Subsequent Nobel Prize laureates

“…for being the first to detect a planet outside our solar system orbiting around the star 51 Pegasi and in recognition of his significant theoretical work and the development of instruments that made the discovery possible.”

Die Arbeiten von Michel Mayor entsprechen dem Profil einer qualitativ hochstehenden Forschung besonders gut. Gemäss den konsultierten Experten ist die Entdeckung des ersten Planeten ausserhalb des Sonnensystems kein Zufall, sondern das Ergebnis bemerkenswerter, mehrjähriger theoretischer Fortschritte und ausgeklügelter technischer Entwicklungen. Zwar bestätigt die Entdeckung eines Planeten auf einer Umlaufbahn um den Stern Pegasus 51 in gewisser Weise die theoretischen Voraussagen, stellt aber auch frühere Gewissheiten in Frage: Gemäss den Experten machen die unerwarteten Eigenschaften dieses Planeten eine tief greifende Überarbeitung der Modelle zur Beschreibung der Entstehung von Planetensystemen erforderlich. Die nachfolgende Entdeckung von rund zehn weiteren extrasolaren Planeten dank der von Mayor und seinen Mitarbeitern entwickelten Methodik zeugt ebenfalls vom grossen Einfluss dieser Arbeiten auf die Astronomie im Allgemeinen. Schliesslich ist bekannt, wie sehr diese Entdeckung für Kontroversen gesorgt hat – eine gesunde und lebendige Diskussion übrigens, in der besten Tradition der wissenschaftlichen Auseinandersetzung auf höchstem Niveau.

Furthering the understanding of vital processes

Kurt Wüthrich, biophysicist at the ETH Zurich, conducts research into the development of nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy to determine the three-dimensional structure of biological macromolecules. His work has led to the application of NMR to proteins. The ability to detect proteins, to analyse them in detail and examine their three-dimensional structure in solution has furthered the understanding of life processes and revolutionised the development of new cures. New and promising applications are also continually being reported in other areas, for example, in food inspection and the early diagnosis of breast and prostate cancer.

“[…] for his contributions to the development of nuclear magnetic resonance spectroscopy, which played a key role in new findings in chemistry, biology and physics and is now used as spin tomography in medicine as an imaging diagnostic instrument without radiation.”

Die Kernresonanz-Spektroskopie (NMR für Nuclear Magnetic Resonance) hat sich in den letzten Jahren zur wohl leistungsfähigsten und universellsten analytischen Methode entwickelt. In der Chemie und Biologie dient sie der Strukturermittlung von Molekülen und der Aufklärung von Reaktionsmechanismen. In der Physik und den Materialwissenschaften ermöglicht sie das detaillierte Studium von Materialien und Werkstoffen, und in der klinischen Medizin ist sie zu einem unentbehrlichen diagnostischen Werkzeug geworden. Die Grundlagen für die moderne NMR-Spektroskopie wurden 1965 von E. gemeinsam mit W.A. Anderson durch die Einführung der Fourier-Spektroskopie gelegt, wobei sowohl die üblicherweise sehr geringe Empfindlichkeit der Kernresonanz wesentlich verbessert wie auch die Möglichkeit für die Entwicklung einer Vielzahl von Pulsmethoden geschaffen wurde. Ein weiterer Durchbruch wurde durch die erstmalige Anwendung der zweidimensionalen Fourier-Spektroskopie 1974 erreicht. Damit eröffneten sich faszinierende Möglichkeiten zur molekularbiologischen Strukturbestimmung. Gleichzeitig wurde von E. auch eine neuartige Methode der NMR-Tomographie vorgeschlagen, die ebenfalls auf einer Fouriertransformation beruht. Damit hat er der medizinischen Anwendung einen entscheidenen Impuls gegeben. Seine Methode hat sich, mit geringfügigen Verbesserungen, allgemein in der klinischen Medizin durchgesetzt. Die Gutachter waren einhellig der Meinung, dass seit der Entdeckung der Kernresonanz 1945 durch Purcell und Bloch (Nobelpreis 1952) kein anderer Forscher auf diesem Gebiet so kompetent und innovativ gewesen sei wie E.

“In recognition of their exemplary research in the field of high-temperature superconductors. This breakthrough opened up new and unexpected possibilities in electrical engineering and microelectronics.”

1911 entdeckte Kamerlingh Onnes die Supraleitung: Quecksilber, bei Zimmertemperatur ein schlecht leitendes Metall, leitet elektrischen Strom ohne Widerstand, wird es auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt (etwa -273 Grad) heruntergekühlt. Jahrelang wurde mit verschiedenen Metalllegierungen versucht, die ‘Sprungtemperatur’ – die Temperatur, bei der eine Verbindung supraleitend wird – zu erhöhen, da man annahm, nur ein sehr dichtes Material könne supraleitend wirken. M. und B. hingegen machten seit 1983 Versuche mit pulvrigen Oxydverbindungen und erzielten schliesslich im Januar 1986 den Durchbruch, indem sie mit einer Verbindung aus Lanthan, Barium, Kupfer und Sauerstoff die Sprungtemperatur auf -238 Grad anheben konnten. Ein grosser Vorteil der höheren Temperaturen, die seither erzielt worden sind, liegt darin, dass zur Kühlung nicht mehr das teure flüssige Helium verwendet werden muss, sondern diese mit dem viel billigerem flüssigen Stickstoff vorgenommen werden kann. Die Idee der beiden gab in der Folge Anlass zu einem wahren Wettlauf auf Verbindungen ähnlicher Art, da man sich in der ersten Euphorie ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten versprach. Genau dieser breiten technischen und kommerziellen Anwendbarkeit sind aber bislang Grenzen gesetzt: So ist es beispielsweise schwierig, das spröde Material zu verarbeiten, ohne dass dabei die Supraleitung verloren geht.

“In recognition of their exemplary research in the field of high-temperature superconductors. This breakthrough opened up new and unexpected possibilities in electrical engineering and microelectronics.”

1911 entdeckte Kamerlingh Onnes die Supraleitung: Quecksilber, bei Zimmertemperatur ein schlecht leitendes Metall, leitet elektrischen Strom ohne Widerstand, wird es auf eine Temperatur nahe dem absoluten Nullpunkt (etwa -273 Grad) heruntergekühlt. Jahrelang wurde mit verschiedenen Metalllegierungen versucht, die ‘Sprungtemperatur’ – die Temperatur, bei der eine Verbindung supraleitend wird – zu erhöhen, da man annahm, nur ein sehr dichtes Material könne supraleitend wirken. M. und B. hingegen machten seit 1983 Versuche mit pulvrigen Oxydverbindungen und erzielten schliesslich im Januar 1986 den Durchbruch, indem sie mit einer Verbindung aus Lanthan, Barium, Kupfer und Sauerstoff die Sprungtemperatur auf -238 Grad anheben konnten. Ein grosser Vorteil der höheren Temperaturen, die seither erzielt worden sind, liegt darin, dass zur Kühlung nicht mehr das teure flüssige Helium verwendet werden muss, sondern diese mit dem viel billigerem flüssigen Stickstoff vorgenommen werden kann. Die Idee der beiden gab in der Folge Anlass zu einem wahren Wettlauf auf Verbindungen ähnlicher Art, da man sich in der ersten Euphorie ungeahnte Anwendungsmöglichkeiten versprach. Genau dieser breiten technischen und kommerziellen Anwendbarkeit sind aber bislang Grenzen gesetzt: So ist es beispielsweise schwierig, das spröde Material zu verarbeiten, ohne dass dabei die Supraleitung verloren geht.

“[…] whose radically new ideas and experimental work in the field of immunology facilitated a better understanding and improved treatment of malfunctions in the body’s immune defence system.”

J. habe nicht weniger als dreimal das Theoriegebäude der Immunologie revolutioniert: Ein erstes Mal, als er einen Selektionsvorgang für die Antikörperbildung vorschlug und damit die Immunologie gewissermassen aus einer ‘Lamarck’schen’ in eine ‘Darwin’sche’ Phase überführt habe. Die neue Theorie – allerdings in einem wesentlichen Punkt von Burnet modifiziert – erlangte als klonale Selektionstheorie alsbald allgemeine Anerkennung, wobei sie experimentell nicht zuletzt mit der ebenfalls von J. entwickelten Haemolyse-Plaquetechnik bestätigt werden konnte. Ein zweites Mal, als er einen Mechanismus postulierte, der es dem Immunsystem erlaubt, seine ausserordentliche Vielfalt von Rezeptoren durch einen somatischen Prozess zu erzeugen. Ein drittes Mal, indem er die Konzeption des Immunsystems als Netzwerk von sich gegenseitig regulierenden Zellen und Molekülen entwarf.

“The prize was awarded for his research into vital organic compounds and reactions.”

Prelog galt als Spezialist für Stereochemie, das heisst die räumliche Anordnung der Atome im Molekül und die Beziehungen zwischen Molekülbau und dem Verlauf chemischer Reaktionen. Besonders widmete er sich der Stereospezifität von Enzymen, weshalb seine Forschungen gemäss Gutachten auch für Biologen und Biochemiker von Interesse seien. Den Arbeiten seines Teams – in Verbindung mit Ciba-Chemikern – über eisenhaltige mikrobielle Metaboliten (‘Siderochrome’) sei die Entdeckung zu verdanken, wonach die eisenfreien Komponenten dieser Komplexe das Eisen-III-ion in starkem Masse zu binden vermögen. Das Desferrioxamin B fand in der Folge rasch Anwendung in der Humanmedizin zur Behandlung von Eisenspeicherkrankheiten. Aus dem Jahr 1964 stammen zwei Arbeiten zur Cycloenantiomerie und Cyclodiastereomerie: Theoretisch und experimentell wurde eine neue Stereoisomeren-Gruppe von Ringverbindungen erforscht.

“[…] for his outstanding research and discoveries in the field of vitamins and hormones. His research, which was continued until recently, not only represents significant scientific progress, it is also of great practical significance to problems affecting human life.”

Hauptgebiet von R.s Forschungstätigkeit war die Strukturaufklärung und Isolierung der Hormone der Nebennierenrinde, die sich als Sterinabkömmlinge (Steroide) erwiesen, einer Stoffklasse mit einem viergliedrigen Ringsystem als Grundgerüst. R. gelang als erstem die Konstitutionsaufklärung des Corticosterons und des Desoxycorticosterons sowie deren partielle Synthese. Während die therapeutische Eignung von Desoxycorticosteron bei der Addisonschen Krankheit (Nebennierenrinden-Insuffizienz) rasch erkannt wurde, stellte man die entzündungshemmende Wirkung des Cortisons erst einige Jahre später in den USA fest. Bereits 1933 war R. die erste Totalsynthese des Vitamins C gelungen, die sich aber kommerziell als nicht verwertbar erwies. Eine noch im selben Jahr von ihm entwickelte, auf Traubenzucker basierende Synthese des Vitamins C wurde hingegen zur Grundlage für die industrielle Herstellung.

“[…] for his work on the regulation of blood circulation and breathing, the methodology of localised stimulation, the destruction of subcortical brain areas and sleep. The Foundation Board considered his work of great scientific and practical significance. Based on rigorous scientific methodology and executed with admirable care and diligence, it is an example of exemplary scientific research, which undoubtedly offers great benefits to human life.”

Die Regulationsmechanismen der Zirkulation und der Atmung analytisch scharf dargestellt und mit viel Quellenmaterial belegt zu haben war im Urteil der Berichterstatter das grosse Verdienst der H.’schen Arbeiten. Ebenfalls um das Problem der Regulation und Koordination (vegetatives Nervensystem) ging es ihm bei seinen Forschungen zur Reizmethodik des Hirnstamms, für die er mikroskopische Serienschnitte von Katzenhirnen verwendete. Auf diese Weise konnte er experimentell die Lage des Schlafzentrums im Gehirn nachweisen und die Hypothese untermauern, wonach der Schlaf ein biologisches Phänomen des Regulierungssystems des autonomen Nervensystems darstellt.

“[…] for his outstanding synthetic work and research in the field of sex hormones and polyterpene […]. This work is of paramount importance in many areas of human life and earned Professor Ruzicka the highest respect of the scientific community.”

Mit seinen Arbeiten zu den Polyterpenen stiess R. die bis dahin herrschende Lehrmeinung um, wonach Kohlenstoffringe mit mehr als acht Ringen nicht existenzfähig seien (Baeyersche Spannungstheorie): Er konnte zeigen, dass sich vielgliedrige Kohlenstoffringe in ihrer Beständigkeit wie offenkettige Polymethylenverbindungen verhalten. R. griff dabei zur Methode der Dehydrierung der Polyterpene zu aromatischen Kohlenwasserstoffen, deren Struktur entweder bekannt oder relativ leicht zu klären war. Indem R. arbeitshypothetisch die bereits früher isolierten menschlichen Sexualhormone als biologische Abbauprodukte des Cholesterins auffasste, gelang ihm die Synthese von Androsteron und Testosteron. Die Entdeckungen R.s fanden in der Riechstoffindustrie (Parfums), in der Medizin und in der pharmazeutischen Industrie Anwendung.

“The prize was awarded in recognition of the scientific rigour and the theoretical and practical significance of the research conducted by Professor Karrer on the structure of polymeric carbohydrates, to which he made valuable additions and enhancements in various publications from 1922 to the end of March 1923.”

K. wollte in den preisgekrönten Arbeiten Aufschluss erhalten über Aufbau und Molekülgrösse zuckerunähnlicher Kohlenhydrate (z.B. Stärke , Glykogen, Inulin, Cellulose), ein Ziel, das er mit zum Teil neuen Methoden erreichte (Methylierung, Acetylbromidspaltung, Analyse der Alkalihydroxid-Additionsverbindungen). Er konnte zeigen, dass das Stärkemolekül um einiges kleiner ist als bis zu diesem Zeitpunkt angenommen und dass Stärke, Glykogen und Cellulose auf einen gemeinsamen Baustein, die Glucose, zurückzuführen sind. Berühmt – er erhielt 1937 den Nobelpreis für Chemie – wurde K. allerdings für die Strukturaufklärung des Vitamins A, für die erste Synthese des Vitamins B2 und für seine umfassenden Arbeiten zu den Carotinoiden. Sein Lehrbuch der organischen Chemie war während Jahrzehnten ein unumgänglicher Klassiker für alle Studierenden des Fachs.