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Eine heisses Kakao-Getränk in den Händen halten, barfuss durch feuchtes Gras spazieren, ein mit feurigem Chili gewürztes Essen verspeisen: Unsere Sinneswelt registriert ununterbrochen unsere Interaktionen mit der Umwelt. Aber wie nimmt der Mensch solche Eindrücke wahr? Der Physiologe David Julius und der Neurowissenschaftler Ardem Patapoutian haben die zugrundeliegenden Mechanismen gelüftet.
Für die Entdeckungen der Temperatur- und Berührungsrezeptoren wurden die Sinnesforscher mit dem diesjährigen Nobelpreis für Physiologie oder Medizin ausgezeichnet, wie das Karolinska-Institut am Montag in Stockholm verkündete.
Die Leistungen der mit dem Nobelpreis geehrten Wissenschaftlern ebneten der Nobelversammlung zufolge den Weg, um Behandlungen für ein breites Spektrum von Krankheiten zu entwickeln, einschliesslich chronischer Schmerzen.
Chili- und Menthol-Experimente
Der 1955 geborene David Julius, tätig an der University of California (USA), entdeckte gemeinsam mit seinem Team ein Gen, das dafür zuständig ist, dass Capsaicin, eine scharfe Verbindung aus Chilischoten, ein feuriges Gefühl verursacht. Das Gen, das später auf den Namen TRPV1 getauft wurde, enthält den Bauplan eines Ionenkanal-Proteins, das bei als schmerzhaft empfundenen Temperaturen aktiviert wird. Beim Experimentieren mit Menthol fanden Julius und Patapoutian unabhängig voneinander heraus, dass der sogenannte «TRPM8»-Rezeptor auf Kälte reagiert.
Der 1967 in Beirut geborene Ardem Patapoutian von der Forschungseinrichtung Scripps Research im kalifornischen La Jolla (USA) identifizierte in Experimenten zudem mit seinem Team einen Ionenkanal namens Piezo 1. Schalteten sie das entsprechende Gen aus, wurden die Zellen unempfindlich auf Druck. Später wurde ein ähnlicher Ionenkanal, genannt Piezo 2, entdeckt. In Studien mit Menschen, bei denen diese Kanäle verändert sind, zeigten sich diverse Veränderungen in der Wahrnehmung von Temperatur, Schmerz oder Vibrationen.
«Unglaublich clever, beinahe heroisch»
Ardem Patapoutians Forschung über Druckrezeptoren sei «unglaublich clever, beinahe heroisch», sagte dessen früherer Postdoktorand Jörg Grandl, der an der Zürcher ETH studiert hat, gegenüber der Nachrichtenagentur Keystone-SDA. Die Entdeckung, die Papapoutian gemacht habe, werde noch mindestens zehn Jahre lang weitere Erkenntnisse über physiologische Mechanismen nach sich ziehen, «Kräfte, von denen man vor zehn Jahren noch keine Ahnung hatte», so Grandl, der inzwischen an der Duke University (USA) tätig ist. Das werde helfen, Krankheiten besser zu verstehen.
Auch Jess Snedeker, Professor für orthopädische Biomechanik an der ETH Zürich, bezeichnet die Wahl der diesjährigen Nobel-Preisträger als «hervorragend». Dass der menschliche Körper auf mechanische Kräfte reagiere, wisse man schon lange. Aber erst durch die Errungenschaften von David Julius und Ardem Patapoutian kenne man nun die zu den womöglich wichtigsten zählenden molekularen Schaltern, die dafür verantwortlich seien.
Die Professorin Christine Peinelt von der Universität Bern erinnert sich an eine besondere Begegnung mit dem Nobelpreisträger Patapoutian: Bei dessen Besuch in Bern bestieg sie gemeinsam mit ihm das Berner Münster. Der Aufstieg in flottem Tempo raubte ihr den Atem. Denn wie sich herausstellte, ist Patapoutian nicht nur ein herausragender Forscher, sondern auch Marathonläufer.
Anrufe in tiefster Nacht
Die Anrufe aus Schweden erreichten die beiden Wissenschaftler in den USA zu nächtlicher Stunde. Es sei schwierig gewesen, mit den beiden Preisträgern in Kontakt zu kommen, hiess es vom Nobelkomitee. Als er sie dann doch telefonisch erreicht habe, hätten sie überrascht und sehr, sehr froh reagiert, erzählte der Sekretär der Nobelversammlung des Stockholmer Karolinska-Instituts, Thomas Perlmann.
Das Komitee postete später ein Foto von Ardem Patapoutian auf Twitter. Darauf schaut sich der frischgebackene Preisträger die offizielle Verkündung strahlend lächelnd mit seinem Sohn im Bett sitzend an. Auch Julius wurde zu früher Stunde vom Karolinska-Institut informiert, wie seine Frau Holly Ingraham bei Twitter schrieb. Dazu stellte sie ein Bild, wie er - offenbar noch im Morgenmantel - auf ein elektronisches Gerät blickt.
Julius und Patapoutian teilen sich den mit zehn Millionen schwedischen Kronen dotierten Nobelpreis (rund 1,06 Millionen Franken). Offiziell geehrt werden die Preisträger am 10. Dezember, dem Todestag des Preisstifters und Dynamit-Erfinders Alfred Nobel. Sie erhalten dann neben dem Preisgeld die berühmte Medaille sowie eine Nobelurkunde.
Mit dem Medizin-Preis startete der Nobelpreis-Reigen. Am Dienstag und Mittwoch werden die Träger des Physik- und des Chemie-Preises benannt.