Lebenslauf

Alfred Gierer

Ich wurde am 15. April 1929 in Berlin geboren. Von 1934 bis zum Ausbruch des japanisch-chinesischen Krieges 1937 lebte meine Familie in Schanghai, wo mein Vater für die AEG und ihre Tochtergesellschaft, die China Electric Company, an Projekten von Elektrizitätswerken arbeitete. Ich besuchte Schulen in Shanghai, Berlin und Schwabach in Bayern und studierte von 1946 bis 1953 Physik in Göttingen. Von 1948 bis 1953 arbeitete ich am von Werner Heisenberg neu gegründeten Max-Planck-Institut für Physik als Diplomand und Doktorand bei Karl Wirtz als Doktorvater über Protonentransfer über Wasserstoffbrücken und Physik der Flüssigkeiten. Nicht selten wird nach 50 Jahren eine Arbeit zitiert: A.Gierer und K.Wirtz, "Molekulare Theorie der Mikroreibung" (1953), Z. Naturforsch. 8a, 532-538, mit Berechnungen von Reibungskoeffizienten für Moleküle, deren Größe mit Wasser vergleichbar ist. 

Wirtz, obwohl Kernphysiker, sah in der Molekularphysik eine große Zukunft für das Verständnis grundlegender Probleme der Biologie und regte mein Interesse in dieser Richtung an. Paulings Buch über "Die Natur der chemischen Bindung" und noch mehr ein Vortrag, den er 1952 in Tübingen über die neu entdeckte Alpha-Helix hielt, waren dann für mich ausschlaggebend, das Fachgebiet zu wechseln.

Als Fulbright-Stipendiat 1953 - das erste Jahr nach dem Zweiten Weltkrieg, in dem deutsche Postdocs die Möglichkeit hatten, in die USA zu gehen - arbeitete ich mit Sizer am MIT über Enzymkinetik. Zurück in Deutschland, wurde ich 1954 wissenschaftlicher Mitarbeiter von Hans Friedrich-Freksa am neu gegründeten Max-Planck-Institut für Virusforschung in Tübingen.

Der Ort war ideal für einen jungen Physiker, der in die Biologie wechselte, die Zeit war ideal, weil die Doppelhelix gerade entdeckt worden war und sich herausstellte, dass dies der Beginn des Goldenen Jahrzehnts der Molekularbiologie war, Freksa war ein höchst inspirierender und gleichzeitig sehr liberaler Mentor und Institutsleiter, Schramms Arbeiten legten den Grundstein für TMV als Modellsystem für grundlegende Probleme der Molekularbiologie, und seine Offenheit für Zusammenarbeit war höchst bemerkenswert.

Hier sind die Originalversionen von drei kurzen Artikeln in "Nature", einer mit Schramm, der zeigt, dass die isolierte virale Nukleinsäure infektiös ist und damit das genetische Material des Virus, ein anderer, der zeigt, dass der RNA-Anteil des Virus einen einzigen Strang bildet, und dass die Integrität des Moleküls für die Infektiosität notwendig ist, und eine dritte Arbeit, zusammen mit Mundry am Melchers`Max-Planck-Institut für Biologie, die zeigt, dass eine einzige Nukleotidsubstitution in der viralen RNA durch Behandlung mit salpetriger Säure in vitro eine Mutation des Virus verursachen kann.

1958/59 verbrachte ich auf Einladung von Max Delbrück ein halbes Jahr am CalTech und lernte dort im Labor von Hildegard Lamfrom die zellfreie Proteinsynthese im Retikulozytensystem kennen.

Bald nach meiner Rückkehr aus Pasadena, im Jahr 1960, wurde mir auf der Grundlage der TMV-Arbeiten die Stelle als wissenschaftliches Mitglied der Max-Planck-Gesellschaft und Leiter einer neuen, unabhängigen Abteilung für Molekularbiologie am Virusinstitut angeboten. Vermutlich war ich bis dahin und seitdem eines der jüngsten Mitglieder. Die Mitgliedschaft bedeutet eine feste Anstellung, völlige wissenschaftliche Unabhängigkeit und eine recht üppige finanzielle Ausstattung.

1958 habilitierte ich mich für die Lehre an der Universität Tübingen. Mein erster Kurs 1959 war über Molekularbiologie, einer der ersten Universitätskurse zu diesem neuen und spannenden Thema in Deutschland.

Die nächste Arbeit befasste sich mit der Proteinsynthese in Retikulozyten und zeigte, dass Ribosomen in Aggregaten (später Polysomen genannt) arbeiten, die durch Boten-RNA verbunden sind; dies wiederum deutet auf einen Bandlesemechanismus der Proteinsynthese hin, demzufolge "das Wachstum der Peptidkette von einer Verschiebung der aktiven Stelle des Ribosoms von einer kodierenden Gruppe der Boten-RNA zur nächsten begleitet wird" (Polysomen wurden fast gleichzeitig in zwei anderen Laboratorien entdeckt).

Anschließend bereiteten wir einen starken Richtungswechsel hin zur Entwicklungsbiologie vor, einem Gebiet, das damals noch weitgehend als altmodisch galt, wobei wir die Freiheit der MPG-Mitglieder voll ausnutzten. Wir wählten die sich regenerierende Hydra als Modellsystem und legten den Schwerpunkt auf die Bildung räumlicher Muster, die Dynamik der Stammzellproliferation und die Wege der Zelldifferenzierung.

Diese Arbeit wurde mit zwei amerikanischen Postdocs und drei deutschen Doktoranden begonnen. Hier ist die erste Arbeit unserer Hydra-Gruppe zu finden, in der die Fähigkeit von Aggregaten aus zuvor isolierten Zellen zur Regeneration kompletter Tiere gezeigt wurde. Dieses System erwies sich als sehr effektiv für die Untersuchung grundlegender Mechanismen von Zellinteraktionen, Musterbildung und Zelldifferenzierung. Es wurde gezeigt, dass die Gewebepolarität auf abgestufte Komponenten und nicht auf orientierte polare Zellen zurückzuführen ist. 

Im Jahr 1971 begannen mein Kollege Hans Meinhardt und ich mit der Arbeit an der Theorie der biologischen Musterbildung. Sie befasst sich in erster Linie mit der Bildung auffälliger Muster innerhalb eines ursprünglich nahezu homogenen Gewebes, dem für die Embryologie prototypischen Prozess, der in besonders puristischer Form durch Schnittbilder einer Hydra dargestellt wird, die durch interne Umstrukturierung des bereits vorhandenen Gewebes ein vollständiges Tier mit Kopf und Fuß hervorbringt.

Unsere Grundidee war, dass die wesentlichen Voraussetzungen eine autokatalytische, sich selbst verstärkende Aktivierung sind, kombiniert mit hemmenden oder abbauenden Effekten von größerer Reichweite - "laterale Hemmung". Die Theorie liefert ein mathematisches Rezept für die Konstruktion molekularer Modelle mit Kriterien für die notwendigen nichtlinearen Interaktionen. Sie wurde seither in großem Umfang auf verschiedene Entwicklungsprozesse angewandt. Unsere erste Arbeit war 

Eine aktuelle Übersicht mit Schwerpunkt auf dem Hydra-Modell, einschließlich historischer Aspekte, ist
 

Im Laufe der Zeit wendeten sich immer mehr Abteilungen des Virus-Instituts der Entwicklung zu, bis 1984 der Name in "Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie" geändert wurde. In diesem Jahrzehnt begannen wir ein gemeinsames Projekt zur Neuroembryologie, insbesondere zur Richtungssteuerung wachsender Axone bei der Bildung des neuronalen Netzes. Hier ist der Titel einer Arbeit über die Theorie einer solchen Führung durch Gradienten. 

Seit meiner Zeit als Diplomand und Doktorand an Heisenbergs Max-Planck-Institut für Physik in Göttingen um 1950 war ich an philosophischen Aspekten der Physik im Allgemeinen und an der Reichweite und den Grenzen einer physikalischen Grundlage der Biologie im Besonderen interessiert; letzteres war in der Tat das dominierende Motiv für meinen Wechsel von der Physik zur Biologie.

1964 hielt ich in der Sommerschule des Österreichischen Kollegs in Alpbach einen Kurs zu diesem Thema. Dort lernte ich den Protagonisten der Analytischen Philosophie, Herbert Feigl, kennen, der mein anhaltendes Interesse für das Gehirn-Geist-Problem weckte und inspirierte. Zu diesem Thema schrieb ich einen Artikel "Die physikalische Grundlage der Biologie und die Probleme der Psychophysik" (Ratio XII, 47-64, 1970). Er verbindet strengen Physikalismus mit epistomologischem Skeptizismus: Hirnprozesse laufen nach physikalischen Gesetzen ab, und dennoch sind physikalische Hirnzustände in Bezug auf entsprechende mentale Zustände durch endliche algorithmische Verfahren möglicherweise nicht vollständig dekodierbar, insbesondere wenn selbstreferentielle Merkmale beteiligt sind; dies deutet auf prinzipielle Grenzen für wissenschaftliche Theorien der Gehirn-Geist-Beziehung hin.