Ich freue mich, hier sein zu können. Ich verbringe hier eine wunderbare Zeit.
Und das Wunderbarste war, in den letzten 40 Minuten dem vorherigen Sprecher zuzuhören.
Es ist einfach eine so fabelhafte Geschichte.
Man kann daraus so Vieles lernen, was über die Wissenschaft hinausgeht.
Und das, worüber ich hier heute reden möchte, sind ein paar Beispiele, die ich als molekulare Parabeln bezeichne.
Eine Parabel ist für mich eine Geschichte, die über ihren konkreten Inhalt hinausgehende Botschaften transportiert.
Das ist umfassender. Es geht um Erkenntnisse. Man spürt das, es geht um eine eher menschliche Dimension.
Es gibt Parabeln, die wir auch nach 2.000 Jahren noch erzählen.
Deshalb dachte ich immer, dass das Lehren über Parabeln doch ein guter Weg sein müsste, insbesondere in der Wissenschaft.
Deshalb will ich Ihnen drei solcher Parabeln vorstellen.
Aber bevor ich damit beginne, möchte ich kurz auf drei Themen eingehen, die ich auch als Thema erwogen hatte.
Sie wissen ja, dass dies meine erste Reise nach Lindau ist und da bedenkt man alles Mögliche
im Zusammenhang mit dem bescheidenen Auftritt.
Wie Sie gehört haben, erhielt ich meinen Nobelpreis bereits vor langer Zeit und Sie können darüber im Internet alles nachlesen.
Deshalb macht es keinen Sinn, das hier zu wiederholen.
Das erste Thema, das mir in den Sinn kam, hat ein bisschen mit dem zu tun, über das ich tatsächlich reden werde.
Es gibt eine kulturelle Kluft, die von Wissenschaftlern oft bedient und gefördert wird.
Ich liebe das MIT, ich habe da hervorragende und großartige Kollegen. Ich habe zwei.
Aber dennoch scheint mir das ein unwiderstehlich gutes Beispiel zu sein.
Sehen Sie hier: "Mens et Manus", also Geist und Hand, eine wundervolle Botschaft.
Aber dann gibt es da den Gelehrten und den Schmied, die diese beiden Aspekte repräsentieren sollen.
Fällt Ihnen da etwas ziemlich Anomales auf?
Der eine schaut in die eine Richtung, der andere in die entgegengesetzte Richtung.
Sie haben nichts miteinander zu tun, genau die gegenteilige Botschaft zu dieser schönen Vorstellung.
Ich hatte vor einigen Jahren am MIT die Gelegenheit, dies in Gegenwart des MIT-Präsidenten zu präsentieren.
Und ich schlug eine Veränderung vor, wesentlich einfacher als die, von der Sie in der letzten halben Stunde gehört haben.
Man könnte die beiden Figuren einfach vertauschen. Und dann würde das die Botschaft besser transportieren, oder nicht?
Mir wurde damals zugesichert, dass man diese Änderung umsetzen wolle. Aber ich glaube nicht, dass das wirklich geschehen ist.
Ich kenne mindestens ein oder zwei MIT-Mitarbeiter hier. Stimmt es, dass so viele Mitarbeiter das all die Jahre übersehen haben?
Nun, es gibt noch eine andere Moral in der Geschichte.
Eine andere Möglichkeit, über die ich nachdachte, war die Verschränkung.
Ich habe darüber im letzten Jahr einige Artikel veröffentlicht.
Und wie sich im Fall der Moleküle herausstellt, ist das wesentlich weniger mysteriös,
als es in den üblichen Diskussionen über Verschränkung erscheint.
Aber ich hatte den Eindruck, dass das doch ein zu hintersinniges Thema wäre.
Deshalb dachte ich über ein weiteres mögliches Thema nach, das überhaupt nicht hintersinnig ist.
Möglicherweise kennen einige von Ihnen dieses Buch hier. Es wäre wirklich interessant, darüber zu reden.
Aber ich habe mich dagegen entschieden und werde Ihnen stattdessen die Einblicke gewähren, die ich bereits vorbereitet hatte.
Aber ich erwähne das hier, weil ich mich heute Nachmittag um 15.00 Uhr mit jungen Wissenschaftlern treffe
und das vielleicht Themen sind, über die Sie sprechen möchten. Das erste Beispiel hat mit dem Palytoxin-Molekül zu tun.
Wissen Sie, als Physikochemiker bewege ich mich zwischen den Kulturen.
Und ich höre manchmal in der Gegenwart von Physikern ziemlich abfällige Bemerkungen über die Chemie.
Einer lautet: "Oh, das ist schrecklich ungenau.
Nie macht man da etwas mal ganz genau." Und dann erliege ich manchmal der Versuchung zu antworten:
"Oh Mann, ich habe einen Kollegen, der eine Messung durchgeführt hat, die das Verhältnis von 1 zu 10^21 übertrifft.
Das ist doch respektabel, oder nicht?" Die Physiker haben dann natürlich etwas erschüttert geguckt.
"Was ist das, was ist das?" "Oh, ihr wäret daran nicht wirklich interessiert. Es ist ein Organiker." "Was, was, was?"
Und dann erwähne ich natürlich das Beispiel der synthetischen Herstellung des Palytoxin-Moleküls.
Es ist übrigens die wohl giftigste Substanz, die wir kennen.
Aber Professor Kishi hat sie, wie ich beschreiben werde, synthetisch hergestellt.
Was so bemerkenswert daran ist, ist die Tatsache, dass es sich dabei um eine ziemlich weiche Angelegenheit handelt,
wie Sie hier sehen.
Und doch war er in der Lage, genau dieses eine von 2^72 verschiedenen möglichen Isomeren herzustellen.
Wenn man das nicht bei jeder Links- und Rechtsdrehung richtig macht, kann man sich wirklich verirren.
Aber 10^21 ist eine Menge. Wie hat er das gemacht? Ich würde gerne meine Physikerfreunde fragen, die in diesem Thema drin sind.
Wie macht man das als Physiker? Und das verdeutlicht doch gerade die tiefe kulturelle Kluft zwischen den Wissenschaften -
und zwar eine interessante und lehrreiche Kluft, wie ich finde. Wie würden Sie das machen?
Nun, man kann enorme Mega-Budgets beantragen, um auf sehr aufregende Art und Weise herauszufinden,
wie sich Moleküle generieren lassen, nämlich, indem man alle Möglichkeiten durchprobiert.
Und dann findet man irgendwie ein Molekül aus 10^21.
Das entspricht nach meinem Eindruck dann im Wesentlichen dem Weg, wie man nach dem Higgs-Boson gesucht hat,
wie wir gestern gehört haben. Man hat sich aufgemacht, um zehn Sandkörner bzw. die äquivalente Menge davon
in einem mit Sand gefüllten Swimmingpool in Olympiagröße zu finden.
Um solche Größenverhältnisse geht es mehr oder weniger auch hier. Das ist ein guter Ansatz.
Schließlich hatte er nach vielen Bemühungen Erfolg.
Aber ich möchte Ihnen einen sehr einfachen Beitrag der Chemikophysiker zeigen.
Entscheidend war diese bemerkenswerte Synthetisierung eines Moleküls wie dieses hier,
mit mehr als 400 Atomen und der richtigen Struktur an jedem Punkt, an jedem der 72 Punkte.
Das war wirklich sehr verzwickt. Es ging im Ergebnis um das, was als stereochemisches Isomer bezeichnet wird.
Wahrscheinlich haben Sie das inzwischen gelesen. Die schwarzen Punkte sind Kohlenstoff, die roten sind Sauerstoff.
Hier ist ein kleiner weißer Punkt. Er steht für eine OH-Gruppe mit gebundenem Wasserstoff.
Aber das sind so viele Wasserstoffatome, dass wir sie nicht dargestellt haben, wenn sie nur an Kohlenstoff gebunden sind.
Und dann gibt es die drei blauen Stickstoffatome, die an verschiedenen Stellen versteckt sind. Das hier ist übrigens Kishi.
Ich habe ihn mit Zucker statt Palytoxin in der linken Hand fotografiert.
Niemand hätte etwas davon und es würde mehr als die gesamte Erdbevölkerung auslöschen, wenn sie sich das einverleiben würde.
Und in der rechten Hand hält er ein Modell des Propylen-Moleküls.
Das Propylen-Molekül ist, wenn man die Methylgruppe hier ignoriert, völlig flach.
Wenn wir an all diesen Stellen nur Wasserstoffatome und auch hier Wasserstoff hätten, wäre das Äthylen,
ein sehr einfaches Molekül, zwei Kohlenstoffatome. Nach Hinzufügen der Methylgruppe stellt sich die Frage:
Wie sind die Verbindungen in der Methylgruppe im Verhältnis zur Doppelbindung und Fläche des restlichen Moleküls ausgerichtet?
Die Frage erscheint vielleicht ziemlich trivial. Aber es zeigt sich, dass ein bisschen Information entscheidend ist.
Kishi ist ein echter Zauberer, dem die Synthese an allen 72 Stellen korrekt gelang. Ich erzähle Ihnen, wie er das gemacht hat.
Ich nehme hier den richtigen Gleichgewichtsbeitrag.
Ich sollte erwähnen, dass man hier nur über Dreifachsymmetrie nachdenken muss, die Methylgruppe,
nicht so etwas Komplexes wie fünffache Symmetrie, über die Sie diese wundervolle Geschichte gehört haben.
Aber die Methylgruppe ist eine Art von Kohlenstoffatom,
aus dem diese drei Wasserstoffatome in tetrahedralen Winkeln dazwischen heraus stehen.
Und das benachbarte Atom hier in der Doppelbindung bezeichnen wir manchmal als flacheres Kohlenstoffatom.
Sie sehen, dass daran nur drei Elemente gebunden sind.
Wir nennen das also ein trigonales Kohlenstoffatom, während das hier ein tetrahedrales Kohlenstoffatom ist.
Wie Kishi das herausgefunden hat, werde ich gleich beschreiben.
Er konnte überall dort, wo er es benötigte, eine Doppelbindung einführen.
Das ist ein Standardverfahren, eine bekannte Technik in der organischen Synthese.
Und das kann er dann so realisieren, dass die entsprechende bindende Gruppe hier ein großes, klobiges Ding hat
und dort ein Wasserstoffatom.
Und das ergänzt er absichtlich, wenn er ein weiteres Kohlenstoffatom erzeugen möchte, das sich in diese Richtung orientiert.
Durch das Vorhandensein einer großen Gruppe an dieser Stelle und weil ihm bekannt ist,
dass die Wasserstoffeklipsen in der Gleichgewichtskonfiguration doppelt gebunden sind, weiß er,
dass sich die hinzugefügte Gruppe auf dieser Seite konfigurieren wird. Er wiederholt das immer wieder, 72 Mal.
Klingt einfach, nicht wahr? Das ist aber gar nicht so einfach, weil man makroskopische Wirkstoffe verwendet.
Man reißt diese Moleküle nicht einzeln wie Steckspielzeug auseinander und fügt sie dann wieder zusammen.
Was auch immer man an einer speziellen Stelle, an der man arbeitet, macht: Man muss sich im Klaren darüber sein,
was das hinzugefügte Reagens an einer anderen Stelle bewirken könnte.
Man muss also für entsprechende Grundlagen und Vorsichtsmaßnahmen sorgen, die das verhindern, und sicherstellen,
dass die Reaktion nur dort stattfinden kann, wo sie erwünscht ist. Das ist eine ziemlich heikle Angelegenheit.
Ich würde das mit dem Schreiben einer Sinfonie durch Beethoven vergleichen wollen. Jede Note an sich ist sehr simpel.
Aber die Kombination und die Art und Weise, wie alle Noten zusammengefügt werden und all das andere,
das ist das wahre Meisterstück. Das ist eine große intellektuelle Leistung.
Die Organiker waren wirklich verblüfft, weil vorher alle Fälle der stereospezifischen Synthese von signifikanten,
großen, biologischen Molekülen Fälle eines Riesensystems mit starrem Ring waren.
Deshalb ergaben sich schöne, eindeutige Referenzfälle.
Kishi erkannte: "Ah, ich kann meine Referenzkonfiguration bei Bedarf jedes Mal
durch Nutzung dieses sehr einfachen Falls einbauen", was ein Beitrag aus der Mikrowellenspektroskopie war,
die er in der Chemikophysik studiert hatte. Wie hat er das geschafft? Nun, der Teil war einfach.
Das ist übrigens auch die einzige Angelegenheit, über die ich heute rede, an der ich persönlich beteiligt war.
Und einer der Gründe für mich, diese Geschichte hier vor jungen Nachwuchswissenschaftlern zu erzählen, hat mit Folgendem zu tun.
Ich war damals selbst junger Nachwuchswissenschaftler, Promotionsstudent.
Mir fiel eine Ausgabe des Journal of Chemical Physics mit einem Artikel über das Mikrowellenspektrum von Propylen in die Hände.
Keine isotopische Version, sodass sie auch nicht völlig ausschlaggebend für die Propylen-Struktur war.
In der Mikrowellenspektroskopie hat man es hauptsächlich mit Rotationsbewegungen von im Raum taumelnden Molekülen zu tun.
Und die Trägheitsmomente sind natürlich von der Geometrie des Moleküls, den Massen der Atome abhängig.
Diese Informationen kann man aus den Spektren extrahieren.
Und da wir aus Lloyds Arbeiten die allgemeine Struktur von Propylen kannten, konnten wir in diesem Fall sehr gut berechnen,
was passieren würde, wenn wir in der Methylgruppe ein Deuteriumatom ergänzen.
Und dann erkennt man die Option - dieses Diagramm hier ist eine Standardangelegenheit -
dann schaut man entlang der Achse der Methylgruppe und sieht auf der anderen Seite ... Wenn wir uns erneut Propylen anschauen,
sehen wir auf der anderen Seite entlang dieser Achse etwas herausstehen, das ein Wasserstoffatom in Propylen ist.
Und auf der anderen Seite eine CH2-Gruppe mit einer Doppelbindung. Die Beobachtungsrichtung geht in diese Richtung.
Man fügt dort eine Scheibe ein und das ist dann dieser runde Kreis im so genannten Newman-Diagramm.
Bei dieser Konfiguration befindet sich also hier ein Deuterium.
Und wenn man Deuterium in Massen ergänzt, könnte sich Deuterium hier oder dort ansiedeln.
Es wird nur ein Deuterium-Atom hinzugefügt.
Und dann erhält man zwei oder eigentlich drei Dinge, von denen zwei das gleiche Spektrum haben, weil sie symmetrisch sind.
Oder wenn es so wie hier wäre, wenn es stabil wäre,
wie in einem kürzlich veröffentlichten theoretischen Papier vorhergesagt wurde, bevor der Aufsatz von Lloyd herauskam
(natürlich enthielt das Papier von Lloyd keine Informationen über die Ausrichtung der Methylgruppe),
dann hätte man also erneut zwei. Aber sie wären dann hier unten und das Deuterium wäre hier.
Das würde die Trägheitsmomente so anpassen, dass die Spektrallinie, auf die wir hier schauen, so aussähe.
Nun, dort gibt es ein ganzes Bündel an Spektrallinien zu beobachten, die alle gleich aussehen, weshalb nur eine gezeigt wird.
Man erhält also durch einfaches Messen und Untersuchen dieser Linien auf mehrere Übergänge unmittelbar den 99,9999%-igen Nachweis.
Es ist also absolut leicht, sich zu 100% sicher zu sein, dass dies die Antwort ist.
Als Chemikophysiker waren wir es natürlich nicht gewohnt, isotopisch ersetzte Moleküle herzustellen.
Deshalb machten wir uns, das heißt mein Büro, also Larry Kreisler machte sich auf den Weg zu Tom Katz,
einen anderen Promotionsstudenten in der Gruppe von R. B. Woodward, dem bekannten Organiker in Harvard.
Und wir fragten Tom: "Wie macht man das?"
Und er betrieb freundlicherweise etwas Literaturforschung und kam wieder auf uns zu und sagte:
"Man beginnt mit der Reinigung von Dioxan-Lösungsmittel. Das dauert zwei Wochen." Und so weiter. Das hatten wir aber nicht vor.
Er ahnte nicht, dass die Mikrowellenspektroskopie eine dermaßen hohe Auflösung hat, dass man all das unterschiedliche Zeug,
das da herumtreibt, erkennt. Nur die Spezies, die uns interessierte, konnten wir vollständig identifizieren.
Denn, wenn man ein elektrisches Feld aktiviert, teilen sich diese Linien in einer bestimmten Weise, die anzeigt,
welcher J-Wert vorliegt. Und man konnte zu 100% sicher sein. Deshalb brauchten wir keine reinen Proben.
Innerhalb einer halben Stunde begannen wir also mit Aldehyd-Bromid, was das gleiche wie Propylen ist,
nur mit dem Brom-Atom an der Methylgruppe.
Mit einem kleinen Zinkkatalysator tropften wir D2O ein, destillierten das in einer VAC-Linie und hatten unsere Probe.
Nach einer weiteren Stunde hatten wir das Spektrum, kannten die Antwort.
Als wir das am nächsten Morgen Tom Katz berichteten, war der natürlich völlig verblüfft.
Und wir waren begeistert, dass das in einer einzigen Nacht zu bewerkstelligen war.
30 Jahre später saß ich in dem Vortrag von Kishi, bei dem er seine Synthese ankündigte.
Und weil das eine historische Angelegenheit war, waren die Leute von weit her angereist.
Das war nicht ganz mit der potenziellen Entdeckung des Higgs-Bosons vergleichbar, aber ziemlich aufregend.
Und die erste Quellenangabe, die er macht,
war das von Larry und mir zur Gleichgewichtsorientierung der Methylgruppe in Propylen veröffentlichte Papier.
Ich hatte keine Ahnung, dass das so interessant oder wertvoll sein würde.
Aber es hat sich als wirklich universell herausgestellt.
Im gesamten Bereich der stereospezifischen Synthese hat das eine enorme Verbreitung gefunden,
weil man auf diese Art und Weise weiche Moleküle herstellen kann. Nun, die meisten Moleküle sind sehr weich.
Man braucht sich nicht auf spezielle Strukturen zu stützen, die das anderweitig ermöglichen.
Ich erwähne das alles, weil nur eine Methylgruppe erforderlich ist.
Auch die nächste Geschichte hat mit nur einer Methylgruppe zu tun. Ich dachte, dies wäre eine gute Einleitung.
Als ich junges Fakultätsmitglied an der Berkeley-Universität war, hat jede junge Frau, die ich kannte, dieses Buch gelesen.
Es hat übrigens gerade den 50. Geburtstag seiner Veröffentlichung gefeiert. "Sex and the Single Girl" von Helen Gurley Brown.
Das war damals eine Sensation, ein Bestseller. Das Buch wurde innerhalb von zwei Wochen drei Millionen Mal verkauft.
Das war eine Verlagssensation. Tatsächlich ging es in diesem Buch kaum um Sex.
Es war in etwa so wie mit dem Buch "Eine kurze Geschichte der Zeit" von Stephen Hawkins.
Man liest den ersten Teil und weiß, dass man etwas anderes vor sich hat als erwartet.
Und in jüngerer Zeit gibt es eine Nachahmung dazu, "Sex in the City". Die haben sich gewissermaßen den Titel geborgt.
Und ich borge ihn mir jetzt auch mal und sage "Sex and the Single Methyl Group".
Ich möchte Ihnen klarmachen, wie bedeutsam diese einzelne Methylgruppe ist. Und Sex unter anderem übrigens auch.
Wir haben bereits gesehen, wie wichtig das ist, wenn man Palytoxin oder etwas Ähnliches synthetisieren möchte.
Nun, hier ist die Essenz der Geschichte. Es gibt eine Region im Y-Chromosom. Ich sehe hier so einige Menschen mit Y-Chromosomen.
Man nennt das die geschlechtsdeterminierende Region.
Das Y-Chromosom ist etwas kläglich, denn es hat nur Platz für rund 35 Gene.
Im Vergleich dazu bietet das X-Chromosom Platz für mindestens 2.000 Gene.
Und es scheint Belege dafür zu geben, dass das Y-Chromosom in der Vergangenheit wesentlich größer war,
aber mit der Zeit enorm geschrumpft ist. Und vielleicht setzt sich diese Entwicklung ja fort.
Und auf dem Gesicht einiger XX-Menschen sehe ich bei diesem Gedanken ein Lächeln auftauchen.
Auf jeden Fall kann man bei einem menschlichen XY-Fötus in den ersten 35 Tagen weder mit Hilfe von Ultraschall
noch in anderer Weise vorhersagen, ob es ein Junge oder ein Mädchen wird.
Man kann nicht sagen, ob es XY- oder XX-Chromosomen sind, weil sie anatomisch exakt gleich aussehen.
Aber am 35. Tag kommt dieser genetische Schalter zum Einsatz und dann bekommt man einen Jungen,
wenn die DNA ordnungsgemäß funktioniert. Das kennen wir natürlich, dieses XY. Aber manchmal misslingt das.
In einem von 50.000 bis 100.000 Fällen geht das schief.
Und der übliche Fall ist eine Mutation, die, sofern das komplett schief geht, eine bestimmte Aminosäure,
eine bestimmte Stelle durch eine andere ersetzt. Und sie unterscheiden sich nur durch eine einzelne Methylgruppe.
Diese einzelne Methylgruppe verkürzt die Isoleukin-Aminosäuren-Stelle der Gruppe und deaktiviert dieses Schlüsselgen,
das an diesem Schalter beteiligt ist.
Und das Baby kommt lebensfähig auf die Welt und ist im anatomischen Sinne ein Mädchen, aber mit XY.
Vielleicht können Sie sich an den Wirbel bei den Olympischen Spielen vor einigen Jahren erinnern,
weil dort ein solcher Fall vorkam. Infertil. Okay, das ist eine Parabel.
Denn bringt uns das nicht etwas ins Grübeln, dass es nur um eine einzige Methylgruppe geht? Eine Methylgruppe.
Hier ist eine, die mit NMR-Spektroskopie der Art, über die wir diesen wunderbaren Vortrag von Kurt gehört haben,
nachgewiesen wurde. Es war vor allem die Arbeit von Michael White, der heute am Carnegie Mellon arbeitet.
Aber nur diese eine Methylgruppe.
Nun, es wird einem immer erzählt - und vielleicht war das auch bei einigen von Ihnen als junge Menschen der Fall -
dass man seinen Kindern etwas über "birds and bees" erzählen sollte. Und hier sind Menschen aus unterschiedlichen Kulturen.
Fällt Ihnen der äquivalente Begriff aus Ihrem Kulturkreis dazu ein? Ich habe erfahren, dass er auch in Deutschland gilt.
Dort soll es einen ähnlichen Ausdruck mit Blumen und Bienen geben. Keine weiteren Begriffe?
Also hat man Ihnen überhaupt nichts über Sex erzählt?
Wer von Ihnen wurde von seinen Eltern oder jemand anderem über Sex aufgeklärt? Erstaunlich. Ich bin verblüfft.
Wie wollen Sie Ihren Beitrag zur Reproduktion unserer Spezies planen? Arbeiten Sie alle so hart?
Das wundert mich, ich kann mir nicht helfen ... Okay, was würde passieren, wenn diese Methylgruppe öfter fehlt?
Keiner erzählt seinen Kindern etwas über Vögel und Bienen.
Während sich Vögel ähnlich vermehren wie Säugetiere, gibt es doch große Unterschiede.
Einer der Unterschiede ist das Ei. Bienen pflanzen sich anders fort als Säugetiere.
Bei den Bienen gibt es eine unfruchtbare Arbeiterklasse.
Wenn diese Methylgruppe öfter fehlen würde, hätten auch wir bald eine unfruchtbare Arbeiterklasse.
Das wären die mit dem XY auf ihren T-Shirts. Die XYs, all Ihr XYs.
Sie schauen nicht gerade besorgt, aber das könnte tatsächlich passieren, wenn die Mutation sich in dieser Weise fortsetzt.
Allerdings sehe ich auch jetzt einige XX-Menschen bei dieser Aussicht ein bisschen lächeln.
Aber Sie sollten sich der Tatsache bewusst sein, dass Sie als XX-Menschen wirklich riskant leben.
Wenn nämlich bestimmte Gene auf beiden X-Chromosomen voll aktiv oder exprimiert sind, wie der Biochemiker sagt,
wären Sie nicht lebensfähig, weil das Gen ein bestimmtes Protein erzeugt, wie Sie wissen.
Dieses Protein ist wahrscheinlich ein Enzym, das andere Dinge steuert.
Und wenn man die Raten verdoppelt usw., können bestimmte Dinge kaskadenartig weitere Prozesse auslösen, das wäre ein Problem.
Das eine oder andere Ihrer X-Chromosomen muss also in jeder Zelle deaktiviert werden. Und das geschieht willkürlich.
Und wie geschieht das? Sie brauchen kein wissenschaftliches Verständnis zu haben, sondern es reicht Psychologie.
Wenn ein Lehrer eine derartige Frage in einem Kontext wie diesem stellt, müssen Sie die Antwort sofort wissen, oder?
Woher kommt die schwache Stimme dahinten? Eine Methylgruppe, sie ist angehängt.
Eine Methylgruppe wird angehängt und das Gen dadurch deaktiviert. Das ist ein sehr allgemeiner Mechanismus.
Der gilt nicht nur für das Geschlecht, sondern auch für viele andere Dinge.
Das ist ein ganz großes Thema, dessen Essenz das hier ist.
Es eignet sich als Parabel, weil man gezwungen wird, darüber nachzudenken, wie unsere Gesellschaft aussähe,
wenn die Methylgruppe nicht an der Stelle wäre, an der sie sich normalerweise befindet.
Okay, dann noch die letzte kleine Geschichte, die ich erzählen wollte ... Oh, Entschuldigung.
Ich war ja noch nicht ganz fertig mit diesem X-Thema.
Sie haben von Testosteron gehört - einige von Ihnen haben möglicherweise sogar einen Überschuss davon,
entschuldigen Sie bitte - und Östrogen. Schauen Sie sich das hier an! An dieser Stelle liegt ein ganz trivialer Unterschied.
Jeder Chemiker weiß, dass beide Formen einfach zu erzeugen sind.
Diese hier erhält man durch einfache Ergänzung der Methylgruppe genau an dieser Stelle.
Man ändert einen trigonalen in einen tetrahedralen Kohlenstoff. Das ist es schon, meine Damen und Herren.
Sie unterscheiden sich gar nicht so sehr, nur um eine Methylgruppe. Denken Sie darüber mal nach.
Die letzte kleine Geschichte macht Freude.
Vor einiger Zeit wandte sich Yo-Yo Ma, den ich glücklicherweise persönlich kenne, an mich und sagte:
"Ich wünsche mir ein bisschen Indigo für mein Seidenstraßenprojekt."
Wer von Ihnen hat schon von seinem Seidenstraßenprojekt gehört?
Oh, das ist wirklich ein besonderes Publikum hier... Wir haben zehn Leute.
Das ist mehr als üblich, nein, nein viel weniger als üblich.
Vor über zehn Jahren initiierte Yo-Yo Ma sein Seidenstraßenprojekt, um die große Geschichte von der Seidenstraße,
diesem historischen Verkehrsweg von Indien und China über alle Zivilisationsgesellschaften bis hin zum Mittelmeer, zu würdigen
und Menschen dafür zu interessieren. Marco Polo kam mit dieser Erfahrung zurück
und diese Informationen hatten wirklich einen enormen Einfluss auf die Entwicklung unserer gesamten Zivilisation.
Es wurde dort mit vielen Waren gehandelt und unter anderem auch mit Indigo.
Das ist ein blauer Farbstoff, der sehr, sehr beliebt war - nicht nur, weil er wie überhaupt alle Arten von Farbstoffen,
wirklich gute blaue Farbstoffe schwierig zu bekommen war.
Er besaß nämlich diese geheimnisvolle Eigenschaft, dass sich das Färbegut in den letzten Phasen des Färbevorgangs,
wenn es aus der Lösung genommen wurde, in magischer Weise in Blau verwandelte.
Ein übernatürliches Ereignis, wie so viele Dinge in der Welt der Chemie.
Seine Idee bestand aber darin, nicht nur die Musik, sondern auch die gesamte Kultur und die Kriege
und all den Rest der Geschichte in dieses große Seidenstraßenprojekt einzubeziehen.
Das zählt jetzt zum Lehrplan jeder Mittel- und Oberschule. Tausende von Schulen lehren das.
Wir hatten uns darüber unterhalten, wie man die Wissenschaft stärker in unserer allgemeinen Kultur verankern kann.
Und er sagte: "Ich hätte gerne ein Stück Wissenschaft für dieses Seidenstraßenprojekt.
Und Indigo wäre ein gutes Beispiel, weil das ein sehr interessantes Molekül ist, das eine Geschichte zu erzählen hat."
Das hier ist eine im Rahmen dieses Projekts entstandene Zeitschrift.
Sie heißt Calliope und wird für zehn- bis elfjährige Kinder geschrieben, das ist die Zielgruppe.
Deshalb ist das wohl nicht zu schwierig für dieses Publikum hier.
Und diese Ausgabe hat verschiedene Inhalte, die ganze Seidenstraßengeschichte und so etwas.
Und ich habe dort auf seinen Wunsch hin ein kurzes Kapitel darüber geschrieben,
wie die Herstellung von synthetischem Indigo alles total verändert hat.
Seit jeher hatte die Indigoproduktion unglaublich viele Arbeitskräfte benötigt, war wirklich sehr arbeitsintensiv.
Und sie führte auch zu Kriegen, Sklaverei, all diesen hässlichen Dingen.
Aber als die synthetische Indigo-Herstellung tatsächlich erfolgreich wurde, wie ich noch beschreiben werde,
vernichtete sie innerhalb von zehn Jahren eine gesamte Industrie. Und auch heute noch wird alles chemisch hergestellt.
Und dann gibt es noch ein kleines Kapitel über das Indigo-Molekül.
Ich bin gespannt, wie viele von Ihnen wissen, was das Indigo-Molekül ist?
Keine einzige Hand geht nach oben, nicht mal in der Reihe der Nobelpreisträger. Das sollte Sie aber nicht in Verlegenheit bringen.
Ich habe auch meine Kollegen aus der organischen Chemie gefragt. Selbst die wussten nicht, was das ist.
Ist das nicht beschämend? Ich finde, jeder Unterricht in organischer Chemie sollte mit dieser Geschichte beginnen.
Sie ist wirklich in jeder Hinsicht sehr lehrreich.
Genau wie in meiner ersten Geschichte kam der Durchbruch in Form einer höheren Erleuchtung.
Man hat ein winziges Stück Information und schaut, was man damit anfangen könnte.
Und solche Hexenmeister wie Kishi - oder im Falle von Noten: Beethoven - machen dann was daraus.
Hier sehen Sie ein typisches Chemielabor der 1890-er Jahre. Fällt Ihnen auf, was fehlt?
Es gibt keine Spur von NMR, irgendeiner spektroskopischen Apparatur jeglicher Art.
Alles, was die Menschen damals machen konnten, war: makroskopische Mengen von Reagenzien und Produkten wiegen,
schmelzen und kochen, daran riechen, manchmal schmecken, andere Kristalle hineintropfen, experimentieren, raten.
Das war alles, was sie tun konnten. Und schauen Sie hier, was sie erreicht haben.
Das sind alles Zahlen aus dem kleinen Artikel, den ... ich habe diese Zahlen nicht gefunden.
Sie wurden für mich in den Artikel montiert.
In Wirklichkeit nahm die Farbstoffindustrie, die sich später enorm auf die industrielle Revolution ausgewirkt hat,
bereits vor der synthetischen Indigo-Herstellung ihren Anfang. Darüber möchte ich Ihnen erzählen.
Ein 18-Jähriger - ein weiterer Grund, warum ich Sie um Aufmerksamkeit für diese Geschichte bitte -
fand zufällig eine Möglichkeit, einen sehr markanten Purpur-Farbstoff mit der Bezeichnung "Mauve-Violett" herzustellen.
Und als Queen Victoria ... Er beantragte direkt ein Patent und gründete ein Unternehmen - noch bevor er 19 war, soweit ich weiß.
Er hatte das einfach durch Experimentieren mit Steinkohlenteer hergestellt,
den es im 19. Jahrhundert überall in großem Überfluss gab.
Queen Victoria trug diese Farbe dann bei der Hochzeit ihrer Tochter und löste damit einen Feuersturm des Interesses aus.
Und das führte direkt zu einem Boom für die Farbstoffindustrie.
In diesem Industriezweig gab es damals einen großen Konkurrenzkampf zwischen Großbritannien und Deutschland.
Deutschland gewann den spielend und beherrschte innerhalb von 20 Jahren fast die gesamte Farbenindustrie.
Und wissen Sie, warum? Historiker wissen das und haben es immer betont.
Die Deutschen hatten einen besseren Chemieunterricht als die Briten. Und vielleicht gilt das ja immer noch.
Ich weiß es nicht genau.
Aber das kann uns auf jeden Fall eine gute Lehre sein, eine Parabel gewissermaßen: Eine gute Ausbildung ist immer gut.
Aber was ist mit dem Indigo? So sieht das Molekül aus.
Es hat 30 Atome, aber jeder Physiker mag dieses Atom, weil die beiden Hälften identisch sind.
Sie sind einfach um 180 Grad gedreht und dann hier über eine Doppelbindung miteinander verbunden.
Das ist eines dieser Stäbchenmodelle, an dem man Doppelbindungen und so etwas erkennen kann.
Und das hier ist ein raumfüllendes Modell. Sie sehen, dass das flach ist.
Vielleicht kennen Sie Pi-Elektronen, die aus der Fläche herausragen.
Das ist einer der Gründe dafür, warum das ziemlich stark zusammenhält.
In gesunkenen Schiffswracks hat man Indigo-Blöcke gefunden, die bereits zwei- oder dreihundert Jahre unter Wasser lagen
und noch absolut intakt waren. Man kann sie herausnehmen und immer noch verwenden. Und der Schmelzpunkt liegt sehr hoch.
390 Grad Celsius sind für ein organisches Molekül ein sehr hoher Schmelzpunkt.
Das hängt einfach mit diesen Pi-Elektronen zusammen und der Art, wie sie aufeinander gepackt sind.
Aber so ist dieses wunderbare Molekül. Und jetzt kommen wir zum Kern der Geschichte.
Es wurde im 19. Jahrhundert synthetisch hergestellt.
Und all die damit zusammenhängenden Daten sind wirklich faszinierend für mich.
Als ich mich hinsetzte, um einen Artikel über Chemie für Neunjährige zu schreiben, dachte ich "Du meine Güte".
Ich kann doch da nicht mit ausgefallenen Details kommen. Sie kennen vielleicht Atome, aber das wird es dann auch sein.
Also die Haltung des Durchschnittsphysikers gegenüber der Chemie.
So fing ich also einfach an, zu schreiben und begann ungefähr so: "Wissenschaft strotzt nur so von Detektivgeschichten.
Eine dieser wunderbaren und sehr lukrativen Geschichten war die synthetische Herstellung von Indigo."
So etwas ungefähr habe ich geschrieben.
Dieser Mensch hatte 1865 die korrekte Indigo-Struktur herausgefunden, also so in der Art dieses Stäbchen-Modells,
das auf der vorherigen Folie zu sehen war. 1865.
Vielleicht haben einige von Ihnen, die organische Chemie oder Erstsemester-Chemie studieren,
schon einmal in Lehrbüchern gelesen, dass die Menschen im 19. Jahrhundert nicht wussten,
ob sie zu Wasser OH oder H2O sagen sollten.
Sie kannten den Unterschied zwischen Atomen und verbundenen Molekülen, verbundenen Atomen als Molekül nicht so richtig
und wussten nicht, wie viele es waren usw.
Und es gab eine berühmte Tagung - ich weiß nicht, ob das an einem anderen See war, es war jedenfalls ein bezaubernder Ort -
und dort hat ein Italiener namens Cannizzaro die Menschen aufgeklärt. Und dann konnten sie es verstehen.
Erst 1860 hatten die professionellen Chemiker eine klare Vorstellung davon,
wann sie ein Molekül vor sich hatten oder wie die korrekte Molekülstruktur auszusehen hatte.
Und die elementare Zusammensetzung erschloss man sich damals, indem man das auseinander nahm und so stark kochte,
dass man anschließend alle Elemente voneinander trennen konnte. Entflamme die Dinge und du erkennst, woraus sie bestehen!
Aber wenn es darum ging, herauszufinden, wie die Dinge miteinander verbunden sind, gab es nichts.
Keine Spektroskopie, keine Massenspektroskopie, kein NMR, nichts dergleichen.
Aber er fand das empirisch heraus - durch Vergleich mit seinen Erfahrungen und Annahmen.
Er hatte einen sechsgliedrigen Ring, der mit einem fünfgliedrigen Ring verbunden werden musste.
Bis 1880 hatte er zwei Möglichkeiten herausgefunden, das Molekül tatsächlich synthetisch herzustellen.
Man konnte überprüfen, ob man das richtige Zeug vor sich hatte, indem man den Schmelzpunkt usw. herausfand.
Aber geschäftlich hatte das noch keine Zukunft.
Doch dadurch wurde dann buchstäblich ein Goldrausch ausgelöst, weil es so ein wertvolles Material für den Handel war.
Es dauerte dann noch einmal 17 Jahre, bis eine kommerzielle synthetische Herstellung gelang.
Hunderte Chemiker wollten das unbedingt realisieren.
Das Unternehmen BASF investierte praktisch sein gesamtes Vermögen in dieses Projekt und hatte 1897 Erfolg.
Jeder Physiker weiß, was 1897 geschah. Einige von Ihnen wissen das vielleicht nicht.
Ich bitte alle, die es wissen, die Hand zu heben.
Mensch, diese Sache mit dem Handheben ist ein bisschen ... Sind Sie etwa zu müde, um Ihre Hand zu heben?
Haben Sie jemals von J. J. Thomson und dem Elektron im Jahre 1897 gehört? Okay, einige der Herren nicken offensichtlich.
Jetzt erinnern sie sich wohl. Bis 1897 wusste man nicht einmal, dass sich im Innern von Atomen Elektronen befinden.
Und erst 1911 wusste man - dank Rutherford -, dass es innen einen Kern gibt.
Diese Leute wussten also überhaupt nicht, was sie taten. Sie wussten nur, dass es solche Dinge geben könnte.
Oder nahmen es an ... Andere wiederum waren nicht absolut davon überzeugt, dass es Atome gibt.
Diese thermodynamische Sichtweise war ... Ich sollte meine Zeit nicht mit solchen Details verschwenden.
Aber dennoch wussten die in der synthetischen Chemie tätigen Chemiker aufgrund ihrer unvollständigen Kenntnisse
und ihrer empirischen Abenteuer, dass es Moleküle gab oder sie glaubten zumindest daran und stellte eine Menge Moleküle her.
Und innerhalb von zehn Jahren verschwanden nach 1897 die ganzen alten Herstellungsprozesse für Indigo.
Heute werden immer noch über 20.000 Tonnen jährlich hergestellt, größtenteils zur Färbung von Blue Jeans.
Ich sehe beispielsweise dort wunderbare Blue Jeans in Indigo-Blau.
Das ist also der wesentliche Inhalt der dritten Geschichte.
Und ich werde jetzt fortfahren ... Oh, hier sind ein paar Literaturhinweise. Da geht es um diese Palytoxin-Geschichte.
Ich habe darüber etwas in Physics Today veröffentlicht.
Ich begann mit einem Hinweis auf Arthur Schawlow, einem engen Freund von mir und es gab ein geflügeltes Wort von mir,
das heute veraltet ist. Es besagte, dass ein biatomares Molekül ein Atom zu viel hat. Das war die Haltung der Physiker damals.
Das hat sich in den letzten Jahren geändert. Die Menschen wissen die Moleküle mehr zu schätzen.
Aber dennoch: "Sex and the Single Methyl Group".
Hier ist die Arbeit von Michael Weiss und seinen Kollegen, die diesen Aspekt nachgewiesen haben.
Und hier sind mehrere Hinweise auf Veröffentlichungen, in denen ich darüber geschrieben habe.
Und das hier ist die Indigo-Geschichte. Wenn Sie Enkel haben, kann ich Calliope empfehlen, dieses wunderbare Magazin.
Aber jetzt möchte ich zum Schluss kommen, der für mich für vieles gilt.
Ich möchte Ihnen einen Rat geben, den Sie annehmen sollten. Nehmen wir das also weg und schalten wir Musik ein.
Das hier ist ein Song von Cole Porter. Achten Sie auf das Datum. Das ist aus den guten alten Zeiten. Da tanzt man doch ...
Hier ist der Text. Hören Sie gut zu, wenn der Song beginnt. Ihr, vom Glück weniger begünstigten Sterblichen.
Hier kommt noch eine letzte Mitteilung von mir.
Ihr habt alle gelernt, Euch auf die heiligen Lehren der Wissenschaft zu verlassen.
Ich hoffe, dass Ihr im Laufe Eures Lebens allen Banausen zum Trotz nicht damit aufhört zu experimentieren.
Tut, was alle guten Wissenschaftler tun. Experimentiert! Macht das zu Eurem Motto bei Tag und bei Nacht. Experimentiert.
Das wird Euch erleuchten. Der Apfel im Wipfel des Baumes hängt nie zu hoch, als dass Ihr ihn nicht erreichen könntet.
Nehmt Euch ein Beispiel an Eva und experimentiert ... Zwei X-Chromosomen, die erste menschliche Experimentatorin.
Huldigen Sie ihr. ...Seid neugierig, auch wenn sich einmischende Freunde ... Einige von ihnen Physiker. ihre Stirn runzeln.
Seid neugierig! ...Und wenn Ihr diesen Rat bei jedem Versuch, der Euch davon abhalten will, befolgt,
wird die Zukunft Euch unendliche Freude und Fröhlichkeit bieten. Experimentiert und Ihr werdet sehen! Vielen Dank.
Ich möchte noch einen Kommentar ergänzen, der eigentlich überflüssig ist, weil er so offensichtlich sein dürfte.
Ich hätte diesen Song dem vorherigen Sprecher widmen sollen. Das vereinfacht das alles so gut. Danke.