Genetischen Geheimnissen der Anpassung und Domestikation auf der Spur
Durch genomische Forschung will man erklären können, wie Gene funktionieren und interagieren, um bestimmte biologische Merkmale zu kontrollieren. Mit diesem Wissen können Wissenschaftler besser nachvollziehen, wie beispielsweise Bakterien Antibiotikaresistenzen entwickeln, oder bestimmte Mutationen identifizieren, die beim Menschen Krebs verursachen. „Wir befinden uns dank der Entwicklung neuer, kostengünstiger Methoden der Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung mitten in einer Revolution der Biologie“, erklärt Leif Andersson von der Universität Uppsala in Schweden, Projektkoordinator des EU-finanzierten BATESON-Projekts. „Diese Verfahren ermöglichen es, das Genom jeder Art sowie die genetische Variation und deren biologische Bedeutung zu studieren. Damit haben wir uns in diesem Projekt beschäftigt.“ Ökologische Anpassung und Gene BATESON konzentrierte sich auf zwei Themen: ökologische Anpassung beim Atlantischen Hering und die genetische Basis der Tierdomestikation am Kaninchen. Die Wahl viel auf den Hering, weil er in Nordeuropa seit Jahrhunderten eine lebenswichtige Nahrungsquelle ist und seine enorme Populationsgröße sich besonders für die Untersuchung der Auswirkungen der natürlichen Selektion eignet. Das Projekt konnte mit Erfolg mehr als 500 Genloci identifizieren, welche die ökologische Anpassung beeinflussen und das liefern, was Andersson eine Goldmine der zukünftigen Forschung nennt. „Ich bin überzeugt, dass weitere Studien zu diesen Genen, die mit der ökologischen Anpassung zusammenhängen, zu neuem Wissen über Genfunktionen führen, die auch für die Humanmedizin relevant sein könnten“, sagt er. „Die meisten Heringsgene findet man auch beim Menschen wieder und sie werden wahrscheinlich ähnliche Funktionen haben.“ Darüber hinaus bleibt die Aufrechterhaltung der Bestände für die kommerzielle Fischerei eine zentrale Herausforderung. „Das von uns generierte Wissen wird auch dazu beitragen, eine nachhaltigere Nutzung der Meeresfischerei zu unterstützen, indem wir genetisch unterschiedliche Bestände aufdecken und deren Entwicklung im Lauf der Zeit überwachen“, sagt Andersson. „Was den Hering betrifft, so planen wir einen diagnostischen Test, der auf ein paar hundert hochinformativen genetischen Markern basiert, die zur Unterscheidung verschiedener Heringsbestände im Ostatlantik und in der Ostsee herangezogen werden können. Unser Ziel ist die Entwicklung eines Tests, der preisgünstig genug ist, um in der routinemäßigen Bewirtschaftung der Bestände eingesetzt zu werden.“ Bedeutung von Genvarianten Das Projekt hat auch neues Licht auf die Frage geworfen, wie sich die Wildkaninchen genetisch in Hauskaninchen verwandelt haben. „In keiner vorherige Studie über Tierdomestikation erfolgte eine derart sorgfältige Untersuchung der genetischen Variation bei wilden Ahnenarten“, sagt Andersson. „Dadurch konnten wir die genetischen Veränderungen ermitteln, die während der Kaninchendomestikation aufgetreten sind.“ Für die Studie fiel die Wahl auf das Kaninchen, weil seine Domestikation erst vor relativ kurzer Zeit stattgefunden hat. Dabei reden wir von etwa 1 400 Jahren, während der Mensch schon seit ungefähr 10 000 bis 15 000 Jahren Hunde, Schweine und Rinder hält. Das Team beobachtete nur wenige Beispiele, bei denen eine bei Hauskaninchen übliche Genvariante die beim Wildkaninchen vorhandene Genvariante vollständig ersetzt hatte. Es handelte sich eher um Verschiebungen der Häufigkeiten jener Varianten, die beim Hauskaninchen gewünscht waren. „Die Ergebnisse sind sehr deutlich; der Unterschied zwischen einem Wildkaninchen und einem Hauskaninchen liegt nicht darin, welche Gene sie tragen, sondern wie ihre Gene reguliert werden, d. h. wann und wie viel von jedem Gen in verschiedenen Zellen genutzt wird“, so Andersson. „Es ist sehr wahrscheinlich, dass eine ähnliche Vielfalt von Genvarianten, die das Gehirn und das Nervensystem betreffen, beim Menschen auftritt und zu Persönlichkeitsunterschieden und Verhaltensweisen beiträgt.“ Eine interessante Konsequenz daraus ist, dass in der Wildnis ausgesetzte Hauskaninchen eine Rückselektion jener Gene durchleben könnten, die während der Domestikation verändert wurden, weil die „Wildtypvarianten“ nur selten komplett verloren gegangen sind. Dabei handelt es sich um einen Studienbereich den die Wissenschaftler als nächstes untersuchen möchten.
Schlüsselbegriffe
BATESON, DNA, Genom, Gene, genetisch, Sequenzierung
