ähnliche Versuche wie Chu und seine Kollegen durchgeführt hatten.

Schon als Doktorand an der University of California in Berkeley hatte Chu einen ausgefeilten Laser gebaut, mit dem er offene Fragen der Quantenphysik angehen wollte, zum Beispiel zur Natur schwacher Wechselwirkungen zwischen Elementarteilchen. Nach Abschluss seiner Doktorarbeit wechselte er zu den berühmten Bell Laboratories in New Jersey, wo er begann, einzelne Atome mit Laserstrahlen extrem abzukühlen und „festzuhalten“. Chu und seine Kollegen entwickelten ein neuartiges Instrument mit insgesamt sechs Laserstrahlen, die jeweils paarweise angeordnet in die drei Raumrichtungen deuteten. In dieser „Falle“ konnten Atome mit bislang unerreichter Genauigkeit studiert werden. Nach einem erneuten Wechsel an die kalifornische Stanford-Universität entwickelte Chu ein „Atomspringbrunnen-Interferometer“, in dem sich Atome im freien Fall studieren lassen, das ermöglicht eine sehr genaue Messung der Schwerkraft, was schließlich zur Entwicklung extrem genauer Atomuhren beitrug.

Schon vor seinem Wechsel ans LBNL 2004 hatte sich Chu dem Studium biologischer Moleküle zugewandt. Seine Arbeitsgruppe schaffte es beispielsweise, kleine Plastikkügelchen an die Enden einzelner DNA-Moleküle zu kleben. Mit Hilfe eines fluoreszierenden Farbstoffs und eines speziellen Lasers konnten die Forscher nun ein solches DNA-Molekül unter dem Lichtmikroskop betrachten und sogar bewegen (es sah aus wie ein Videospiel, und seine Doktoranden machten laut Chu tagelang nichts anderes). Aktuell forscht Chu an vielen Fronten: Sein Team in Stanford schaffte es, die Auflösung eines Lichtmikroskops auf 0,5 Nanometer zu senken. Außerdem konnten die Forscher „live“ den Signalweg eines Proteins namens „Ras“ beobachten, das als Protoonkogen bekannt ist und bei vielen Krebserkrankungen eine wichtige Rolle spielt. Sie fanden heraus, dass die Dimerbildung für die Krankheit eine entscheidende Rolle spielt. Also schlugen sie die Entwicklung von Krebsmedikamenten vor, die einen solchen Zusammenschluss zweier Moleküle verhindern.

Nach seinem vierjährigen „Urlaubssemester“ in der Politik (Chu über Chu) kehrte er nach Stanford zurück und forschte nicht nur zur hochauflösenden Fluoreszenzmikroskopie, sondern interessiert sich auch für Neurowissenschaften – wieder ein neues Themenfeld. An seiner Universität gibt es eine informelle Forschergruppe, die neurowissenschaftliche Fragen diskutiert und Lösungen sucht. Diese Gruppe entwickelte beispielsweise ein Verfahren, mit dem sich einzelne Zellen im lebenden Organismus verfolgen lassen, beispielsweise Krebszellen. Sie verwenden dafür winzige fluoreszierenden Farbstoffpartikel aus Seltenen Erden. In Kombination mit der STED-Methode der Lichtmikroskopie wollen die Forscher nun „dem lebenden Gehirn beim Denken zusehen“. Für diese Aufgabe hat die Gruppe zusätzlich Nanopartikel aus Diamanten entwickelt.

Steven Chu während seines Vortrags 2013 in Lindau: im Hintergrund eine Fotomontage aus dem Satiremagazin The Onion, das ihm unterstellte, er sei nach einer durchzechten Nacht neben einem Solarmodul aufgewacht. Chu, damals noch im Amt, reagierte verschmitzt, dass es

Steven Chu während seines Vortrags 2013 in Lindau: im Hintergrund eine Fotomontage aus dem Satiremagazin The Onion, das ihm unterstellte, er sei nach einer durchzechten Nacht neben einem Solarmodul aufgewacht. Chu, damals noch im Amt, antwortete verschmitzt, dass es “kein Wunder sei, dass sich die Amerikaner in Solarenergie verlieben”. Foto: Ch. Flemming/LNLM

Doch Chu wäre nicht Chu, wenn er nicht noch viele andere Eisen im Feuer hätte. Beim Thema Nanotechnologie befasst er sich nicht nur mit der Bildgebung in der Biologie, sondern auch mit Lithium-Ionen-Akkus. Heute haben diese Akkus meist Anoden aus Silizium oder Graphit, weil Lithium als Anode sich zu stark erhitzt, zu reaktiv ist und sich außerdem ausdehnt, was zum Kurzschluss des ganzen Akkus führen kann. Wenn man eine Lithium-Anode jedoch mit einer hauchdünnen Schicht aus Kohlenstoff-„Kuppeln“ überzieht, kann sie ohne diese störenden Effekte arbeiten – das Ergebnis wäre eine wesentlich effizientere Akku-Bauweise. Das bringt uns wieder zurück zu Chus Zielvorgaben als Energieminister: sichere, leichte und vor allem bezahlbare Akkus nicht nur für Elektroautos, sondern auch für Privathaushalte und sogar für Energieversorger, um Schwankungen bei der Erzeugung durch erneuerbare Energiequellen auszugleichen.

Der vielseitige Steven Chu nahm bislang an fünf Lindauer Nobelpreisträgertreffen teil und hielt insgesamt vier Vorträge: Jeder einzelne Vortrag behandelt völlig unterschiedliche Themen, alle Präsentationen sind informativ und unterhaltsam. Chu hat schon zur Quantenphysik, Molekularbiologie und hochauflösende Mikroskopie geforscht, dann kümmerte er sich um Energietechnologie und Energiepolitik, schließlich engagierte er sich im Klimaschutz (und das eine oder andere Thema habe ich sicherlich vergessen). Auf eines können wir uns jedoch verlassen: Steven Chu wird sich immer wieder mit neuen spannenden Dingen befassen. Wir in Lindau freuen uns, bei künftigen Nobelpreisträgertreffen mehr darüber zu erfahren.

Impfung gegen Gebärmutterhalskrebs auch für Jungen?

Nobelpreisträger Harald zur Hausen während einer Diskussionsveranstaltung mit Nachwuchsforschern im Rahmen der Lindauer Nobelpreisträgertagung 2015. Foto: Rolf Schultes

Nobelpreisträger Harald zur Hausen während einer Diskussionsveranstaltung mit Nachwuchsforschern im Rahmen der Lindauer Nobelpreisträgertagung 2015. Foto: Rolf Schultes

Humane Papillomviren, kurz HPV, sind für die häufigsten sexuell übertragbaren Infektionen verantwortlich. Sie verursachen nicht nur Genitalwarzen, sondern auch ca. 70 Prozent aller Fälle von Gebärmutterhalskrebs. Der Mediziner Harald zur Hausen konnte als erster den Zusammenhang zwischen HP-Viren und Krebs nachweisen, wofür er im Jahr 2008 den Medizinnobelpreis erhielt. Seit 2007 wird die Impfung junger Mädchen gegen diese Viren in vielen Industrieländern empfohlen, mittlerweile wurden weit mehr als 100 Millionen Dosen verabreicht. Die Mädchen sollen möglichst vor ihren ersten sexuellen Erfahrungen geimpft werden.

Aktuell gibt es drei zugelassene Impfstoffe, alle sind gegen die beiden gefährlichsten HPV-Stämme wirksam. „Cevarix“ von GlaxoSmithKline wirkt nur gegen diese beiden, „Gardasil“ von Sanofi Pasteur MSD zusätzlich gegen zwei Stämme, die bei Frauen und Männern Genitalwarzen hervorrufen. Nur Gardasil ist bislang für Jungen und Männer zugelassen. Im Juni 2015 hat die Europäische Zulassungsbehöre EMA das neue „Gardasil 9“ genehmigt, das insgesamt gegen neun verschiedene Virenstämme wirksam ist.

In einem Interview für die britische Kampagne „HPV Action“ warb Harald zur Hausen diesen Sommer nicht nur für hohe Impfraten bei Mädchen, sondern riet dringend auch zur Impfung aller Jungen, weil „Jungen nun mal die Hauptüberträger der Viren“ seien. Eine Impfempfehlung für Jungen gibt es bereits in Österreich und der Schweiz, in den USA, in Australien, Israel und Teilen Kanadas. In Großbritannien plant der National Health Service NHS 2016 ein Pilotprojekt. Das Ziel dieser Empfehlungen ist die komplette Ausrottung der gefährlichsten Virenstämme.

Zur Hausen gab auch zu bedenken, dass die meisten jungen Männer mehr Sexualpartner/innen hätten als Mädchen der gleichen Altersstufe, weshalb sie einem höheren Risiko ausgesetzt sind, sich mit HPV anzustecken und wiederum andere zu infizieren. Männer leiden zudem häufiger unter anderen Krankheiten, die durch solche Viren ausgelöst werden, wie zum Beispiel Anal- oder Peniskrebs, sowie Hals- und Mundkrebs. Zwar handelt es sich hier um relativ seltene Krebsarten, doch vor allem die Häufigkeit von Oraltumoren steigt; Rauchen ist hier ein weiterer Risikofaktor. Da Männer, die Sex mit Männern haben, häufiger unter Anal- und Peniskarzinomen leiden, wäre für sie eine HPV-Impfung sinnvoll, Großbritannien empfiehlt sie bereits für diese Gruppe.

Eine Ampulle mit dem Gardasil-Impfstoff. Die

Eine Ampulle mit dem Gardasil-Impfstoff. Die “Gavi Allicance” ermöglicht eine kostengünstige Ausgabe in Entwicklungsländern, wo die HPV-Impfung am dringensten benötigt wird. Foto: Jan Christian, www.ambrotosphotography.com, CCL 2.0

Ein Problem ist hier jedoch, dass die meisten jungen Menschen erst nach ihren ersten sexuellen Erfahrungen wissen, ob sie homosexuell sind. Doch dann kommt eine Impfung womöglich zu spät, weil sie sich bereits mit HP-Viren infiziert haben. Dass Jungen in Großbritannien bislang von der entsprechenden Impfung ausgeschlossen sind, bezeichnen manche britische Ärzte sogar als „Diskriminierung aufgrund einer sexuellen Orientierung“: Schwule Jungen könnten nicht von der sogenannten „Herdenimmunität“ profitieren, die durch eine hohe Impfrate bei Mädchen angestrebt wird.

Sollen also alle jungen Menschen gegen HPV geimpft werden? Betrachten wir einmal die häufigste durch HPV ausgelöste Krankheit: Das Zervixkarzinom ist unbestritten eine tödliche Bedrohung, im Jahr 2012 gab es weltweit über eine halbe Million neuer Fälle, ungefähr eine Viertelmillion Patientinnen starben an dieser Krankheit. Über 85 Prozent dieser Fälle traten jedoch in Entwicklungsländern auf, wo Frauen weder Zugang zu Vorsorgeuntersuchungen, noch zu einer Behandlung von Krebsvorstufen haben – geschweige denn zu einer teuren HPV-Impfung. Zum Vergleich: In Deutschland erkrankten 2011 insgesamt 4.647 Frauen an dieser Krebsart, 1.626 starben in diesem Zeitraum daran. In den Industrieländern können viele Todesfälle durch jährliche Vorsorgeuntersuchungen mit den sogenannten Pap-Tests vermieden werden: Krebsvorstufen werden damit entdeckt und behandelt, bevor Krebs entstehen kann. Sogar geimpften Frauen wird dringend geraten, weiter zur jährlichen Krebsvorsorge zu gehen.

Wenn eine Impfung die einzige Behandlung einer schweren Erkrankung ist, und die Erreger sehr häufig sind, dann sind große Impfkampagnen in der Tat der einzig logische Schritt. Wenn jedoch eine Krankheit vermeid- und behandelbar ist, wird die Sicherheit des Impfstoffs stärker unter die Lupe genommen. Die meisten Experten und Zulassungsbehörden halten die HPV-Impfstoffe für sehr sicher. Es gibt jedoch aus vielen Ländern Berichte über sehr seltene, aber schwere Nebenwirkungen: Häufig ist das zentrale Nervensystem betroffen, die Gefahr einer Ohnmacht bei Verabreichung steht sogar auf der Gardasil-Website. Es wird jedoch auch von Müdigkeitssyndromen, Lähmungen und Autoimmunreaktionen berichtet. Ein direkter Zusammenhang zwischen der HPV-Impfung und der Erkrankung konnte in der Regel nicht nachgewiesen werden. Trotzdem hat Japan wegen solcher Fälle die Impfempfehlung 2013 ausgesetzt.

In diesem Frühjahr gab es in Dänemark eine hitzige Debatte über HPV-Impfungen nach einem Fernsehbericht, in dem junge Frauen gezeigt wurden, die unter unerklärlichen, aber ähnlichen Symptomen litten. Allen gemeinsam war eine kürzlich erfolgte HPV-Impfung. Nach der Ausstrahlung meldeten sich zahlreiche weitere, frisch-geimpfte Frauen mit ähnlichen Symptomen. Die dänische Gesundheitsbehörde veröffentlichte daraufhin alle gemeldeten Fälle und bat die Zulassungsbehörde EMA, die Sicherheit der Impfstoffe noch einmal zu überprüfen. Die Antwort fiel erwartungsgemäß aus: „Ein Zusammenhang zwischen dem Müdigkeitssyndrom und Gardasil kann weder bestätigt noch widerlegt werden. (…) Wir gehen weiterhin davon aus, dass der Impfstoff sicher ist.“ Die europäischen Experten schließen damit, dass „die Vorteile größer sind als die Risiken“.

In seinem Vortrag in Lindau mit dem Thema

In seinem Vortrag in Lindau zu dem Thema “Infections Linked to Human Cancers” diskutiert Harald zur Hausen mögliche Zusammenhänge zwischen Rinderviren und Darmkrebs beim Menschen. Foto: Ch. Flemming/LNLM

Harald zur Hausen ist zu verdanken, dass bestimmte Krebsarten heute auf Viren zurückgeführt werden können. In seinem Labor am Deutschen Krebsforschungszentrum DKFZ in Heidelberg forscht der Nobelpreisträger weiterhin unermüdlich, um zum Beispiel einen Zusammenhang zwischen Rinderviren und Darmkrebs zu finden, obwohl er nächstes Frühjahr seinen 80. Geburtstag feiern wird. Seine Arbeit hat auch ganz neue Ansätze in der Krebstherapie ermöglicht, wie das therapeutische Impfen bei bereits ausgebrochenen Krebserkrankungen. Bereits sechs Mal konnten wir Prof. zur Hausen auf den Nobelpreisträgertagungen in Lindau begrüßen, er hielt dort insgesamt vier Vorträge. Wir freuen uns auf weitere interessante Vorträge über seine wissenschaftlichen Entdeckungen!

Serge Haroche im Jahr des Lichts

Das internationale Jahr des Lichts nahm Serge Haroche als Anlass für seine Lecture und feierte auf seine Weise mit der Zuhörerschaft „Fifty Years of Laser Revolution in Physics“. Während sein Vorredner Arieh Warshel das Thema noch launig mit einer Folie, auf der eine Briefmarke zum Jahr des Lichts zu sehen war, feierte, widmet sich Serge Haroche dem Licht auf gründliche, physikalische Weise. Denn was lange Zeit als unmöglich galt, gelang Haroche mit Hilfe eines von ihm konzipierten Geräts: Die genaue Untersuchung einzelner Photonen oder Lichtteilchen. Die Apparatur besteht aus zwei stark reflektierenden Spiegeln, die auf eine Temperatur nahe dem Nullpunkt abgekühlt werden – zwischen den Spiegeln werden eingefangene Photonen einige Zeit hin-und-hergeworfen und dadurch ihre Lebensdauer so weit verlängert, dass Untersuchungen an ihnen möglich werden.

Serge Haroche, Foto: LNLM

Serge Haroche, Foto: LNLM

Doch auf seine eigene Forschung kam Haroche erst gegen Ende seiner Lecture und mehr en passant zu sprechen. Sein Vortrag war mehr ein historischer Rückblick, der auf zweierlei Weise interessant gestaltet war: Zum einen wollte Haroche verdeutlichen, in welch relativ kurzer Zeit die Entwicklung so merkliche Erfolge zeigte, zum anderen war sein Vortrag aber auch eine Verbeugung vor seinen Forscherkollegen und einigen anderen an der Lindauer Tagung teilnehmenden Nobelpreisträgern. Haroche bemerkte, dass er doch ein bisschen nervös sei, hier Steven Chu’s Forschung in seiner Anwesenheit vorzustellen – für die Zuhörerschaft war es ein echter Mehrwert, so einen schönen Überblick geboten zu bekommen.

Young Scientists im Fachgespräch mit Serge Haroche, Foto: LNLM

Young Scientists im Fachgespräch mit Serge Haroche, Foto: LNLM

Haroche spannte den Bogen aus der Vergangenheit von seiner Zeit im Kastler-Brossel-Lab 1966, als die neue Lasertechnik aufregende Zeiten für die Physik versprach, bis in die Jetzt-Zeit. Von gerichteten Lasern in den 70er Jahren, über das Kühlen von Atomen in den 80er Jahren über ultraschnelle Laser in den 90er Jahren bis zur der Manipulation von echten und künstlichen Atomen ab circa 2000. Man merkte Haroche deutlich an, dass er gerne noch mehr erzählt hätte – an allen möglichen Stellen boten sich Vertiefungen an, die er leider nicht mehr ausführen konnte. Es ist nur eine Vermutung, aber man gewinnt den Eindruck, dass Haroche Wissen nicht nur gut weitergeben kann, sondern auch Freude daran hat. Auch wenn er für ein Lächeln zu nervös war, das war ein Vortrag mit Mission. Und vielleicht auch ein persönliches Experiment? Im Gespräch mit KollegInnen stellten wir öfter fest: Auch Nobelpreisträger können nervös sein, vor und bei einem Vortrag – und das ist eine der vielen sympathischen Seiten an dieser Zusammenkunft.