„Springende Gene“ und die Umwelt

 Wie wir werden, was wir sind - das feine Geflecht von Genen und Umwelteinflüssen verstehen

Unter dem Motto „Gene und Umwelt“ stand das 16. Berliner Kolloquium der Daimler und Benz Stiftung  im Langenbeck-Virchow-Haus. Damit widmete sich die Stiftung unter Leitung ihres Vorstandsvorsitzenden Professor Dr. Eckhard Minx, einem  hoch aktuellen Thema zur Aufklärung der Grundlagen der Vererbung. Die Interaktion von genetischer Anlage und Umwelt, deren Wirkprozesse ein kompliziertes Gefüge bilden, gilt es aufzudecken. Das bedarf einer exakten Analyse und Beschreibung ohne Vermengungen. Dem widmet sich seit einigen Jahren das Gebiet der Epigenetik.

Molekularbiologen stützten sich  bei ihren Forschungen auf das Strukturmodell  der DNA (englisch Desoxyribonukleinsäure) von Watson und Crick von 1953, als einem doppelten, spiralig gewundenem DNA- Strang, der so genannten Doppelhelix, aus der die Chromosomen im Zellkern aufgebaut sind. In der Sequenz (Abfolge) der an der DNA aufgereihten Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin ist die genetische Information verschlüsselt. Die Grundeinheit dafür ist ein Gen, ein Abschnitt der DNA. Dieser genetische Code ist der „Bauplan“  für den Aufbau der Eiweißmoleküle (Proteine), der Grundlage aller lebenden Zellen.

Bis ins Jahr 2000 wurde das menschliche Genom, die Gesamtheit aller Gene eines Organismus, entschlüsselt.  2001 wird die Schätzung der Anzahl menschlicher Gene von über 100000 auf 30 – 40000 nach unten korrigiert. Inzwischen gehen Wissenschaftler von etwa knapp 23 000 Genen aus. In der Folge wurde intensiv über  so genannte Kandidatengene nach den Ursachen für die großen Volkskrankheiten und deren – möglichst individuellen – Therapien gesucht. Man fand zahlreiche „Risikogene“ - so für Brustkrebs, Diabetes, Herz- Kreislauf-Erkrankungen, Depression und umweltbedingte Erkrankungen wie Morbus Crohn. Individuelle Therapien oder maßgeschneiderte Medikamente gibt es noch nicht.

Seit den 40ger Jahren war der Regulationsmechanismus der „springenden Gene“, die die Genaktivität regulieren können, beim Mais bekannt. Das sind bewegliche DNA- Abschnitte ohne feste Position innerhalb der DNA. Inzwischen ist auch bekannt, dass diejenigen Abschnitte der DNA , die keine codierende Funktion für den Proteinaufbau enthalten und bislang „nur“ als „Abstandshalter“ galten,  wichtige Funktionen für den Aufbau von Eiweißen nach der Vorlage der Gene haben. Sie „schalten“ Gene an oder auch ab. Solche Phänomene werden heute zur Epigenetik zusammengefasst. Beim Menschen machen sie einen Großteil des Genoms aus.

Ein mittlerweile gut erforschter epigenetischer Mechanismus ist die Methylierung, ein biochemischer Prozess, durch den die Aktivität von Genen durch eine Methylgruppe – aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen bestehend - verändert oder ausgeschaltet werden kann. Man spricht von der epigenetischen Programmierung. Diese wird nach ersten wissenschaftlichen Beweisen auch durch die soziale Umwelt beeinflusst.

Auf diese durch das Gen-Umwelt-Zusammenspiel bedingten Unterschiede zwischen den Menschen konzentrieren sich derzeit die Entwicklungspsychologen. Trotz systematischer Analysen der Erbanlagen von 63 Tausend Menschen wurden etwa 54 Genvarianten für die Ausprägung der Körpergröße gefunden, aber nur in fünf Prozent der Fälle konnten unterschiedliche Körpergrößen hierauf zurückgeführt werden. Ungleich schwieriger ist die Suche bei so komplexen Eigenschaften wie Intelligenz.

Auch bei der Ursachenforschung von Krankheiten bedienen sich die Forscher genetischer Daten aus genomweiten Studien. Nur ganz kleine individuelle Unterschiede in der Abfolge der Basen, stehen im Verdacht, an der Entstehung von Krankheiten beteiligt zu sein. Die genetischen Varianten entfalten ihre Wirkung jedoch erst über den Aufbau von  Proteinen, der zudem in mehreren Schritten erfolgt und noch durch Wechselwirkungen zwischen den Genen beeinflusst wird. Da stehen die Forscher noch ganz am Anfang. Und das gilt erst recht für die Wechselwirkungen zwischen Genen und Umweltfaktoren. Nur eins ist nach Meinung der Wissenschaftler sicher: Epigenetische Einflüsse sind umkehrbar, wie beispielsweise die Methylierung .

Dennoch warnen Wissenschaftler  wie Bernhard Kegel, Biologe und Buchautor, vor einem „Epigenetik Hype“. Alles was die Genetik, besonders auch im medizinischen Bereich bisher schuldig geblieben ist, bürde man nun dem neuen Hoffnungsträger Epigenetik auf. Und der Psychologe Frank M. Spinath warnt davor, die Erkenntnisse der Epigenetik als „Triumph der Umwelt“ misszuverstehen.

„Wie wir werden“, das wird früh im Leben vorgezeichnet, aber „was wir sind“ – das ist vüber viele Jahre hinweg offen für Veränderungen.        

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