Salvador Luria: Der Flüchtling, der den Zufall bewies

Im Jahr 1938 gewann ein italienischer Arzt ein Stipendium, um in Amerika mit einem deutschen Physiker zu arbeiten, der sich der Biologie zugewandt hatte. Mussolinis Rassengesetze schlossen Juden von akademischen Stipendien aus, bevor er es antreten konnte. Zwei Jahre, zwei Länder und eine Atlantiküberquerung später kam er mittellos in New York an, fand den Physiker trotzdem, und gemeinsam klärten sie eine der ältesten Debatten der Biologie.

Turin, Levi und ein bemerkenswerter Jahrgang

Salvatore Luria wurde am 13. August 1912 in Turin in eine einflussreiche italienisch-sephardische jüdische Familie geboren; seine Eltern waren Davide und Ester Sacerdote Luria. Er studierte Medizin an der Universität Turin bei dem Histologen Giuseppe Levi, in einer Gruppe, die zu den außergewöhnlichsten in der Geschichte der Wissenschaft zählen muss: Zwei seiner Kommilitonen, Rita Levi-Montalcini und Renato Dulbecco, sollten ebenfalls Nobelpreise gewinnen. Er promovierte 1935 mit summa cum laude und diente von 1936 bis 1937 als medizinischer Offizier in der italienischen Armee.

Die entscheidende Begegnung fand nicht in einem Labor statt, sondern in einem Radiologiekurs an der Universität von Rom, wo er Max Delbrücks Theorien kennenlernte, die das Gen als Molekül behandelten. Luria erkannte sofort die praktische Konsequenz und begann auszuarbeiten, wie man die genetische Theorie mit Bakteriophagen testen könnte – Viren, die Bakterien befallen, klein genug und schnell genug, um sie über Nacht millionenfach auf einer Platte zu zählen. Es war das richtige Instrument für die richtige Frage, und er erkannte das früher als fast jeder andere.

Flucht

Sein Stipendium von 1938, um sich Delbrück anzuschließen, wurde durch das faschistische Verbot jüdischer akademischer Forschung annulliert, und er ging stattdessen nach Paris. Als deutsche Truppen 1940 in Frankreich einmarschierten, floh er nach Marseille und dann ganz aus Europa heraus und erreichte am 12. September 1940 New York City. Enrico Fermi, den er in Rom kennengelernt hatte, half ihm, ein Stipendium der Rockefeller-Stiftung an der Columbia University zu erhalten. Kurz darauf traf er Delbrück und Alfred Hershey, und von 1940 bis 1943 arbeiteten die drei am Cold Spring Harbor Laboratory und in Delbrücks Labor in Vanderbilt zusammen. Im Januar 1947 wurde er eingebürgerter amerikanischer Staatsbürger.

Der Fluktuationstest

Die Frage war, ob Bakterien sich anpassen oder mutieren. Wenn eine Bakterienkultur einem Virus ausgesetzt wird und einige wenige Überlebende resistent hervorgehen, erwerben sie die Resistenz als Reaktion auf den Angriff – ein lamarckistischer Prozess, gesteuert durch die Umgebung – oder waren einige von ihnen bereits durch reinen Zufall resistent, bevor das Virus jemals eintraf?

1943 beantworteten Luria und Delbrück dies mit Statistik statt mit Mikroskopie. Ihr Experiment zeigte, dass resistente Mutanten zufällig und spontan auftreten, unabhängig vom Vorhandensein des Virus, und dass die Vererbung bei Bakterien daher darwinistischen Prinzipien folgt. Das Ergebnis ist das Fundament der Bakteriengenetik, und es ist kein Museumsstück: Es ist der Grund, warum sich Antibiotikaresistenz so verhält, wie sie es tut. Resistente Organismen werden nicht durch das Medikament geschaffen; sie sind bereits in der Bevölkerung in winzigen Zahlen vorhanden, und das Medikament räumt nur das Feld für sie frei. Jede Stewardship-Richtlinie in jedem Krankenhaus der Welt beruht auf dieser Unterscheidung.

1947 veröffentlichten Luria und Raymond Latarjet eine quantitative Analyse, die zeigte, dass die Resistenz eines Bakteriophagen gegenüber ultravioletter Bestrahlung früh in der Infektion ansteigt und dann abfällt – der Luria-Latarjet-Effekt, von dem später verstanden wurde, dass er mehrere DNA-Reparaturwege beinhaltet, die vom Phagen selbst kodiert werden.

Die Entdeckung, die eine Industrie aufbaute

Anfang der 1950er Jahre fand Luria in der Zusammenarbeit mit Giuseppe Bertani heraus, dass Bakterien virale DNA einschränken und modifizieren konnten – dass ein Phage, der auf einem Bakterienstamm gezüchtet wurde, auf einem anderen oft versagte, als ob der Wirt fremdes genetisches Material erkennen und zerstören würde. Der Mechanismus erwies sich als Restriktionsenzyme: bakterielle Proteine, die DNA an spezifischen Sequenzen zerschneiden, während die eigene DNA der Zelle durch Methylierung geschützt ist.

Die Konsequenz ist kaum zu überschätzen. Restriktionsenzyme sind molekulare Scheren, die DNA an vorhersehbaren Stellen schneiden, und sie sind das Werkzeug, das rekombinante DNA, Genklonierung und die gesamte Gentechnik physisch möglich gemacht haben. Luria hatte nicht die Absicht, Biotechnologie zu erfinden. Er untersuchte ein rätselhaftes Versagen von Phagen beim Wachstum, und die Antwort war zufällig ein Paar Scheren.

Lehrstühle und Studenten

Er war von 1943 bis 1950 an der Indiana University, wo sein erster Doktorand James D. Watson war. Er wechselte 1950 an die University of Illinois in Urbana-Champaign, wurde 1959 Lehrstuhlinhaber für Mikrobiologie am MIT und übernahm 1972 den Lehrstuhl des MIT Center for Cancer Research, dessen Lehrkörper unter anderem David Baltimore, Susumu Tonegawa, Phillip Sharp und H. Robert Horvitz umfasste – vier weitere Nobelpreisträger. Er schrieb auch für ein allgemeines Publikum: Life: the Unfinished Experiment gewann 1974 den National Book Award in Science, 36 Lectures in Biology folgte im selben Jahr, und 1984 veröffentlichte er eine Autobiografie, A Slot Machine, A Broken Test Tube.

Er war politisch nie ruhig. Er schloss sich 1957 Linus Pauling an, um gegen Atomwaffentests zu protestieren, lehnte den Vietnamkrieg ab, unterstützte organisierte Arbeitnehmer und wurde deshalb 1969 kurzzeitig von der Finanzierung durch die National Institutes of Health auf eine schwarze Liste gesetzt – im selben Jahr, in dem er den Nobelpreis erhielt. In den 1970er Jahren, als seine eigene Entdeckung die Gentechnik möglich gemacht hatte und das Feld zwischen Verbot und freier Hand stritt, argumentierte er für den Mittelweg: maßvolle Aufsicht und Regulierung. Noam Chomsky zählte ihn zu seinen Freunden und hielt seine Versuche fest, Elie Wiesels öffentliche Positionen zu Israel zu beeinflussen.

Warum Salvador als Genie bezeichnet wird

Die hier gezeigte Fähigkeit ist experimentelles Design – die Fähigkeit, eine Situation zu konstruieren, in der die Natur gezwungen ist, eine Ja-Nein-Frage zu beantworten, der sie bisher ausgewichen war. Die Mutationsdebatte war unlösbar gewesen, weil niemand ein Bakterium davor und danach beobachten konnte; Luria und Delbrück umgingen die Beobachtung vollständig und ließen stattdessen die statistische Verteilung der Überlebenden zeugen. Das ist ein Schritt eines Mathematikers, ausgeführt von einem Arzt, und es tat das, was nur eine Handvoll Experimente in der Biologie des 20. Jahrhunderts getan haben: Es beendete ein Argument. Sein zweites großes Ergebnis stammte vom gegenteiligen Instinkt – sich zu weigern, eine Anomalie abzuschreiben. Ein Phage, der auf einem Wirt wuchs und auf einem anderen nicht, war für die meisten Leute ein Ärgernis. Luria behandelte es als Information, und die Antwort war Restriktion und Modifikation.

Das Gegenargument ist es wert, genannt zu werden. Er teilte das Schlüsselexperiment mit Delbrück und den Nobelpreis mit Delbrück und Hershey; die Restriktionsarbeit wurde mit Bertani durchgeführt, und es waren spätere Forscher, die die Enzyme isolierten und in Werkzeuge verwandelten. Er baute keine große Theorie auf, und sein bleibender Einfluss mag ebenso sehr in den von ihm ausgebildeten Menschen – allen voran Watson und das außergewöhnliche MIT-Department, das er zusammenstellte – liegen wie in seiner eigenen Laborarbeit. Unbestreitbar ist, dass ein Flüchtling ohne eigenes Labor zwei Fragen so gut stellte, dass sowohl die Molekularbiologie als auch die Biotechnologie teilweise mit seinen Antworten beginnen.

Vermächtnis

Er heiratete 1945 Zella Luria und sie hatten ein Kind. Er wurde 1959 in die American Academy of Arts and Sciences, 1960 in die National Academy of Sciences und 1964 in die American Philosophical Society gewählt und war von 1968 bis 1969 Präsident der American Society for Microbiology. 1969 erhielt er den Louisa Gross Horwitz Prize und dann den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin, geteilt mit Delbrück und Hershey, „für ihre Entdeckungen über den Replikationsmechanismus und die genetische Struktur von Viren“. Er erhielt 1991 die National Medal of Science, in dem Jahr, in dem er am 6. Februar im Alter von achtundsiebzig Jahren in Lexington, Massachusetts, an einem Herzinfarkt starb.