François Jacob ist tot

François Jacob (1920 – 2013)
Foto: via Wikimedia, pd

Im Alter von 92 Jahren verstarb am 19. April der Molekularbiologe und Nobelpreisträger François Jacob. Carl Zimmer hat einen schönen Nachruf geschrieben, den ich meinen Lesern ans Herz lege. Ich kann mich deshalb kürzer fassen, als es dieser großartige Forscher verdient hat, und nur an zwei von Jacobs Leistungen erinnern.

Da ist zum einen seine Pionierarbeit mit Jaques Monod an der Regulation der Genexpression. Gene sind nicht immer aktiv, und Jacob und Monod wollten wissen, warum das so ist und wie die Genaktivierung funktioniert. Das Bakterium Escherichia coli zum Beispiel wächst prima auf der Grundform des Zuckers, der Glukose. Es verfügt zwar auch über ein Enzym, das Laktose (Milchzucker) verwertet, aber dieses Enzym tritt nur dann auf den Plan, wenn es keine Glukose mehr im Medium gibt, wenn also nur noch Milchzucker als Nahrungsquelle zur Verfügung steht. Das heisst, die Gene für die Laktose-Verwertung werden je nach Nahrungssituation an- und abgestellt. Aber wie?

Jacob und Monod haben anhand des Laktose-Glukose-Systems von E.coli das Grundprinzip gefunden, wie Gene reguliert werden. Vor dem eigentlichen Gen sind Steuersequenzen, an die die „DNA-Lesemaschine“ (wissenschaftlich: das Enzym RNA-Polymerase) binden kann. Solange E.coli genügend Glukose findet, sitzt ein DNA-bindendes Protein („Repressor“ genannt) auf dieser Steuersequenz und die Lesemaschine kann die Gene, die zur Laktose-Verwertung nötg sind, nicht ablesen. Fällt der Glukose-Level, löst sich der Repressor, die Gensequenz ist zugänglich und die Laktose-Verwertung wird angeworfen.

Diese Art eine Steuermechanismus durch „Genrepression“ ist nicht nur die Grundlage für das Verständnis des bakteriellen Stoffwechsels. Auch die vielfältigen Spezialisierungen der Zellen in vielzelligen Organismen beruhen auf diesem Prinzip der „differentiellen Genexpression“. Wodurch unterscheidet sich beispielsweise eine Nervenzelle von einer Leberzelle? Beide haben eine quasi-identische DNA-Sequenz, aber  andere Gene werden jeweils in entscheidenden Entwicklungsstadien angestellt bzw. unterdrückt.

Das Prinzip der Genregulation durch Repression und Aktivierung erklärt auch, wo beispielsweise in einem Ei der Fruchtfliege die Flügel, wo Beine und wo Antennen entstehen. Kurz, Jacob und seine Kollegen haben nicht nur ein biochemisches Rätsel gelöst, sie haben die Logik und die Bausteine der Genregulation entdeckt und damit einen fundamentalen Mechanismus des Lebens aufgeklärt.

Speziell Evolutionsbiologen werden François Jacob aber nicht nur als brillanten Molekularbiologen in Erinnerung behalten, sondern auch als Autor des Artikels „Evolution and Tinkering“, den ich gerade vor einem Monat in einem anderen Beitrag ausführlich zitiert habe. Noch heute, 35 Jahre nach Erscheinen, zeigt uns Jacob darin in überzeugender Weise, dass Evolution eben nicht wie ein planvoller Designer voranschreitet, sondern wie ein pragmatischer Bastler – und zwar auf morphologischer wie auf molekularer Ebene.

Auch und gerade deshalb geht die Bedeutung von Jacobs Lebenswerk über die Biologie hinaus: Seine Arbeit an der Genregulation ist die Grundlage dafür, dass wir heute den raffinierten Mechanismus hinter dem „Werden des Lebens“ verstehen, also Embryologie, Zelldifferenzierung und Anpassung der Genaktivität an neue Umweltbedingungen.  Jacob erklärte uns aber auch, dass alles Leben auf der Erde, auch der Mensch, ein Produkt historischer Begebenheiten und Zufälle ist. Unser Genom wird von logischen Schaltkreisen reguliert, die wir Menschen verstehen können, aber wir sind trotzdem nicht das Präzisionsprodukt eines Schweizer Uhrmachers. Ich weiß nicht, wie es euch geht, aber ich bin froh, dass wir das wissen.

Danke, François Jacob.