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Phänomene

Was lässt uns ticken?

Den Uhren-Genen auf der Spur

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.

Erste Uhren-Gene identifiziert

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.

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

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Stand: 27.03.2002

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Die innere Uhr
Was lässt uns ticken?

Alles schwingt...
Biologische Rhythmen in der Natur

Warum gibt es biologische Uhren?
Anpassung an eine sich drehende Welt...

Das Rätsel des Heliotrops...
Woher weiß die Pflanze, wo die Sonne steht?

Stabil aber verstellbar...
Welche Eigenschaften hat die innere Uhr?

Wo sitzt die Uhr?
Fische und Vögel geben erste Indizien

Die innere Uhr bei Säugetieren
10.000 Zellen auf einem Stecknadelkopf...

Wie viele Uhren haben wir?
Die Uhr tickt in der Petrischale...

Was lässt uns ticken?
Den Uhren-Genen auf der Spur

Prinzip Rückkopplung
Wie tickt die innere Uhr?

Licht als Zeitgeber
Ein Komplex ist der Schlüssel...

Haupt- und Nebenuhren
Das Problem der Synchronisation

Wenn Schäfchenzählen nichts mehr hilft...
Dem Rätsel des Schlaf-Wach-Rhythmus auf der Spur

Schichtarbeit und Jetlag
Wie überliste ich die innere Uhr?

Lerchen und Eulen
Welcher "Chronotyp" sind Sie?

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