09 Sep Nachwuchsforschung: Mit Laserlicht ins Dunkel der Ursuppe
Wie entstand das Leben auf der Erde? Die Physikerin Dr. Corinna Kufner will mit ultraschneller Spektroskopie die Reaktionsmechanismen in der Ursuppe auf der frühen Erde – so durchmischt und dreckig, wie es gewesen sein muss – mit ultrakurzen Lichtblitzen aufklären. Am Leibniz-Institut für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) in Jena baut sie dazu eine Nachwuchsgruppe auf. Kufners Forschung zielt darauf ab, grundlegende Erkenntnisse über die Entstehung des Lebens sowie über Alterungsprozesse zu gewinnen und die Entwicklung von Fotokatalysatoren für nachhaltige Energieerzeugung voranzutreiben – und sogar Hinweise aufzuspüren, unter welchen Bedingungen Leben auf anderen Planeten entstehen könnte.
„Auf der Oberfläche der frühen Erde waren die Bausteine des Lebens – Moleküle wie RNA, DNA, Peptide und Lipide – dem Sonnenlicht ausgesetzt“, erklärt Kufner. „Genau das könnte entscheidende Reaktionspfade beeinflusst haben, die in dunklen Laborversuchen nicht nachvollziehbar sind.“ Ihr Ziel ist es, diese unbekannten Pfade aufzudecken und die Mechanismen zu verstehen, die das Licht in der Ursuppe ausgelöst hat.
Fächerübergreifende Forschungsgruppe
Um die Rolle des UV-Lichts bei der Entstehung des Lebens zu entschlüsseln, gründet Kufner am Leibniz-IPHT in Jena durch die Förderung der Carl-Zeiss-Stiftung im Programm CZS Nexus eine Nachwuchsgruppe. Die Unterstützung der Carl-Zeiss-Stiftung, die den Angaben zufolge 1,5 Millionen Euro betragen soll, ermöglicht es ihr, ab dem 1. Januar 2025 für fünf Jahre ein fachübergreifendes Team und ein unabhängiges Labor in Jena aufzubauen. Ihr Forschungsprojekt ‚UV LiFE‘ vereint Ansätze aus Physik, Chemie, Astronomie, Geochemie und Machine Learning, um Herausforderungen im Forschungsfeld ‚Origins of Life‘ durch eine neuartige fotochemische Perspektive zu bewältigen. Dazu will sie die ultraschnelle Pump-Probe-Spektroskopie mit präbiotischer Fotochemie kombinieren, um neue Reaktionspfade zu erschließen und die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen aufzuklären.
Bevor Corinna Kufner nach Jena kam, forschte sie nach eigener Aussage sechs Jahre an der Harvard University, wo sie ein Labor für transiente Absorptionsspektroskopie aufbaute und leitete. Dort spezialisierte sie sich auf die ultraschnelle Pump-Probe-Spektroskopie, eine Technik, die extrem kurze molekulare Prozesse durch zeitaufgelöste Untersuchungen mit ultrakurzen Lichtimpulsen sichtbar macht. „Das Leibniz-IPHT vereint genau die Disziplinen, die für meine Forschung essenziell sind: Photonik, Chemie und Lebenswissenschaften,“ erklärt Kufner.
Mit ‚Women in Photonics‘ von Harvard nach Jena
Die Weichen für einen Wechsel ans Leibniz-IPHT stellte der internationale Karriere-Workshop ‚Women in Photonics‘, mit dem das Institut Nachwuchsforscherinnen mit Expertinnen aus Wissenschaft und Industrie vernetzt. Corinna Kufner nahm 2020 teil und lernte das Institut und seine technologische Infrastruktur kennen.
Dr. Corinna Kufner baut am Leibniz-IPHT in Jena eine Nachwuchsgruppe auf, um mit ultraschneller Spektroskopie den Ursprung des Lebens zu erforschen. Bild: Stela Todorova/ Leibniz-IPHT
Grundwissen für Medizin und nachhaltige Energieerzeugung
Kufners Forschung sei eine wertvolle Bereicherung für das Leibniz-IPHT mit seinem Schwerpunkt auf lichtbasierten Verfahren für die Lebenswissenschaften, sagt dazu Professor Jürgen Popp, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-IPHT. „Die potenziellen Anwendungsbereiche ihrer Forschung ergänzen unsere Ziele in vielfacher Hinsicht: von der fotodynamischen Krebstherapie und der UV-Sterilisation gegen Bakterien und Viren bis hin zur Entwicklung von Fotokatalysatoren für nachhaltige Energieerzeugung.“
„Ich arbeite an der Schnittstelle zwischen Origins of Life und Photonik,“ sagt Kufner. „Auf dem Origins-of-Life-Feld wird bisher sehr wenig mechanistisch geforscht, besonders in Bezug auf fotoinduzierte Prozesse. In der Pump-Probe-Spektroskopie-Community wiederum werden Fragen nach dem Ursprung des Lebens bisher kaum betrachtet. Ich führe diese beiden Felder zusammen.“
Quelle: www.leibniz-ipht.de
Bild: Stela Todorova/ Leibniz-IPHT
