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Abraham
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vor 8 Jahren, 1 Monat
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Ethan Watters - GEO.de

Epigenetik: Wir können unsere Gene selbst verändern!

Startbeitrag von Ethan Watters - GEO.de am 26.07.2009 14:00

Eine neue Disziplin, die "Epigenetik", räumt mit alten Vorstellungen auf: Gene sind nicht starr, sondern ein Leben lang formbar. Wir selbst können sie durch den Lebensstil, etwa die Ernährung, an- oder ausschalten. Genetisch beeinflussten Krankheiten lässt sich so vorbeugen. Sogar über das eigene Leben hinaus: bei Kindern und Kindeskindern.

Eine Extraportion Vitamin B12, ein bisschen Folsäure, eine Prise Cholin - allesamt Stoffe, die sich in vielen in Apotheken erhältlichen Nahrungsergänzungsmitteln finden. Randy Jirtle von der Duke University im amerikanischen Durham und sein Mitarbeiter Robert Waterland setzten die aufgepeppte Diät dicken, gelben Mäusen vor, die in der Wissenschaft unter dem Namen Agouti-Mäuse laufen. Das Agouti-Gen in ihrem Erbgut ist es, das den Tieren ein gelbes Fell verleiht, sie gefräßig macht. Die Weibchen bekamen das Futter zwei Wochen vor der Paarung und während der Schwangerschaft. Wenn Agouti-Mäuse Nachwuchs bekommen, wird dieser normalerweise ebenso gelb, ebenso fett und ebenso krankheitsanfällig, wie es die Eltern sind. Die Mehrzahl der Nagerkinder in Jirtles Experiment schlug jedoch aus der Art: Sie waren überwiegend schlank und braun. Außerdem fehlte den Sprösslingen die Veranlagung für Krebs und Diabetes. Durch einen subtilen Prozess war das Agouti-Gen abgeschaltet worden. Und das, ohne einen einzigen "Buchstaben" im Erbgut der Nager umzuschreiben.

Drei Milliarden Bausteine im Erbgut

Jirtles Aufregung ist verständlich. Denn wenn Genetiker von Mäusen sprechen, meinen sie meist auch den Menschen. Das menschliche Erbgut: drei Milliarden Bausteine, etwa 25.000 Gene, dazwischen eine Unmenge scheinbar sinnloser Sequenzen, insgesamt ein zwei Meter langer Faden aus Desoxyribonukleinsäure (DNS). Dieses Riesenmolekül gilt heute weithin als Bauplan für den menschlichen Körper. Aber es werden Anweisungen benötigt, wann welcher Schritt auszuführen ist. So enthält eine Leberzelle dieselben genetischen Informationen wie eine Gehirnzelle, dennoch erfüllen beide völlig unterschiedliche Aufgaben, produzieren beide spezielle Eiweiße in typischen Mengen. Zwar kann man gewisse Details dieses Differenzierungsprozesses durch das Regiment von Steuerungs-Genen erklären, die in den DNS-Faden integriert sind. Doch seit Jahren mehren sich die Hinweise darauf, dass die Aktivität vieler Gene auch von außen beeinflusst wird: Bestimmte Proteine heften sich an die DNS und helfen, jenes Enzym in Position zu bringen, das den genetischen Code abliest.

Schalter, die Gene an- und ausknipsen

Wie dieses Merken funktioniert, ist Gegenstand eines der gegenwärtig aufregendsten Forschungsfelder der Molekularbiologie: der "Epigenetik". Epigenetische Marker stecken nicht in den Buchstaben der DNS selbst, sondern auf ihr: Es sind chemische Anhängsel, die entlang des Doppel-Helix-Strangs oder auf dem "Verpackungsmaterial" der DNS verteilt sind. Sie wirken als Schalter, die Gene an- und ausknipsen. In den vergangenen Jahren haben Epigenetiker große Fortschritte im Verständnis dieser übergeordneten Steuermechanismen erzielt. Dabei wurde immer klarer, dass das Epigenom für die Entwicklung eines gesunden Organismus ebenso wichtig ist wie die DNS selbst. Deutlich wurde bei den Forschungen auch, dass das Epigenom durch äußere Einflüsse weit leichter als die Gene verändert werden kann. Die größte Überraschung aber ist: Epigenetische Signale werden von den Eltern an die Kinder weitergegeben.

Die neuen Entdeckungen erschüttern das bisherige Wissen über Genetik und gängige Vorstellungen von Identität. Stellen also infrage, was gemeinhin angenommen wird: dass die DNS unser Aussehen, unsere Persönlichkeit und unsere Krankheitsrisiken bestimmt. Die These "Die Gene sind unser Schicksal" ist bei vielen zur Überzeugung geworden. Solche eindimensionalen Vorstellungen aber sind nun obsolet. Denn selbst wenn Menschen exakt über die gleichen Gene verfügen, unterscheiden sie sich häufig in den Mustern der Genaktivität und damit auch in ihren Eigenschaften.

Derzeit arbeiten Wissenschaftler intensiv daran, die biochemischen Mechanismen der epigenetischen Steuerung zu enthüllen. Einer der Regelvorgänge, so hat sich dabei herausgestellt, setzt am "Verpackungsmaterial" der DNS an. Denn der Erbfaden liegt nicht lose im Zellkern, sondern ist auf zylindrische Proteine - "Histone" - gewickelt, und zwar derart, dass eine Kette mit Perlen wie bei einem Rosenkranz entsteht. Damit Enzyme die Informationen des Erbcodes lesen und abschreiben können, muss die betreffende Region der DNS für sie zugänglich sein. Zugang finden sie nur, wenn die Erbsubstanz in lockerer Form vorliegt. Um dies zu ermöglichen, müssen die Histonproteine bestimmte Anhängsel tragen. Sind diese dagegen nicht vorhanden, ist die Erbsubstanz dicht gepackt, und das Gen bleibt inaktiv. Viele Details dieses Schaltvorgangs sind allerdings noch nicht entschlüsselt.

Bis vor kurzem galten Behauptungen, dass Anpassungen eines Organismus an die Umwelt auf die Nachkommen übergingen, als wissenschaftliche Häresie. Sie widersprachen dem herrschenden Verständnis der Evolutionstheorie. Demnach sind es zufällige Änderungen im Erbgut (Mutationen), die Lebewesen im Kampf ums Dasein einen Überlebensvorteil verschaffen und es ihnen ermöglichen, sich erfolgreicher fortzupflanzen. Männer, die Hanteln stemmen und dadurch Muskeln zulegen, zeugen nicht unbedingt kräftige Kinder. Ebenso wenig bringen Frauen, die sich schlank hungern, automatisch zarte Babys zur Welt. Bei derartigen Adaptationen bleiben die Keimzellen, in denen das Erbgut ruht, unverändert. Selbst als die Prinzipien der Epigenetik bekannt wurden, nahm man an, dass dieser übergeordnete Code bei der Bildung von Ei- und Samenzelle verloren gehe - in den Keimzellen für die nächste Generation also "reiner Tisch" gemacht und lediglich die Buchstabenfolge der DNS übertragen werde.

Vererbung epigenetischer Merkmale pflanzt sich fort

Doch 1999 gelang der Biologin Emma Whitelaw, die heute am Queensland Institute of Medical Research in Australien arbeitet, der Nachweis, dass epigenetische Marker von einer Säugetier-Generation auf die nächste übertragbar sind. Das sie also mit dem Tod eines Individuums nicht verloren gehen. Wie Jirtle konzentrierte sich Whitelaw bei ihren Experimenten auf das Agouti-Gen in Mäusen, doch ihre Befunde gelten für die gesamte Tierwelt. "Heute glauben viele noch, dass die Information, die wir von den Eltern erhalten, in der Abfolge der DNS-Bausteine liegt. Unsere Studie zeigt jedoch, dass mehr als nur die DNS vererbt wird. In gewisser Weise ist das sogar einleuchtend; denn was wir von unseren Eltern erben, sind Chromosomen, und Chromosomen bestehen nur zu 50 Prozent aus DNS. Die anderen 50 Prozent bestehen aus Eiweiß-Molekülen." Einen weiteren Schock haben die Genetiker zu verkraften, seit sich herausstellt, dass die Vererbung epigenetischer Merkmale nicht bei den unmittelbaren Nachkommen endet, sondern sich weiter fortpflanzen kann, bis zu den Enkeln, Urenkeln, Ururenkeln.

Lawrence Harper, Psychologe an der University of California in Davis, vertritt die These, dass unser epigenetisches Erbe eine Reihe von Persönlichkeitsmerkmalen - darunter Temperament und Intelligenz – beeinflusst. Deshalb dauere es vermutlich mehrere Generationen, um in einer Bevölkerung die Folgen wieder wettzumachen, die Armut, Krieg und Vertreibung im epigenetischen Code hinterließen.


Leserkommentar

Nico Steckhan | 13.03.2009 00:07

Das was die Wissenschaft heute erfährt, ist das Wissen der Weisen. Ich rate Euch schaut mal in die asiatischen Kulturen. Der Begriff Karma wird euch sehr an das erinnern, was ihr hier gelesen habt.


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