Die Zeit Wissen - 01.2020 - 02.2020

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erge sind für die innere Uhr eine Heraus-

forderung: Sauerstoffmangel und kühlere

Temperaturen bringen sie aus dem Takt.

Generell gilt: Jeder Impuls von außen, der

die Zell uhren auf den 24-Stunden-

Rhythmus einstellt, kann sie genauso gut

auch verstellen. Machen wir die Nacht zum Tag und

umgeben uns mit künstlichem Licht, bleibt das period-

Gen aktiv und produziert weiterhin Eiweiße. Der Feed-

back-Zyklus wird verlängert, wir gehen später ins Bett

und stehen auch später auf als gewohnt. Halten wir uns

dagegen tagsüber hauptsächlich drinnen auf und meiden

das Licht, schwächen wir diesen Zeitgeber und verlang-

samen die innere Uhr. Besonders im Winter kommen

einige deshalb nur schwer aus den Federn.

Nahrung beeinflusst den zirkadianen Rhythmus

ebenfalls. Ein Forscherteam um die Biologin Olga Ramich

vom Deutschen Institut für Ernährungsforschung in

Potsdam fand heraus, dass Fette die innere Uhr ver-

stellen. Für die Studie nahmen Probanden sechs Wo-

chen lang ausschließlich kohlenhydratreiche Nahrung

und anschließend ebenso lange nur fettreiche Kost zu

Auf zum Gipfel

Jetzt wird es zugig: Diese Theorie

müssen Sie meistern, um auf

der Höhe der Zeit anzukommen

und die dritte hatte jegliches Zeitgefühl verloren. Sie

bewegte sich planlos zwischen Wachen und Schlafen.

Außerdem stellte Ronald Konopka fest, dass die drei

mutierten Drosophila-Exemplare ihr wirres Bewegungs-

verhalten an ihre Nachkommen vererbten. Damit stießen

der Genetiker und sein Doktorvater auf die genetischen

Grundlagen der inneren Uhr.

Das Gen, das den Tag der Fliegen strukturiert und

bei drei Tieren mutiert war, nannten sie period. Ein

knappes Jahrzehnt später gelang es drei US-amerikani-

schen Wissenschaftlern, das period-Gen zu isolieren.

2017 erhielten die Chronobiologen Jeffrey Hall, Michael

Rosbash und Michael Young dafür den Medizin-Nobel-

preis. Was genau macht das period-Gen? Gene enthalten

Anleitungen zur Herstellung von Eiweißen. Deren Auf-

gaben richten sich danach, was im jeweiligen Bauplan

• dem genetischen Code – steht. Das Protein, das nach
  dem Bauplan des period-Gens gebildet wird, wiesen die
  Forscher nicht nur in Fliegen und Mäusen nach, son-
  dern auch im menschlichen Körper. Es setzt dort eine
  raffinierte Rückkopplung in Gang.
  Jeden Morgen schalten Aktivatorproteine das
  period- Gen im Zellkern an. Dieses gibt den Befehl, das
  zugehörige period-Protein im Zellplasma herzustellen.
  Die Konzentration des Proteins steigt an, und im Laufe
  des Nachmittags wandern die Proteine auch in die Zell-
  kerne. Dort blockieren sie die Aktivatorproteine und
  schalten das period-Gen wieder aus. So verhindern
  period- Pro tei ne, dass weitere Proteine ihrer Art herge-
  stellt werden. Die Zahl der period-Proteine geht darauf-
  hin so stark zurück, dass die Blockade der Aktivator-
  proteine aufgehoben wird. Diese sind gegen Morgen

wieder frei und starten die nächste Runde der Gen-

Aktivierung. Insgesamt gibt es an die 20 sogenannte

Uhren gene, von denen period das bedeutendste ist. Als

Zahnrädchen eines Uhrwerks arbeiten sie eng zusammen.

Der Feedback-Zyklus findet millionenfach im Körper

statt, denn in jeder Körperzelle tickt eine Uhr. Daher

behalten Zellen sogar außerhalb des Körpers, aufbe-

wahrt in einer Petrischale in einem dunklen Raum, bis

zu sieben Tage lang ihren Rhythmus bei.

Die Hauptuhr sitzt im Hypothalamus, einem Teil

des Zwischenhirns. Zwei Fingerbreit hinter der Nasen-

wurzel befindet sich der suprachiasmatische Nukleus,

kurz SCN, eine Ansammlung von rund 20.000 mit ein-

an der verknüpften Nervenzellen. Hamster, denen man

den SCN chirurgisch entfernt hatte, verloren ihren Tag-

Nacht-Rhythmus. Die Erklärung: Der SCN ist mit den

Augen verbunden und bekommt Si gna le von den Licht-

sinneszellen der Netzhaut. Die Hauptuhr ist dadurch

mit der Außenwelt synchronisiert. Sie gibt die von den

Augen empfangene Information über das periphere

Nervensystem an jede Körperzelle weiter. Auf diesem

Weg erfahren auch Organe wie Leber, Niere und Herz,

ob es draußen hell oder dunkel ist. Die Uhr im Gehirn

koordiniert das Zusammenspiel aller Körperzellen. Als

Dirigentin eines großen, heterogenen Orchesters gibt

sie den Takt vor. Empfängt sie Lichtreize, lässt sie einer-

seits die Körpertemperatur ansteigen und erteilt anderer-

seits den Befehl zur Hormonausschüttung. Je nachdem,

ob das Schlafhormon Melatonin oder das Stresshormon

Cortisol freigesetzt wird, wissen auch Bauchspeichel-

drüse und Darm, ob sie Gene aktivieren und Verdau-

ungsenzyme bilden sollen.

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