Prof. Dr. Helmut Grubmüller

Wir alle stehen staunend vor der außerordentlichen Artenvielfalt und Komplexität, welche die Evolution vom Einzeller bis zu den höheren Tieren und zum Menschen innerhalb von etwa ein bis zwei Milliarden Jahren hervorgebracht hat. Wir sind fasziniert von den uns vertrauten und sehr komplexen und hochspezialisierten Organen – wie Auge, Herz, Gehirn – alles ‚Apparate‘, die ihre Funktion bemerkenswert optimal verrichten. Dennoch hatte die Evolution ihre ‚Hauptarbeit‘ bereits beim Einzeller geleistet, und zwar auf der Ebene der Biomoleküle: Ohne mindestens ebenso hochspezialisierte ‚Nano-Maschinen‘ – den Proteinen – wären nicht einmal Bakterien überlebensfähig.

In der Tat verrichten Proteine und Proteinkomlexe so gut wie alle Funktionen in den Zellen, wie beispielsweise die Photosynthese zur Energiegewinnung in Pflanzen, mechanische Kraftentfaltung in Muskeln, Signalübertragung und Informationsverarbeitung z. B. in Neuronen des Gehirns, oder Sensorik und Erkennung (Riechen, Schmecken, Sehen…). Die Perfektion dieser ‚molekularen Maschinen‘ erfolgte viel früher und war schon vor zwei Milliarden Jahren sehr weit fortgeschritten, und sie übertrifft diejenige unserer Organe oft bei weitem — ganz zu schweigen von unserer gegenwärtigen Technik. Aber wie funktionieren diese molekularen Wunderwerke, die ja viel zu klein sind und sich viel zu schnell bewegen, um z.B. direkt in hinreichendem Detail beobachtet zu werden? Hier helfen uns
Computersimulationen der Bewegung und Dynamik der typischerweise einige 10.000 bis 1.000.000 Atome, aus denen die Proteine bestehen. Wir beginnen zu erkennen, dass die Evolution schon vor langer Zeit molekulare Elektromotoren, Chemiefabriken, Photozellen, Transformatoren, Akkumulatoren, ‚Castor‘-Transporter und Sensoren hervorgebracht hat.

Der Vortrag gibt einen Überblick über die gegenwärtigen technischen Möglichkeiten, unseren heutigen Kenntnisstand und über das, was es für unsere Zukunft bedeuten könnte. Beispiele wie der kleinste Motor der Welt, eine Nano-Wasserpore und der Wirkmechanismus ribosomaler Antibiotika veranschaulichen, wie diese Miniaturmaschinen funktionieren – und wie wir ihren Tricks auf die Schliche kommen.

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