Auch ein Organismus, egal ob Pflanze oder Tier, der über mehrere Tage in einen vollkommen dunklen Raum eingesperrt ist, verändert bestimmte Aktvitäten weiterhin im ursprünglichen Rhythmus von Tag und Nacht. Offensichtlich tickt in den Lebewesen eine innere Uhr – unabhängig von der Umgebung, in der sie sich gerade befinden. Die Wissenschaftler sprechen in diesem Fall von circadianen Rhythmen, von denen sie annehmen, dass sie von den Genen gesteuert werden. Wie das genau geschieht, liegt noch weitgehend im Dunkeln, aber die Uhr-Gene scheinen einer selbsterhaltenden Schleife zu folgen, die durch Licht synchronisiert wird. Wird einer dieser Zeit-Geber eingeschaltet, so bewirkt er in der Zelle die Herstellung von Proteinen, die wiederum ein Signal auslösen könnten, dass das Uhr-Gen ausschaltet. Der Prozess beginnt dann von Neuem, wenn sich die Bedingungen ändern und dadurch das Gen wieder eingeschaltet wird. Die Zusammenarbeit aller Uhr-Gene bestimmen die circadianen Rhythmen in den Organismen. Die innere Uhr steuert den zeitlichen Ablauf einer Vielzahl von biologischen Funktionen, wie beispielsweise die Hormonproduktion, den Blutdruck und das Herunterfahren des Stoffwechsels während des Schlafs.

Bisher dachten die Wissenschaftler, dass die circadianen Rhythmen nicht eher in Gang gesetzt werden, bevor nicht ein funktionsfähiges Gehirn ausgebildet wurde, also etwa zum Zeitpunkt der Geburt oder sogar erst später. Als Forscher nun aber entdeckten, dass die innere Uhr bereits in nicht befruchteten Eiern von Zebrafischen (Danio rerio) anfängt zu ticken, waren sie sehr überrascht. Franck Delaunay und seine Mitarbeiter von der Ecole Normale Supérieure und dem Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire der Université Louis Pasteur fanden dies heraus, als sie das Period oder "Per"-Gen untersuchten, das als eines der wichtigsten Uhr-Gene von Taufliegen und Säugetieren gilt (Science vom 14. Juli 2000). Vincent Laudet, ein Co-Autor der Studie, und seine Mitarbeiter entdeckten eine Version dieses Uhr-Gens – "Per3" – in den Eiern des Zebrafisches, und fanden heraus, dass seine Aktivität in einem gleichbleibenden Zeitmuster stieg und sank – egal, ob die Eizellen befruchtet waren oder nicht und wann die Befruchtung stattfand. Damit lief die innere Uhr bereits im befruchteten Ei – der Zygote – bevor diese überhaupt damit begann, ihre eigenen Gene zu exprimieren. "Die Embryonen wissen genau, wie spät es ist, obwohl sogar geglaubt wurde, dass ihre Uhren nicht unabhängig laufen können", meint Laudet. Die Forscher schließen hieraus, dass die Zebrafisch-Embryonen das tickende Per3-Gen direkt von ihrer Mutter geerbt haben.

Obwohl Säugtiere in dieser Hinsicht schwieriger zu untersuchen sind, da die Mütter zahlreiche Substanzen an ihre Föten übertragen können, die ihre circadianen Rhythmen beeinflussen können, vermuten die Wissenschaftler, dass der gleiche Vorgang auch bei Säugetieren vorkommen könnte.

Siehe auch

• Spektrum Ticker vom 15.6.1999
  "Das rhythmische Auge der inneren Uhr"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
  
• Spektrum Ticker vom 26.4.2000
  "Die Stellschraube der inneren Uhr"
  (nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)