Forschung Die stille Revolution

Die Wissenschaft hier zu Lande hat mächtig Fahrt aufgenommen. Bei der Zahl der Patente, die pro Jahr angemeldet werden, ist Deutschland europaweit schon führend. Nun holen auch die Grundlagenforscher auf. Eine erstaunliche Aufholjagd - mit positiven Folgen für die Wirtschaft.

Jülich ist ein Idyll in der rheinischen Provinz, ein verträumtes Nest im Flachland zwischen Düsseldorf, Köln und Aachen. Vor kurzem hat die ehemalige Renaissance-Residenz ihr Stadtsignet geändert: In einer Ecke des vierzackigen Sterns - der Grundriss von Jülichs Zitadelle aus dem 16. Jahrhundert - schlagen jetzt wüste Kurven aus - wie die Anzeige eines Messgeräts bei einem wissenschaftlichen Experiment.

Jülich preist sich nicht mehr nur als "historische Festungsstadt" an; hinzu kommt der Titel "moderne Forschungsstadt".

Der Grund liegt draußen, vor dem Städtchen, in einem tiefen, urwüchsigen Wald: das Forschungszentrum (FZ) Jülich.

Auf einem Gelände von 220 Hektar arbeiten rund 4400 Menschen. Sie suchen neue Erkenntnisse zu den Themen Materie, Energie, Information, Leben und Umwelt.

"Wer Spitzenforschung in Deutschland sucht, der ist hier richtig", sagt Joachim Treusch, Vorstandsvorsitzender des Forschungszentrums Jülich, selbstbewusst.

Tatsächlich liegt seine Großforschungseinrichtung in einem internationalen Ranking der britischen Wissenschaftsvereinigung Royal Society weit vorn - als beste deutsche Institution.

Nicht nur in Jülich erblüht neuer Forscherdrang. Auch am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg und bei anderen Instituten der Helmholtz-Gemeinschaft, bei den Einrichtungen der Fraunhofer Gesellschaft wie dem Institut für Integrierte Schaltungen in Erlangen (IIS) und in den Labors der Max-Planck-Institute (MPI) heißt es auf die Frage nach Spitzenforschung immer öfter: "Hier sind Sie richtig."

Die Wissenschaft hier zu Lande hat mächtig Fahrt aufgenommen. Bei der Zahl der Patente, die pro Jahr angemeldet werden, ist Deutschland europaweit schon führend. Nun holen auch die Grundlagenforscher auf.

Die Trendwende

Die deutsche Forschung hat weltweit enorm an Einfluss gewonnen:

  • Ihr Anteil an den Veröffentlichungen in den international wichtigsten Fachzeitschriften ist inzwischen größer als der des Konkurrenten aus Großbritannien - und damit europäische Spitze.


  • Internationale Autoren haben in den vergangenen Jahren immer häufiger auf die Publikationen deutscher Labore zurückgegriffen und diese zitiert - Zeichen weltweiter Anerkennung hiesigen Erkenntnisgewinns.


  • Die Abwanderung von deutschen Wissenschaftlern vor allem in die USA konnte gestoppt und sogar umgekehrt werden. Nach einer aktuellen Studie der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) kehren 85 Prozent der deutschen Wissenschaftler, die im Ausland gearbeitet haben, in ihr Heimatland zurück.


  • Ausländische Wissenschaftler sehen deutsche Labors mittlerweile als Karriereförderer. Das verstärkt die Internationalisierung der hiesigen Forschung: Viele Teams haben einen Ausländeranteil von 50 Prozent oder mehr. Der "Brain Drain" in der deutschen Wissenschaft, den viele Experten jahrelang zu Recht beklagten, wird offenbar zu einem "Brain Gain".
Für den Wirtschaftsstandort Deutschland könnten diese Entwicklungen eine Trendwende markieren. Schließlich steht die Forschung in Natur- und Technikwissenschaften am Anfang der Wertschöpfungskette, die im Idealfall zu innovativen Produkten und profitablen Geschäften führt.

Für Joachim Milberg, Aufsichtsratsvorsitzender bei BMW , gehören diese Disziplinen "zu den Treibern für Innovation und nachhaltiges Wachstum und sind damit Schlüsselfaktoren für Standort- und Zukunftssicherung".

Wirtschaftsrelevante Forschung findet nicht mehr nur im Maschinenbau, in der Elektrotechnik und ähnlichen industrienahen Ingenieurdisziplinen statt, in denen deutsche Institute seit jeher führend sind.

Jetzt leisten etwa die Materialwissenschaften, wie sie die Physiker am Berliner Hahn-Meitner-Institut betreiben, maßgebliche Beiträge zur Verbesserung der Solartechnik - und damit für einen der wichtigsten Zukunftsbereiche der Energiewirtschaft. Die Materialforschung deutscher Chemiker hat wiederum einen wichtigen Zweig der Nanotechnologie etabliert.

Die Vernetzung

"Lebenswissenschaften", die den biologischen Einzeldisziplinen wie Zellphysiologie oder Molekularbiologie entspringen, treiben die Arzneitherapie voran - und damit auch den geschäftlichen Fortschritt der Pharmabranche.

Der Forschungsaufschwung kam nicht von allein. Die Institutionen haben sich in den vergangenen Jahren kräftig verändert, großteils aus eigener Kraft und oft orientiert an angloamerikanischen Vorbildern.

So wurde die horizontale Vernetzung auch für deutsche Spitzenforscher selbstverständlich, also die Zusammenarbeit verschiedener Labors, die Entwicklung neuer Forschungsansätze über die Fächergrenzen hinweg. Auch in hoch spezialisierten Forschungsstätten wie dem MPI für Biochemie in Martinsried bei München kooperieren die traditionellen "Hausherren" aus der Biochemie inter- und multidisziplinär mit Molekular- und Zellbiologen, Virologen und Genetikern, Medizinern, Physikern und so weiter.

Das MPI für Biochemie ist obendrein mustergültig bei vertikaler Vernetzung: Martinsried gilt als bundesweit beispielhaftes Cluster von Wissenschaft und Wirtschaft. Anfangs förderte MPI-Direktor Ernst-Ludwig Winnacker (heute Präsident der DFG) die Ansiedlung neuer Biotech-Unternehmen und Forschungsstätten.

Heute beherbergt der Campus eine bunte Mischung aus börsennotierten Firmen (Medigene , Morphosys , GPC ) und kleinen Start-ups, die in einem Innovations- und Gründerzentrum billigen Mietraum finden. Das Helmholtz-Institut GSF betreibt ein Blutlabor in Martinsried. Daneben liegen die Fakultät für Chemie und Pharmazie der Münchener Ludwig-Maximilians-Universität, ein zweites MPI (für Neurobiologie) und das Genzentrum.

Zwar haben die Börsen- und Investitionskrisen der vergangenen Jahre die Stimmung bei den kommerziellen "Biotechies" deutlich gedämpft. Doch noch immer gibt es genug neue Entdeckungen und Patente, die glänzende Vermarktungschancen haben.

Wichtiger als die Vernetzung war die Internationalisierung der deutschen Spitzenforschung. Was für MPI-Direktoren seit jeher festgeschrieben ist ("Berufen wird nur der für die Aufgabe weltweit beste Wissenschaftler"), das gilt immer öfter auch in den anderen Organisationen und auf niedrigeren Hierarchieebenen.

Der "Tenure Track"

Die überraschende Wendung in der Leistungsbilanz der deutschen Forschung gelang, obwohl die meisten Institute mit weniger Förderung auskommen müssen. So schrumpfte etwa das F&E-Budget des Bundesforschungsministeriums im vergangenen Jahr um 3,1 Prozent (auf 8,9 Milliarden Euro).

"Wir leisten heute wesentlich mehr als vor einigen Jahren", sagt Joachim Treusch vom FZ Jülich. Auch der jüngste "Bericht zur technologischen Leistungsfähigkeit" des Forschungsministeriums spricht von einer "deutlichen und kontinuierlichen Produktivitätssteigerung" der Forschung. Die gelang, "weil unsere jungen, internationalen Wissenschaftler mehr leisten wollen", sagt Alexander Bradshaw, Wissenschaftlicher Direktor des MPI für Plasmaphysik in Garching.

"In den vergangenen 20 Jahren hat Deutschlands Beitrag zur europäischen Forschungselite am deutlichsten zugenommen", konzediert sogar Sir David King, Leiter des Londoner Büros für Wissenschaft und Technologien und oberster Wissenschaftsberater der britischen Regierung.

Es ist nicht nur die hohe Eigenmotivation der Jungforscher. Auch die äußeren Umstände wurden verbessert - durch Leistungsanreize. Das FZ Jülich etwa bietet dem Nachwuchs einen "Tenure Track", eine klare Karrierechance nach amerikanischem Muster: Wer eine befristete Stelle als Juniorwissenschaftler in Jülich ergattert hat, muss nicht automatisch nach fünf Jahren wieder weg, wie es die Personalvorschriften bislang für die Forschungsszene verlangten. Schon nach drei Jahren können Vorgesetzte entscheiden, ob sie dem Kandidaten eine Dauerstellung anbieten. Vorausgesetzt natürlich, seine Leistung ist exzellent.

Neue Karrierewege in die Forschungselite eröffnen auch die MPI: In so genannten Nachwuchsgruppen können Juniorwissenschaftler fünf Jahre lang so unabhängig und selbstständig forschen wie die auf Lebenszeit berufenen Institutsdirektoren; in ihrem jeweiligen Bereich haben sie Personal- und Etathoheit.

Bei Bedarf lässt sich die Projektlaufzeit sogar um zweimal zwei Jahre verlängern. "Und nach neun Jahren", sagt Gunter Meister, Leiter einer Nachwuchsgruppe am MPI für Biochemie, "weiß man, ob man es in der Forschung zu etwas bringen kann." Meister gehört zu denen, die in die deutsche Wissenschaft zurückgekehrt sind: Er arbeitete zuvor an der Rockefeller University in New York City.

Unfreiwillig spielt auch die restriktive Visa- und Einwanderungspolitik der USA dem Forschungsstandort Deutschland in die Hände. Die Spitzeninstitute erleben einen Zustrom von Jungforschern aus dem Nahen und dem Mittleren Osten, aus Osteuropa und aus Entwicklungsländern, seit die Antiterror-Gesetze ein Übersiedeln in die USA fast unmöglich machen.

Die Zitierrate

So schließt sich der Kreis für mehr Forschungsleistung bei geringerem Geldeinsatz: "Türkische, iranische oder russische Ingenieurabsolventen sind heute oft genauso qualifiziert und höher motiviert als amerikanische oder deutsche", sagt Heinz Gerhäuser, Leiter des IIS in Erlangen.

In welchen Disziplinen sind die deutschen Labors nun international Spitze? Das weltweit hoch angesehene Fachjournal "Nature" hat kürzlich einen internationalen Vergleich veröffentlicht. Demnach liegt - gemessen an der gewichteten Zitierrate wissenschaftlicher Veröffentlichungen - Deutschland vor allem beim Erkenntnisgewinn in physikalischen Fachrichtungen vorn.

Rangliste der Länder nach Forschungsdisziplinen*: Deutschland führt in der Physik, zeigt Schwächen in Medizin und Mathematik - und belegt dennoch Platz 2

tannien
Deutschland Großbri-
Japan Frankreich Kanada Italien
*Gemessen an der Zitierrate wissenschaftlicher Veröffentlichungen; die USA haben als größte Industrienation viel größere Forschungsetats. Sie liegen folglich weit vor den übrigen Ländern; **weiter Abstand zum besser platzierten Großbritannien. Quelle: Nature

Bei den Ingenieurwissenschaften wurden deutsche Publikationen nur ganz knapp von japanischen geschlagen. In den biologischen Fachrichtungen lagen die Ergebnisse deutscher Forschung ebenfalls auf Platz zwei - wenngleich mit großem Abstand hinter Großbritannien.

Von diesen Grundlagenforschungen führen oft erstaunlich direkte Wege in die Wirtschaft. Peter Grünberg, Physiker am Institut für Festkörperforschung am FZ Jülich, entdeckte zum Beispiel in den 80er Jahren den Riesenmagnetwiderstand (englisch: Giant Magnetoresistance, GMR). Dieses Phänomen bewirkt, dass winzige Änderungen eines äußeren Magnetfelds dramatische Auswirkungen im elektrischen Widerstand von mikroskopisch dünnen Schichten aus unterschiedlichen Metallen haben.

Dieses Prinzip lässt sich umsetzen in massengefertigte Bauteile - was zum Beispiel die Speicherdichte von Computerfestplatten schlagartig um das Zehnfache steigert. Schon bald könnten GMR-Bauelemente den Weg bereiten in eine neuartige Mikroelektronik, die auf dem "Spin", der Drehrichtung, einzelner Elektronen beruht.

Für seine Entdeckung bekam Grünberg 1998 den Zukunftspreis des Bundespräsidenten. In diesem Jahr steht Grünberg angeblich ganz oben auf der Liste für den Physik-Nobelpreis. Selbst wenn das nicht klappen sollte: Die Entdeckung und Patentierung des GMR hat Peter Grünberg zum Millionär gemacht. Insgesamt nahm das FZ Jülich bislang 13 Millionen Euro an Lizenzgebühren ein - vertragsgemäß geht ein Viertel an den Wissenschaftler.

Die Praxisnähe

Praxis- und Wirtschaftsnähe sind heute fast überall Prinzipien deutscher Grundlagenforschung. So gehörte Ex-MPI-Direktor Winnacker zu den Gründern von Medigene und sitzt heute dem Aufsichtsrat der Firma vor. Im Saarland wächst der Cluster der Nano-Industrie auf Basis der Erfindungen des Instituts für Neue Materialien (INM), einem der Weltzentren für die so genannte chemische Nanotechnik (siehe: "Die Macht des Millionstels").

Oder in Heidelberg: Dort gründete Wolfgang Schlegel, Leiter der Abteilung Medizinische Physik in der Strahlentherapie des DKFZ, eine Softwarefirma zur Vermarktung seiner Bestrahlungsprogramme. Die haben dafür gesorgt, dass die langfristige Heilungsrate von Strahlenbehandlungen heute ein Vielfaches dessen beträgt, was die Chemotherapien der Pharmaindustrie schaffen.

Bei der Fraunhofer Gesellschaft (FhG) bildet die Industrieforschung eine der zentralen Säulen des Geschäftsmodells: Die Institute erarbeiten durchschnittlich 30 Prozent ihres Budgets durch Aufträge aus der Wirtschaft.

Wenn Aufträge von Unternehmen ausbleiben, sind nicht immer die angeblich so kopflastigen Weißkittel schuld. Wie das Beispiel MP3 zeigt: Das Kompressionsverfahren für digitale Daten wurde am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen erfunden. Doch kein deutsches Unternehmen griff zu, als die Wissenschaftler die Nutzungsrechte exklusiv anboten.

Der Umschwung kam erst mit dem Internetboom wenige Jahre später. Amerikanische Computerfreaks hatten entdeckt, dass sich Musikdateien mit MP3 ideal komprimieren und über das Netz versenden ließen.

Tauschbörsen wie Napster entstanden, heute beeilt sich die weltweite Musikindustrie, MP3 als neues Fundament für ihre Produkte zu etablieren. Die größten Profite auf der Basis der deutschen MP3-Software machen internationale Hardwarekonzerne, die Hersteller von MP3-Spielern wie Samsung , Apple  oder Sony .

Die Gebühren, die Lizenznehmer an das IIS zahlen, investierten die Erlanger sofort in Neuentwicklungen, versichert Institutschef Gerhäuser; etwa in die drahtlose Kommunikationstechnologie des "Cairos"-Systems, das bei der Fußballweltmeisterschaft 2006 in Deutschland Schiedsrichterentscheidungen objektivieren soll.

Die Schwachpunkte

Freilich gibt es in etlichen Disziplinen noch Nachholbedarf. Die Studie des Fachjournals "Nature" bewertet die deutschen Leistungen in den Bereichen klinische und präklinische Medizin sowie in den Gesundheitswissenschaften im Vergleich zur internationalen Spitze nur als mäßig. Was auch DFG-Präsident Winnacker bestätigt: "In der klinischen Forschung ist Deutschland weitgehend abgehängt. Die findet hauptsächlich in den USA statt."

Der Grund: Moderne klinische Forschung - etwa für neue Arzneimittel und andere Therapieformen - baut auf eine ausgeklügelte Arbeitsteilung zwischen Krankenhäusern und Labors, Herstellerfirmen und spezialisierten Dienstleistern, etwa für die Biometrie und die Statistik. Deutschland hat diesen Trend verschlafen.

Ein zweiter Schwachpunkt ist die Forschung an den Hochschulen. Im jüngsten Ranking des renommierten "Times Higher Education Supplement" sind die deutschen Universitäten im weltweiten Wettbewerb weit abgeschlagen: Die erste (Heidelberg) liegt auf Platz 47 - hinter Harvard (Platz 1), Oxford (Platz 5), Cambridge (Platz 6), der ETH Zürich (Platz 10) und so weiter.

Andere Rankings kommen zu positiveren Ergebnissen für die deutschen Universitäten. Die britische Royal Society sieht die TU München sogar auf Platz drei (nach Cambridge und Oxford), doch nur im europäischen Vergleich.

Erste Ansätze, die Missstände an deutschen Hochschulen zu beheben, finden sich immerhin an einzelnen Fakultäten, die sich um mehr Forschungsexzellenz bemühen - ganz gleich, was ihre Massenuniversitäten als strategische Generallinie betreiben.

Ein drittes Kernproblem ist die mäßige Bezahlung nach Bundesangestelltentarif oder Beamtenbesoldung, obligatorisch für alle deutschen Forschungsstätten, die eine Grundförderung aus der öffentlichen Hand erhalten. Somit auch für Max-Planck-Wissenschaftler und andere Leistungseliten.

Mit solchen vergleichsweise bescheidenen Gehältern ist es schwierig, Toptalente zu halten oder anzuwerben. Forscher an US-Spitzeninstituten verdienen oft ein Vielfaches ihrer deutschen Kollegen.

"Aufschwung Ost"

Allerdings ist das Grundgehalt nicht für die gesamte Wissenschaftselite der entscheidende Faktor. Internationale Jungforscher schätzen zum Beispiel, dass ihre Kinder in Deutschland kostenlos eine passable Schulbildung erhalten, anders als in den USA oder Großbritannien, wo oft hohe Privatschulgebühren anfallen.

Zudem bieten etwa die Nachwuchsforschungsgruppen der Max-Planck-Institute für aufstrebende Toptalente einen nicht zu unterschätzenden Vorteil gegenüber dem amerikanischen Modell: Die deutschen Teams haben ein festes Budget für ihre gesamte Projektlaufzeit, also für maximal neun Jahre. Ihre Leiter können somit langfristig kalkulieren.

In den USA bekommen Juniorteams nur eine Start-up-Finanzierung. Schon nach weniger als zwei Jahren müssen die jungen Gruppenleiter Fremd-Forschungsaufträge einwerben, etwa von der Industrie.

Wenn das mal nicht klappt, werden Wissenschaftler kurzfristig gefeuert, Labors geschlossen, Projekte auf Eis gelegt. Die Aussicht der Teamchefs auf Erfolge oder gar Durchbrüche sind mithin viel unsicherer.

Noch klingt die Geschichte vom Aufschwung in der deutschen Forschung für viele wie ein Märchen. Noch erntet ungläubige Blicke, wer vom deutschen "Brain Gain", von Lizenzeinnahmen in Millionenhöhe und von künftigen Nobelpreisen spricht.

Doch die Zukunft ist konkret, zum Beispiel im Osten: In Sachsen entsteht derzeit aus mehreren Instituten ein Schwerpunkt für regenerative Medizin, also für Stammzellforschung, für Tissue Engineering und ähnliche Methoden.

Aus solchen Quellen, hofft DFG-Präsident Winnacker, könnte sich ein "Aufschwung Ost" speisen, der sich als wesentlich dauerhafter und nachhaltiger erweist als alle bisherigen Initiativen.

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