In unseren Zelluhren hat sie ein Leben voller Entdeckungen gefunden | Quanta-Magazin

Als heute Morgen die Sonne aufging, öffneten Milliarden Menschen ihre Augen und ließen einen Lichtstrahl aus dem Weltraum in ihren Körper ein. Als der Photonenstrom auf die Netzhaut traf, feuerten Neuronen. Und in jedem Organ, in fast jeder Zelle regte sich eine komplizierte Maschinerie. Die zirkadiane Uhr jeder Zelle, ein Komplex aus Proteinen, deren Spiegel mit der Sonne steigen und fallen, ist in Gang gekommen.

Diese Uhr synchronisiert unseren Körper mit dem Hell-Dunkel-Zyklus des Planeten, indem sie die Expression von mehr als 40 % unseres Genoms steuert. Gene für Immunsignale, Gehirnbotenstoffe und Leberenzyme, um nur einige zu nennen, werden alle transkribiert, um Proteine ​​herzustellen, wenn die Uhr anzeigt, dass es Zeit ist.

Das bedeutet, dass man um 10 Uhr biochemisch nicht mehr derselbe Mensch ist wie um 10 Uhr. Das bedeutet, dass die Abende eine gefährlichere Zeit für die Einnahme großer Dosen des Schmerzmittels Paracetamol sind: Dann werden die Leberenzyme, die vor einer Überdosierung schützen, knapp. Das bedeutet, dass Impfungen morgens und abends verabreicht werden anders arbeiten, und dass Nachtschichtarbeiter, die chronisch ihre Uhren missachten, häufiger an Herzerkrankungen und Diabetes leiden. Menschen, deren Uhren schnell oder langsam gehen, sind in einem schrecklichen Zustand des ständigen Jetlags gefangen.

„Wir sind auf eine Weise mit diesem Tag verbunden, von der ich glaube, dass die Leute sie einfach verdrängen“, erzählt mir die Biochemikerin Carrie Partch. Wenn wir die Uhr besser verstehen, argumentierte sie, könnten wir sie vielleicht zurückstellen. Mit diesen Informationen könnten wir die Behandlung von Krankheiten beeinflussen, von Diabetes bis Krebs.

Seit mehr als einem Vierteljahrhundert lebt Partch unter den Organisatoren der zirkadianen Uhr, den Proteinen, deren Aufstieg und Fall ihre Funktionsweise steuern. Als Postdoktorandin produzierte sie die erste Visualisierung des gebundenen Proteinpaars in seinem Herzen, CLOCK und BMAL1. Seitdem hat sie weiterhin die Windungen und Windungen dieser und anderer Uhrproteine ​​sichtbar gemacht und gleichzeitig aufgezeichnet, wie Änderungen an ihrer Struktur dem Tag Zeit hinzufügen oder davon abziehen. Ihre Erfolge bei der Suche nach diesem Wissen haben ihr einige der höchsten Auszeichnungen auf diesem Gebiet der Wissenschaft eingebracht: die Margaret Oakley Dayhoff-Preis von der Biophysical Society im Jahr 2018, und die Preis der Nationalen Akademie der Wissenschaften in Molekularbiologie im Jahr 2022.

Während Partch spricht, übertönt ihr Sinn für die Unerbittlichkeit der Zeit – die Tatsache, dass sie uns verändert, ob wir es wollen oder nicht – ihre Stimme mit ruhiger Dringlichkeit. Ihre eigene Reise hat eine unerwartete Wendung genommen; Auf dem Höhepunkt ihrer Karriere muss sie den Labortisch verlassen. Im Jahr 2020, im Alter von 47 Jahren, wurde bei ihr Amyotrophe Lateralsklerose, auch bekannt als Lou-Gehrig-Krankheit, diagnostiziert. Im Durchschnitt leben Menschen drei bis fünf Jahre nach der Diagnose ALS.

Das hat sie aber nicht davon abgehalten, über die Uhrenproteine ​​nachzudenken.

Sie betrachtet sie mit geneigtem Kopf, während das Licht auf ihrer Brille glitzert, während wir in ihrem Wohnzimmer in den Hügeln in der Nähe von Santa Cruz, Kalifornien, sitzen. Es ist Mittag, etwa sechs Stunden, seit die Photonen der Sonne CLOCK und BMAL1 in ihren Zellen und den Zellen aller Menschen an der Westküste in Aktion gesetzt haben.

Vor ihrem geistigen Auge kann sie die Proteine ​​sehen, jedes ein um sich selbst gefaltetes Band aus Aminosäuren. BMAL1 hat eine Art Taille, die CLOCK wie eine Tänzerin umklammert. Jeden Morgen setzt sich das Paar auf die dicht gewundene Masse des Genoms und ruft die Enzyme auf, die die DNA transkribieren. Im Laufe des Tages bewirken sie, dass andere Proteine ​​aus der Zellmaschinerie herausgeschleudert werden, darunter auch einige, die schließlich ihre Leistung in den Schatten stellen. Gegen 1 Uhr finden drei Proteine ​​Zugriff auf CLOCK und BMAL10, bringen sie zum Schweigen und entfernen sie aus dem Genom. Die Flut der DNA-Transkription verschiebt sich. Schließlich greift mitten in der Nacht ein viertes Protein an eine Markierung am Ende von BMAL1 und verhindert jede weitere Aktivierung.

Sekunden werden zu Minuten, Minuten zu Stunden. Zeit vergeht. Allmählich zerfällt das repressive Proteinquartett. In den frühen Morgenstunden werden CLOCK und BMAL1 erneut dazu gebracht, den Zyklus zu erneuern.

An jedem Tag Ihres Lebens verknüpft dieses System die grundlegende Biologie des Körpers mit der Bewegung des Planeten. Jeden Tag deines Lebens, solange er dauert. Niemand versteht das besser als Partch.

Chemie und Uhren

Im Sommer vor der fünften Klasse, als Partch zehn Jahre alt war, brach sich ihr Vater, ein Zimmermann, beim Fußballspielen das Handgelenk. Während er auf die Heilung wartete, belegte er Chemie am örtlichen Community College. Er zeigte ihr auf einer an einen Baum gelehnten Tafel, wie man in ihrem Garten außerhalb von Seattle eine chemische Gleichung ausgleicht. Das war ihre Einführung in die Chemie.

„Ich erinnere mich noch daran, wie cool die mathematische Präzision der Chemie war – ganz anders als die Biologie, die uns damals in der Schule beigebracht wurde“, sagte sie.

Wenn sie sich an ihre Studienzeit an der University of Washington erinnert, gibt sie mit einem ironischen Lachen zu, dass einige der Erinnerungen, die ihr ins Auge springen, die Erinnerungen an Konzertbesuche sind – Fahrten nach Olympia für Sleater-Kinney-Shows, Mudhoney und Nirvana – und ihre Freude daran Bücher von Autoren wie Ursula Le Guin. Aber auch ein Kurs über die Chemie lebender Systeme faszinierte sie. Nach ihrem Abschluss arbeitete sie als Technikerin an der Oregon Health and Science University in Portland. Von Tag zu Tag verliebte sie sich mehr in die Forschung. Im Jahr 2000 zogen sie und ihr Freund James, ein Musiker und Grafikdesigner, an die University of North Carolina, Chapel Hill, damit sie mit ihrer Promotion beginnen konnte.

Kurz nach ihrer Ankunft traf sie die Person, die ihr die Uhr vorstellen sollte. Sie nahm an einem Kurs bei der Molekularbiologin teil Aziz Sancar, bekannt für seine Arbeiten zur DNA-Reparatur. „Ich war beeindruckt von der wunderbaren Präzision, mit der er uns grundlegende wissenschaftliche Konzepte beibrachte“, sagte sie. „Ich dachte: ‚Alter, dieser Typ ist so schlau.‘“ Sancar, wer würde das tun? einen Nobelpreis gewinnen untersuchte 2015 eine Klasse von Proteinen namens Cryptochrome, zu der die Uhrenproteine ​​CRY1 und CRY2 gehören. Jeder Organismus, von Cyanobakterien bis hin zu Mammutbäumen, hat eine Uhr, aber die Proteine, die jedes System antreiben, sind unterschiedlich. Bei Säugetieren sind neben CLOCK und BMAL1 Formen von PER und CRY die wichtigsten Proteine.

Als Doktorand in Sancars Labor entdeckte Partch, dass CRY1 einen mysteriösen, unstrukturierten Schwanz hatte. Niemand wusste, was dieser Abschnitt des Proteins bewirkte, aber andererseits wusste auch niemand wirklich, wie die Windungen und Bänder der Uhrproteine ​​zu ihren bemerkenswerten Wirkungen führten. Und zu Partchs Überraschung schien es auch niemanden sonderlich zu kümmern. Josef Takahashi und seine Kollegen an der Northwestern University hatten erst wenige Jahre zuvor mit großem Erfolg die Gene für CLOCK und BMAL1 identifiziert; Viele Wissenschaftler gingen unausgesprochen davon aus, dass die schwere Arbeit erledigt sei.

Es blieb nicht einmal unausgesprochen. Auf einer Konferenz im Jahr 2002 teilte Partch einigen Kollegen mit, dass sie die Struktur der Proteine ​​verstehen wollte. "Warum?" war ihre Antwort: Wir wissen bereits alles. Partch widersprach höflich, aber nachdrücklich.

Nach ihrem Abschluss arbeitete sie als Postdoktorandin im Labor des University of Texas Southwestern Medical Center Kevin Gardner, Biochemiker und Strukturbiologe, jetzt am Advanced Science Research Center am City University of New York Graduate Center. Dort hoffte sie, die Uhrproteine ​​klarer sehen zu können, indem sie lernte, zwei knifflige, aber wirkungsvolle Techniken anzuwenden.

Ein Dichter der Schatten

„Kreisprotein berührt quadratisches Protein ist gleich Magie“: So fasst Gardner die Unbestimmtheit der molekularen Struktur zusammen, die seiner Erfahrung nach viele Biologen gerne akzeptieren, da niemand sich auf jeden Aspekt jedes Systems konzentrieren kann. Aber in Partch erkannte er einen Geistesverwandten, jemanden, der bestrebt war, Proteine ​​zu zerlegen und zu verstehen, und der über ein fast enzyklopädisches Gedächtnis für die Literatur über die zirkadiane Uhr verfügte.

Gemeinsam mit ihm lernte Partch die Proteinkristallographie: wie man Lösungen mischt, aus denen ein gereinigtes Protein kristallisiert; wie man Röntgenstrahlen durch dieses Kristallgitter strahlen lässt; wie man aus den subtilen Schattierungen im Beugungsmuster auf die Form des Proteins schließen kann. Ein Kristallograph ist wie ein Dichter der Schatten – Rosalind Franklin, deren Bilder es Watson und Crick ermöglichten, auf die Struktur der DNA zu schließen, war Kristallographin. Für Partch versprachen die nebligen grauen Bilder der Kristallographie einen Blick auf die Strukturen, denen sie ihr ganzes Leben lang folgen wollte.

Doch die Kristallographie hat Grenzen. Es kann nur die Formen von Proteinen offenbaren, die stabil genug sind, um zu kristallisieren, und es liefert nur eine Momentaufnahme dieser eingefrorenen Strukturen. Partch wusste, dass die statischen Formen, die Proteine ​​in Lehrbuchdiagrammen darstellen, die Wahrheit verschleiern. Ein Protein könnte seine Beine einknicken, sich wie eine Ratsche drehen oder sich aufrollen und in eine seltsame neue Form falten. Einige Proteine ​​sind außerdem stark ungeordnet, wobei ihre geordneteren Regionen durch lange, schlaffe Spaghettistränge aus Aminosäuren verbunden sind.

Deshalb spielte auch die Kernspinresonanzspektroskopie (NMR) eine Rolle in Partchs Plan. Bei der NMR werden hochreine Proteinlösungen in einen Magneten gegeben und mit Radiowellen beaufschlagt. Die resultierenden magnetischen Störungen ihrer Atomkerne, die von einer Software zusammengestellt und angezeigt werden, können einem anspruchsvollen Auge die Anordnung der Atome eines Proteins offenbaren. Wenn die Messbedingungen richtig eingestellt sind, können Sie daraus schließen, wie sich ein Protein bewegt, wenn es einen Partner bindet, wie es eine Temperaturänderung erfährt oder wie es von einem Zustand in einen anderen wechselt. Wenn Partch auf einem XY-Diagramm einen Regenbogenfleck aus NMR-Daten betrachtet, sieht sie die schnellen Bewegungen metallbindender Gruppen und die langsame Faltung eines Proteins.

Als ihre Abteilung am UT Southwestern Medical Center Takahashi rekrutierte, den Genetiker, der die Gene für CLOCK und BMAL1 identifiziert hatte, „glauben Sie besser, ich habe mich unterstellt“, sagte sie fröhlich. Als sie die Universität verließ, hatten sie, Takahashi und ihre Kollegen durch Kristallographie ein Bild des CLOCK-BMAL1-Komplexes erstellt.

Im Jahr 2011 zog Partch mit James und ihrem kleinen Sohn um, um zu gründen ihr Labor An der University of California in Santa Cruz fing sie bei Null an. Sie hatte keine Projekte von ihrem Postdoc, die sie fortsetzen konnte. Sie hatte nur die Einzigartigkeit ihrer Vision, um die Uhr zu verstehen, und schließlich die Werkzeuge, um sie zu verwirklichen.

Das Protein-Uhrwerk

Vor dem Fenster von Partchs UCSC-Büro dringen Lichtstrahlen durch Mammutbaumwedel. Das Gebäude für physikalische Wissenschaften liegt eingebettet in einen Wald, in dem Schleimpilze blühen und Bäume ihre Blätter neigen, um ihren eigenen zirkadianen Uhren zu gehorchen. Im Inneren der Schüler und Wanderer, die kreuz und quer über den moosigen Boden des Waldes wandern, sind CLOCK, BMAL1 und ihre Begleitmoleküle damit beschäftigt, den nachmittäglichen Proteincocktail des Körpers zu produzieren. Hier hatte Partch die Gelegenheit, sich eingehender mit der Biomechanik der Zeit zu befassen.

Von Anfang an betrat sie Neuland. „Carrie ist extrem einzigartig“, sagte sie Brian Zoltowski von der Southern Methodist University, die zusammen mit ihr als Postdoktorandin in Gardners Labor tätig war. Er kann einerseits auf die Labore zählen, die sich mit der detaillierten Strukturbiologie der Säugetieruhr befassen. Die erforderlichen Fähigkeiten sind esoterisch und das Risiko, jahrelange Anstrengungen für geringe Fortschritte aufzuwenden, ist groß.

Dennoch wagte sich Partch ins Ungewisse und begann, Botschaften zurückzusenden. Mit ihrer Schülerin Chelsea Gustafson und Haiyan Xu Von der University of Memphis fand sie heraus, dass CRY1 BMAL1 durch eine konkurrierende Bindung an BMALXNUMX zum Schweigen bringt zappelnder, ungeordneter Schwanz; Ist der Schwanz mutiert, kommt die Uhr aus dem Takt oder löst sich sogar ganz auf. Mit ihrer Schülerin Alicia MichaelSie fand heraus, dass sich CLOCK durch Threading an CRY1 schmiegt eine Schlaufe in einer Tasche darauf; Wenn eine Mutation die Tasche zerstört, können die beiden nicht binden. Durch eine Mutation in PER2 passt es weniger gut zu seinen Bindungspartnern und macht es unbrauchbar anfällig für Abbau; Dieser Defekt stellt die Uhr um eineinhalb Stunden vor. Die Ausrichtung einer Einzelbindung im Schwanz von BMAL1 kann den Tag verkürzen. Die Teile des Uhrwerks begannen aus der Dunkelheit aufzutauchen.

Sie hat sich einen Namen als Sammlerin aller Veränderungen gemacht, die die Uhr beschleunigen, verlangsamen oder ganz zum Schweigen bringen können. „Carrie versucht, die einzelnen Proteinbewegungen besser zu verstehen“, sagte Zoltowski. Je länger Partch mit den sich verändernden Uhrenproteinen verbrachte, desto besser konnte sie sie in ihrem Kopf sehen und verstehen, wie sie auf ein Medikament oder eine Mutation reagieren könnten.

Ihre Erkenntnisse gaben der Chronobiologie eine neue Sicht auf die Funktionsweise von Uhrproteinen. „Was Carrie immer wieder herausgefunden hat, ist, dass ein Großteil der wichtigen Biologie von den Teilen der Proteine ​​herrührt, die unstrukturiert, hochflexibel und dynamisch sind“, sagte er Andy LiWang von der University of California, Merced, ein Strukturbiologe, der die Uhr in Cyanobakterien untersucht. „Was sie mit NMR macht, ist heldenhaft.“

Bis 2018 hatte Partch Auszeichnungen gewonnen und ein beeindruckendes Portfolio an Stipendien zusammengestellt. Sie saß in den Vorständen gelehrter Gesellschaften. Sie hatte einen zweiten Sohn bekommen und rekrutierte eine Gruppe von Studenten und Postdoktoranden, die von ihrer Vision inspiriert waren. Priya Crosby, eine neue Postdoktorandin in ihrem Labor, erinnert sich, wie sie Partch auf einer Party traf und beeindruckt war. Partchs Leidenschaft, die Uhr zu verstehen, war spürbar und sie schien alle Informationen darüber immer zur Hand zu haben.

Ungefähr zu diesem Zeitpunkt begannen ihre Hände zu verkrampfen.

Ein Schraubenschlüssel in Arbeit

Zuerst waren es Kleinigkeiten. „Meine Hände würden für eine Sekunde einfrieren“, sagte sie. „Du weißt, dass das nicht richtig ist.“ Die Ärzte vermuteten, dass es sich um Stress handelte. Erst im Juni 2020, als sie nach Monaten des Covid-19-Pandemie-Lockdowns in ihr Labor zurückkehrte und feststellte, dass das Treppensteigen sie erschöpfte, drängte sie auf eine bessere Antwort. Fast sechs Monate später erhielt sie die Diagnose ALS oder Amyotrophe Lateralsklerose.

ALS tötet Motoneuronen und zerstört die Fähigkeit, Bewegungen zu kontrollieren. An erster Stelle steht die Feinmotorik, gefolgt von der Fähigkeit zu gehen und zu sprechen. Schließlich verschwinden die Neuronen, die den Atem steuern. Nach einer Diagnose leben die Menschen meist nur noch wenige Jahre.

Partch liebte es, am Labortisch zu arbeiten. Unter ihren Studierenden war sie dafür bekannt, selbst Vorversuche durchzuführen, um herauszufinden, ob eine Idee Potenzial hatte. Sie war ein vertrauter Anblick im Labor, wo sie mit Eiskübeln voller Proteinröhrchen herumlief.

„Meine letzte Proteinzubereitung fand im Januar vor etwa zwei Jahren statt“, erinnert sie sich. "Das Papier in Natur — Wir hatten die Ausgangsstruktur. Wir haben versucht, Mutationen vorzunehmen, um zu sehen, ob es Wasser enthält. … Ich habe die Hälfte der Mutanten überstanden und dachte: ‚Oh mein Gott.‘“ Der Eiskübel in ihren Armen fühlte sich an wie Blei.

Partch nutzt jetzt einen motorisierten Rollstuhl. Im Laborgebäude wurden Knöpfe angebracht, mit denen sie Türen öffnen konnte, und James fährt sie zur Arbeit. Sie arbeitet immer noch Vollzeit – trifft sich mit Studenten, verschickt E-Mails und träumt sich neue Experimente aus. Das Sprechen ist schwieriger geworden, aber ihr Geist ist davon unberührt. Manchmal scheint das Unbekannte aufzutauchen und die Trauer droht sie zu überwältigen, aber sie lässt diese Momente verstreichen. „Ich versuche zu leben“, sagte sie.

Gibt es noch heute. Und heute und heute und heute, solange sich der Zyklus wiederholen kann.

Universelle Wahrheiten der Zeit

Es ist ein nebliger Morgen im Mai, etwa vier Stunden nach Beginn des Tanzes von CLOCK und BMAL1. In Partchs Büro, sie und Diksha Sharma, ein Doktorand im Labor, sprechen über ihre Leidenschaft für die gefalteten Proteinsegmente, die PAS-Domänen genannt werden. „Wir sind wie zwei Erbsen in einer Schote“, sagt Partch. Sharma testet, ob die PAS-Domänen in CLOCK und BMAL1 von einer Medikamentenbibliothek zur Kontrolle der Uhr angegriffen werden können. „Wir denken, es ist machbar“, sagt Partch.

Im Laborraum arbeitet eine Gruppe von Studierenden und Postdocs. Raphael Robles winkt und lächelt von einer Bank aus, an der er Tuben für ein Proteinpräparat vorbereitet. Es gibt weniger Studenten als früher, vielleicht weil Partch nicht mehr unterrichtet. Ihr Doktorand Megan Torgrimson, die am College Partchs Kurs belegte, erinnert sich an ihre Anziehungskraft als Dozentin. Obwohl Partch es genoss, jüngere Mentees um sich zu haben, argumentiert sie, dass mehr Platz für alle zum Arbeiten keine schlechte Sache sei. „Jedes einzelne Projekt im Labor, das mich gerade begeistert“, sagt sie.

In den letzten drei Jahren konnten viele langjährige Projekte verwirklicht werden. Auf einem Bildschirm im Labor der Postdoc Jon Philpott holt eine Figur aus der Gruppe neues Papier in Molekulare Zelle, bezüglich einer Mutation in PER2, die mit einer familiären Schlafphasenstörung verbunden ist, einer Erkrankung, die den täglichen Zyklus um satte vier Stunden verkürzt. Er weist in der Abbildung darauf hin, dass PER2 eine Ansammlung größtenteils ungeordneter Regionen ist. „Das sind Regionen, die extrem wichtig sind“, sagt er. Bis Partch das Gegenteil bewies, „glaubten die meisten Menschen, dass Unordnung die nicht funktionierenden Teile seien.“

Bei einem Labortreffen leiten die jüngeren Wissenschaftler die Diskussion neuer Daten. Partch sitzt in ihrem Rollstuhl und hört zu und mischte sich gelegentlich ein. „Das Labor war großartig darin, mit der Unsicherheit“ der Diagnose umzugehen, erzählt sie mir. Da sie nun selbst keine Experimente mehr durchführen kann, konzentriert sie einen Großteil ihrer Energie darauf, diese in die richtige Richtung zu lenken.

Partch denkt heutzutage immer mehr darüber nach, was an der Zeitmessung des Lebens universell ist. Vor einigen Jahren lud LiWang sie ein, mit ihm an der Uhr der Cyanobakterien zu arbeiten, die keine Gemeinsamkeiten mit der menschlichen Uhr hat. Es besteht aus lediglich drei Proteinen namens KaiA, KaiB und KaiC, deren Aktivität im 24-Stunden-Rhythmus steigt und fällt, und ihren beiden Bindungspartnern, die die Übersetzung von Genen vorantreiben. Im Jahr 2017 wurde das Team unter der Leitung von LiWang und Partch gegründet detaillierte Strukturen veröffentlicht von jedem der Komplexe und enthüllt die Falten und Verdrehungen, die es ihnen ermöglichen, sich aneinander zu befestigen. Später zeigte die Gruppe, dass sie die Uhrproteine ​​in ein Reagenzglas geben und sie tage- oder sogar monatelang zum Laufen bringen konnten.

Sie waren gerade dabei, aufzuzeichnen, wie dieser Zyklus vorangetrieben wurde, als Partch etwas erkannte, das sie beim Studium der menschlichen Uhr gesehen hatte: Konkurrenz. Der kleine Tag, an dem CRY1 an BMAL1 bindet, ist auch der Ort, an den einer der stärksten Aktivatoren von BMAL1 bindet. Wenn CRY1 diesen Aktivator übertrifft und seinen Platz auf dem Tag einnimmt, kann die Uhr nur vorwärts gehen. Es ist in diesen Prozess eingebunden und wartet die Minuten und Stunden ab, bis die Bindung des CRY1-Proteins zerfällt und der Zyklus der Uhr von neuem beginnt.

Partch erkannte, dass in der Cyanobakterien-Uhr der Wettbewerb zwischen den Komponenten auf die gleiche Weise funktioniert. Es kommt auch in den Uhren von Organismen wie Würmern und Pilzen vor. „Dies scheint ein konserviertes Prinzip in sehr, sehr unterschiedlichen Uhren zu sein“, sagte sie. Sie fragt sich, ob es eine grundlegende biophysikalische Wahrheit darüber widerspiegelt, wie die Natur Maschinen erschafft, die in der Zeit voranschreiten und einem Weg folgen, von dem sie nicht abweichen können.

Der Zeitpunkt für Leben auf dem Mars

Noch eine Morgendämmerung. Das Licht der Sonne strahlt durch die kalten Weiten des Weltraums bis zur Erde in die porzellanblauen Augen von Carrie Partch. CLOCK und BMAL1 beginnen ihren Tanz. Sie geht zur Arbeit. Sie hängt mit ihren Jungs ab, die 13 und 18 Jahre alt sind. Die Jüngere, die gerne YouTube-Kaninchenlöcher zum Thema Chemie durchforstet, besteht darauf, dass sie gemeinsam ein wunderbar albernes, einstündiges Video ansehen, in dem es darum geht, Vanillin aus Gummihandschuhen zu isolieren und es in scharfe Soße umzuwandeln. Sie denkt an die Bänder und Windungen von Uhrenproteinen. Manche Menschen denken angesichts ihrer Diagnose vielleicht, dass es an der Zeit ist, etwas anderes zu tun, aber Partch hat nie daran gedacht, sich von der Uhr abzuwenden. Sie möchte das Ende zu vieler Geschichten erfahren.

Wenn sie sich eine Zukunft vorstellt, in der wir die zirkadiane Biologie wirklich verstehen, stellt sie sich vor, zu wissen, was die Uhr eines Menschen zu jedem Zeitpunkt des Tages tut. Als Reaktion auf eine Ausschreibung der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) hatten sie und ihre Kollegen einmal die Idee einer Nasensonde, die den Zustand Ihrer Uhr beurteilen, Daten darüber übertragen und sie vielleicht sogar ändern könnte. DARPA bevorzugt bekanntermaßen weit entfernte Vorschläge, aber Partch scherzt, dass sie DARPA überholt hätten, weil sie das Geld nicht bekommen hätten. Sie denkt immer noch über das Potenzial dieses Geräts nach.

Von allen wirbelnden Planeten des Sonnensystems ist es dieser mit seinem 24-Stunden-Tag, der uns geprägt hat. Aus diesem Grund stellt sich die Frage, wie Menschen gesund bleiben, wenn sie jemals versuchen, auf anderen Planeten zu leben. Wie ein Karussell, dessen Drehung sanft zu sein scheint, bis man versucht auszusteigen, können die in unseren Zellen verankerten irdischen Zyklen gefährlich an uns ziehen. „Sie binden uns wirklich an die Erde“, sagte Partch.

Aber sie stellt sich vor, die Dynamik von CLOCK, BMAL1 oder einem ihrer vielen Partner anpassen zu können, damit Raumfahrer nicht an beschädigten Uhren erkranken. Die Natur bietet Inspiration: Eine im Labor von entdeckte Mutation in CRY1 Michael Young an der Rockefeller University verlängert den zirkadianen Zyklus des Menschen um etwa 40 Minuten und verurteilt seine Träger zu einem ständig nicht übereinstimmenden Schlafzyklus auf der Erde. Partch merkt an, dass dies der perfekte Zeitpunkt für ein Leben auf dem Mars wäre.

Partch stellt fest, dass ihre Stimme heutzutage mehr im Stich lässt. Sie ist zufrieden mit einem KI-generierten Klon ihrer Stimme, den sie erhalten hat, aber sie hat immer noch auf Rednerauftritte und Reisen verzichtet. Ihre Abwesenheit bei circadianen Uhrtreffen fällt Kollegen, Bewunderern und Freunden auf. Die moderne Chronobiologie basiert auf wissenschaftlichen Beiträgen von Nobelpreisträgern und anderen berühmten Pionieren, aber auch auf den strukturellen Details, die sie ans Licht brachte. „Dort gibt es eine viel reichere Welt“, sagte Gardner. „Und Carrie Partch ist diejenige, die uns das gegeben hat.“

In Partchs Wohnzimmer, während der Nebel zur Begrüßung des Abends aufzieht, unterhalten sie und ich uns über die Schriftstellerin Ursula Le Guin, deren Romane sich oft mit der Zeit beschäftigten. In ihrem Roman Die Enteigneten, Le Guin schrieb darüber, wie man sich die Zeit nimmt – wie man sein Leben so arrangiert, dass es einen in eine Richtung seiner Wahl führt. „Die Sache mit der Arbeit mit der Zeit statt dagegen“, schrieb sie, „ist, dass es nicht verschwendet wird. Sogar der Schmerz zählt.“

„Haben Sie die Zeit auf Ihrer Seite?“ Ich frage.

„Ja“, sagt Partch. "Ja, ich denke schon."