Forschungszentrum Jülich - Forschen in Jülich 3_2012

3|2012 Forschen in Jülich 9 TITELTHEMA | Neutronen 35°34°33° Neutronen sind elektrisch neutrale Bausteine der Atomkerne und kommen in der Natur nicht frei vor. Somit benötigen die Forscher Neutronenquellen wie den FRM II, den Reaktor am ILL, und die Spal- lationsanlage in Oak Ridge, USA. An allen drei Quellen betreibt das Jülich Centre for Neutron Science (JCNS) modernste Instrumente. Schon bevor das JCNS 2006 gegründet wurde, gab es enge Kon- takte und Kooperationen zwischen Jüli- cher Forschern und Wissenschaftlern an den Neutronenquellen. „Meine Doktorar- beit, mit der ich 2006 begann, wurde von Jülich und ILL gemeinsam finanziert und betreut“, berichtet Andreas Stadler. Sei- ne Aufgabe wurde es, am ILL Neutronen- streuexperimente an Hämoglobin durch- zuführen und somit die Idee von Büldt aufzugreifen. ATOMBEWEGUNGEN BEOBACHTEN Stadler benutzte ein Neutronen- Rückstreu-Spektrometer, mit dem sich messen lässt, wie sich die Atome in den Hämoglobinen bei verschiedenen Tem- peraturen bewegen. „Und zwar lassen sich mit dem eingesetzten Instrument, dem IN13, kleinste Bewegungen beob- achten, die innerhalb von hundert billi- onstel Sekunden ablaufen“, erläutert Stadler. Nun bewegen sich die Atome in den Hämoglobinen nicht frei im Raum, sondern sind chemisch an andere Atome gebunden. Damit liefern die Messungen der Atombeweglichkeit Informationen darüber, wie die Gesamtheit der Bindun- gen in den Hämoglobinen auf veränderte Temperaturen reagiert: eher elastisch oder eher steif. „Während einer wissenschaftlichen Konferenz in Frankreich, bei der ich über meine Doktorarbeit berichtete, traf ich auf Chris Garvey, einen Wissenschaftler aus Australien“, erinnert sich Stadler. Garvey interessierte sich sehr für Stad- lers Forschung. Nachdem die beiden Wissenschaftler eine Kooperation ver- einbart hatten, kümmerte sich Garvey darum, Blutproben der geschützten Schnabeltiere und von Krokodilen zu be- kommen. Wichtigstes Ergebnis der Messungen: Die Hämoglobine der verschiedenen Le- bewesen sind unterschiedlich flexibel. Das Schnabeltier mit seiner niedrigen Körpertemperatur besitzt ein weiches und elastisches Hämoglobin. Das Hämo- globin des „heißblütigen“ Huhnes ist viel steifer. Der Mensch liegt nicht nur bei der Körpertemperatur zwischen diesen Extremen, sondern auch bei der Flexibili- tät seines Blutfarbstoffes. „Unsere Mes- sungen bestätigen, dass Hämoglobin ein hochsensibles molekulares Thermome- ter für die Körpertemperatur ist“, so Stadler. Von dieser Forschung unabhän- gig hat Artmann von der FH Aachen in- zwischen gezeigt, dass menschliche rote Blutkörperchen noch auf andere Weise empfindlich auf die Temperatur reagie- ren: Oberhalb von 37 Grad beginnen sie, zelluläres Wasser an das Blut abzugeben. Das Institut Laue-Langevin in Grenoble ist ein weltweit führendes Zentrum für die Neutronenforschung, mit dem Jülicher Wissenschaftler eng kooperieren. SCHNABELTIER 33° C

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