Wer ist dieser Mann, der schon in seiner Schulzeit wusste, dass die nächsten großen Erkenntnissprünge im Bereich der Biologie liegen werden – und der dann doch Physik und Mathematik studiert hat? Er heißt Matthias Mann, ist 52 Jahre alt und sagt, dass ihm die Physik einfach nähergelegen habe. Was für ein Glück!

Diesem Umweg ist es zu verdanken, dass er heute die Wissenschaft vom Leben umkrempelt. Mit Apparaten, die die molekularen Bestandteile im Inneren von Zellen so exakt vermessen können wie nie zuvor. Mit Algorithmen, die in einer Flut von Daten Mechanismen sichtbar machen, die einmal zur Bekämpfung oder zur Vermeidung von Krankheiten genutzt werden könnten. Dafür wird er mit dem Körber-Preis für Europäische Wissenschaft geehrt.

Matthias Mann erforscht Proteine, jene molekularen Maschinen und Bauelemente, die lebenden Organismen Form und Funktion geben. Die Choreografie der Eiweißmoleküle, die als Botenstoffe, Konstruktionsmaterial, Enzyme oder Rezeptoren in jeder Zelle funktionieren, entscheidet, wie wir aussehen und wie wir uns fühlen. Ob wir gesund oder ob wir krank sind. Früher war Proteinforschung ein mühsames Geschäft, mitunter dauerte es eine Forscherkarriere lang, die Funktion eines einzigen Moleküls zu entschlüsseln. Mann aber will nicht ein Protein untersuchen. Er will sie alle verstehen.

Im Erdgeschoss des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried südöstlich von München surren graue Kästen vor sich hin, jeder so groß wie ein Kühlschrank. Zwölf solcher Maschinen (Listenpreis rund 500.000 Euro) hat Mann hier stehen. Trotzdem drängeln sich seine Mitarbeiter, um Messzeiten an diesen Massenspektrometern zu erhalten.

Die Geräte sind so etwas wie superempfindliche Waagen. Sie können das Gewicht einzelner Moleküle messen. Durch haarfeine Leitungen drückt eine Pumpe Proteinextrakte aus Zellen in das Messgerät, das Augenblicke später die Gewichte der Moleküle auf einem Computerdisplay angibt. An seiner Masse können die Wissenschaftler das Protein erkennen, das gerade durch den Detektor geflogen ist. Manns Lieblingsgerät steht jedoch im Keller. Er nennt es die "Alpha-Maschine". An ihr erproben seine Mitarbeiter neue Messtechniken und Bauteile, die in einigen Jahren vielleicht zum Standard in allen Massenspektrometern gehören.

Chemiker und Physiker benutzen die Massenspektrometrie seit hundert Jahren für ihre Molekülanalysen. Das Verfahren ist außerdem eines der wichtigsten Werkzeuge bei Dopingkontrollen – es verrät, welche Drogenmoleküle sich im Athletenkörper befinden.

Erst dem Yale-Professor John Fenn gelang es in den 1980er Jahren, eine Methode zu entwickeln, um auch große Biomoleküle mit diesen Apparaten zu wiegen. Dabei werden die Proteinproben mit einer Flüssigkeit vermischt und durch eine feine Düse gepumpt, an der eine elektrische Spannung anliegt. Die Flüssigkeit in dem sogenannten Elektrospray verdampft – zurück bleiben elektrisch geladene Moleküle, die je nach ihrer Masse eine unterschiedliche Flugbahn durch das Messgerät hinlegen.

Matthias Mann arbeitete bei der Entwicklung dieser Technik mit, für die sein Doktorvater Fenn im Jahr 2002 mit dem Nobelpreis für Chemie geehrt wurde. Während seiner Diplomarbeit in Göttingen hatte Mann den Amerikaner getroffen. Er war ihm über den Atlantik gefolgt, um in Yale seine Doktorarbeit zu beginnen. Seine Kollegen waren damals skeptisch, und "die ersten zwei Jahre sah das nicht so aus, als ob es je etwas werden würde", erinnert sich Mann. Doch dann gelang es den Forschern, die Proteine zum Fliegen zu bringen, ohne sie dabei zu zerstören. "Wären wir gescheitert, hätte ich immerhin noch einen Doktortitel von der Yale University gehabt und hätte die Massenspektrometrie vielleicht im Umweltschutz eingesetzt", sagt Mann. "Ich hatte nicht geplant, im akademischen Bereich zu bleiben."

Dem Durchbruch in den USA folgten weitere Verbesserungen an dem Messverfahren, die Mann nach seiner Zeit in Yale auf Stationen an der Universität von Süddänemark und am Europäischen Molekularbiologie-Labor in Heidelberg entwickelte. 2005 wurde er schließlich zum Direktor des Max-Planck-Instituts in Bayern berufen. Zu Manns Errungenschaften zählen Verfahren, mit denen sich die gewogenen Proteine per Computer identifizieren lassen, eine optimierte Sprühmethode und eine Technologie, mit der sich nicht nur die Art der Proteine in einer Zelle bestimmen lässt, sondern gleichzeitig ihre Menge. Damit gelang es seiner Arbeitsgruppe im Jahr 2008 erstmals, sämtliche Proteine einer lebenden Zelle zu bestimmen. Der Übersichtlichkeit halber hatten sich die Forscher für Hefezellen entschieden, die nur 4.400 verschiedene Proteine produzieren. Bei menschlichen Zellen rechnen sie mit mindestens der doppelten Zahl. Diese zu kartieren ist eines der Vorhaben, denen sich Mann gerade widmet.