Um den Cliffhanger gleich aufzulösen: Nein, Tag und Nacht sind nicht egal, wenn es darum geht, wann wir wach sind oder schlafen – wann unser Gehirn auf Hochtouren läuft oder wann es dösen will. Nur ist das Erstaunliche, dass der Tageslauf diesen Rhythmus des Lebens nicht allein bestimmt.

Von der Grünalge bis zum Ginkgobaum, vom Käfer bis zum Känguru folgt jedes Lebewesen einem geregelten Ablauf, nach dem es schläft, isst und stoffwechselt. Über Jahrhunderte wunderten sich Forscher, wieso Tiere und Pflanzen diesen Takt beibehalten, selbst wenn man sie isoliert. Noch nach Monaten in völliger Dunkelheit scheinen sie nicht zu vergessen, wann es Zeit ist, aktiv zu sein, und wann Ruhe angesagt ist. Zwar tickt ihre innere Uhr irgendwann nicht mehr synchron zum Tageslauf: Doch sie tickt. Warum?

Weil Gene sie steuern! Eigentlich war es Ronald Konopka, Doktorand des berühmten Mikrobiologen Seymour Benzer, der als erster nachwies, dass Gene – also das Erbgut – die innere Uhr regulieren. Am California Institute of Technology (Caltech) machte er Anfang der 1970er-Jahre Versuche mit der Fliege Drosophila melanogaster (Ja, diese Fliege hätte eigentlich den Nobelpreis verdient!). Seine Versuchstiere setzte er gezielt Stoffen aus, durch die ihre Gene leichter mutierten. Anschließend testete er das Bewegungsverhalten der Nachkommen.

Schlaflos im Fruchtfliegenkäfig

Dabei fielen ihm drei Fliegen besonders auf, deren Leben offensichtlich aus dem Takt geraten war (PNAS: Konopka/Benzer, 1971, pdf). Statt wie ihre Artgenossen etwa zwölf Stunden wach und zwölf dösig zu sein, hatte sich ein Drosophila-Exemplar auf einen 19-Stunden-Rhythmus, ein anderes auf 28 Stunden eingeschossen. Eine dritte Fliege wurde schlichtweg wahnsinnig: Sie wechselte planlos zwischen Wach- und Ruhezustand.

Konopka entdeckte das erste Zahnrädchen – Hall, Rosbash und Young setzten die Uhr zusammen.
Gregor Eichele, Chronobiochemiker am MPI in Göttingen

Sowohl Konopka als auch sein Doktorvater kamen also der biologischen Uhr und ihren genetischen Grundlagen auf die Spur. Ein echter Meilenstein der Forschung. Da beide nicht mehr leben, teilen sich nun ihre Nachfolger auf diesem Fachgebiet den Nobelpreis in Medizin oder Physiologie 2017: die Chronobiologen Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash und Michael W. Young.

Die drei erforschten eine ganze Reihe von Genen an Fruchtfliegen, die den zirkadianen Rhythmus (siehe Infobox) regulieren. "Konopka entdeckte das erste Zahnrädchen  – Hall, Rosbash und Young setzten die Uhr zusammen", erzählt Gregor Eichele vom Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie in Göttingen im Gespräch mit ZEIT ONLINE. Eichele forscht auf demselben Gebiet wie die Nobelpreisträger.

Im Jahr 1984 schafften es Jeffrey C. Hall und Michael Rosbash, das Fruchtfliegen-Gen namens "period", welches in Konopkas Experimenten mutiert war, zu isolieren (Cell: Zehring et al., 1984). Die beiden Wissenschaftler forschten damals in derselben Arbeitsgruppe an der Brandeis-Uni in Waltham bei Boston. Unabhängig davon gelang Michael Young an der Rockefeller-Universität in New York dasselbe (Nature: Bargiello et al., 1984). Darum, wer seine Ergebnisse zuerst publizieren würde, lieferten sich die Forscher in den 1980er-Jahren einen harten Wettstreit: Am Ende erschienen beide Arbeiten im selben Jahr. Dieses Jahr nun erhalten alle drei die höchste Ehrung in der Welt der Wissenschaft.

Gene enthalten Baupläne für Eiweiße (hier ein anschauliches Video dazu). Wie diese aufgebaut sind und welche Rolle sie am Ende in einem Organismus spielen, hängt also davon ab, was in der Anleitung – dem genetischen Code – steht. Das Protein, das nach dem Bauplan des Gens "period" im Körper von Fruchtfliegen gebildet wird, entdeckten Hall und Rosbash als nächstes. Und sie stellten fest: Tagsüber produzieren die Fruchtfliegen wenig davon, nachts eher mehr. Dieser Rhythmus verlief ziemlich genau im 24-Stunden-Takt, also zirkadian. Zum ersten Mal wusste man, wie wohl der Taktgeber eines Lebewesens funktioniert.