Unentdeckte Welten schlummern nicht nur in den Tiefen der Ozeane oder den Weiten des Universums. Auch im Inneren unseres Körpers ist noch vieles unerforscht. Am European XFEL wollen Biologinnen und Biologen die Geheimnisse des Lebens entschlüsseln.
Der feine Flüssigkeitsstrahl, den die Physikerin Rita Graceffa in einer Vakuumkammer justiert, kann Proben wie Viren, Zellen oder Bakterien liefern, so dass sie mit Röntgenlaserblitzen untersucht werden können.
European XFEL / Jan Hosan
Eines der berühmtesten Bilder der Biologie ist eine Röntgenaufnahme. „Foto 51“ lautet der schlichte Titel der Schwarz-Weiß-Aufnahme aus dem Jahr 1952. Die britische Biochemikerin Rosalind Franklin hatte Röntgenlicht durch einen Kristall aus DNA-Molekülen geschickt. Das Röntgenbild lieferte den entscheidenden Beweis dafür, dass unsere Erbsubstanz aus einer Doppelhelix besteht. Bis heute klären Forscherinnen und Forscher mit Hilfe von Röntgenstrahlen die Struktur von Biomolekülen auf. Hierfür werden die Moleküle in eine kristalline Form gebracht. Erst die regelmäßige Anordnung der Moleküle im Kristall erzeugt im Röntgenstrahl charakteristische Beugungsmuster, aus denen man ihre dreidimensionale Struktur berechnen kann.
Dennoch sind auch heute – mehr als 60 Jahre nach der Entdeckung der DNA-Struktur – viele Fragen zu den Mechanismen des Lebens noch offen. Gerade über Struktur und Verhalten der kleinsten Teilchen wie Zellen, Viren oder Proteine ist noch wenig bekannt. Licht in dieses Dunkel soll der schnellste und präziseste Röntgenlaser der Welt bringen. Der European XFEL in der Nähe von Hamburg ist eine der modernsten Forschungsanlagen der Welt. Der schnellste und präziseste Röntgenlaser eröffnet einzigartige Einblicke in den Nanokosmos.
Wichtige Grundlagen für die Erforschung von Krankheiten
Die Röntgenblitze des European XFEL sind so schnell, dass sie Bilder von lebenden Zellen liefern und erstmalig sogar ultraschnelle biologische Prozesse gefilmt werden können. Der Plan dahinter: Wenn die Forscherinnen und Forscher mehr über Struktur und Veränderungen der Biomoleküle wissen, gewinnen sie völlig neue Einsichten in ihre Funktion. Ein wichtiger Ausgangspunkt, um Krankheiten zu erforschen und neue Medikamente zu entwickeln.
Um die biologischen Proben für die Messungen im Röntgenlaser vorzubereiten, brauchen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vor Ort eine optimale Laborinfrastruktur – von der Probenherstellung bis zur -analyse. Der Aufbau und Betrieb des Biolabors am European XFEL werden vom Bundesforschungsministerium unterstützt. Seit der Eröffnung im September 2017 haben schon mehr als 500 Forscherinnen und Forscher Experimente am European XFEL gemacht. Die Forschungswelt wartet gespannt auf neue Erkenntnisse aus Hamburg.