Im Jahre 1962, als eine junge Frau namens Christiane Volhard ihr Studium der Biologie, Physik und Chemie in Frankfurt aufnahm, erhielten James Watson und Francis Crick den Nobelpreis für die Aufklärung der DNA-Struktur. Die Genetik erlebte einen rasanten Aufschwung und ein Verständnis des Zusammenhangs von Genen etwa mit biochemischen Prozessen bei einfachen Organismen wurde erarbeitet. Während ihres Studiums ging sie nach Tübingen und belegte das noch ganz junge Fach Biochemie. Nach ihrem Diplom folgte eine Promotion im Fach Genetik.

Wie Christiane Nüsslein-Volhard in ihrer Autobiografie schreibt, war sie am Ende der Dissertation von ihrem Projekt eher gelangweilt. Sie begann, sich entwicklungsbiologischen Fragestellungen zuzuwenden, insbesonders der Ausbildung von Mustern, einem zentralen Problem bei der Entstehung eines Embryos.

Fundamentale genetische Mechanismen waren bis dahin unbekannt: Wie entsteht aus einer einzigen befruchteten Eizelle die enorme Vielfalt von Zelltypen und deren Anordnung in einem fertigen Organismus? Wie sind etwa das Vorder- und Hinterende oder der Bauch und der Rücken eines Tieres in seiner Erbinformation vorbestimmt? Man wusste nichts über die Zusammenhänge.

In der Genetik wurden Fliegen bereits als «Haustier» benutzt, um die Vererbung von Eigenschaften zu untersuchen. Die genetische Analyse des Bauplans eines Tieres galt dagegen als viel zu kompliziert und praktisch nicht durchführbar. Nüsslein-Volhard entschied sich, dieses Projekt in Angriff zu nehmen und die Fliege Drosophila erschien ihr dafür als geeignetes Versuchsobjekt. Während ihrer Zeit als Postdoktorandin lernte sie am Biozentrum in Basel den jungen Schweizer Wissenschaftler Eric Wieschaus kennen, mit dem sie in Heidelberg in den siebziger Jahren am Europäischen Molekularbiologischen Labor (EMBL) eine Forschergruppe aufbaute. Die Arbeiten mit der Fruchtfliege am EMBL bildeten die Grundlage für ihren wissenschaftlichen Erfolg; dieser wäre ohne ihren Arbeitseifer und ihr Durchhaltevermögen nicht möglich gewesen. Nachtschichten oder Sonntagsarbeit im Labor gehörten und gehören für sie zum normalen Arbeitsleben, was sie mit Spaß und Interesse an der Arbeit begründet.

Nüsslein-Volhard verknüpfte die Genetik mit der Entwicklungsbiologie: Sie studierte die Entwicklung von Fliegenembryonen, indem sie Mutanten herstellte und charakterisierte. In dieser jahrelangen, sehr arbeitsintensiven Phase ihrer wissenschaftlichen Studien, zuerst am EMBL in Heidelberg und später wieder in Tübingen am Max-Planck-Institut, untersuchte sie mit ihren Kollegen Tausende von mutierten Fruchtfliegeneiern und Larven und ordnete sie je nach ihrem Defekt in bestimmte Gruppen ein. Damit gelang es ihr etwa, Gene zu identifizieren, die für die Ausbildung ganz charakteristischer Strukturen in der Larvenentwicklung verantwortlich sind.

Der technische Trick mit den Mutanten liegt in den äußerlich sichtbaren Eigenschaften der Tiere oder Embryonen. Mutationen führen dazu, dass Abweichungen von der Norm (den sogenannten Wildtyp-, also genetisch normalen, Tieren) auftreten. Das kaputte oder veränderte Gen präsentiert so einen mittelbaren, aber oft sehr eindeutigen Hinweis auf die Funktion des normalen Gens. Ihre ersten, bahnbrechenden Ergebnisse veröffentlichte Christiane Nüsslein-Volhard zusammen mit Eric Wieschaus 1980 im renommierten Fachjournal ²Nature«. 1995 bekam Nüsslein-Volhard für ihre Arbeiten den Nobelpreis für Medizin und Physiologie zugesprochen.

Die Mutanten und die verantwortlichen Gene wurden von Nüsslein-Volhard mit in der Wissenschaftssprache sehr ungewöhnlichen Namen wie Toll, Spätzle, Huckebein oder Gurken getauft. Diese Namen entstanden aus dem äußeren Erscheinungsbild (Phänotyp) der Mutanten. Erst später wurde klar, welche Rolle die Eiweiß-Produkte der entsprechenden Gene tatsächlich in der Embryonalentwicklung spielen. Diese Aufklärung ist noch nicht abgeschlossen. Es wird aber immer deutlicher, dass es auch bei höheren Tieren Gene mit der gleichen Funktion wie bei der Fliege gibt.

So entsprechen etwa die Eiweiß-Produkte der Gene Cactus und Dorsal bei der Fruchtfliege den Eiweißen «IkappaB» und «NF-kappaB» beim Menschen. Diese beiden Proteine sind an entzündlichen Reaktionen beteiligt. Die Tatsache, dass zwischen den Genen niederer und höherer Tiere so viele Gemeinsamkeiten bestehen, lässt vermuten, dass auch andere Genprodukte der Fruchtfliege ihre Entsprechung etwa beim Menschen haben. Daraus könnte sich ein Verständnis von Krankheiten und damit möglicherweise Ansätze zu Therapien ergeben.

Noch besser eignet sich ein näherer Verwandter, der wie der Mensch zu den Wirbeltieren gehört. Seit Jahren seziert die Nobelpreisträgerin die genetischen Eigenschaften des Zebrafischs. Damit diese Arbeit auch finanzielle Früchte trägt, gründete sie mit dem Kölner Maus-Genetiker Klaus Rajewsky und dem ehemaligen Bayer-Manager und Biotech-Pionier Peter Stadler die Firma Artemis Pharmaceuticals GmbH. In Zusammenarbeit mit ihrem heimischen Max-Planck-Institut ist mit «Tübingen 2000» die bisher umfassendste genetische Datenbank eines Wirbeltiers entstanden. Darin lassen sich neue Ziele für medizinische Anwendungen bestimmen, die Aussichten sind vielversprechend: Artemis selber nennt Herz-Kreislauf-Krankheiten und Krebs als Beispiele für anvisierte Krankheiten.