Massive Genetische Studien Zeigen, Wie Sich Menschen Entwickeln

Die Analyse der DNA von 215.000 Menschen legt nahe, dass Varianten ausgewählt werden, die das Leben verkürzen.

Eine große genetische Studie, die herausfinden wollte, wie sich das menschliche Genom entwickelt, legt nahe, dass die natürliche Selektion schädliche genetische Mutationen beseitigt, die das Leben der Menschen verkürzen. Die in PLoS Biology veröffentlichte Arbeit analysierte DNA von 215.000 Menschen und ist einer der ersten Versuche, direkt zu untersuchen, wie sich Menschen über eine oder zwei Generationen entwickeln.

Um herauszufinden, welche Teile des menschlichen Genoms sich möglicherweise entwickeln, durchsuchten die Forscher große genetische Datenbanken in den USA und Großbritannien nach Mutationen, deren Prävalenz sich in verschiedenen Altersgruppen änderte. Für jede Person wurde das Todesalter der Eltern als Maß für die Langlebigkeit oder in einigen Fällen als eigenes Alter erfasst.

"Wenn eine genetische Variante das Überleben beeinflusst, sollte sich ihre Häufigkeit mit dem Alter der überlebenden Personen ändern", sagt Hakhamanesh Mostafavi, ein Evolutionsbiologe an der Columbia University in New York City, der die Studie leitete. Menschen, die eine schädliche genetische Variante tragen, sterben häufiger, so dass die Variante im älteren Teil der Bevölkerung seltener wird.

Mostafavi und seine Kollegen testeten mehr als 8 Millionen häufige Mutationen und fanden zwei, die mit zunehmendem Alter weniger verbreitet zu sein schienen. Eine Variante des APOE-Gens, die stark mit der Alzheimer-Krankheit zusammenhängt, wurde bei Frauen über 70 selten gefunden. Eine Mutation im CHRNA3-Gen, die mit starkem Rauchen bei Männern verbunden ist, verschwand in der Bevölkerung ab dem mittleren Alter. Menschen ohne diese Mutationen haben einen Überlebensvorteil und leben mit größerer Wahrscheinlichkeit länger, schlagen die Forscher vor.

Dies ist an sich kein Beweis für die Evolution bei der Arbeit. In evolutionärer Hinsicht ist ein langes Leben nicht so wichtig wie ein reproduktiv fruchtbares, da viele Kinder bis ins Erwachsenenalter überleben und ihre eigenen Nachkommen zur Welt bringen. Es ist daher zu erwarten, dass schädliche Mutationen, die ihre Wirkung nach dem reproduktiven Alter ausüben, in den Augen der Evolution „neutral“sind und nicht dagegen ausgewählt werden.

Aber wenn das der Fall wäre, würde es immer noch viele solcher Mutationen im Genom geben, argumentieren die Autoren. Dass eine so große Studie nur zwei gefunden hat, deutet stark darauf hin, dass die Evolution sie „aussortiert“, sagt Mostafavi, und dass andere wahrscheinlich bereits durch natürliche Selektion aus der Bevölkerung entfernt wurden.

Links zur Langlebigkeit

Warum diese spät wirkenden Mutationen die genetische Fitness einer Person beeinträchtigen könnten - ihre Fähigkeit, ihre Gene zu reproduzieren und zu verbreiten -, bleibt offen.

Die Autoren schlagen vor, dass es für Männer sein könnte, dass diejenigen, die länger leben, mehr Kinder haben können, Es ist jedoch unwahrscheinlich, dass dies die ganze Geschichte ist. Daher erwägen Wissenschaftler zwei weitere Erklärungen, warum Langlebigkeit wichtig ist. Erstens können Eltern, die bei guter Gesundheit bis ins hohe Alter überleben, für ihre Kinder und Enkelkinder sorgen, was die Überlebenschancen und Fortpflanzungschancen der späteren Generationen erhöht. Dies wird manchmal als „Großmutterhypothese“bezeichnet und kann erklären, warum Menschen dazu neigen, lange nach den Wechseljahren zu leben.

Zweitens ist es möglich, dass genetische Varianten, die im Alter explizit schlecht sind, auch schädlich sind - aber subtiler - früher im Leben. "Sie würden extrem große Proben benötigen, um diese kleinen Effekte zu sehen", sagt Iain Mathieson, Populationsgenetiker an der Universität von Pennsylvania in Philadelphia. Deshalb ist es noch nicht möglich zu sagen, ob dies der Fall ist.

Die Forscher fanden auch heraus, dass bestimmte Gruppen genetischer Mutationen, die einzeln keine messbare Wirkung haben würden, aber zusammen für Gesundheitsbedrohungen verantwortlich sind, bei Menschen, bei denen eine lange Lebensdauer erwartet wurde, seltener auftraten als bei Menschen, bei denen dies nicht der Fall war. Dazu gehörten Veranlagungen für Asthma, ein hoher Body-Mass-Index und ein hoher Cholesterinspiegel. Am überraschendsten war jedoch die Feststellung, dass Mutationen, die die Pubertät und die Geburt verzögern, bei langlebigen Menschen häufiger auftreten.

Es ist faszinierend, einen genetischen Zusammenhang mit verzögerter Geburt zu erkennen, sagt Jonathan Pritchard, Genetiker an der Standford University in Kalifornien. Der Zusammenhang zwischen Langlebigkeit und später Fruchtbarkeit wurde bereits früher festgestellt, aber diese Studien konnten die Auswirkungen von Wohlstand und Bildung nicht außer Acht lassen, da Menschen mit einem hohen Anteil von beiden dazu neigen, später im Leben Kinder zu bekommen. Die neuesten genetischen Beweise lassen Pritchard glauben, dass es einen evolutionären Kompromiss zwischen Fruchtbarkeit und Langlebigkeit gibt, der zuvor nur bei anderen Tieren untersucht worden war. "Das beim Menschen tatsächlich zu finden, ist wirklich ziemlich cool", sagt er. "Ich denke, es ist eine wirklich schöne Studie."

Das Studium der laufenden Evolution beim Menschen ist bekanntermaßen schwierig. Wissenschaftler, die die Selektion direkt beobachten möchten, müssten die Häufigkeit einer Mutation in einer Generation und dann auch bei allen Kindern und noch besser bei Enkelkindern dieser Generation messen, sagt Gil McVean, statistischer Genetiker an der Universität Oxford, Großbritannien. "Das wäre sehr schwer gut zu machen", sagt er. "Sie würden große Proben brauchen".