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News: Auch die Väter tragen ihr Scherflein bei

Die genetische Erstausstattung eines Organismus ist ein Geschenk seiner Eltern: Je die Hälfte der Chromosomen im Zellkern stammt vom Vater und die andere Hälfte von der Mutter. Hinzu kommt die DNA in den Mitochondrien, den 'Kraftwerken' der Zelle, die ihre eigene Erbsubstanz besitzen. Die Mitochondrien stammen ausschließlich von der Mutter, und somit wird auch ihre DNA nur maternal vererbt. Auf dieser Annahme beruht eine Vielzahl von Stammbäumen und Theorien zur Entwicklung des Menschen, unter ihnen die These von der afrikanischen Ur-Eva, der gemeinsamen Vorfahrin aller Menschen. Nun beginnen aber Ergebnisse von einer kleinen Insel Melanesiens, an dem Stammbaum zu sägen. Die Existenz einer seltenen Mutation aus Nordeuropa in der mitochondriellen DNA der Inselbewohner spricht dafür, daß mitunter sehr wohl Gene aus den väterlichen Mitochondrien in das Erbgut des Kindes gelangen können. Und schon erscheinen die Verwandtschaftsbeziehungen nicht mehr so schön eindeutig wie bisher.
Zwei Berichte in den Proceedings of the Royal Society vom 7. März 1999 haben nun gezeigt, daß die Vermutung von der rein mütterlich vererbten mitochondriellen DNA (mtDNA) ungerechtfertigt ist. Die DNA aus den Mitochondrien des Vaters kann sich gelegentlich in die mütterliche Linie einschleichen und so die Annahmen über die evolutionären Beziehungen verschiedener Völker ernsthaft durcheinanderbringen. Eine ganze Reihe evolutions- und molekularanthropologischer Studien, welche die menschliche mitochondrielle DNA als "molekulare Uhr" zur zeitlichen Einordnung prähistorischer Ereignisse verwendet haben, muß eventuell neu bewertet werden.

Die mtDNA wurde von Anhängern der molekularen Evolutionstheorie als das ideale Material angesehen, um die jüngere Evolutionsgeschichte der Menschheit und ihre Wanderungen aufzuklären. Im Vergleich mit der DNA in den Chromosomen ist sie klein und besitzt eine ziemlich hohe Mutationsrate, so daß sich über einen relativ kurzen Zeitraum von einigen zehn- bis hunderttausend Jahre ausreichende Unterschiede zwischen verschiedenen Menschengruppen entwickeln konnten. Der größte Vorteil für diese Art von Analyse war jedoch die Vermutung, daß die mtDNA direkt von der Mutter auf das Kind weitergegeben wird, ohne daß irgendwelche weiteren Faktoren den Erbgang verkomplizieren. Alle Mitochondrien in einem befruchteten Ei stammen aus der Eizelle. Die Mitochondrien der Spermazelle gehen kurz nach der Befruchtung zugrunde. Gemäß dieser These ist die mtDNA ein Klon der mtDNA der Mutter, der Großmutter und so fort entlang dem gesamten Stammbaum mütterlicherseits.

Dieser vermeintliche Umstand erleichterte die Arbeit der Evolutionsforscher beträchtlich. Um einen Verwandtschaftsbaum der heutigen Menschengruppen aufzustellen, analysierten sie die Anzahl der Unterschiede in der mtDNA der Gruppen. Wenige Abweichungen bedeuteten dabei einen hohen Verwandtschaftsgrad. Wenn angenommen wird, daß die Unterschiede lediglich durch Mutationen aufgetreten sein können, darf man die Differenzen als voneinander unabhängige Ereignisse ansehen und sie mathematisch entsprechend behandeln. Sollte es jedoch eine Vermischung der mütterlichen und väterlichen mtDNA durch genetische Rekombination geben, kann man sich niemals sicher sein, ob die gleiche Veränderung bei zwei Gruppen durch zwei unabhängige Mutationen oder durch Weitergabe der Veränderung von einer Gruppe zur anderen erfolgt ist.

Seit einigen Jahren haben manche Biologen darauf hingewiesen, daß die väterlichen Mitochondrien nach dem Eindringen in die Eizelle noch ein paar Stunden überleben. Bei Mäusen gibt es sogar Hinweise auf eine Rekombination von mütterlicher und väterlicher mtDNA. Doch der Nachweis des gleichen Vorgangs im Menschen stand bislang aus. Er gelang nun Erika Hagelberg von der University of Cambridge in Großbritannien und ihren Kollegen bei Studien auf der Insel Nguna in Melanesien.

Die Wissenschaftler untersuchten die mtDNA von mehreren hundert Menschen aus Papua-Neuguinea und den Melanesischen Inseln, um die Geschichte ihrer Wanderungen im westlichen Pazifik zu ergründen. Wie erwartet ließen sich drei Hauptgruppen erkennen, welche die drei Hauptwellen der Kolonialisierung des Gebietes in den letzten 60 000 Jahren repräsentieren.

In der mtDNA der Bewohner von Nguna stießen die Forscher dann auf eine Überraschung. Auf der Insel waren alle drei Gruppen vertreten, und in jeder von ihnen lag dieselbe Mutation vor, die ansonsten nur in nordeuropäischen Völkern zu finden ist. Auf der übrigen Welt, und insbesondere im restlichen Melanesien, ist diese Mutation nicht zu finden. Daraus schlossen die Wissenschaftler, daß "das mehrfache Auftreten eines seltenen Mutationsereignisses an einem isolierten Ort sehr unwahrscheinlich ist. Die Rekombination verschiedenener mtDNA-Typen stellt eine wahrscheinlichere Erklärung für unsere Beobachtung dar."

Hagelbergs Team weist darauf hin, daß "eine der weltweiten Auswirkungen der Rekombination die Verwischung von Unterschieden zwischen mtDNA-Abstammungslinien wäre", was die sicherlich die Rekonstruktion des menschlichen Stammbaumes erschweren würde. Frühere Arbeiten auf der Basis von mtDNA-Vergleichen, so schließen die Forscher, "sind daher mit Vorsicht zu genießen oder müssen neu bewertet werden". Denn "es erscheint gewagt, davon auszugehen, daß Mitochondrien Klone sind, wenn nichts für diese These spricht, aber vieles dagegen."

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