Förderung für neues Quantenbiologie-Projekt an der Universität Münster
Kräftiger Anschub für die Forschung in der Quantenbiologie an der Universität Münster: Die „VolkswagenStiftung“ fördert ein Kooperationsprojekt aus Biologie und Physik mit gut zwei Millionen Euro für fünf Jahre. Das Forschungsvorhaben „Quantenspineffekte als Grundlage bioenergetischer Prozesse“ untersucht den Einfluss quantenmechanischer Phänomene auf den biologischen Elektronentransport. Geleitet wird es von Prof. Dr. Michael Hippler (Biologie) und Prof. Dr. Helmut Zacharias (Physik, Center for Soft Nanoscience (SoN)).
Hintergrund ist die Frage, warum es bei vielen Molekülen in lebenden Organismen bestimmte „Händigkeiten“ gibt, also nur eine von zwei möglichen Varianten vorkommt, die Bild und Spiegelbild entsprechen. Aminosäuren beispielsweise treten typischerweise in links- und Zucker in rechtshändiger Form auf. Diese sogenannte Homochiralität ist eine grundlegende Eigenschaft des Lebens auf der Erde. Um sie aufrechtzuerhalten, benötigen die Organismen Energie. Bislang ist es ein Rätsel, wieso die Natur diesen Aufwand betreibt.
Das neue Projekt konzentriert sich auf die mögliche Verbindung zwischen der Homochiralität und dem biologischen Elektronentransport, also der Übertragung von Elektronen bei chemischen Reaktionen in Zellen. Das Team möchte am Beispiel enzymatischer Reaktionen wie der Wasserstofferzeugung in Algen mittels Hydrogenase herausfinden, ob die Homochiralität von Molekülen die Effizienz solcher Prozesse beeinflusst. Dabei untersuchen die Forscher ein kürzlich entdecktes Phänomen, die sogenannte chiralitätsinduzierte Spinselektivität (CISS), wonach der Elektronentransport durch chirale Moleküle mit dem Spin des Elektrons verknüpft ist. Die Quanteneigenschaft „Spin“ scheint also eine wichtige Rolle bei der Bewegung von Elektronen in Biosystemen zu spielen. Die Forscher wollen nun untersuchen, wie CISS den Elektronentransport beeinflusst und welche Auswirkungen Spineigenschaften auf katalytische Prozesse von Enzymen haben. Perspektivisch soll auch der spinselektive Elektronentransport bestimmter Schritte der sehr viel komplexeren Photosynthese analysiert werden.
