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Epigenetik : DNA ist nicht alles

Bild: F.A.Z.

Das Genom ist nicht die Blaupause, nach der ein Organismus auf vorgespurten Bahnen seine Entwicklung absolviert. Manchmal können auch Umwelteinflüsse vererbt werden: über Imprinting und andere epigenetische Mechanismen.

          Sie entsprachen nicht ganz den Erwartungen. Zu Übergewicht und Diabetes neigend, bald von Krebsgeschwüren geplagt, hätten sie ein goldbraunes Fell tragen sollen wie ihre Cousinen und Cousins in der Kontrollgruppe. Stattdessen waren die Mäuse schlank, gesund und vorwiegend dunkel.

          Sonja Kastilan

          Redakteurin im Ressort „Wissenschaft“der Frankfurter Allgemeinen Sonntagszeitung.

          Die Ursache für den augenscheinlichen Unterschied der Jungtiere lag allerdings nicht in den Genen, was vielleicht Gregor Mendel mit seiner Erfahrung als Erbsenzüchter vermutet hätte. Ob nun goldfarben oder nicht - die DNA-Sequenz der Nagetiere war völlig identisch, nur eben nicht gleichermaßen aktiv. Eine Genvariante, welche die Haarfarbe aufhellt und Erkrankungen fördert, wurde bei den dunkelbraunen Tieren stillgelegt; verantwortlich waren dafür bestimmte Veränderungen am "Agouti"- Gen, wo Methylgruppen wie molekulare Schlösser verhinderten, dass ein sogenanntes Transposon seine Wirkung entfalten konnte. Und das nur, weil ihre Mütter während der Schwangerschaft etwas anderes gefressen hatten.

          Epigenetische Mechanismen

          Ein paar Vitamine mehr, und schon spielt der Futternapf Schicksal, verhindert gar Dickleibigkeit und Diabetes. Das Diätwunder, das Randy Jirtl und seine Mitarbeiter an der amerikanischen Duke-Universität im Jahr 2003 beobachtet hatten, zeigt im besonderen Maße, wie äußere Umstände und Gewohnheiten - in diesem Fall die Ernährung - das Erscheinungsbild von Lebewesen beeinflussen können. Solche Veränderungen können über die unterschiedlichen Mechanismen einer "Epigenetik" durchaus an die nächsten Generationen vererbt werden.

          Die Agouti-Mäuse liefern den leibhaftigen Beweis, dass der Phänotyp nicht nur vom Genotyp bestimmt wird. Allein ihre Existenz in Dunkelbraun zeigt, wie kompliziert die Prozesse der Vererbung in Wirklichkeit sein müssen, von denen weder Darwin noch Mendel etwas ahnen konnte und auch nicht Jean-Baptiste Lamarck. Zwar propagierte Lamarck, dass erworbene Eigenschaften erblich sind. Doch sein Beispiel der sich streckenden Giraffenhälse war ebenso ein Fehlgriff wie die Geburtshelferkröten des österreichischen Biologen Paul Kammerer. Was Forscher heute von Agouti-Mäusen oder ähnlichen Beispielen bei Menschen lernen, liefert ein neues Bild von den subtilen Strategien der Evolution.

          Biochemische Vorfahrtsregeln

          Wenn Sex zwischen zwei Geschlechtern Nachkommen zeugt, erhalten diese ihre Erbinformationen von beiden Elternteilen und damit in doppelter Ausführung. Welche der beiden Kopien fortan verwendet wird, wird durch biochemische Markierungen der DNA festgelegt, durch sogenanntes Imprinting. Wichtig ist dabei, welche Variante eines Gens vorkommt, und in einigen Fällen zugleich, von wem sie ursprünglich stammt: Vater oder Mutter? In allen Einzelheiten sind diese Vorgänge noch nicht verstanden, aber man schätzt immerhin, dass bei 156 meist regulatorisch wirkenden Genen des Menschen eine der Kopien frühzeitig die Führung übernimmt und dann permanent im Alleingang wirkt.

          Ein Muli etwa sieht deutlich anders aus, wenn sich nicht eine Pferdestute und ein männlicher Esel paaren, sondern die Elternspezies genau umgekehrt besetzt sind. Auch für die Versuche mit Agouti-Mäusen ist offenbar entscheidend, dass die goldgelbe Nuance ein väterliches Erbe ist, damit die Diät der Schwangeren erkennbare Folgen hat: Während der frühen Embryonalentwicklung, wenn die verschiedenen Zelltypen des Körpers ihre Aufgabe erhalten, werden dann neue epigenetische Schalter am Erbgut wirksam.

          Umweltfaktoren schlagen sich nieder

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