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20/2020: Dorothy Crowfoot Hodgkin, 12. Mai 1910

Als Tochter eines Kolonialbeamten in Ägypten kam Dorothy Crowfoot in Kairo auf die Welt, ihre Familie lebte dort im Winter und verbrachte die Sommer in England. Als Dorothy vier Jahre alt war, verblieb sie mit ihren Schwestern, davon war die ältere zwei Jahre alt und die jüngere sieben Monate, ganz bei Verwandten in England, während ihre Eltern weiterhin halbjährlich in Ägypten und später im Sudan lebten.

Ihre schulische Laufbahn war von vorneherein auf die Chemie ausgerichtet; an der weiterführenden Schule, in die sie mit 11 Jahren eingeschrieben wurde, war sie eines von zwei Mädchen, die Chemie lernen durften. Drei Jahre später empfahl ihr ein entfernter Cousin, Charles Harington, das Buch ‚Grundlagen der Chemie von D. S. Parsons, weitere zwei Jahre später schenkte ihre Mutter – selbst eine kundige Botanikerin – ihr ein Buch über Kristallstrukturanalyse. Damit hatte Crowfoot ihre Leidenschaft entdeckt. Nach dem Schulabschluss, bevor sie ein Studium begann, schloss sie sich für einige Zeit ihren Eltern in Jerasch an, dort war der Vater inzwischen als Direktor der British School of Archaeology für die Ausgrabungsstelle verantwortlich. Dorothy Crowfoot beschäftigte sich mit den Mosaiken in Kirchen aus byzantinischer Zeit, sie zeichnete die Muster nach und analysierte die chemische Zusammensetzung der Steine. Nach dieser Reise begann sie am Somerville College in Oxford Chemie zu studieren, vier Jahre später schloss sie dort ihr Studium mit Bestnote ab. Für ein Doktorandenstudium wechselte Crowfoot an das Newnham College in Cambridge, wo sie mit ihrem Doktorvater John Desmond Bernal an der Kristallstrukturanalyse von Proteinen arbeitete. In ihrer gemeinsamen Arbeit, bei noch Bernal für die Bildaufnahmen verantwortlich zeichnete, versuchten sie sich an der Analyse des Verdauungsenzyms Pepsin.

Während sie auf ihren Doktortitel hinarbeitete, erhielt Crowfoot 1933 ein Forschungsstipendium, das sie zurück an ihr erstes College nach Oxford holte. Sie begann dort 1934 als Tutorin Chemie zu unterrichten, eine Stelle, die sie trotz einer Diagnose der Rheumatoiden Arthritis im gleichen Jahr bis 1977 innehatte. Drei Jahre später errang sie ihren Doktortitel mit der Kristallstruktur- und chemischen Analyse von Sterinen. In den folgenden Jahren, in denen sie auch noch drei Kinder von ihrem Ehemann T. L. Hodgkin bekam, machte sie mehrere entscheidende Entdeckung mit Hilfe der Röntgenstrukturanalyse, so stellte sie 1945 in Zusammenarbeit mit einem Kollegen die dreidimensionale Struktur eines Steroids (Cholesteroliodid) dar.

frauenfiguren lactame
Ganz links: ein β-Lactam-Ring
By Jü – Own work, CC0

Ebenso ermittelte sie die Molekularstruktur des Penicillins, eine Entdeckung, die allerdings erst 1949 veröffentlicht wurde. Sie bewies entgegen der herrschenden Meinung mit ihrer Analyse, dass Penicillin einen β-Lactam-Ring enthielt, eine molekulare Ringstruktur mit einer Amid-Verbindung. Diese Struktur hat das Penicillin mit einigen anderen Antibiotika-Familien gemein.

frauenfiguren molekularstruktur cobalamin
Kristallstruktur von Vitamin B12 (Cobalamin)
Von NEUROtiker – Eigenes Werk, Gemeinfrei

Als 1948 das Vitamin B12 zum ersten Mal in kristalliner Form isoliert wurde, nahm sich Crowfoot Hodgkin dieses Molekül zur Analyse vor. Die ungewöhnliche Größe des Cobalamin-Kristalls stellte eine Herausforderung dar und es war nichts von dem Wirkstoff bekannt, außer dass er Kobalt enthielt. Die Kristalle des Cobalamin sind jedoch pleochroisch, das heißt: Aus unterschiedlichen Blickwinkeln bzw. bei unterschiedlich polarisiertem Licht erscheinen die Kristalle in unterschiedlichen Farben. Aus dieser Tatsache schloss Crowfott Hodgkin, dass das Molekül einen Ring enthalten musste, eine These, die sie mit der Röntgenstrukturanalyse bestätigte. Ihre Ergebnisse veröffentlichte sie 1955, neun Jahre später erhielt sie für ihre Forschungsergebnisse den Nobelpreis für Chemie.

In einem besonders langfristigen Forschungsprojekt beschäftigte sich Crowfoot Hodgkin mit der Kristallstruktur des Insulins. Sie begann bereits 1934 an einer Strukturanalyse zu arbeiten, doch die Technik war zu diesem Zeitpunkt noch nicht ausgereift. Erst 35 Jahre später, 1969, sollte sie in der Lage sein, die Molekularstruktur von Insulin vollständig darzustellen, und auch, nachdem sie diesen Meilenstein erreicht hatte, beschäftigte sie sich weiter mit dem Hormon und seiner Wirkung im Körper.

Bis in die 1980er Jahre lehrte und forschte Dorothy Crowfoot Hodgkins in Oxford; unter dem Doppelnamen veröffentlichte sie erst zwölf Jahre nach der Heirat. 1947 wurde sie als dritte Frau Fellow der Royal Society (eine ihrer Vorreiterinnen war Agnes Arber). Aufgrund ihrer Verbindung zur Kommunistischen Partei – ihr Ehemann war zeitweise Mitglied gewesen – wurde sie 1953 der USA verwiesen und durfte anschließend nur mit einer Sondergenehmigung der CIA einreisen. Dennoch wurde sie 1958 ausländisches Ehrenmitglied der American Academy of Arts & Sciences ehrenhalber. Sie selbst war nicht Kommunistin, setzte sich 1976 aber als Präsdentin der Pugwash Conferences für eine Verständigung zwischen Wissenschaftlern in West und Ost ein, um der Gefahr eines Krieges mit Atomwaffen entgegenwirken wollte. Außerdem war sie eine lebenslange Labour-Unterstützerin – und dennoch hing zu Margaret Thatchers Regierungszeit ein Bild von Crowfoot Hodgkins in der Downing Street 10: Die Iron Lady hatte 1947 bei ihr den Bachelor-Abschluss in Chemie gemacht.

Die rheumatoide Arthritis machte ihr gegen Ende des Lebens mehr zu schaffen, dennoch nahm sie immer noch an Konferenzen rund um die Welt teil. Im Alter von 84 Jahren starb sie an den Folgen eines Schlaganfalls, am 29. Juli 1994.

Ein Stipendium für „herausragende Wissenschaftler:innen im Frühstadium ihrer Forschungskarriere, die aufgrund persönlicher Verhältnisse wie Elternschaft, Pflege oder aus gesundheitlichen Gründen flexible Arbeitsstrukturen benötigen“ vergibt die Royal Society in Dorothy Crowfoot Hodgkins Namen.

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Ebenfalls diese Woche

11. Mai 1828: Eleanor Anne Ormerod
Die Entomologin beschäftigte sich mit Schadinsekten und erhielt die Floral Medal der Royal Horticultural Society.

12. Mai 1820: Florence Nightingale
Auf diese britische Begründerin der modernen Krankenpflege, die auch mit ihrem Polar-Area-Diagramm einen Beitrag zum Fachgebiet der Statistik leistete, muss ich nicht explizit hinweisen.

12. Mai 1977: Maryam Mirzakhani
Am 13. August 2014 gewann die Mathematikerin als erste Frau und erste Person aus dem Irak die Fields-Medaille. Leider starb sie nur drei Jahre später, mit 40 Jahren, an Brustkrebs.

13. Mai 1888: Inge Lehmann
Über die Seismologin schrieb ich 2017.

14. Mai 1899: Charlotte Auerbach
Diese Genetikerin wird nicht im Zeitstrahl der Frauen in der Wissenschaft aufgeführt, ich möchte sie aber doch mitnehmen, da sie aus meiner Wahlheimat stammt. Sie erforschte an Drosophila die mutagene Wirkung von Senfgas und wurde 1957, zehn Jahre nach Dorothy Crowfoot Hodgkin, Fellow der Royal Society.

19/2020: Cecilia Payne-Gaposchkin, 10. Mai 1900

Cecilia Payne-Gaposchkin kam als Kind eines britischen Anwalts und seiner preußischen Ehefrau in einer Kleinstadt in Buckinghamshire zur Welt. Schon vier Jahre später starb der Vater und ließ die Mutter mit der Versorgung ihrer drei Kinder alleine zurück. 1912 zog die Familie nach London, damit der jüngere Bruder Humfry eine bessere Schulbildung erhalten konnte. Cecilia besuchte zunächst eine Schule, auf der es ihr als Mädchen nicht möglich war, sich mit Mathematik und den Wissenschaften zu befassen. Mit 18 Jahren wechselte sie jedoch auf die St. Paul’s Girls‘ School; ihr Lehrer Gustav Holst drängte sie eigentlich, eine Karriere in der Musik zu verfolgen, doch Cecilia interessierte sich mehr für die Wissenschaft. Sie gewann schließlich ein Stipendium über sämtliche Studienkosten am Newnham College (noch heute ein reines Fraueninstitut) an der University of Cambridge. Sie begann ein Studium der Physik, Chemie und Botanik, letzteres ließ sie jedoch nach dem ersten Jahr fallen.

Der Wendepunkt, der sie zur Astronomie brachte, war eine Vorlesung von Arthur Eddington. Der Astrophysiker hatte eine zur Sonnenfinsternis am 29. Mai 1919 eine Expedition in die Verfinsterungszone, nach Principe im Golf von Guinea, unternommen, um mit den Beobachtungen von Himmelskörpern während der Sonnenfinsternis Einsteins Relativitätstheorie zu prüfen. Die Erkenntnisse, die er in seiner Vorlesung präsentierte, erschütterten Cecilia Paynes Weltbild, sodass sie sich von nun an mit Himmelskörpern befasste. Ihr war jedoch klar, dass sie im Vereinigten Königreich als Frau keine berufliche Laufbahn außerhalb einer Lehrtätigkeit verfolgen konnte, daher suchte sie nach einer Möglichkeit, in die USA zu gehen. 1923 lernte sie Harlow Shapley kennen, der kurz zuvor ein Graduiertenprogramm in Astronomie am Harvard-College-Observatorium eingerichtet hatte. Mit Hilfe eines Stipendiums, das ausdrücklich Frauen vorbehalten war, wurde ihr dieses postgraduale Studium ermöglicht. Die einzige Frau vor ihr in diesem Programm war Adelaide Ames, während ihres Studiums arbeitete Payne dort mit Annie Jump Cannon zusammen.

Mit nur 25 Jahren machte Cecilia Payne bereits ihre wichtigste Entdeckung, die auch für die Astronomie von entscheidender Bedeutung war. Für ihre Dissertation untersuchte sie Sternspektren, also die Zusammensetzung und Verteilung des Lichtes von Himmelskörpern. Sie konnte zunächst schon einmal die Spektralklassen, also Farbtemperaturen unterschiedlicher Sterne, ihren korrekten Oberflächentemperaturen zuordnen, indem sie die Ionisierungstheorie von Meghnad Saha anwandte. Elemente werden ionisiert, wenn zum Beispiel durch erhöhte Temperatur (thermische Ionisation) Elektronen aus den Atomen herausgelöst werden und diese als positive Ionen zurückbleiben. Die Saha-Gleichung setzt den Ionisierungsgrad eines Elements mit seinem Erhitzungsgrad in Bezug. Aufgrund dieser korrekten Zuordnung konnte Payne nachweisen, dass die untersuchten Sterne hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestanden.

Bis dahin war die akzeptierte wissenschaftliche Theorie, dass alle Himmelskörper zu gleichen Teilen aus den gleichen Elementen zusammengesetzt seien, dass also zum Beispiel die Erde, wenn sie auf die Temperatur der Sonne erhitzt würde, die gleiche Spektralklasse wie diese hätte. Payne bewies, dass die unterschiedlichen Spektrallinien verschiedener Sterne nicht auf das Vorhandensein von verschiedenen Elementen zurückzuführen ist, sondern darauf, dass in unterschiedlichen Temperaturen die gleichen Elemente – Wasserstoff und Helium – unterschiedlich ionisiert werden. Zwar weisen auch die leuchtenden Himmelskörpern eine Metallizität auf, enthalten also Silizium, Kohlenstoff und andere herkömmliche Elemente, die auch auf der Erde zu finden sind, und sogar in einem ähnlichen Verhältnis zueinander. In ihrer Dissertation belegte Cecilia Payne jedoch, dass die beiden ersten, einfachsten Elemente des Periodensystems auch die häufigsten im Universum sind, im Fall von Wasserstoff etwa um das Millionenfache häufiger als die anderen Elemente.

Weil ihre Ergebnisse der gängigen wissenschaftlichen Annahme wiedersprachen, musste Payne ihre Aussagen kurz darauf als „fadenscheinig“ zurückziehen. Henry Norris Russell, der Harlow Shapleys Lehrer gewesen war, setzte sie dahingehend unter Druck; vier Jahre später bestätigte er Paynes Behauptung jedoch, was wiederum George Gamow zu der korrekten Vermutung führte, dass die Kernfusion in unserer Sonne durch das Verhältnis von vier Wasserstoffkernen zu einem Heliumkern befeuert wird. Cecilia Paynes Dissertation erhielt auch ihre Ehrung, als Otto von Struve sie als „die brillianteste Doktorarbeit, die jemals im Fach der Astronomie geschrieben wurde“ bezeichnete.

Auch nach ihrer Promotion erforschte Payne weiterhin die Leuchtkraft von Himmelskörpern. 1930 ließ ihrer inzwischen rehabilitierten Dissertation das Wer „Sterne von hoher Leuchtkraft“ („The Stars of High Luminosity„) folgen. Dieses Werk sollte die Grundlage für alle weiteren Forschungen an den darin besprochenen Sternen werden. Sie wurde 1931 amerikanische Staatsbürgerin, 1933 lernte sie den russisch geborenen Astrophysiker Sergej Gaposchkin kennen und heiratete ihn 1934. Über all diese Jahre blieb sie als akademische Kraft in Harvard, wo sie allerdings aufgrund der Geschlechterdiskriminierung nicht als Professor, sondern nur in weniger prestigeträchtigen und vor allem schlechter bezahlten Positionen tätig sein konnte. Ihr Mentor Shapley setzte sich für sie ein, sodass sie zunächst 1938 offiziell den Titel „Astronomin“ am Observatorium führte. 1943 wurde sie als Fellow in der American Academy of Arts and Sciences aufgenommen, ihre Universität listete ihre Kurse dennoch zwei weitere Jahre nicht im Vorlesungsverzeichnis.

Als 1954 Donald Menzel der Direktor des Observatoriums wurde, verwendete er sich für eine bessere Stellung Payne-Gapschkins, und so wurde sie 1956, 27 Jahre nach ihrer Promotion, zur ordentlichen Professorin – der ersten weiblichen für Astronomie an der Universität Harvard. Später wurde sie die erste weibliche Fachbereichsleiterin am gleichen Institut. Zehn Jahre später emeritierte sie bereits, forschte allerdings als Angestellte des Smithsonian Astrophysical-Observatory weitere 20 Jahre und lektorierte dessen Veröffentlichung in dieser Zeit.

Kurz nachdem sie im Selbstverlag ihre Autobiografie herausgebracht hatte, starb sie 1979 mit 79 Jahren. Ihre Tochter, mittleres Kind von dreien, erinnerte sich an sie als eine „begeisterte Schneiderin, erfinderische Strickerin und unersättliche Leserin“. Ihre Autobiografie ist leider nur auf Englisch zu haben, doch erreicht bei Goodreads 4,52 von 5 Sternen.

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Ebenfalls diese Woche

10. Mai 1946: Birutė Galdikas
Die Tochter litauischer Eltern wurde auf der Durchreise nach Kanada in Deutschland geboren; die Zoologin und Verhaltensforscherin studiert vor allem die Orang-Utan-Population auf Borneo.

8/2019: Agnes Arber, 23. Februar 1879

Agnes Arber

Agnes Arber – in Kürze – war 1946 die erste Botanikerin, die als „Fellow“ in die Royal Society (bestehend seit 1660) gewählt wurde (die erste Frau überhaupt war 1945 Kathleen Lonsdale, eine Kristallographin, die zweite 1946 die Biochemikerin Marjory Stephenson) und 1948 die erste Frau, die die Gold-Medaille der Linnean Society of London erhielt (Vergabe der Medaille seit 1888), bei der sie seit 1908 Mitglied war.

Die Tochter eines Lehrers und Künstlers lernte bei ihrem Vater das Zeichnen, das ihr später erlaubte, ihre Werke selbst zu illustrieren. Ihr Interesse an Botanik erweckte ihre Lehrerin Edith Aitken. Mit 15 Jahren gewann sie ein Stipendium für ihre botanischen Untersuchungen und traf im Wissenschaftsclub ihrer Schule auf Ethel Sargant, Botanikerin und später erste Frau im Vorstand der Linnean Society. Die 16 Jahre ältere Wissenschaftlerin sollte Arber zur Mentorin und Fördererin werden.

Mit 18 begann Arber ihr Studium am University College London, nach einem Bachelor-of-Science-Abschluss dort ging mit sie mit einem Stipendium an das Newnham College der Universität Cambridge. Insgesamt schloss sie ihr Studium 1905 an beiden Universitäten mit einem Magister Artium und einem Doctor of Science ab. Schon während ihres Studiums und im Anschluss daran arbeitete sie als wissenschaftliche Mitarbeiterin in Sargants Botaniklabor.

Bis 1942 war die Morphologie und vergleichende Anatomie vor allem der Einkeimblättrigen ihr Forschungsgebiet. Nach einem ersten Buch über die Geschichte und Entwicklung von Kräuterbüchern im Jahr 1912 veröffentlichte sie bis 1934 drei Bücher über Einkeimblättrige, Wasserpflanzen (aquatic angiosperms) und Süßgräser (Graminae). Die Forschungen dazu betrieb sie zu großen Teilen in ihrem eigenen Labor zu Hause. Als der Zweite Weltkrieg die Materialien knapp werden ließ, wandte sie sich der Wissenschaftsphilosophie zu. Sie schrieb über historische Botaniker und befasste sich mit Goethes Gedanken zur Botanik. In ihrem vorletzten Buch erarbeitete sie eine Methodik der biologischen Untersuchungen, darin greift sie der Erkenntnis Thomas S. Kuhns vor, dass die Interpretation von Forschungsergebnissen unter dem Einfluss der bestehenden wissenschafltichen Erkenntnisse und Meinungen stattfindet. Ihr letztes Buch bringt künstlerische, wissenschaftliche und philosophische Gedanken zusammen, um ihre holistische Erfahrungen zu verarbeiten.

Agnes Arber war in kurzer, aber glücklicher Ehe verheiratet mit einem Paläobotaniker (er starb jung) und hatte aus dieser Beziehung eine Tochter. Sie starb 1960 im Alter von 81 Jahren. Die Seite famousscientists.org hält eine weitere Biografie bereit; die Masters of Malt haben einen Gin im Sortiment zu ihren Ehren, der allerdings lecker klingt.

Bild: By Source, Fair use