Corinna Kufner erforscht, wie UV-Strahlung chemische Prozesse auf der frühen Erde beeinflusste – und was das für die Suche nach ­Leben im All und die moderne Medizin bedeutet

Vor vier Milliarden Jahren war die Erde ein unwirtlicher Ort – heiß, vulkanisch aktiv und intensiver Strahlung ausgesetzt. Doch aus dieser Ursuppe entstanden die ersten Biomoleküle. Welche Rolle spielte Licht dabei? Dr. Corinna Kufner untersucht mit ultraschneller Spektroskopie, wie UV-Strahlung chemische Reaktionen in Gang setzte und damit die Evolution beeinflusste. Ihre Forschung könnte nicht nur helfen, die Ursprünge des Lebens zu verstehen, sondern auch wegweisende Impulse für Medizin, Energiegewinnung und Raumfahrt setzen.

In ihrem Labor in Jena schickt Corinna Kufner ultrakurze Lichtimpulse auf winzige Moleküle. Sie will untersuchen, wie UV-Strahlung chemische Reaktionen beeinflusst – ein Prozess, der auf der frühen Erde eine entscheidende Rolle gespielt haben könnte. „Mich treibt die Frage an, warum sich das Leben so entwickelt hat, wie wir es heute kennen“, sagt Kufner. „Sind wir allein im Universum? Könnte sich Leben anderswo unter ähnlichen ­Bedingungen ­gebildet haben?“

Während viele Forschende zur Entstehung des Lebens mit konzentrierten Chemikalien in dunklen Laboren arbeiten, setzt Corinna Kufner auf Licht. Denn auf der Oberfläche der jungen Erde waren Biomoleküle Sonnenstrahlung ausgesetzt. Am Leibniz-IPHT will sie nun untersuchen, wie UV-Licht diese chemischen Prozesse angestoßen und möglicherweise auch gesteuert hat.

UV-Licht als Motor der ­Evolution

Corinna Kufners wissenschaftliche Laufbahn begann in München, wo sie bei Prof. Wolfgang Zinth promovierte. Dort entdeckte sie, dass UV-Strahlung nicht nur DNA schädigt, sondern auch Reparaturmechanismen aktivieren kann – ein Prozess, der sonst nur Enzymen zugeschrieben wird (Kufner, C. L. (2018). ­Sequenzselektive Schadensbildung und Reparatur von DNA durch UV-Bestrahlung. Dissertation, Ludwig-Maximilians-Universität München). Diese Erkenntnis brachte sie auf eine größere Frage: Welche Rolle spielte Licht in der chemischen Evolution?

Nach ihrer Promotion wechselte sie an die Harvard-Universität, wo sie ein eigenes Labor für transiente Absorptionsspektroskopie aufbaute. Dort vertiefte sie ihre Forschung zur lichtinduzierten Chemie und erkannte, dass diese Mechanismen weit über die Erde hinaus von Bedeutung sein könnten. Die Zusammenarbeit mit dem Astronomen Prof. Dimitar Sasselov, einem Experten für Exoplaneten, erweiterte ihre Perspektive: Könnten ähnliche Prozesse, wie sie in der Ursuppe der Erde stattfanden, auch auf anderen Planeten ablaufen?

Neue Nachwuchsgruppe

Den Anstoß für Corinna Kufners Wechsel ans Leibniz-IPHT gab der internationale Karriere-Workshop „Women in Photonics“, an dem sie 2020 teilnahm. Seit 2025 baut Kufner nun am Leibniz-IPHT ihre eigene Nachwuchsgruppe „Photonische Abiogenese“ auf – gefördert mit 1,5 Millionen Euro aus dem Nexus-Programm der Carl-Zeiss-Stiftung und zusätzlich unterstützt durch den Leibniz-Wettbewerb der Leibniz-Gemeinschaft. Ihre Projekte, UV LiFe und BiUVunction, untersuchen, ob UV-Strahlung nicht nur als Energiequelle für chemische Reaktionen diente, sondern auch als Selektionsdruck, der bestimmte Moleküle überleben ließ, während andere zerstört wurden.

Neuer Blick auf den ­Ursprung des Lebens

Was ihren Ansatz besonders macht, ist die Verbindung von zwei bisher getrennten Forschungsfeldern: Origins of Life-Forschung und Photonik. „Im Origins of Life-Bereich wurden die Mechanismen lichtinduzierter Prozesse bisher kaum untersucht“, sagt Kufner. „Gleichzeitig betrachtet die Pump-Probe-Spektroskopie-Community die Ursprünge des Lebens kaum. Ich bringe diese beiden Felder zusammen.“

Ihr interdisziplinärer Ansatz vereint Physik, Chemie, Astronomie, Geochemie und maschinelles Lernen. Corinna Kufner kombiniert ultraschnelle Pump-Probe-Spektroskopie mit präbiotischer Photochemie. „Auf der frühen Erde waren Moleküle wie RNA, DNA, Peptide und Lipide dem Sonnenlicht ausgesetzt. Genau das könnte entscheidende Reaktionspfade beeinflusst haben, die wir in dunklen Laborversuchen nicht nachvollziehen können“, erklärt Kufner. Sie möchte die verborgenen photochemischen Mechanismen aufdecken, die in der Ursuppe der Erde abliefen.

Spurensuche im All und neue Wege für die Medizin

Corinna Kufners Experimente haben das Potenzial, über die Erforschung der frühen Erde hinauszugehen. UV-Strahlung spielt auch in der modernen Medizin eine Rolle – etwa in der photodynamischen Krebstherapie, bei der gezielt Licht genutzt wird, um Tumorzellen zu zerstören. Ihre Erkenntnisse könnten helfen, neue Licht-basierte Behandlungsstrategien zu entwickeln. Auch in der Erforschung von Alterungsprozessen könnten ihre Experimente neue Impulse geben.

Für die Energiegewinnung eröffnet ihr Ansatz ebenfalls Perspektiven: Photochemische Reaktionen spielen eine Schlüsselrolle in der Entwicklung effizienter Photokatalysatoren, die nachhaltige Energie erzeugen könnten.

„Was mich antreibt, ist, zu verstehen“

Kufners Forschung soll helfen zu verstehen, unter welchen Bedingungen Leben entstehen kann – und könnte Hinweise für die Suche nach biologischen Signaturen im Sonnensystem liefern. Ähnliche Prozesse könnten auch auf anderen Planeten stattgefunden haben. Ihre Forschung könnte dazu beitragen, neue biologische Spuren für Raumfahrtmissionen zu definieren – etwa für die Suche nach Leben auf dem Mars, der Venus oder den Eismonden Europa und Enceladus.

„Was mich antreibt, ist zu verstehen“, sagt Corinna Kufner. „Warum haben sich bestimmte Biomoleküle genau so entwickelt? Kann Licht wirklich der entscheidende Faktor gewesen sein? Und wie können wir diese Erkenntnisse für die Zukunft nutzen?“

Original-Publikation: https://doi.org/10.5282/EDOC.22379