Schnappschuss der Evolution


Hunderte Gene für Hautfarbe, Verdauung und die Gehirnfunktion zeigen, dass sich der Mensch noch heute ständig verändert, wenn auch auf andere Weise, als Wissenschaftler bisher vermuteten.

Süddeutsche Zeitung Wissen, S. 16, 9. März 2006


SZ090306 - Für manche Menschen ist der Mensch über die Gesetze der Natur erhaben. Entweder aus religiösem Eifer oder aus Stolz auf die kulturellen Errungenschaften des Homo sapiens glauben sie, die Evolution verändere den Menschen nicht mehr. Darwins Mechanismen der natürlichen Selektion, wonach sich zufällige Genveränderungen durchsetzen, wenn sie Überlebensvorteile bieten, perlten am Zweibeiner mit seiner Sprache und seiner Zivilisation sozusagen ab. Wissenschaftler haben das schon immer für eine absurde Idee gehalten. Und zwei amerikanische Forschungsteams belegen jetzt, dass die Kraft der Natur den Menschen immer noch ständig verändert. Gleichzeitig offenbaren sie, dass die Evolution dabei auf Mechanismen setzt, die Wissenschaftler bisher unterschätzt hatten.

Ganz frische Spuren der natürlichen Selektion haben Benjamin Voight und sein Team von der Universität Chicago in den Genen von Homo sapiens entdeckt. Sie haben drei ganz unterschiedliche Gruppen untersucht, stellvertretend für die Menschen aus Ostasien, Afrika und Europa (PLoS Biology, online 6.3.2006). Die Daten stammen aus dem so genannten HapMap-Projekt, dass die Unterschiede im genetischen Aufbau zwischen heute lebenden Menschen nachzeichnet und diese mit Krankheiten in Verbindung bringen möchte. Es zeigt aber auch, welche Erbanlagen sich von der einen Gruppe zur nächsten verändert haben. „Wir besitzen die erste Genkarte, die zeigt, wo sich im menschlichen Genom derzeit evolutionäre Veränderungen ausbreiten, aber noch nicht abgeschlossen sind“, sagt Voight. Er veröffentlicht sozusagen einen Schnappschuss der menschlichen Evolution.

Die Forscher haben 700 Regionen im menschlichen Genom aufgespürt, die sich erst in den vergangenen 5000 bis 15 000 Jahren verändert haben und gerade erst dabei sind, sich im menschlichen Genpool zu etablieren. Darunter sind zum Beispiel Gene, die Hautfarbe oder die Gehirngröße beeinflussen oder die Verdauung bestimmter Lebensmittel sowie die Toleranz gegenüber bestimmten pflanzlichen Giften verändern. Sie können aber nicht sagen, welche der Variante „besser“ oder „schlechter“ ist.

Nicht nur die Menschheit als ganze hat sich verändert, die Europäer, Afrikaner und Asiaten durchlaufen auch ihre eigene Evolution, abhängig von ihrer jeweiligen Umwelt. Voight und seine Kollegen entdeckten zum Beispiel fünf Hautgene, die sich erst vor 6600 Jahren bei Europäern verändert haben. „Bei den Asiaten und den Afrikanern haben wir sie nicht gefunden“, sagt der Genetiker. Wahrscheinlich beeinflussen diese Gene die Hautfarbe und könnten somit das „Weiß“ der Europäer hervorgebracht haben. Weil die Haut weniger pigmentiert ist, lässt sie im vergleichsweise dunklen Europa ausreichend Licht durch, um Vitamin D zu bilden. Die Evolution hat auch erst „kürzlich“ – im Maßstab der natürlichen Selektion betrachtet – Gene bei Europäern verändert, die die Beweglichkeit der Spermien oder die Fruchtbarkeit weiblicher Eizellen beeinflussen.

Voight und seine Kollegen wundert es eigentlich nicht, dass sie die Evolution an so vielen Genstellen „auf frischer Tat ertappt“ haben. „Der moderne Mensch hat so gewaltige Veränderungen durchgemacht in punkto Lebensraum, Nahrungsquellen, Populationsdichte oder Krankheitserreger, dass das ganz sicher zu direkten Veränderungen führen musste“ So kennen Humangenetiker zum Beispiel genetische Veränderungen, die Auslöser für Zivilisationskrankheiten wie Bluthochdruck, Alkoholabhängigkeit oder Diabetes sind.

Wirklich frische Spuren der natürlichen Selektion im menschlichen Genom nachzuweisen, ist nicht leicht. Gerade mal eine Hand voll kannten Genetiker bisher. Immer wieder hat die Evolution in einigen geographischen Regionen dafür gesorgt, dass bestimmte Gene und deren Eigenschaften sich gegenüber anderen durchsetzen. Etwa ein Gen bei Afrikanern, das sie zumindest teilweise vor der Malaria schützt. Auch die Eigenschaft der meisten Nordeuropäer, Kuhmilch zu vertragen, ist ein Ergebnis natürlicher Auslese: Sie besitzen ein Gen für das Enzym Lactase, das den Milchzucker Lactose verdaut. Fehlt es, macht Kuhmilch Bauchschmerzen.

Die Kräfte der Evolution setzen aber nicht nur an der genetischen Blaupause an. Die Abfolge der mit C, A, T und G abgekürzten Basen in der DNS gibt zwar vor, welche Eiweiß-Bausteine hergestellt werden können. Eine Mutation in einem Gen verändert die Abfolge der abgelesenen Buchstaben und führt dazu, dass sich auch der entstehende Protein-Baustein wandelt und damit im günstigsten Fall eine andere Funktion bekommt. Aber wenn das der einzige Mechanismus der Veränderung wäre, dann hätten Evolutionsgenetiker Probleme zu erklären, wieso Schimpansen und Menschen zwar zu rund 98 Prozent das gleiche Genom haben, aber doch so unterschiedlich sind.

Seit dreißig Jahren spekulieren Forscher darüber, dass es nicht nur auf die Evolution der Gene für die Eiweiß-Bausteine ankommt, sondern auch auf die Mechanismen, die darüber entscheiden, ob eines dieser Produkte häufiger oder eher seltener vorhanden ist. Verantwortlich dafür ist die so genannte Gen-Expression. Der Körper entscheidet so, ob und wie stark ein bestimmtes Gen aktiv ist und das Eiweiß produziert.

„Obwohl wir geahnt haben, dass Gen-Expression wichtig ist für die Evolution von Mensch und Affe, wussten wir bisher fast nichts darüber wie die natürliche Selektion darauf wirkt“, schreiben Yoav Gilad und seine Kollegen in der heutigen Ausgabe von Nature (Bd. 440, S. 242, 2006). Sie verglichen die Gen-Expression von 907 Genen der Leber von Menschen, Schimpansen, Orang-Utan und Rhesusaffen: „Das umfasst einen evolutionären Zeitraum von 70 Millionen Jahren“, sagen die Forscher – damals lebte der letzte gemeinsame Vorfahr dieser Primaten. Die meisten Gene zeigten keine Aktivitätsunterschiede, so wie es sich für Arten derselben Familie gehört. Gilad identifizierte aber auch Unterschiede. Je weniger verwandt eine Affenart mit dem Menschen ist, desto häufiger fanden die Forscher Genen mit unterschiedlicher Aktivität. Rhesusaffe und Mensch unterscheiden sich in 176 Genen, Schimpanse und Mensch nur in 110.

Gilad und seine Kollegen fanden vor allem beim Menschen Gene, die so genannte Transkriptionsfaktoren codieren. Das sind Proteine, die die Fähigkeit haben, Gene an- und auszuschalten, und so andere Eiweiß-Bausteinen zu regulieren. „Das ist ein Beleg dafür, dass viele evolutionäre Veränderungen des Menschen tatsächlich in Verbindung mit der Gen-Expression stehen.“ Und womöglich eine Erklärung, warum der Mensch relativ wenige Gene besitzt: Die Projekte zur Entzifferung des Erbgutes hatten etwa 30 000 Erbanlagen gefunden, nicht entscheidend viel mehr als die 18 000 mancher Würmer. Der Mensch geht eben flexibel mit seinen Anlagen um.
Aber Gilads Daten krempeln die Evolutionslehre nicht komplett um: Es gibt eine Verbindung zur klassischen Evolution. Wo sich Gene veränderten, die „nur“ über die Häufigkeit des Proteins bestimmen, wandelten sich oft auch jene Erbanlagen, die den Bauplan des Eiweißmoleküls selbst enthielten. „Das macht Sinn, denn ändert sich die Funktion eines Proteins, würden wir erwarten, dass sich auch seine Häufigkeit verändert“, sagt Rasmus Nielsen von der Universität Kopenhagen in einem begleitenden Kommentar in Nature. Wo genau die Evolution ansetzt und die Genexpression verändert, müssen die Forscher noch im Detail erklären. Aber den Unterschied zwischen Schimpanse und Mensch können sie nun viel besser erklären.

Süddeutsche Zeitung Wissen, S. 16, 9. März 2006

zurück zu: Die Texte 2006