Was ist… die Innere Uhr?

Wie ich euch im gestrigen Artikel erzählte, geht der diesjährige Medizin Nobelpreis an drei Forscher der Chronobiologie, die die Mechanismen der Inneren Uhr auf molekularer Ebene erklären konnten. Was aber genau ist eigentlich die Innere Uhr?

Bereits im 18. Jahrhundert untersuchte Jean Jacques d’Ortous de Mairan die Innere Uhr. Ihm fiel auf, dass sich die Blätter der Mimose (eine Pflanze) über den Tag öffneten und am Abend für die Nacht verschlossen. Er fragte sich, was passieren würde, wenn er den Pflanzen das äußere Zeichen für den Tag (also das Licht) wegnehmen würde. Mairan platzierte die Pflanzen also in absolute Dunkelheit und beobachtete sie. Dabei stellte er fest, dass die Mimose ihren normalen Rhythmus behielt und ihre Blätter weiterhin über Tag öffnete und in der Nacht schloss. Weitere Wissenschaflter beschäftigten sich mit dem Phänomen und bemerkten, dass nicht nur Pflanzen, sondern auch Tiere und Menschen diesem Inneren Rhythmus folgen.

Auf die Idee, Gene zu suchen, die die Innere Uhr steuern, kam eigentlich zuerst Ronald Konopka. Er wies tatsächlich bereits in den 70er Jahren anhand von Versuchen mit Fruchtfliegen nach, dass Gene den inneren Rhythmus regulieren. Konopka lebt nicht mehr, weswegen er kein Teil der diesjährigen Nobelpreisträger werden konnte. Die drei Preisträger – Hall, Rosbash und Young – haben durch ihre Arbeit ab Mitte der 80er Jahre maßgeblich dazu beigetragen, dass wir inzwischen einigermaßen verstehen, wie die Innere Uhr funktioniert. Sie konnten einige Gene und zugehörige Proteine isolieren, die die Innere Uhr steuern. Die Chronobiologie ist seitdem ein immer größer werdendes Feld und ein spannendes noch dazu, weil die Erkenntnisse Auswirkungen auf uns alle haben!

Was auf molekularer Ebene im Cytoplasma abläuft, veranschaulicht diese Graphik aus der offiziellen Pressemitteilung (vgl. unten). Zur Begriffserklärung vergleiche meinen gestrigen Artikel.

Warum die Innere Uhr so wichtig ist? Zum einen kann man selbst einige Einblicke gewinnen, wenn man sich einmal anschaut, in welchem Takt die Innere Uhr allgemein schlägt und welche Tätigkeiten eventuell gut in welche Tageszeit passen. Gleichzeitig ist wohl auch klar, dass jeder Mensch etwas anders tickt – ich beispielsweise bin ein ausgesprochener Nachtmensch und meine Uhr tickt eher nach einer Zeitzone, die deutlich westlicher meines Wohnortes liegt. Außerdem ist die Innere Uhr ein wichtiger Aspekt der menschlichen Physiologie und eine Innere Uhr, die aus dem Takt gekommen ist, kann schlimme Folgen für die Gesundheit und das Wohlbefinden nach sich ziehen. Der bekannteste zirkadiane Rhythmus ist wohl der des Schlafens, aber nicht nur der Schlaf wird von der Inneren Uhr gesteuert, sondern auch beispielsweise die Körpertemperatur oder der Stoffwechsel.

Übrigens tickt die Innere Uhr nicht unbegrenzt weiter im normalen Rhythmus, wenn man wochen- oder monatelang im Dunkeln lebt. Das Licht des Tages ist also nicht vollkommen unerheblich, sondern ein Bestandteil der Inneren Uhr – es gibt dafür sogar extra ein Protein, was anschaulich gesprochen dafür zuständig ist, die Lichtinformationen weiterzugeben. Es findet also eine Art Synchronisation der Inneren Uhr mit den äußeren Einflüssen statt.

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Was bedeutet Zirkadianer Rhythmus? „Zirka“ oder auch „circa“ kommt aus dem Lateinischen und bedeutet „drumherum“. „Dies“ kommt ebenfalls aus dem Lateinischen und bedeutet „Tag“. Gerade in englischsprachigen Artikeln wird das Phänomen der Inneren Uhr meist „circadian clock“ genannt.

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Bildquelle der Graphik von oben ist die offizielle Pressemitteilung von der Homepage des Nobelpreises. Dort gibt es übrigens noch weitere interessante Informationen zu der Thematik.

 

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