FRANKFURT. Die Frankfurter Forscher Prof. Rowitha und Prof. Wolfgang Wiltschko sind Ehrenmitglieder (Honorary Fellows) des Royal Institute of Navigation. Am 15. Juli nahmen die beiden Wissenschaftler ihre Urkunden aus der Hand des Schirmherrn der Einrichtung, his Royal Highness Prince Philip, The Duke of Edinburgh, entgegen. Die renommierte Institution mit Sitz in London ist weltweit führend, wenn es um die Förderung der Navigation und die Vernetzung der in diesem Bereich Arbeitenden geht. Mit der Ehrenmitgliedschaft wurden Wiltschkos für ihre wegweisenden, international höchst anerkannten Beiträge im Bereich der Orientierung und Navigation von Tieren geehrt. Roswitha und Wolfgang Wiltschko haben ihr wissenschaftliches Renommee mit der etwa 40-jährigen Erforschung der Navigationsmechanismen bei Brieftauben und Zugvögeln sowie der Wahrnehmung magnetischer Orientierungsinformation erlangt. So entwickelte Wolfgang Wiltschko an der Goethe-Universität Anfang der 1960er-Jahre Apparaturen, in denen Vögel künstlich veränderten Magnetfeldern ausgesetzt wurden. Auf diese Weise gelang ihm der erste experimentelle Nachweis, dass sich Vögel am Magnetfeld der Erde orientieren können. Gemeinsam mit seiner Frau erforscht er seitdem die funktionellen Eigenschaften des Magnetkompass' der Vögel, seine neurobiologische Basis und sein Zusammenwirken mit Himmelsfaktoren wie Sonne und Sternen; den entsprechenden Magnetrezeptor konnten sie im rechten Vogelauge lokalisieren. Die beiden Forscher sind international gefragte Kooperationspartner und verfolgen ihre Projekte mit Kollegen aus aller Welt.

Aufmerksamkeit erregte zuletzt im April 2009 eine im Biophysical Journal (Band 96, Seiten 3451 bis 3457) publizierte Abhandlung, in der die beiden Biowissenschaftler über neue Versuche zu den physikalischen Grundlagen des Magnetkompass‘ bei Vögeln berichten. Die neuartigen Methoden zur Aufklärung des Primärprozesses bei der Magnetfeldwahrnehmung wurden gemeinsam mit dem Theorischen Physiker (und Alumnus der Goethe-Universität) Dr. Thorsten Ritz von der University of California in Irvine (USA) sowie Physikalischen Chemikern aus der Gruppe von Prof. Peter Hore, University of Oxford (England) entwickelt. Mit ihrer Hilfe konnten die Autoren nachweisen, dass das Photopigment Cryptochrom, welches als Rezeptormolekül für die Magnetfeldwahrnehmung diskutiert wird, unter bestimmten chemischen Bedingungen tatsächlich diese Aufgabe erfüllen kann. Grundlage dieser Entdeckung bildeten theoretische Forschungen von Ritz, die Radikalpaar-Prozesse in Photopigmenten als Grundlage für die Wahrnehmung der Richtung des Magnetfelds nahe legten. In einer Reihe von Vorgängerarbeiten machte er gemeinsam mit den Frankfurter Zoologen wahrscheinlich, dass dem Magnetkompass tatsächlich ein Radikalpaar-Prozess im Vogelauge zu Grunde liegt. Dass solche Radikalpaar-Prozesse durch Hochfrequenzfelder im Megahertz-Bereich gestört werden können, machte sich das Forscherteam jetzt zunutze, um die so genannte „Verhaltens-Spektroskopie“ als neue Methode einzuführen. Das Orientierungsverhalten von Rotkehlchen dokumentierte dabei, ob die Wahrnehmung des Magnetfelds durch Felder verschiedener Frequenz und Intensität gestört ist oder nicht. Die entscheidenden Versuche wurden an der Goethe-Universität durchgeführt.

Auf diese Weise konnte festgestellt werden, dass die Lebensdauer des magnetisch sensitiven Radikalpaars 2 bis 10 Mikrosekunden (das sind 0,000002 bis 0,00001 Sekunden) beträgt. Es stellte sich ferner heraus, dass die Rotkehlchen bei einer bestimmten Frequenz extrem empfindlich auf die Hochfrequenzfelder reagierten, während sie gegenüber anderen Frequenzen weitaus unempfindlicher waren. Berechnungen der Oxforder Kollegen ergaben, dass diese Frequenz nur Radikalpaare einer bestimmten ‚Bauart‘ beeinflusst, nämlich solche, bei denen einer der beiden Partner in seinem Molekül keine magnetischen Kerne besitzt. Weiterführende Berechnungen zeigten, dass genau dieser Typ Radikalpaar besonders empfindlich auf die Richtung des Magnetfelds reagiert: das entscheidende Molekül ist für seine Aufgabe also optimal gebaut.

Informationen Prof. Roswitha und Prof. Wolfgang Wiltschko, Institut für Ökologie, Evolution und Diversität, Tel: (069) 798-24703, wiltschko@bio.uni-frankfurt.de

Forschungsgruppe Wiltschko: www.uni-frankfurt.de/fb/fb15/institute/inst-1-oeko-evo-div/AK-Wiltschko/index.html
Royal Institute of Navigation: www.rin.org.uk