Kaum hatten die Chronobiologen herausgefunden, dass auch Zellen nach einem eigenen Rhythmus "ticken", standen sie gleich dem nächsten Rätsel gegenüber: Welche Uhr war so klein, dass sie selbst in der winzigsten Zelle Platz hatte? Diese Frage ließ eigentlich nur eine Antwort zu: Eine Uhr, die in den Genen verankert ist.

Drosophila-Uhrgene © Universität Tübingen

Erste Hinweise auf ein genetisches "Uhrwerk" hatten schon frühere Versuche mit verschieden "getakteten" Hamstermutanten gegeben. Hamster, die abweichend von der Norm einem 20 Stunden-Zyklus folgten, gaben diese Eigenschaft an ihre Nachkommen weiter. Die individuellen Biorhythmen mussten demnach eine vererbbare Komponente aufweisen. Aber welche Gene waren verantwortlich? Und handelte es sich um ein einzelnes Uhren-Gen, oder waren mehrere beteiligt?

Antworten auf diese Fragen lieferte wieder einmal das "Haustier" der Genetiker, die Fruchtfliege Drosophila melanogaster. Schon Anfang der 1970er Jahre entdeckten Wissenschaftler des California Institute of Technology (Caltech) bei ihr ein erstes Uhren-Gen, das sie period (per) tauften. Es steuerte den täglichen Aktivitäts-Zyklus und das Schlüpfen der Fliegenpuppen. Doch nach dieser Entdeckung tat sich zunächst lange Zeit gar nichts mehr, die Chronobiologie schien auf der Stelle zu treten.

Erst 1984 kamen die Dinge wieder ins Rollen: Einer Forschergruppe um Michael Young von der Rockefeller Universität, gelang es, das period-Gen zu klonen und das von ihm produzierte Protein, PER genannt, zu identifizieren. Damit waren die ersten Bestandteile des Uhrwerks gefunden.

Inzwischen haben Chronobiologen sowohl bei Drosophila als auch bei höheren Tieren weitere Uhren-Gene mit Bezeichnungen wie timeless (tim) oder frequency (frq) identifiziert. "Wir haben das Gehäuse der biologischen Uhren abgenommen und blicken nun in ihr Innenleben", erklärt der Molekularbiologe Isaac Edery. Interessanterweise scheinen Fruchtfliege und Säugetiere die gleichen Gene für die Steuerung der inneren Uhr zu benutzen, setzen sie aber nicht immer in akkurat der gleichen Funktion innerhalb des Uhrwerks ein.

Wie dieses Uhrwerk allerdings genau funktioniert, ist ohnehin noch nicht eindeutig geklärt. Einige erste Modelle gibt es allerdings bereits...