Erleuchtung von unten

Mit seiner inneren Uhr liegt der Zivilisationsmensch bisweilen im Clinch. Fliegt er Richtung West oder Ost, spielt sie verrückt; der Reisende leidet am Jetlag.

Schlimmer noch werden Schichtarbeiter vom Uhrwerk in ihrem Innern geplagt, denn der Körper gehorcht weniger den Einsatzplänen als seinem eigenen Rhythmus. Nicht selten sind Fehler die Folge - Katastrophen wie die von Bhopal und Tschernobyl haben sich auch deshalb ereignet, weil bei den Mannschaften während der Nachtschicht die Wachsamkeit schwand.

Bisher war die Menschheit gegen derlei Probleme fast machtlos. Nun aber haben zwei findige Forscher in den USA einen verblüffend einfachen, wenn auch keineswegs unmittelbar einleuchtenden Weg gefunden, die innere Uhr des Menschen nach Belieben vor- oder zurückzustellen.

Im hochkarätigen Fachblatt "Science" haben die beiden Chronobiologen Scott Campbell und Patricia Murphy von der Cornell University (US-Bundesstaat New York) am vergangenen Freitag ihren seltsam anmutenden Befund veröffentlicht: Man nehme eine starke Lampe, beleuchte damit des Nachts die eigenen Kniekehlen, und schwups, schon schwingt die Unruh des Körpers in anderem Takt.

Das Knie ist zwar kein Auge, wie auch diese beiden Gelehrten wissen. Dennoch könne gerade dieser meist von Hosen und Röcken verhüllte Körperteil auf mysteriöse Weise hell und dunkel unterscheiden und so dem Körper helfen, seinen Rhythmus an den Wechsel von Tag und Nacht anzugleichen.

Ihre waghalsige These belegen die Forscher mit einem Experiment an 15 Freiwilligen. Nachts trugen sie im Sessel ruhend eine präparierte Kniemanschette. In diese mündete ein Rohr, an dessen Ende ein starker Halogenstrahler stand.

Drei Stunden lang schien das Licht gegen die Kniekehlen der Probanden; sehen konnten sie es nicht, denn auf ihrem Schoß lag eine lichtundurchlässige Decke. Auch spüren konnten sie es nicht, denn die Strahlungswärme der Lampe wurde von einem Ventilator vertrieben.

Nach den Testnächten wurde die verblüffende Veränderung der Körperzeit offenbar: Beim normalen Schläfer sinkt die Körpertemperatur, bis sie gegen 5 Uhr morgens ihr Minimum von etwa 36 Grad erreicht. Die Erleuchteten jedoch entwickelten einen völlig anderen Schlafrhythmus: Sie kamen erst drei Stunden später am Tiefpunkt an - ein Indiz dafür, daß das Licht ihre innere Uhr um diesen Zeitraum vorgestellt hatte.

Das Urteil der Kollegen über dieses Experiment schwankt zwischen Unglauben, Euphorie und vereinzelten Kniefällen vor so viel Forscherleistung. "Wir alle sind völlig verblüfft", sagt Michael Menaker von der University of Virginia in Charlottesville. "Wir haben drei Tage lang versucht, einen Fehler in dem Experiment zu finden, aber keinen gefunden."

Eine innere Uhr, der "circadiane Rhythmus", ist allen Lebewesen eigen, ob Schimmelpilz, Rose oder Mensch. Nach diesem Rhythmus richten sich beim Menschen etwa die Fleischeslust, die Neubildung von Blut- und Immunzellen, der Stoffwechsel oder auch die Schmerzempfindung. Er steuert den täglichen Zyklus der Körpertemperatur und sorgt dafür, daß das Schlafhormon Melatonin nur zwischen etwa 21 und 8 Uhr hergestellt wird.

Der vom Gehirn regulierte circadiane Rhythmus bleibt selbst dann erhalten, wenn Menschen über Tage ganz im Dunkeln bleiben. Der Tag dauert dann allerdings nach dem eingebauten Zeitgefühl etwa 25 Stunden. Über die Wahrnehmung von Licht und Dunkelheit muß sich die innere Uhr daher immer wieder neu der Echtzeit anpassen.

Die meisten Wissenschaftler sahen es bisher als gottgegeben an, daß die Augen das Gehirn darüber informieren, ob es gerade hell oder dunkel ist. Diese Annahme scheint jedoch ein Irrtum zu sein, wie Campbell und Murphy betonen: Auch bei Blinden läßt sich die für den Abend typische Melatoninproduktion unterdrücken, wenn sie grellem Licht ausgesetzt werden. Außerdem verläuft ein Jetlag bei ihnen nicht anders als bei Sehenden.

Offenbar sind andere Zellen bei der Unterscheidung von hell und dunkel beteiligt - doch welche? Fruchtfliegen besitzen lichtempfindliche Rezeptoren überall am Körper: am Kopf, an den Beinen, den Flügeln und den Fühlern. Könnten solche Zellen bei Menschen ebenso verbreitet sein? "Wir dachten uns", erklärt Campbell, "daß wir mal auf der menschlichen Haut nachschauen müßten."

Jetzt, nachdem er die Lichtempfindlichkeit der Knie enthüllt hat, mutmaßt Campbell, daß Lichtrezeptoren an allen Stellen des Körpers verteilt sind. Auf die drängende Frage allerdings, wie das sehende Knie seine Botschaft an das Gehirn meldet, weiß er noch keine Antwort - damit dürfte sich sein nächstes Forschungsprojekt beschäftigen.

Eine Idee für das Unerklärliche hat Dan Oren von der Yale University. Nicht etwa bislang unbekannte Photorezeptoren auf der Haut leiteten die Kunde vom Licht ans Gehirn, sondern jener berüchtigte besondere Saft: das Blut.

In der Kniekehle laufen sehr viele Blutgefäße zusammen, sagt Oren. Als Auge des Blutes hat er vor allem das Hämoglobin unter Verdacht. Auf Licht reagiere dieses Protein ähnlich wie ein anderes Molekül, das bekannt sei als jener Stoff, der das Uhrwerk der Pflanzen steuert: das Chlorophyll.