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15.03.2009

Jürgen Wolfrum - Grenzgänger der Wissenschaften

Es sind die Grenzbereiche zwischen den Wissenschaftsdisziplinen, die Prof. Jürgen Wolfrum schon immer gereizt haben. Der mit vielen internationalen Preisen ausgezeichnete Physiker ist ein Pionier der angewandten Laserspektroskopie, die er nicht nur erfolgreich zur Untersuchung von elementaren chemischen Reaktionen und Verbrennungsvorgängen in der Automobilindustrie, sondern auch in den Biowissenschaften zur Erforschung zellulärer Vorgänge einsetzt. Wolfrum ist mittlerweile emeritierter Professor für Physikalische Chemie an der Universität Heidelberg. Im Ruhestand ist er deshalb aber noch lange nicht: Als Seniorprofessor und Gründungsdirektor von BIOQUANT, dem ersten Zentrum für Systembiologie in Europa, mischt er noch kräftig in der internationalen Forschung mit.

Porträt von Prof. Jürgen Wolfrum, Gründungsdirektor von BIOQUANT Heidelberg
Prof. Jürgen Wolfrum ist Seniorprofessor an der Universität Heidelberg und Gründungsdirektor des systembiologischen Zentrums BIOQUANT. (© Universität Heidelberg)

Der wissenschaftliche Lebenslauf des Physikprofessors beginnt zunächst wie aus einem klassischen Bilderbuch für Nachwuchswissenschaftler: Schon als kleiner Junge kommt in Jürgen Wolfrum der Wunsch auf, Forscher zu werden. In Jena geboren und aufgewachsen, beeinflusste ihn nach eigenen Worten der Besuch der Jenaplan-Experimentalschule, einmal Wissenschaftler zu werden. Vor allem der Physiklehrer kann so viel Begeisterung vermitteln, dass nicht nur Wolfrum, sondern auch noch die halbe Klasse später Physik studiert. Bei Wolfrum selbst wird es allerdings nach dem Abitur mit dem Studium erst einmal nichts: Wegen der christlichen Einstellung seiner Familie bleibt Wolfrum ein Studienplatz im sozialistischen System verwehrt. Deshalb nimmt er eine Tätigkeit als Hilfslaborant auf, wo er als Experimentator sofort in engen Kontakt mit Elektronik und Werkstätten kommt. Erst nach der Übersiedlung nach Göttingen und der Anerkennungsprüfung für das DDR-Abitur kann Wolfrum sein Physikstudium an der Universität Göttingen beginnen, das er wenige Jahre später mit dem Diplom und kurz darauf mit der Promotion zum Dr. rer. nat. abschließt. Das Thema der Doktorarbeit lässt noch wenig von einer späteren Tätigkeit in den Biowissenschaften vermuten: „Experimente zur Bestimmung der Geschwindigkeit chemischer Elementarreaktionen".

Im Grenzgebiet ist immer etwas los

Schon zu Studienzeiten bekommt Wolfrum vom renommierten Physiker Friedrich Hund, dem Entdecker der Hundschen Regel, den Ratschlag, der sein ganzes Forscherleben prägen soll: „Gehen Sie in ein Grenzgebiet – da ist immer etwas los“. Die erste kleinere Grenze überschreitet er auch schon bald darauf: Der Physiker habilitiert in physikalischer Chemie und erhält 1982 den Ruf auf den Lehrstuhl für Physikalische Chemie der Universität Heidelberg, wo er mehr als 25 Jahre forschen und lehren sollte. „An Heidelberg hat mich die Möglichkeit besonders gereizt, interdisziplinär zu arbeiten. Hier konnte man auch mit den Mathematikern reden“, fügt Wolfrum spaßhaft hinzu. Außerdem habe ihn der Geist des Ortes fasziniert, an dem schon Forscher wie Bunsen, Kirchhoff, Bodenstein, Kossel oder Meyerhof gearbeitet hatten: „So etwas wirkt auch noch nach 100 Jahren und zieht Forscher an – mich auch.“ Unter anderem beschäftigt sich Wolfrum in Heidelberg erstmals mit Laserchemie. Was ihn besonders fasziniert, ist die mathematische Modellierung und die lasergestützte Erforschung von Verbrennungsvorgängen. Er beginnt gemeinsam mit seinen Studenten, für die Automobilindustrie Verfahren zu entwickeln, mit denen Verbrennungsprozesse in laufenden Motoren analysiert werden können. „Zunächst wurde dies von den Ingenieuren milde belächelt, CO2- Einsparung war damals noch nicht so wichtig“, so der Professor. Viel später dann bekennt der ehemalige VW-Chef Ferdinand Piech: „Ohne die Laserdiagnostik gäbe es heutzutage keine modernen direkt einspritzenden Verbrennungsmotoren“. Die Arbeit mit seinen Studenten an den Verbrennungsanlagen empfindet Wolfrum als eines seiner spannendsten Projekte. Echte Pioniertaten, an denen unter anderen auch Wolfrums damaliger Postdoc Wolfgang Ketterle mitwirkte, der 2001 für den ersten Atomlaser mit dem Nobelpreis für Physik geehrt wurde.

Lasertechnologie in den Biowissenschaften

Der Erfolg der Lasertechnologie bei Verbrennungsvorgängen bringt den Physikprofessor auf die Idee, weitere Anwendungsfelder zu suchen – und er landet in der Biologie. Hier finden auf kleinstem Raum in der Zelle unzählige Wechselwirkungen statt, für deren Nachweis geeignete Verfahren benötigt werden. Vor rund zehn Jahren gelingt es dem Wissenschaftler, einzelne Moleküle in der Zelle mit Hilfe von Diodenlasern nachzuweisen. Dazu markieren die Wissenschaftler DNA und andere Biomoleküle mit Farbstoffen, die dann mit Hilfe eines Laserstrahls detektiert werden können – heute eine alltägliche Technik in der Molekularbiologie, beispielsweise bei der Sequenzierung.

Bei BIOQUANT werden Modelle entwickelt

Kreative Atmosphäre am interdisziplinären Zentrum

Das Bestechende am Konzept von BIOQUANT ist für Wolfrum die Tatsache, dass Forscher zusammenarbeiten, die normalerweise nicht so ohne weiteres miteinander ins Gespräch kommen: Auf jedem Flur sind sowohl Modelliergruppen als auch Experimentalgruppen angesiedelt. „Das ist eine sehr kreative Atmosphäre“, davon ist Wolfrum mittlerweile überzeugt. Und er fügt an: „Der Rollentausch ist dabei das Besondere. Ein Mathestudent kann einem Studenten der Biologie ja auch oft besser Dinge beibringen als der Matheprofessor selbst – man redet ganz anders miteinander, und das ist sehr effizient.“

Höchstauflösende Mikroskopie bringt Systembiologie voran

Mit den von Wolfrum und Mitarbeitern entwickelten Methoden werden derzeit bei BIOQUANT wichtige Vorgänge in Zellen auf dem Niveau einzelner Moleküle studiert. Die Forscher wollen beispielsweise herausfinden, wie der Signaltransport in und zwischen Zellen funktioniert, und was für Kaskaden dabei ausgelöst werden. Dazu können Moleküle mit Einzelmolekülmethoden gezählt werden, oder es kann analysiert werden, wie schnell sie sich bewegen. Ein weiterer wichtiger Schwerpunkt unter Wolfrums Leitung ist dabei die Weiterentwicklung der höchstauflösenden Mikroskopie, die die Systembiologie in den letzten Jahren wesentlich vorangebracht hat. Ein neues Projekt soll nun die Licht- mit der Elektronenmikroskopie kombinieren. Die gleichzeitige Anwendung von beiden Verfahren kompensiert den „blinden Fleck“ - also die Schwachstelle, die jedes Verfahren einzeln, aber an verschiedenen Stellen aufweist. Dazu soll bei BIOQUANT ein neues Zentrum ins Leben gerufen werden.

Die Natur ist faul, sie schreibt gerne ab

Das langfristige Ziel solcher Studien ist es, Verfahren zu entwickeln, mit denen man bei gestörten zellulären Vorgängen, wie dies bei vielen Krankheiten der Fall ist, gezielt eingreifen kann. Dabei betont Wolfrum jedoch ausdrücklich die Langfristigkeit: „An was wir jetzt arbeiten, wird für die Pharmaindustrie vielleicht in 20 Jahren von Bedeutung sein. Aber das Beispiel der Automobilindustrie zeigt uns: Was wir dort vor 20 Jahren vorgedacht haben – nämlich, die Vorgänge im Motor direkt zu beobachten– ist jetzt wichtig und anerkannt.“ Momentan forscht man bei BIOQUANT an vielen kleinen Unterbereichen, die noch relativ weit von einem großen Gesamtbild entfernt sind. Dazu sind sehr viele Messungen nötig. „Aber die Natur ist faul, sie schreibt gerne ab“, so Wolfrum. „Das heißt, wenn man einmal ein Prinzip richtig versteht, wird man das auf ganz viele andere Vorgänge übertragen können.“

An sich zu glauben wichtiger als planvolles Vorgehen

Prof. Jürgen Wolfrum, Gründungsdirektor von BIOQUANT Heidelberg, im Hörsaal.
Prof. Wolfrums Motto bei der Ausbildung von Studenten ist das Zitat von Einstein: "Auch die höchsten Türme fangen mit kleinen Steinen an." (© Universität Heidelberg)

Auf die Frage, wie Prof. Wolfrum seine zahlreichen Aufgaben bewältigt, sagt er, er sei ja nur der „Anreger", der versucht, die richtigen Forscher miteinander in Kontakt zu bringen, und der nach kreativen Leuten Ausschau hält. Er genießt es mittlerweile, als Seniorprofessor nicht mehr jeden Tag Vorlesungen halten und sich mit Verwaltungsaufgaben befassen zu müssen. In seiner Forscherlaufbahn war Wolfrum immer die Anwendungsbezogenheit wichtig. Und auch eine funktionierende Gruppe ist für den begeisterten Volleyballspieler eine Voraussetzung: „Vieles ist für den Einzelnen nicht zu schaffen, denn jeder hat sein Spezialgebiet. Nur durch Dialog sind langfristig erfolgreiche Entwicklungen möglich." Deshalb hat es Wolfrum auch nie richtig gelockt, in die Industrie zu wechseln: „Ich bin gerne Hochschullehrer", bekennt er. „Die Freiheit, mit jungen Leuten zu arbeiten, ohne den Termindruck der Industrie, ohne zu wissen, wie ein Experiment ausgeht, erst einmal `im Nebel zu stochern` und die Muße zu haben, dass sich Dinge langsam und mit Nachdenken entwickeln - aber dann oft gut ausgehen", das ist dem Forscher wichtig. Der Erfolg gibt ihm Recht, auch in der Ausbildung der vielen Studenten, die es geschätzt haben, dass Wolfrum an sie geglaubt hat: „An sich zu glauben, dass man eine Aufgabe lösen kann, auch wenn man erst einmal keine Lösung sieht - einfach nur durch Anfangen und Beobachten -, und dass man auch aus Rückschlägen lernen kann", das hat Wolfrum den Studenten mit auf den Weg gegeben.

Forschungsförderung nur langfristig erfolgreich

Falls es die Gesundheit zulässt, würde Jürgen Wolfrum vielleicht gerne die Seniorprofessur verlängern. Ein besonderes Anliegen für die Zukunft ist es ihm aber, dass von politischer Seite Projekte zur Forschungsförderung wie die Exzellenzinitiative nicht plötzlich abgebrochen, sondern kontinuierlich weitergeführt werden: „Die Früchte dieser Initiativen werden wir erst in zehn bis 20 Jahren ernten können, da wäre es fatal, dies nicht bis dahin zu Ende zu führen.“
pbe - 15.03.2009

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