Von Elena Bernard
Am 27. April 1961 startet der Mediziner Jürgen Aschoff einen Selbstversuch, der in die Wissenschaftsgeschichte eingehen sollte. Seine Forschungsfrage: Wie entwickelt sich der Tagesrhythmus des Menschen, wenn jegliche äußeren Taktgeber fehlen? Ohne Uhr, ohne Sonnenlicht und ohne Kontakt zur Außenwelt lebt Aschoff damals neun Tage und Nächte in einem eigens dafür eingerichteten Bunker unter der Universität München. Wann er das Licht an- oder ausschaltet, wann er schläft und aufsteht, entscheidet er nach Gefühl. Während der selbstbestimmten Tage misst er immer wieder seine Körpertemperatur, und seinen Urin sammelt er für spätere Untersuchungen in Bechern.
Das Ergebnis: Obwohl Aschoff keinerlei Hinweise auf die äußere Zeit hat, verschiebt sich sein Tagesrhythmus in der Abschottung nur minimal. Er steht morgens nur geringfügig später auf als außerhalb des Bunkers, seine Körpertemperatur zeigt die typischen Schwankungen im Tagesverlauf und sein Stoffwechsel behält seine rhythmische Aktivität. Damit hat Aschoff als Erster nachgewiesen, was er und andere Forschende zuvor nur vermuten konnten: Der Mensch hat einen eingebauten Taktgeber, eine Art innere Uhr.
Als Direktor des Max-Planck-Instituts für Verhaltensphysiologie im Oberbayerischen Seewiesen wiederholt Aschoff seinen Isolationsversuch in den folgenden Jahrzehnten mit Hunderten Freiwilligen, die sich bereit erklären, teils monatelang völlig abgeschnitten von der Außenwelt in einem Bunker zu wohnen. 1981 fasst er die Ergebnisse in einem Satz zusammen: „Alle unter natürlichen Bedingungen beobachtbaren tagesperiodischen Prozesse bleiben erhalten.“
Nur eine kleine Änderung gegenüber dem äußeren Rhythmus stellt er fest: Die Tageslänge der Testpersonen im Bunker pendelt sich im Durchschnitt nicht auf 24, sondern auf 25 Stunden ein.
Molekulare Grundlagen
Doch woher weiß unser Körper, wann es Zeit ist, zu wachen oder zu schlafen? Dafür sorgt ein ausgeklügeltes Wechselspiel verschiedener sogenannter zirkadianer Gene und Proteine in unseren Zellen. Wir haben also nicht nur eine einzige innere Uhr, sondern Tausende in den verschiedenen Zellen unseres Körpers. Der Haupttaktgeber befindet sich aber im Gehirn, in einer Region namens Nucleus suprachiasmaticus. Jeden Morgen aktivieren Proteine in der Hirnregion, etwa das sogenannte CLOCK-Protein, eine Reihe von Genen, die unseren Tagesrhythmus steuern, darunter das sogenannte period-Gen.
Das von diesem Gen produzierte Period Circadian Regulator Protein, kurz PER, beeinflusst die Aktivität zahlreicher weiterer Gene und sorgt auf diese Weise dafür, dass wir fit für den Tag werden: Unser Blutdruck und unsere Körpertemperatur erhöhen sich, unser Stoffwechsel kommt in Gang und unsere Muskeln stellen sich auf Aktivität ein. Zudem reguliert PER durch eine negative Rückkopplung seine eigene Produktion: Es blockiert die Wirkung von CLOCK und hemmt auf diese Weise das period-Gen. Mit fortschreitendem Tagesverlauf wird dadurch immer weniger PER hergestellt. So können wir am Abend zur Ruhe kommen. Zuvor herunterregulierte Gene produzieren das Schlafhormon Melatonin, Körpertemperatur, Blutdruck und Stoffwechselaktivität sinken wieder und unser Körper schaltet sich in den Ruhe- und Regenerationsmodus – bis am nächsten Morgen der Spiegel von PER weit genug gefallen ist und CLOCK uns wieder munter machen kann.
