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Genetik: Der menschliche Faktor

Nachdem das menschliche Erbgut in seiner Gänze bekannt ist, muss es doch zu finden sein: das Gen, das den Mensch zum Menschen macht. Tatsächlich konnte jetzt ein Hauptverdächtiger aufgespürt werden - auch wenn es gar kein "echtes" Gen ist.
HAR1F
"Licht wird fallen auf den Menschen und seine Geschichte," prophezeite einst Charles Darwin. Für den Begründer der Evolutionstheorie war klar, dass auch der Mensch nur das Ergebnis seiner eigenen Evolution sein kann. Doch was macht den Mensch zum Menschen? Die Antwort muss letztendlich in seinem Erbgut verborgen liegen.

150 Jahre nach der Veröffentlichung von Darwins Hauptwerk "Über die Entstehung der Arten" haben Genetiker endlich das Mittel in der Hand, um diese Frage anzugehen: das (nahezu) vollständig entzifferte Humangenom. In den knapp drei Milliarden Bausteinen sollten Erbfaktoren zu finden sein, die es in ihrer speziellen Form ausschließlich bei der Art Homo sapiens gibt. Die Tatsache, dass wir 99 Prozent unseres Erbguts mit unserem nächsten Verwandten – dem Schimpansen – teilen, schränkt die Suche etwas ein.

Und Kandidaten für typisch menschliche Gene gibt es bereits – wie FOXP2, das eine wichtige Rolle bei der menschlichen Sprache spielen soll, oder ASPM, das bei der Hirnreifung mitmischt. Doch diese Gene kommen mehr oder weniger ähnlich auch bei unseren äffischen Vettern vor.

Die Forscher um David Haussler von der Universität von Kalifornien in Santa Cruz sind der Sache jetzt systematisch nachgegangen: Sie durchforsteten das ebenfalls entzifferte Schimpansen-Genom nach Regionen, die über eine Strecke von einhundert Basenpaaren zu mindestens 96 Prozent mit den entsprechenden Abschnitten im Maus- und Ratten-Erbgut identisch sind. Diese Bereiche – insgesamt etwa 35 000 Stück – können daher als hoch konservativ angesehen werden, bei denen in der Evolution der Säugetiere wenig passiert ist.

Jetzt galt es, im menschlichen Genom diejenigen Abschnitte herauszufischen, die sich just hier stärker verändert haben, als es die normale genetische Drift seit der Trennung zwischen Mensch und Schimpanse erwarten ließ.

RNA-Struktur von HAR1F | Vorgeschlagene Struktur der im Gen HAR1F kodierten RNA: Das Molekül unterscheidet sich an mehreren Positionen zwischen Mensch (oben rechts) und Schimpanse (unten rechts).
Das Ergebnis: Insgesamt 49 Regionen – von den Forschern HARs (human accelerated regions) genannt – weichen signifikant von den entsprechenden Schimpansen-Pendants ab. Der klare Sieger – die 118 Basenpaare lange Region HAR1 – hat sich beim Menschen an 18 Positionen verändert; statistisch zu erwarten wären 0,27 Substitutionen. Zwischen Huhn und Schimpanse unterscheidet sich HAR1 dagegen nur an zwei Stellen. Mit anderen Worten: Seit dem letzten gemeinsamen Vorfahren von Säugern und Vögeln – der vor schätzungsweise 300 Millionen Jahren auf Erden wandelte – hat sich hier so gut wie nichts getan. Das änderte sich dramatisch, als der Vorfahre des Menschen vor etwa sechs Millionen Jahren eigene Wege ging.

Was tun nun diese menschlichen Faktoren? Interessanterweise bergen nur zwei der 49 Regionen Bauanleitungen für Proteine, sind also "echte" Gene. Die übrigen 47 gehören zur rätselhaften nicht-kodierenden "dunklen Materie" des Genoms, die immerhin 98,5 Prozent des gesamten Erbguts ausmachen.

Genexpression von HAR1F | Das Gen HAR1F wird im sich entwickelnden Großhirn menschlicher Embryonen verstärkt abgelesen (links). Insbesondere die Cajal-Retzius-Zellen erweisen sich hierbei als äußerst rege (rechts). Diese Zellen produzieren auch das die Hirnreifung wichtige Protein Reelin.
Auch der auf Chromosom 20 liegende Kandidat HAR1 zählt hierzu. Hier konnten die Forscher zwei Bereiche ausmachen – HAR1F und HAR1R –, die zwar nicht für ein Protein, aber jeweils für eine RNA kodieren. Welche Aufgabe diese RNAs übernehmen, wissen die Forscher noch nicht. Es deutete sich aber an, dass HAR1F eine wichtige Rolle bei der embryonalen Hirnentwicklung spielt: Das Gen wird in sieben bis neun Wochen alten Embryonen abgelesen – und zwar im sich entwickelnden Großhirn. Insbesondere die nach den Anatomen Santiago Ramón y Cajal und Gustaf Magnus Retzius benannten Cajal-Retzius-Zellen, die das für die Hirnreifung wichtige Protein Reelin produzieren, erwiesen sich als besonders rege HAR1F-Kandidaten.

Liegt hier also der Schlüssel der Menschheit? Vielleicht. So lange die Aufgabe von HAR1F nicht klar ist, bleibt hier noch viel Raum zum Spekulieren.

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