Die Alge
Die Optogenetik verdankt ihren Ursprung einer Frage, die um 1990 nach nichts klang: Wie findet eine einzellige Grünalge das Licht? Drei Jahrzehnte später steuert dasselbe Prinzip Nervenzellen im Gehir
Ein hauchdünnes Glasfaserkabel im Mäusehirn, ein blauer Lichtblitz, eine Nervenzelle, die auf Kommando feuert: Was heute in Laboren rund um den Globus Alltag ist, lässt sich auf eine einzige, zunächst folgenlose Frage zurückführen. Wie erkennt die einzellige Grünalge Chlamydomonas das Licht, zu dem sie schwimmt? Für diese Frage gab es Ende der achtziger Jahre keinen Patienten, keinen Markt, keine Industrie. Es gab nur Neugier – und ein Max-Planck-Institut in Martinsried, an dem Peter Hegemann sie sich stellte.
Gestern hat die Nobelversammlung des Karolinska-Instituts drei Namen verlesen, die diese Linie bis in die Hirnforschung weitergeführt haben: Hegemann, inzwischen an der Humboldt-Universität zu Berlin, Georg Nagel von der Universität Würzburg und Karl Deisseroth aus Stanford. Das Komitee spricht von einer neuen Ära der Neurowissenschaft. Die eigentliche Geschichte dieses Preises aber ist eine andere: Sie handelt davon, was passiert, wenn ein Wissenschaftssystem Fragen zulässt, die auf keinem Förderantrag nach Weltveränderung klingen.
Von der Alge zur Nervenzelle
Hegemann vermutete früh, dass Lichtsensor und elektrischer Schalter der Alge ein und dasselbe Protein sein könnten: Empfänger und Türöffner in einem Molekül. 2001 fand sein Mitarbeiter Suneel Kateriya in einer Gendatenbank zwei vielversprechende Kandidaten, Nagel lieferte in Frankfurt den elektrophysiologischen Beweis in Froscheiern. 2002 und 2003 erschienen die Arbeiten zum Channelrhodopsin – gemeinsam mit dem Biophysiker Ernst Bamberg. Schon im Papier von 2003 schrieben die Autoren explizit, dass sich mit ihrem Fund andere Zellen allein durch Licht elektrisch anregen lassen könnten.
Diesen Schritt in die Säugetierbiologie ging ein Dritter: Karl Deisseroth, bis heute praktizierender Psychiater, kannte aus seiner klinischen Arbeit die Grobheit der Psychopharmaka – Substanzen, die das ganze Gehirn fluten, statt einen Schaltkreis zu adressieren. Er bat um die DNA des Algenproteins. 2005 steuerte sein Labor damit kultivierte Nervenzellen, zwei Jahre später lebende Mäuse. Noch im selben Jahr beeinflussten Nagel und Alexander Gottschalk das Verhalten von Fadenwürmern. Von dort verbreitete sich die Methode weltweit. 2021 berichtete ein Team aus Paris, Basel und Pittsburgh, dass ein durch Retinitis pigmentosa erblindeter Patient nach einer optogenetischen Gentherapie mit Spezialbrille wieder Gegenstände wahrnehmen, lokalisieren und berühren konnte.
Der Chor hinter den drei Namen
Die Nobelstiftung erlaubt höchstens drei Preisträger pro Auszeichnung. Diese Regel erzählt Wissenschaft zwangsläufig als Drama weniger Helden – und blendet aus, wie viele Hände an einem Durchbruch beteiligt sind. Ernst Bamberg stand als Mitautor auf allen drei Schlüsselpapieren. Ed Boyden und Feng Zhang trugen die entscheidenden Zellexperimente von 2005. Zhuo-Hua Pan brachte das Protein früh in Netzhautzellen. Und Gero Miesenböck ließ bereits im Frühjahr 2005 Fliegen per Laserblitz springen – mit einem anderen lichtgesteuerten Mechanismus, Monate vor dem Fadenwurm.
Dass die Entdeckerrunde deutlich größer ist, hat eine andere Jury längst dokumentiert: Der dänische Brain Prize ging 2013 für die Optogenetik an sechs Forscher auf einmal, darunter Bamberg, Boyden und Miesenböck. Nichts davon schmälert die drei Geehrten. Es verschiebt nur die Perspektive darauf, wie wissenschaftlicher Fortschritt tatsächlich entsteht.
Was die Alge über Förderung lehrt
Abraham Flexner nannte seinen berühmten Essay von 1939 Die Nützlichkeit nutzlosen Wissens. Die Optogenetik liefert ein nahezu lehrbuchhaftes Beispiel. Wer um 1990 einen Antrag zum Schwimmverhalten einzelliger Grünalgen las, konnte beim besten Willen keine Therapie gegen Blindheit darin erkennen. Genau deshalb taugt der absehbare Verwendungszweck nicht als alleiniger Maßstab für Forschungsförderung. Die Zeitskalen passen nicht zusammen: Viele Förderprojekte laufen über wenige Jahre, diese Geschichte brauchte Jahrzehnte.
Hätte ich diese Alge gefördert, um 1990, ohne zu wissen, was ihr folgt? Wer ehrlich Nein sagt, hat gerade gelernt, warum Förderung nicht nur Projekten gelten darf, sondern Köpfen und Freiräumen.
Hinzu kommt die Standortfrage, die Daniel Fürg in der Folge zuspitzt: Die Grundlagen entstanden wesentlich in Deutschland – in Martinsried, Regensburg, Frankfurt, später Berlin und Würzburg. Der klinische Durchbruch kam aus einem internationalen Team. Wissenschaft ist, wie Fürg nüchtern festhält, keine Nationalmannschaft:
Wem eine Ernte gehört, ist die falsche Frage. Die richtige lautet, ob wir weiter den Boden bereiten, auf dem solche Jahrzehntfragen wachsen dürfen, mit Instituten, die Freiräume bezahlen, statt nur Meilensteine.
Dass der erste Medizin-Nobelpreis überhaupt – 1901 an Emil von Behring – ebenfalls nach Deutschland ging, ist eine historische Fußnote. Dass 125 Jahre später wieder zwei hier forschende Wissenschaftler auf der Liste stehen, und mit Svante Pääbo erst vor vier Jahren ein weiterer, ist eine Erinnerung daran, dass der Boden trägt, wenn man ihn pflegt. Und dass es keine Garantie dafür gibt, dass das so bleibt.
Zum Weiterhören
In der heutigen Ausgabe von Daniels Daily zeichnet Daniel Fürg die Linie von der Grünalge bis zum sehenden Patienten im Detail nach, benennt die nicht geehrten Mitstreiter – von Ernst Bamberg bis Gero Miesenböck – und destilliert drei Prüffragen für jede Nützlichkeits-Debatte über Forschung. Alle Originalpapiere von 2002 bis zum Patientenbericht 2021 sowie die Verkündung des Karolinska-Instituts sind auf der Episodenseite verlinkt.
