Donnerstag

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0. November 2016
 

Bürgerhaus Gräfelfing am Bahnhofsplatz
  
 Reihe: Autoren und Referenten aus Gräfelfing und dem Würmtal


Prof. Dr.
Petra Schwille

Direktorin der Abteilung "Cellular and Molecular Biophysics" am Max-Planck-Institut für Biochemie in Martinsried


Foto: acatech - Deutsche Akademie der Technikwissenschaften

Wie einfach
kann Leben sein ?
Aus den aktuellen Forschungen einer Biophysikerin
 

Presseartikel


Was eigentlich ist Leben? Wie funktioniert es? Kann es einfach sein? Gemeint ist zelluläres Leben. Eine Zelle ist die kleinste lebende Einheit aller Organismen.

Viele Menschen träumen vom einfachen Leben. Aber das menschliche Leben ist, was seine Komplexität angeht, nur die Spitze des Eisbergs, denn selbst das Leben winziger Einzeller ist so vielfältig, dass es auch durch modernste naturwissenschaftliche Methoden noch nicht in seiner Gesamtheit zu verstehen und physikalisch präzise zu beschreiben ist. Warum ist Leben bisher nur als unfassbar komplex vorstellbar? Wie war es an seinem Ursprung und welche Moleküle und Prozesse standen am Anfang? Wie sieht die Wechselwirkung zwischen den Molekülen aus?

Petra Schwille berichtet aus neuester Forschung, die versucht, in den komplexen Prozessen in lebenden Zellen diejenigen zu identifizieren, die fundamental für das Leben als Ganzes sind. So kann z.B. eine einzeln lebende Zelle sich selbst erhalten. Sie kann sich teilen und so vermehren. Sie kann überleben und kann sterben. Und diese Prozesse sollen unter vereinfachten Laborbedingungen isoliert werden. Ziel ist, die Erzeugung einer biologischen Minimalzelle, den Übergang von unbelebter zu belebter Materie im Labor nachzustellen. Aber könnte aus unbelebter organischer Materie eigentlich spontan eine lebende Zelle entstehen ?

Petra Schwille stammt aus Sindelfingen, hat in Stuttgart und Göttingen Physik und Philosophie studiert, am Göttinger Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie bei Nobelpreisträger Manfred Eigen promoviert und dort nach einem USA-Aufenthalt eine Arbeitsgruppe geleitet. 2002 wurde sie Professorin für Biophysik an der TU Dresden. Seit 2011 ist sie wiss. Mitglied und Direktorin am MPI für Biochemie in Martinsried. Sie leitet die Abteilung „Molekulare und zelluläre Biophysik“, wo sie u.a. an der Entwicklung biophysikalischer Methoden zum Studium einzelner Moleküle arbeitet. Mit ihrer Familie lebt sie in Planegg.

Die Biophysik ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die zum einen versucht, Prozesse in biologischen Systemen mit Hilfe der Gesetze der Physik und ihrer Messmethoden zu untersuchen und zu beschreiben, zum anderen sich aber auch mit der gezielten Neu- und Weiterentwicklung physikalischer Methoden zur Untersuchung biologischer Prozesse beschäftigt. Auch die Bionik kann der Biophysik zugerechnet werden. Kurz gesagt ist die Biophysik die Anwendung der Physik auf Biologisches und umgekehrt. (Wikipedia)
 



Glucose





Welche Minimalausstattung
braucht eine Zelle zum Leben ?
© MPI für Biochemie
Forschungsabteilung „Molekulare und zelluläre Biophysik“
(Petra Schwille)

"Indem Min-Proteine zwischen den Zellpolen von Bakterien oszillieren, positionieren sie die Zellteilungsmaschinerie und legen die Zellmitte fest. Übertragen Forscher die Min-Proteine auf künstliche Membranen, bilden sich Oberflächenwellen aus.
In Grün ist das Protein MinD,
in Rot das Protein MinE dargestellt."

                         
                      Petra Schwille verfolgt ein großes Projekt: Sie will künstliche Zellen entwickeln.

Ihr Ziel ist es (wissenschaftlich ausgedrückt), in geeigneten reduktionistischen Ansätzen im Kontext der synthetischen Biologie essentielle biologische Phänomene so zu rekonstituieren, dass ihre Grundprinzipien einfach darstellbar und einer quantitativen Analyse zugänglich werden.
(Quelle: Leopoldina)   Genau genommen, einen Baukasten zu bekommen, aus dem sich Zellen für jeden beliebigen Zweck maßschneidern lassen. Wenn das gelingt, wäre es vielleicht ein Meilenstein für die Zellbiologie, die Biotechnologie und eventuell auch die Medizin.
"Das Leben war ja nicht immer so kompliziert, wie es jetzt heute ist nach diesen dreieinhalb Milliarden Jahren Evolution. Und wir wollen eigentlich verstehen, wie kann es denn auch einfach sein. Die einfachsten Zellen, die man sich denken kann, wie müssen die aussehen? ... welche Module, welche Funktionselemente braucht man denn überhaupt minimal? Wir gehen jetzt weg von der tatsächlichen Körperzelle, wo es wahnsinnig viele sind, und versuchen, es wirklich so weit wir möglich runterzukochen."
(Quelle: Deutschlandradio Kultur )

„Unsere Vision ist, immer mehr Bausteine aus natürlichen und synthetischen Biomolekülen zusammenzufügen, bis wir schließlich die Minimalversion einer Zelle vor uns haben.“

"Wir glauben einfach, dass es keinen fundamentalen Unterschied gibt zwischen toter und lebender Materie. Die Moleküle, die eine Zelle aufbauen, verstehen wir inzwischen sehr gut und wir verstehen auch immer mehr von den Wechselwirkungen zwischen den Molekülen, die das Leben ausmachen. Jetzt ist halt die Frage: Wo findet da der Übergang von etwas nicht Lebendigem zu etwas Lebendigem statt? Findet überhaupt ein Übergang statt?" (Quelle: SZ Mai 2015)

Ab wann ist Materie nicht mehr unbelebt – womit also beginnt Leben? Lässt sich das durch die Synthese einer künstlichen Zelle möglicherweise nachvollziehen ? Lässt sich das durch die Synthese einer künstlichen Zelle möglicherweise nachvollziehen ? Zelluläre und molekulare Biophysik:  "Das ABC des Lebens" -

"
Visionen von einer neuen Schöpfung interessieren mich nicht. Die große ungeklärte Frage ist doch: Wie entsteht aus toter Materie, dem Anorganischen, das Lebendige? Solange das nicht geklärt ist, können wir immer noch einen göttlichen Funken vermuten. Das darf man natürlich, aber ich glaube nicht daran. ...  Ich will nicht die Menschheit retten, dafür ist mein Beitrag einfach zu klein. Mich treibt wirklich Neugier."
(Interview Der Tagesspiegel 2013)
 


Viren

Bakterien

Zellmembran

Eizelle

Zellteilung
Quarks & Co: Wie entstand die erste Zelle? - Harald Lesch: Vom Stein zum Leben • Kosmologisch - Lesch & Gaßner - Die Entstehung des Lebens - Scobel:  Die Zelle - SWR Odysso:   Zellforschung: Der Kern des Lebens - Wunderwelt Zelle - Die Zukunft des Lebens - Synthetische Biologie -
Leben ist Definitionssache
Synthetische Biologie - Der Mensch als Schöpfer?  Leben aus dem Labor: Die neue Welt der synthetischen Biologie  Evolution in Menschenhand: Synthetische Biologie aus Labor und Atelier  Die neue Schöpfung: Wie Gen-Ingenieure unser Leben revolutionieren  Biohacking: Gentechnik aus der Garage  Biotechnologie für Einsteiger  Molekularbiologie für Dummies

Petra Schwille
- Wikipedia -
- Max-Planck-Institute of Biochemistry Dept. Cellular and Molecular Biophysics - CV - Portrait: Leben ohne Ballast - Institutsbroschüre - Presseseite -
- biotechnologie.deMaxSynBio: Forscher wollen lebende Mini-Zellen bauen -
Künstliche Zellen konstruieren -
- Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. (DPG) Lise-Meitner-Lecture 2016 - Vortrag von Prof. Dr. Petra Schwille: "Ist Leben konstruierbar?"  - Interview -
- alpha Forum -
- SZ-Interview: Urknall des Lebens - Max-Planck-Forscherin Petra Schwille über ihre Versuche, die Entstehung des Lebens im Labor nachzuahmen. -
- Deutschlandradio Kultur  Leben aus dem Labor
- Rheinische Post: Was ist Leben. 
"Biologen mögen diese Frage nicht", gesteht Petra Schwille. "Leben ist die aktive Erhaltung des eigenen SystemsLeben ist gerichtet, es will irgendwo hin. - Die Zelle ist das, was das Leben ausmacht - Leben besitzt eine unfassbare Komplexität"
Gedanken eines Physikers: Erwin Schrödinger. Der rückte in den 1940er Jahren eine andere Fähigkeit in den Vordergrund: Leben sei irgendwie in der Lage, Ordnung zu schaffen - aus ungeordneten Molekülen werde durch Energieaufnahme Ordnung aufgebaut. Der Energieumsatz unterscheidet Leben von toter Materie.
- ARD-alpha Campus TALKS Prof. Dr. Petra Schwille: Zelle 0:0: Was braucht es, um zu leben? Wie entstanden vor Milliarden von Jahren die ersten Zellen? Und welche Ausstattungen und Fähigkeiten hatten sie? 
- Der Tagesspiegel  "Wir können Leben nachstellen."
- AcademiaNet:
Significant Details - Gespräche mit forschenden Frauen - Das Edelweiß im Labor -
- Liveshow in der Zelle
- Göttinger Tagblatt: Mut ist wichtig - für fast alles

Für ihre wegweisenden Arbeiten zur Entwicklung der Fluoreszenz-Kreuzkorrelations-Spektroskopie (FCCS) wurde Petra Schwille unter anderem 2004 mit dem Philip Morris Forschungspreis und 2010 dem höchstdotierten deutschern  Forschungspreis, dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis der Deutschen Forschungsgemeinschaft und 2011 mit dem Brauschweiger Forschungspreis ausgezeichnet.
Petra Schwille ist u.a. Mitglied der  Deutschen Akademie der Naturforscher Leopoldina, der Berlin-Brandenburgischen Akademie der Wissenschaften von AcademiaNet und der Deutschen Akademie der Technikwissenschaften (Acatech)
 


Bildschirmkopie Interview: Das Edelweiß im Labor der Max-Planck-Direktorin

Students and postdocs:
 
"It really depends on the lab member’s initiative. Whoever wants to talk to me will always be able to reach me, pretty much around the clock, but I’m not tracking them and breathing down their necks. Unfortunately, this results in most of my brilliant ideas being thoroughly ignored, but also in many great initiatives by my people that I wouldn’t have thought of myself." (Quelle: Journal of Cell Biology)
 



Das Bild zeigt die Erzeugung des Homunculus in
Goethes Faust II. (Darstellung aus dem 19. Jahrhundert)

Wagner
Es leuchtet! seht! – Nun läßt sich wirklich hoffen,
Daß, wenn wir aus viel hundert Stoffen
Durch Mischung – denn auf Mischung kommt es an –
Den Menschenstoff gemächlich komponieren,
In einen Kolben verlutieren
Und ihn gehörig kohobieren,
So ist das Werk im stillen abgetan.

Johann Wolfgang von Goethe: Faust -
Der Tragödie zweiter Teil - Kapitel 21
Wagner schafft den Homunkulus - Bilder: Wikimedia



Franz Xaver Simm (1853-1918) - Goethes Faust. Mit Bildern von F. Simm. Stuttgart: Deutsche Verlagsanstalt 1899, S. 126.


Foto © Literarische Gesellschaft Gräfelfing
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