Am 4. Juli 1934 starb in einem Sanatorium im Südosten Frankreichs im Alter von 66 Jahren eine kleine, schmächtige, etwas eigenwillige und schwierige Frau. Als junges Mädchen hatte sie ihre polnische Heimat verlassen und war nach Paris gegangen, um hier Chemie und Physik zu studieren. Doch aus einem kurzen Studienaufenthalt wurde ein ganzes Leben und aus der Berührung mit der Wissenschaft ein einzigartiges wissenschaftliches Lebenswerk. Zweimal erhielt sie dafür den Nobelpreis, etwas, was vor. ihr und nach ihr keinem Wissenschaftler mehr beschert wurde, weder einem Rutherford, noch einem Einstein.

Doch ihren einmaligen wissenschaftlichen Erfolg mußte diese Frau mit ihrer Gesundheit, wahrscheinlich sogar mit einigen Jahren ihres Lebens bezahlen. Die krebsartigen Geschwüre ab ihren Fingern waren dabei noch die harmlosesten Spuren, die das neue Element hinterließ, das sie am zweiten Weihnachtstag des Jahres 1898 entdeckt hatte und das sie so weltberühmt machte: das Radium. 1912 mußte sie sich einer Nierenoperation unterziehen, deren Ursachen nicht ganz offenkundig waren. Dann machten sich die Ärzte große Sorgen um ihre Lunge; wahrscheinlich hatte sie radioaktiven Staub eingeatmet. Hinzu kam eine Anämie, eine unheilvolle Blutkrankheit, bei der eine Verarmung ab roten Blutkörperchen eintritt. Diese Krankheit war sicher - soviel wissen wir heute - die Folge einer übermäßigen Strahlendosis, Obendrein wurde die Frau jahrzehntelang von Anfällen großer Müdigkeit gequält, vielleicht infolge einer Strahlenschädigung des Gehirns oder der Anämie, gepaart mit . einer heftigen Form des heute bei den Röntgen-Ärzten bekannten 'Röntgen-Katers'.

So wurde der erste Mensch - natürlich ist hier von Marie Curie die Rede -, der sich intensiv der Erforschung der neuentdeckten Radioaktivität widmete, zugleich deren erstes Opfer. Daß er leider
nicht das einzige blieb, ist ohnehin bekannt. So kam es aber auch, daß sich die Wissenschaftler, sobald sie sich erst einmal mit den physikalischen Eigenschaften der neuen Strahlen, der radioaktiven Alpha-, Beta- und Gamma-Strahlen und der Röntgenstrahlen - zusammen ionisierende Strahlen genannt -, vertraut gemacht hatten, auch nach ihren biologischen Wirkungen fragten: Was geschieht in lebenden Zellen, in einem lebenden Gewebe, das von solchen Strahlungsteilchen getroffen wird,?

GRAUENHAFT hat die radioaktive 'Todes-Asche'
die japanischen Fischer zugerichtet.
Sicher hätte ihr Schicksal durch einen biologischen
Strahlenschutz gemildert werden können.

Die Beantwortung dieser Frage durch die experimentelle Forschung ging nur langsam vonstatten. Je mehr, man aber in das Geheimnis der biologischen Wirkung der ionisierenden Strahlen eindrang, um so mehr zeichnete sich auch die Möglichkeit eines biologischen Strahlenschutzes ab, die Entdeckung eines Mittels, das uns weitgehend gegen die radioaktiven Strahlen immun macht, das ihre Wirkungen während der Bestrahlung ausschaltet. Ein solches Mittel gibt es in diesem Augenblick wenigstens für den Menschen - wahrscheinlich noch nicht, aber es liegt zum Greifen nahe. Wem es gelingt, es aufzuspüren, dem ist der Nobel-Preis sicher. Ob es die Wissenschaftler sein werden, die in der Biophysikalischen Abteilung des Heiligenberg-Instituts in Heiligenberg in der Nähe von Überlingen am Bodensee arbeiten und mit denen wir sprachen? Sie betrachten- solche Spekulationen als schlechtes Omen für ihre Arbeit. Aber sicher vollzieht sich in diesem Forschungszweig - als Ganzes betrachtet -, in der Strahlen-Biologie, zur Zeit eine für uns und unsere Kinder bedeutende Entwicklung.

GENMUTATIONEN radioaktiver Strahlen müssen nicht schädlich sein, sie können, wie hier, zur Züchtung neuer Pflanzensorten benutzt werden und so die Entwicklung der Weit unterstützen.

Das Suchen nach solchen Mitteln begann etwa um das Jahr 1940. Damals merkte man nämlich, daß etwa 80 Prozent der biologischen Schäden, die ionisierende Strahlen verursachen, indirekte Schädigungen sind.

Bekanntlich. 'besteht ja jedes höhere Lebewesen und jede Pflanze aus einzelnen Zellen, die einen Durchmesser von einem zehntel bis einem hundertstel Millimeter haben und wie die Bienenwaben über und nebeneinander liegen. Der wichtigste Teil all dieser Zellen, sozusagen ihr Herz, ist der Zellkern mit der sogenannten Chromatinstruktur, dem Sitz der Eigenschaften des Individuums. Aus der Chromatinstruktur bilden sich nämlich, bei der Teilung der Zelle sichtbar, die Chromosomen, auf denen die Erbeigenschaften in Form der Gebe festgelegt sind. Der Rest der Zelle besteht neben den Zellwänden aus dem Zellplasma und dem Zellsaft.

Man glaubte nun früher, daß das Zellplasma ohne weiteres von einem Strahlungsteilchen 'durchschossen' werden dürfte, ohne daß die Zelle dadurch Schaden nähme. Dagegen sollte ein Strahlungsteilchen, das eine bestimmte Stelle der Chromatinstruktur trifft, wie ein 'Kopfschuß' wirken und die Zelle zum Absterben bringen. Diese Vorstellung von der Wirkungsweise radioaktiver Strahlen stellte sich 1940 zwar nicht als prinzipiell falsch heraus, sicher waren aber diese  direkten Strahlungstreffer nur ein kleiner Teil des biologischen Gesamtschadens in folge der Einwirkung ionisierender Strahlen auf lebendes Gewebe.

KURVEN zeigen die Wirkungungsweise der Strahlenschutzkörper. Nebenstehendes Diagramm Ist einer Arbeit einer belgischen Forschergruppe entnommen. Die Kurven zeigen die Gewichtsabnahme bei Versuchstieren, die mit einer mit Sicherheit tödlich wirkenden Strahlungsdosis von 850 Röntgen bestrahlt wurden. Die Tiere, die gespritzt wurden, nahmen, sofern sie das Experiment überlebten, bald wieder an Gewicht zu. Durch einsteilweise Bleiabschirmung, verbunden mit einer Strahlschutz-Sprltze, konnte sogar eine durchschnittliche Überlebendes-Rate von 92% nach 30 Tagen erreicht werden.

Jede Antwort in der Wissenschaft zieht
aber sogleich eine neue Frage nach sich.
Damals lautete diese Frage: „Wenn die
'Maschinengewehrgarbe' einer Strahlung die Zellen nicht 'erschießt', wie wirkt sie dann?" - „Sehr einfach", lautete die Antwort der Forschung, „sie wird wahrscheinlich genau so wirken wie in jeder wäßrigen Lösung: Sie wird die Zellsubstanz ionisieren, und es entstehen im Organismus, in den Zellen, freie Wasserstoffatome, OH-Gruppen und HO2. Auch Wasserstoffsuperoxyd (H202), ein starkes Oxydationsmittel, wird gebildet."

Damit war man einen großen Schritt weiter gekommen, doch man stand erst auf halbem Wege. Man mußte sich nun fragen: Welche
im Körper eines Lebewesens vorhandene chemische Verbindung ist am anfälligsten für eine Oxydation, welche wird am ehesten durch die gebildeten freien Atome und Atomgruppen chemisch verändert? - Das Ergebnis lautete: solche Verbindungen, die an ihren Enden SH-Gruppen tragen, zweiwertige Schwefelatome, an die auf der einen Seite ein Wasserstoffatom gebunden ist. Im Reagenzglas-Versuch konnte man dann sehr schön zeigen, daß beim Angriff des Oxydationsmittels aus der aktiven SH-Gruppe über einige Zwischenstufen ein inaktives Sulfat wird. Daß solche Veränderungen an den Molekülen weitgehende physiologische Folgen haben, ist klar; wichtige Gruppen von Fermentsystemen werden inaktiviert.

Im Reagenzglas konnte man außerdem herausknobeln, daß Stoffe, deren SH-Gruppen infolge Bestrahlung durch ionisierende Strahlen ihre Aktivität verloren hatten, durch den Zusatz neuer SH-Gruppen wieder aktiviert werden konnten. Das bedeutet nicht mehr und nicht weniger, als daß es möglich erschien, die Wirkung ionisierender Strahlen aufzuheben, indem. man einem Lebewesen chemische Verbindungen einspritzte, die sehr aktive SH-Gruppen trugen, sofern es gelang, den Reagenzglasversuch auf den lebenden Organismus zu übertragen.

Überall in der Welt begann ein lebhaftes Experimentieren mit den verschiedensten SH-aktiven Stoffen, Eine amerikanische Gruppe experimentierte mit Cystein. Ein Belgier griff diese Experimente auf und machte aus dem Cystein ein Cysteamin, indem er dem Cystein eine COOH-Gruppe entzog, (Das ist ein altbewährter Trick bei der Herstellung von wirkungsvolleren Arzneimitteln und Giftgasen, mit denen sich der Belgier kurz vorher im Kriegseinsatz hatte befassen müssen.)
Es würde zu weit gehen, hier alle Versuche, die sich nun anschlossen, zu beschreiben. Entsprechend den 'Modeströmungen`, wie sie in der Medizin immer wieder auftauchen, versuchte man es einmal in dieser und einmal in jener Richtung, oft ging man in die Irre, aber zuletzt kam man doch immer ein Stück weiter. Der ganze Komplex wurde aber schließlich vor einiger Zeit durch die unter Professor Dr. H. Langendorff, Universität Freiburg, in Heiligenberg arbeitenden Strahlen-Biologen so weit geklärt, daß sie feststellen konnten: Ein Schutzeffekt ist dann am größten, wenn die Schutzsubstanz eine ganz bestimmte chemische Struktur hat (siehe nebenstehende Darstellung). Da diese Schutzstoffe eine Weiterentwicklung des Cysteins waren, wurden sie als Cystein-Cysteamin-Körper bezeichnet.

So weit sind wir heute. - Um ein endgültiges Urteil über die Cystein-Cysteamin-Schutzkörper fällen zu können, wäre es jetzt notwendig, sie nicht nur wie bisher an Ratten und Mäusen, sondern auch an höheren Tieren, an Affen, und schließlich am Menschen selbst zu erproben. Aber welches menschliche 'Versuchskaninchen' wollte sich wohl freiwillig einem solchen lebensgefährlichen Strahlungsexperiment aussetzen? So ist es möglich, daß die Schutzsubstanz für den biologischen Strahlenschutz des Menschen bereits existiert, wir das aber mangels Beweisen noch nicht gemerkt haben.

FORMELN beherrschen heute noch die Arbeit der Strahlen-Biologen und -Pharmakologen, die nach Strahlschutz-Körpern suchen. Mit den oben angegebenen chemischen Verbindungen wurde einwandfreie Schutzwirkung erzielt. Die unterste Formel stellt einen Schutzkörper in allgemeiner Form dar, wie der, der als CysteinCysteamin-Schutzkörper im Heiligenberg-Institut entwickelt wurde. R, und R2 sind Radikale, x steht dabei für die Zahlen 1, 2 und 3. Die sensibilisierend wirkenden Körper sehen ähnlich, aber nicht gleich aus.

Allerdings haben die bisher entwickelten Schutzsubstanzen auch ihre Grenzen. So zeigen sie - im Gegensatz zum Reagenzglas-Versuch - keine Wirkung mehr, wenn sie auch nur eine Minute nach der Bestrahlung gespritzt werden. Sie dürfen allerdings auch nicht länger als 30 Minuten vor der Bestrahlung verabreicht werden, wenn sie noch wirksam sein sollen. Für die Anwendung beim Menschen, sofern sie einmal möglich sein wird - ist das natürlich nicht immer praktisch. Wollte zum Beispiel der Arbeiter eines Atomkraftwerks in einen Raum vordringen, der radioaktiv verseucht ist, dann könnte er sich unter Umständen gegen die Wirkungen der Radioaktivität durch eine solche Spritze von CysteinCysteamin-Körpern schützen. Wollte man sich aber durch ein solches Mittel auch gegen die Strahlungen einer Atombombe schützen, dann müßte man vorher wissen, wann eine solche Bombe fällt. Im Augenblick der Explosion wäre es für eine Spritze schon zu spät.

Die Schutzwirkung, die bisher bei Ratten und Mäusen beobachtet wurde, bestand im großen und ganzen in einer Reduktion der Strahlenwirkung auf die Hälfte des normalen Werts. Eine Dosis von 500 Röntgen wurde auf die Wirkung einer 250-Röntgen-Dosis herabgesetzt.

Diese Arbeiten zur Entwicklung von Strahlenschutzkörpern haben aber auch noch eine andere Entwicklungsrichtung genommen: Angeregt durch einige Beobachtungen bei der Röntgenbehandlung von Krebs an Menschen in England und Ost-Berlin hat man sich nämlich überlegt, daß es möglich sein müßte, die Wirkung ionisierender Strahlen durch geeignete chemische Mittel zu verstärken. Auch solche Mittel würden, so paradox das klingen mag, dem Strahlenschutz dienen. Professor Langendorff erklärte uns das so: „Wenn es mir möglich ist, ein krankes Gewebe, das ich mit "Röntgenstrahlen therapeutisch behandeln will (etwa einen Krebs), durch eine geeignete chemische Substanz für Röntgenstrahlen zu sensibilisieren, dann kann ich die Strahlendosis, die ich einem Kranken verabreiche, um die krankhafte Geschwulst zu bekämpfen, entsprechend reduzieren - dann wird das gesunde Gewebe dieses Kranken, das zwangsläufig auch mit bestrahlt werden muß, wesentlich geschont." Tatsächlich haben die Wissenschaftler in Heiligenberg, die wir besuchten, solche sensibilisierend wirkenden Substanzen gefunden: Sie brauchten dazu an ihren Cystein-Cysteamin-Körpern nur eine kleine Molekülgruppe anders zu gruppieren. Doch diese Experimente stecken noch in den Anfängen, und es wäre voreilig, aus ihnen endgültige Schlüsse zu ziehen.

Neben den Körperschäden direkter und indirekter Natur, von denen bisher die Rede war, gibt es noch die Erbschäden. Sie wirken sich nicht an dem Individuum aus, das von der Strahlung getroffen wird, sondern erst an dessen Nachkommen. Auch in diesem Fall können ionisierende Strahlen nur dann wirken, wenn sie die betreffenden Zellen treffen, die tatsächlich zur Fortpflanzung kommen, Auch auf diesem Gebiet sind in den; letzten Jahren einige interessante neue? Vorstellungen vom Zustandekommen+ einer Mutation, einer Änderung der erblichen Eigenschaften, entwickelt worden. Die eine ist die Blitzableiter -Theorie. Man weiß, daß das Grundgerüst eines Chromosoms ein Polynukletidskelett ist, ein fadenförmiges Riesenmolekül, das wie eine Spiralfeder gewunden ist. Ein Strahlungsteilchen, das irgendwo das Chromosom trifft, wird diesem einen Energiestoß erteilen, den man sich wie einen Stromstoß vorstellen kann, wie einen Blitzschlag, der durch einen elektrischen Leiter wandert. Dort, wo der elektrische Leiter eine dünne Stelle hat, wird er durchschmelzen, und das Riesenmolekül-Chromosom wird dort durchbrechen, wo seine schwächste Stelle ist. So kann ein Chromosom wie ein Bandwurm ein Stückchen verlieren, es kann aber auch mit fremden Stücken zu einem neuen Chromosom zusammenwachsen. Auf alle Fälle wird Unordnung in den Chromosomenverband gebracht, und das Individuum, das später nach Anweisung dieser Chromosomen wächst, hat einige Konstruktionsfehler.

Eine andere Theorie sieht chemische Fernwirkungen vor. Die gleichen Radikale, die in einer normalen Körperzelle wirksam sind, können auch Veränderungen an den Chromosomen hervorrufen und zu Erbschäden führen. Sollte sich diese Ansicht bewahrheiten, dann könnte man unter Umständen nicht nur Körperschäden, sondern auch die mit Recht so gefürchteten Erbschäden mit Hilfe von Schutzkörpern heilen.
Über alle Schutzwirkungen und sonstigen praktischen Anwendungen hinaus werden die geschilderten Forschungsarbeiten mithelfen, die größte aller Fragen zu beantworten: Was ist das Leben? Denn sicher gibt es nach wie vor trotz all unseres technischen und wissenschaftlichen Fortschritts, kein größeres Geheimnis auf der Erde als diese Frage.

aus:
hobby Das Magazin der Technik
Nr. 12 Dezember 1956