Die Wichtigkeit des Scheiterns: Ein Interview mit Paul Nurse Inspire article

Übersetzt von Daniel Busch. Ein gescheitertes Experiment hat die Karriere von Paul Nurse inspiriert, die in der Auszeichnung mit dem Nobelpreis gipfelte.

Sir Paul Nurse
Mit freundlicher Genehmigung
von Rosie Hallam

Als Paul Nurse in den 1960ern mit dem Studium begann, wussten die Wissenschaftler, dass sich Zellen teilen und dabei Kopien von sich selbst anfertigen. Allerdings blieben zentrale Fragen unbeantwortbar: was veranlasst Zellen, sich zu teilen? Was kontrolliert diese Teilungen? Wie wird die Verdopplung der DNA initiiert? Von diesen Fragen gefesselt widmete Nurse einen Großteil seiner Karriere der Identifizierung der zentralen Mechanismen des Zellteilungsprozesses – eine Arbeit, die letztendlich mit dem Gewinn des Nobelpreises belohnt wurde. Allerdings hätten die Dinge auch ganz anders laufen können.

“Ich hatte sehr gute Noten in der Schule und mir wurde ein Studienplatz an jeder Universität angeboten, an der ich mich beworben hatte”, sagt Nurse, der heute das Francis Crick Institut in London, Großbritannien leitet. “Allerdings hatten die Angebote zur Bedingung, dass ich einen sehr grundlegenden Französischtest bestünde, und ich bin sechs Mal gescheitert – es ist nicht so, dass ich es nicht versucht hätte, aber ich bin vollkommen inkompetent, was Sprachen angeht.”

Entgegen allen Erwartungen

Immer noch mit seinem Französisch kämpfend verließ Nurse die Schule und arbeitete eine Zeitlang als Techniker in einem Labor einer örtlichen Guinness-Brauerei. Jede Woche erledigte er schnell seine Arbeit, was ihm genug Zeit für Forschungsprojekte ließ, die er liebte. Doch trotz wiederholter Versuche konnte er seinen Französischtest einfach nicht bestehen. Es bedurfte eines zufälligen Zusammentreffens mit dem Genetik-Professor John Jinks, um Nurses wissenschaftliche Karriere zu entfachen. Jinks erkannte sein Potential und sorgte dafür, dass er sich als Student der Biologie an der Birmingham University, Großbritannien einschrieb. “Die Sache hatte einen Haken”, erinnert sich Nurse, “die Universität bestand darauf, dass ich im ersten Jahr Französische studierte.”

Weitere Hürden sollten folgen. “Zuerst interessierte ich mich für Ökologie, aber eine Exkursion in Freiland inklusive Sammeln von Proben aus eiskaltem Wasser machten mir klar, dass ich besser für die warme Umgebung des Labors geeignet war”, sagt Nurse. Dort geschah es dann, dass der unter Anleitung des exzentrischen Zoologie-Professors Jack Cohen ein Projekt in Angriff nahm, bei dem er die Zellatmungsrate von sich teilenden Fischeiern maß.

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„Zellteilung ist die Basis allen Wachstums und Entwicklung – ich war sofort von ihr fasziniert“, erinnert sich Nurse. Über den Zeitraum der nächsten Monate sammelte er vorsichtig Eier aus dem Aquarium der Universität und platzierte sie in einer versiegelten Kammer. Dann maß er, unter genauester Beobachtung der Effekte verschiedener Hemmstoffe, die Sauerstoffkonzentrationen der Umgebung. „Ich bemerkte bald, dass die Zellatmungsrate alle 15 Minuten oder so oszillierte, was ebenso ungefähr die Zeit ist, die Fischeier benötigen, um sich zu teilen“, sagt er. „Merkwürdigerweise blieb dieses Muster unabhängig von Änderungen im System bestehen – es schien unglaublich robust zu sein.“

Nur eine Woche bevor Nurse die Ergebnisse seiner Arbeit einreichen sollte, versetzte ihn ein vermeintlicher Routinekontrolltest in großes Erstaunen. “Ich ließ das Experiment ohne Eier in der Kammer ablaufen und maß die gleiche perfekte Oszillation”, sagt er. “Ich wiederholte das Experiment wieder und wieder, überzeugt davon, das sein Fehler vorliegen müsse. Letztendlich erkannte ich dann jedoch, dass ich die ganze Zeit anstatt der Respirationsrate der Eier vielmehr die Effekte des Thermostats in meinem Apparat gemessen hatte. Es war ein kompletter Fehlschlag vom Beginn bis zum Ende.

Mit seinen Noten in Gefahr und nur einer Woche bis zum Präsentationstermin seiner Studie, sah sich Nurse mit einem großen Problem konfrontiert. “Das Einzige, das mir einfiel im meinen Abschluss zu retten war ein kleines Theaterstück”, erinnert er sich. “In meiner Präsentation durchlebte ich die ganze Studie erneut, von seinem spannenden Beginn bis zu seinem desaströsen Ende – und irgendwie waren die Zuhörer beeindruckt. Eine Kernaussage war: Führe Kontrolluntersuchungen zu einem frühen Zeitpunkt durch, sobald es anfängt interessant zu werden!”

Während der M-Phase des
Zellzyklus trennen sich die
Chromosomen während
Tochterzellen geformt
werden.

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von Jan Ellenberg.

Weiter machen

“An meinen Tiefpunkten dachte ich über alternative Karrieren nach”, sagt er, “aber im Herzen bin ich ein überzeugter Experimentalist und ich hatte im Laufe meiner Karriere das Glück sehr unterstützende Kollegen zu haben.” Unbeirrt machte Nurse schließlich seinen Abschluss und erarbeitete sich seinen Doktortitel. Als Postdoc verstand er den Zellzyklus als Möglichkeit mehr über die Prozesse zu verstehen, die ihn am meisten fesselten: die Natur des Lebens. “Die Zelle ist die kleinste Einheit, die das Leben zeigt”, sagt er. “Der Schlüssel zu diesem Verständnis ist das Wissen darüber, wie Informationen in der Zelle verwaltet werden, um eine Ordnung in Raum und Zeit zu schaffen.

Inspiriert von Studien, die zeigten wir Genetik benutzt werden konnte, um den Zyklus von Bäckerhefe zu untersuchen, kehrte Nurse zu seinem Forschungsobjekt aus den Zeiten des Guinness-Labors zurück: Brauhefe. “Ich wollte einen Modellorganismus, der einfach und effektiv war”, erinnert er sich. Er leitete Arbeit an, die Hefe so behandelte, dass zufällige Mutationen im Hefegenom induziert wurden.

Nurse hatte erkannt, dass der Schlüssel zur Identifizierung der Gene, die die Zellteilung steuern, in der Untersuchung von Zellen liegt, die sich besonders langsam (was große Zellen hervorbringt) oder besonders schnell (was kleine Zellen hervorbringt). Die zweite Kategorie wird durch Zufall entdeckt als Nurse einige ungewöhnlich kleine Zellen beobachtete, die sich schneller teilten bevor sie wachsen konnten. Er identifizierte eine Mutation in einem Gen mit dem Namen cdc2 die eine Rolle in einleitenden Schlüsselstadien des Zellteilungszyklus zu spielen scheint. “Manchmal gibt die Natur selber die besten Hinweise”, sagt er.

Nach der Entdeckung des cdc2-Gens in einer anderen Hefeart, fragte sich Nurse, ob das Gen in allen Organismen existieren könne – eine Frage der er sich 1984 in den Laboren des britischen Imperial Cancer Reasearch Funds widmete. “Es gab einige hochgezogene Augenbrauen bezüglich der Frage was ein Hefen-Forscher an einem Krebsforschungszentrum sollte”, sagt er. Sein Team nahm eine menschliche Genbibliothek und fügte sie zu Hefen hinzu, denen das cdc2-Gen fehlte. Unglaublicherweise lief der Zellzyklus normal ab, nachdem der Hefe eines der menschlichen Gene zugefügt wurde. Diese Beobachtung ermöglichte es Nurse die verblüffende Schlussfolgerung zu ziehen, dass ein fundamentaler Motor zum Antrieb des Zellzyklus in allen Spezies der Gleiche ist, ein Mechanismus der 1-1,5 Milliarden Jahre der Evolution durchlaufen hat.

Gemeinsamen mit seinem Freund und Kollegen Tim Hunt führte diese Arbeit zur  Entdeckung von zellulären Botenmolekülen, genannt Cyclin-abhängige Kinasen – zellulären Boten, die Signale weitergeben – und anderen Einsichten in die Natur des Zellzyklus, alle bedeutsam für das Verständnis von Gesundheit und Krankheit. Im Jahr 2001 wurde Nurse, Hart und Leland H. Hartwell für ihre Entdeckungen von Schlüsselregulatoren des Zellzyklus der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin verliehenw1.

“Es ist wichtig, die wahren Geschichten hinter der Wissenschaft und dem Scheitern und den Erfolgen zu kennen, die fester Bestandteil unserer Arbeit sind, um künftige Generationen von Wissenschaftlern zu inspirieren”, fügt Nurse hinzu. “Es gibt immer noch eine ganze Menge darüber zu lernen, wie Zellen sich in Zeit und Raum organisieren, aber ich rechne aufgrund der von uns entwickelten Methodologie mit echten Fortschritten im kommenden halben Jahrhundert. Und natürlich auch – wie ich von meinen fruchtlosen Versuchen mit Fischeiern gelernt habe – von den zahllosen Misserfolgen, die wir auf dem Weg gemacht haben.”

Nurse, Hunt und Hartwell verwendeten Methoden der Genetik und der Molekularbiologie um die Mechanismen zu identifizieren, die die verschiedenen Phasen des Zellzyklus kontrollieren. G1-Phase (gap 1 growth phase): die Zelle wächst; S-Phase (synthesis phase): die Chromosomen werden durch der DNA-Synthese verdoppelt; G2-Phase (gap 2 growth phase): die Zelle bereitet sich auf die Teilung vor; M-Phase (mitotic phase): die Chromosomen werden in der Mitose getrennt und in Tochterzellen angeordnet.
Mit freundlicher Genehmigung von Nicola Graf

Danksagung

Die Originalversion dieses Artikels wurde in EMBLetc, dem Magazin des European Molecular Biology Laboratory (EMBL)w2 veröffentlicht.

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Web References

  • w1 – Im Jahr 2001 wurde der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin gemeinsam an Leland H. Hartwell, Tim Hunt und Sir Paul M. Nurse verliehen. Erfahre mehr zu Sir Paul Nurse auf der Website des Nobelpreises.

  • w2 – EMBL ist eine der weltbesten Forschungseinrichtungen, die sich der Grundlagenforschung der Lebenswissenschaften verschrieben hat. EMBL ist Mitglied von EIROforumw3, dem Herausgeber von Science in School.

  • w3 – EIROforum ist eine Zusammenarbeit zwischen acht der größten europäischen internationalen Forschungsorganisationen, die ihre Forschungsergebnisse, Einrichtungen und Expertisen mit dem Ziel kombinieren, die europäische Forschung ihr ganzes Potential erreichen zu lassen. Als Teil seiner Bildungs- und Öffentlichkeitsbemühungen veröffentlicht EIROforum Science in School.

Resources

Author(s)

Adam Gristwood ist ein Journalist und Herausgeber am European Molecular Biology Laboratory (EMBL)w2. Während er meistens über die Lebenswissenschaften schreibt, hat er auch Berichte über die Atacamawüste, den Large Hadron Collider und einen Helikopter verfasst.




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