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Genetik: Humane Faktoren

Fast 99 Prozent unseres Erbguts teilen wir mit dem Schimpansen. Da bleibt nicht viel übrig für das menschliche Wesen. Und dennoch hat sich im humanem Genom einiges getan - manches sogar erst vor kurzem.
Schimpanse und MenschLaden...
Vor gar nicht allzu langer Zeit kam es in Afrika zu einer Abspaltung, die weltweite Konsequenzen nach sich ziehen sollte: In der bis dahin eher unbedeutenden Säugetierordnung der Primaten blieb eine Gruppe in den Wäldern, während eine zweite die offene Savanne vorzog. Aus Ersteren entstand die Art Pan troglodytes, also der Schimpanse; die Abspalter entwickelten sich zur Spezies Homo sapiens – zum Menschen.

Wann das Ereignis geschah, weiß niemand so genau. Geschätzt werden fünf Millionen Jahre – für Evolutionsbiologen ein Wimpernschlag. Der neuen Art blieb also wenig Zeit, sich genetisch von ihren übrigen Primaten-Verwandten abzusetzen.

Und so überraschte das Ergebnis der Genetiker wenig, als sie das komplett entzifferte Erbgut von Mensch und Schimpanse vorlegen konnten: 98,8 Prozent der Genome der beiden Arten sind deckungsgleich – nur ein winziges Prozent seines Erbguts macht den Mensch zum Menschen.

Angesichts dieser Tatsache fordern Biologen bereits, die eigentlich nur historisch bedingte systematische Trennung zwischen den beiden Gattungen Homo und Pan aufzugeben und beide in einer gemeinsamen Gattung zusammenzufassen. Doch natürlich unterscheidet sich der Mensch vom Affen, und diese Unterschiede müssen sich auch genetisch manifestieren.

Bereits 1975 vermuteten die beiden amerikanischen Wissenschaftler Mary-Claire King und Allan Wilson, dass die Unterschiede nicht in den Genen selbst, sondern vielmehr in ihrer Steuerung liegen müssen. Nach genau diesen Differenzen fahndeten jetzt die Forscher um Yoav Gilad von der Yale-Universität in New Haven [1]

Die Wissenschaftler interessierten sich weniger für die Bausteine der DNA, sondern für deren Ableseprodukt, die Boten- oder mRNA, welche die Bauvorschrift für die Proteine enthält. Von insgesamt 1056 Genen aus der Leber analysierten sie, wie viel mRNA die Zellen herstellen, um so direkt die Aktivität der Gene zu messen. Jeweils fünf männliche Individuen von vier Primatenarten – neben Mensch und Schimpanse auch noch Orang-Utan (Pongo pygmaeus) und Rhesusaffe (Macaca mulatta) – spendeten hierfür ihre Leberzellen.

"Die rasche Entwicklung bei den Transkriptionsfaktoren trat nur beim Menschen auf"
(Yoav Gilad)
Über die Hälfte dieser Gene zeigten sich bei allen vier Arten gleich rege. Mit anderen Worten: Seit 70 Millionen Jahren – seitdem die erstem Primaten auftraten – blieb die Aktivität dieser Gene unverändert. Doch bei 14 Genen fanden die Forscher eine erhöhte Aktivität im menschlichen Genom, bei fünf Erbfaktoren eine herabgesetzte. Und die besonders aktiven Gene sind die interessanten – handelt es sich doch zu einem großen Teil um so genannte Transkriptionsfaktoren, die wiederum das Ablesen des Erbguts steuern.

"Wenn wir uns die Genexpression anschauen, finden wir nur geringfügige Veränderungen in den 65 Millionen Jahren der Evolution von Rhesusaffe, Orang-Utan und Schimpanse", fasst Gilad das Ergebnis zusammen. "Doch in den darauffolgenden fünf Millionen Jahren der menschlichen Entwicklung folgten rapide Veränderungen, die sich auf eine spezifische Gruppe von Genen konzentrierten. Die rasche Entwicklung bei den Transkriptionsfaktoren trat nur beim Menschen auf."

Offensichtlich sah sich die junge Art Homo sapiens genötigt, an der Stellschraube der Genaktivität zu drehen. Gilad sieht in veränderten Ernährungsgewohnheiten eine Ursache für diesen Wandel: "Kein anderes Tier kocht. Vielleicht verändert das Kochen von Nahrung irgendetwas in den biochemischen Anforderungen, um Nährstoffe verfügbar zu machen sowie um natürliche Gifte in pflanzlicher und tierischer Nahrung umzusetzen."

Doch mit der Abspaltung von seinen tierischen Verwandten hörte die genetische Evolution des Menschen nicht auf. Ein Prozent des Erbguts sind "typisch menschlich", ein Zehntel davon – also 0,1 Prozent – macht den Mensch zum Individuum. Diese winzigen Unterschiede, die – abgesehen von eineiigen Zwillingen – bei allen Menschen auftreten, betreffen mitunter nur einen einzigen DNA-Baustein in einem Gen, von Genetikern SNP (Single nucleotide polymophism) genannt.

Diese Ein-Basen-Variationen werden häufig in Gruppen oder Haplotypen an die nachfolgende Generation weitergegeben. Der Aufklärung dieser individuellen Unterschiede hat sich das Projekt "HapMap" – als würdiger Nachfolger des Humangenomprojektes – verschrieben.

Damit standen den Forschern um Benjamin Voight von der Universität Chicago ein umfangreiches Datenmaterial zur Verfügung, um die genetischen Variationen in der jüngsten Geschichte der Menschheit zu analysieren. Die Wissenschaftler stützen sich dabei auf das ausgewertete Erbgut von 209 Menschen: 89 Ostasiaten aus Tokio oder Peking, 60 Europäer sowie 60 Vertreter der Yoruba aus Nigeria [2].

"Viele dieser Variationen scheinen besonders typisch für die Anpassung des modernem Menschen zu sein"
(Jonathan Pritchard)
Der Vergleich von etwa 800 000 SNPs offenbarte, dass die Evolution nicht stehen blieb: Über 700 menschliche Gene haben sich vermutlich erst innerhalb der letzten 10 000 Jahre verändert – also lange nachdem Homo sapiens von seiner Heimat Afrika aufbrach, die Welt zu erobern.

Bekanntestes Beispiel hierfür dürfte das Gen für das Enzym Laktase sein: Unseren jagenden und sammelnden Vorfahren fehlte es noch. Doch eine zufällige Mutation ermöglichte, das auch Erwachsene den Milchzucker Laktose abbauen können – ein entscheidender Überlebensvorteil für die frühen Hirtenvölker Europas und Asiens. Heute besitzen etwa neunzig Prozent der Europäer diese Genvariante.

Veränderungen traten jedoch auch in anderen Bereichen auf, etwa in der Hautpigmentierung – hier fanden die Forscher fünf unterschiedlich ausgeprägte Gene –, in der Geruchswahrnehmung oder im Stoffwechsel von Fetten und Alkohol.

"Viele dieser Variationen scheinen besonders typisch für die Anpassung des modernem Menschen zu sein", erläutert Arbeitsgruppenleiter Jonathan Pritchard, "wie etwa die Hautpigmentierung, die auf Veränderungen des Lebensraums antwortet, oder Stoffwechselgene wie Laktase, die auf Veränderungen in der Landwirtschaft reagieren."
09.03.2006

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 09.03.2006

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