Von Dieter E. Zimmer

Es war im Jahre 1729, daß dem französischen Astronomen Jean Jacques de Mairan eine Idee kam. Vielen vor ihm wie vielen nach ihm war die sprichwörtliche Empfindlichkeit der Mimose aufgefallen: wie sich ihre Blätter bei der geringsten Berührung einrollen, aber nicht nur bei Berührungen, sondern auch bei Dunkelheit. Seit altersher dachte man, was die meisten wohl auch heute noch denken: daß es sich da um die Wirkung des Lichts handeln müsse – dessen Berührung sei es, welche die Pflanze jeden Morgen veranlasse, ihre Blätter zu öffnen. So manche Entdeckung begann damit, daß jemand dem scheinbar Selbstverständlichen mit der Frage kam: Aber ist das wirklich so? De Mairan nahm seine Mimose und stellte sie in einen Raum, wo es gleichbleibend dunkel war. Und siehe da, auch weiterhin öffneten sich die Blätter tagsüber und rollten sich zur Nachtzeit wieder ein. Wenn es also das Licht nicht war, mußte es die Pflanze selber sein, die diese rhythmischen Veränderungen hervorbrachte. Diese Erkenntnis war die Geburtsstunde der Chronobiologie, der Wissenschaft, die die zeitlichen Aspekte der Lebensvorgänge untersucht.

Gut zwei Jahrhunderte nach jener Schlüsselbeobachtung dämmerte die Chronobiologie noch vor sich hin. Man wußte, es gibt endogene Rhythmen, man lernte mit der Zeit immer weitere von ihnen kennen, aber kaum jemand interessierte sich groß für sie. Mit ihrer systematischen Erforschung begann in den dreißiger Jahren vor allem Erwin Bünning. Er demonstrierte, daß sie bei praktisch allen Lebewesen von den Algen bis zum Menschen eine Rolle spielen; und er wies auf, daß die Tagesrhythmen den Organismen ins Genom gebaut sind und damit von grundlegender Bedeutung sein müssen.

Richtig zu entfalten aber begann sich die Chronobiologie erst um 1950, als einerseits klar wurde, daß die Lebensrhythmen keine müßige Schrulle der Natur, sondern von großer funktioneller Bedeutung sind; und als immer mehr Handwerkszeug zur Verfügung stand, der Sache auf den Grund zu gehen. Es waren vor allem Colin Pittendrigh in den Vereinigten Staaten und Jürgen Aschoff in Deutschland, die Pionierarbeit leisteten. Aschoff führte das Oszillarmodell ein: Irgendwo in den Lebewesen mußte ein Taktgeber existieren, ein biochemischer Prozeß, der regelmäßig auf und ab schwang – und der dabei die rhythmischen Zustandsänderungen der Außenwelt spiegelte. Vor wenigen Wochen versammelten sich Koryphäen des Fachs aus aller Welt in München, um Aschoff zu seinem fünfundsiebzigsten Geburtstag zu gratulieren und ihm für seine vielen Anregungen und seine vife, unfeierliche Kritik zu danken: Aus jenen tastenden Anfängen ist inzwischen ein weiter Forschungszweig geworden, der auf vielen Ebenen Tausenden solcher biologischer Metronomen auf der Spur ist und in dem selbst gestandene Fachleute langsam die Übersicht verlieren.

Warum den Lebewesen Uhren eingebaut sind, ist mittlerweile sonnenklar. Kaum einem ist es vergönnt, sein Leben in wirklich konstanten Verhältnissen zu verbringen. Auch wenn scheinbar nichts geschieht, ändert sich die Umwelt doch fortwährend in regelmäßigen Zyklen, gibt es Ebbe und Flut, kommen und gehen die Jahreszeiten, dreht sich die Erde und bringt mit jeder Umdrehung Tag und Nacht, Hitze und Kühle. Diesem zyklischen Wechsel müssen die Lebewesen angepaßt sein. Sie selber bleiben sich nicht gleich, sie verändern sich zyklisch mit den Tages- und den Jahreszeiten, sie oszillieren; und der Mensch bildet keine Ausnahme.

Irgendwo im Organismus muß mindestens eine Uhr sitzen, die ihm sagt, welche Tages- oder Jahresphase gerade an der Reihe ist, und die auch dann weitertickt, wenn die Informationen über die in der Außenwelt herrschende Zeit einmal ausbleibt. Und wie jede Uhr taugt auch ein innerer Oszillator nur dann etwas, wenn er gestellt werden kann.

Ginge nämlich eine Körperuhr auch nur ein wenig falsch, so würde sich der Fehler addieren. Drei Sekunden am Tag machen achtzehn Minuten im Jahr oder eine Stunde in gut drei Jahren – und für den Siebenunddreißigjährigen wäre unwiderruflich Mittag Mitternacht. Hätte die Evolution aber das Unmögliche geschafft und eine unstellbare physiologische Uhr konstruiert, die so präzise ginge wie eine Quarzuhr, so wäre selbst sie unbrauchbar. Wenn irgendein Schock sie auch nur einmal für einen Moment anhielte oder verzögerte, ginge sie für den Rest des Lebens falsch. Eine Umstellung auf andere Zeitzonen wäre schon gar nicht mehr möglich, und jede Migration müßte unterbleiben (jede weite Reise im Falle des Menschen ebenfalls). Komplexe Organismen mit mehreren Uhren von unterschiedlicher Genauigkeit hätten bald ein solches Durcheinander sich widersprechender Rhythmen, daß ihr Körper gar keine Zeit mehr wüßte.