Haben Sie Angst vor der Chemie? Keine Bange, die folgenden Zeilen sollen nicht schweißtreibend wirken, sondern Sie entführen auf eine virtuelle Reise mit den beiden frisch gebackenen Chemie-Nobelpreisträgern in das Venedig des Lebens. Dabei gondeln wir mit Peter Agre und Roderick MacKinnon zwar nicht über den Canale Grande der Lagunenstadt, sondern über zahlreiche canali piccolissimi mitten hinein in die Wässerchen des Lebens. Und die sind mindestens genauso interessant wie la bella Venezia.

Was Mensch und Venedig vereint, ist Salzwasser. Ohne es wären beide staubig und tot. Und für beide ist der richtige Pegelstand überlebenswichtig. Zu 70 Prozent gluckern wir als Salzwasser daher, das wissen die Biologen schon seit langem. Nur eines wussten sie nicht: Wie verflixt kommt das Wasser in unsere Zellen, und zwar so viel, dass wir nicht im eigenen Saft ersaufen? Und wie kommt es wieder heraus, ohne dass wir zu Schrumpfköpfen verdorren? "Ganz einfach", sagt unser 54jähriger Gondoliere Peter Agre von der Johns Hopkins University School of Medicine in Baltimore, "dafür gibt es eigene Wasserkanäle in den Zellmembranen. Jeder dieser Kanäle besteht aus einem speziellen Eiweiß, einem Membranprotein. Das habe ich 1988 entdeckt und dann seine räumliche Struktur aufgeklärt. Dafür bekomme ich jetzt eine Hälfte des Chemie-Nobelpreises."

So einfach ist das im Venedig des Lebens. Wasser strömt durch eigene Kanäle in die Zellen ein und aus. "Aber nur reines Wasser, sonst nichts anderes", betont Agre. "Heute können wir ein Wassermolekül auf seinem Weg durch die Zellmembran verfolgen und verstehen, warum keine anderen kleinen Moleküle hindurchdringen". Das könnte das modrige Venedig zur Revitalisierung brauchen: Kanäle, die reinstes Wasser in seine trübe Brühe schleusen.

Aber wie kommen dann die lebenswichtigen Salze richtig dosiert in uns hinein? "Durch einen anderen Typ von Membrankanälen", sagt unser zweiter Gondoliere, der 47jährige Roderick MacKinnon vom Howard Hughes Medical Institute der New Yorker Rockefeller University. Im Wasser lösen sich die Salze auf in elektrisch geladene Teilchen, in sogenannte Ionen, erklärt er. "Mir ist es 1998 gelungen, einen speziellen Ionenkanal in seinen räumlichen Details aufzuklären. Dieser Kanal transportiert ausschließlich das Salz Kalium und heißt deshalb Kaliumkanal. Dafür bekomme ich die andere Hälfte des Nobelpreises." Denn seither verstehen die Forscher auch, wie Ionen durch Kanäle strömen. Sie können nun buchstäblich verfolgen, wie das Leben sich sein Salz in die Suppe holt.

Ähnlich wie das Leben in Venedig undenkbar ist ohne Kanäle sind die speziellen Transportkanäle für Wasser und all die verschiedenen Salze fundamental wichtig für jegliches Leben. Denn ob Pflanze, Mikrobe oder Tier, alle Wesen bestehen aus wässrigen Zellen. Deren Hülle, die Membran, muss kontrolliert wasser- und salzdurchlässig sein, damit jede Zelle ihren Innendruck regeln kann. Dabei spielen Salze und andere kleine Moleküle eine zentrale Rolle. Da Salze, aber auch etwa Zucker, reines Wasser anziehen, können beispielsweise Pflanzen und Bäume Wasser über viele Meter hoch pumpen, von der Wurzel bis in die molekülreichen Blätter des Wipfels. Dieser Pumpeffekt, Osmose genannt, sorgt für inneren Druck. Er hält nicht nur Pflanzen in Form (sonst sacken sie welk zusammen), sondern sorgt auch für die Funktion unserer Nieren oder regelt den Blutdruck.

Bei seiner Suche nach den schon lange postulierten Wasserkanälen wurde unser erster Gondoliere Peter Agre fündig bei einem bestimmten Eiweiß in roten Blutzellen, aber auch in Nierenzellen. Um dessen wasserleitende Eigenschaft zu testen baute er es in die Membranen künstlicher, wasserdichter Zellen ein - und siehe da, plötzlich wurden sie wasserdurchlässig. Es war auch bekannt, dass Quecksilberionen den Wasserhaushalt lebender Zellen blockieren. Agre traktierte sein Eiweiß mit Quecksilber, und es leitete kein Wasser mehr. "Ich nannte es Aquaporin, also Wasserpore", sagt er. "Inzwischen wissen wir, dass es eine ganze Familie verschiedener Aquaporine gibt, in Bakterien, Pflanzen und Tieren." Alleine beim Menschen sind inzwischen elf Aquaporin-Varianten bekannt. Doch was soll diese venezianische Kanalvielfalt?