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Chronobiologie : Im Takt mit der Umwelt

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Ein gesunder Schlaf richtet sich nach dem natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus, auch bei Katzen. Bild: dpa

Pflanzen, Tiere und Menschen passen ihren biologischen Rhythmus so an, dass er mit dem Tag-Nacht-Rhythmus der Erde übereinstimmt. Diese innere Uhr erhöht die Überlebenschancen, wie Tierversuche zeigen.

          Eine innere Uhr sorgt dafür, dass alle Organismen mit ihrer Umwelt im Takt bleiben. Wenn diese Uhr falsch geht, kann das die Überlebens- und Fortpflanzungschancen beträchtlich schmälern. Das haben Wissenschaftler von der Princeton University in New Jersey an Mäusen gezeigt, die unter annähernd natürlichen Bedingungen lebten: in 180 Quadratmeter großen Freigehegen, die zwar Kojoten und Katzen aussperrten, Greifvögeln aber freien Zugriff erlaubten.

          Bei Mäusen wie Menschen hat die innere Uhr einen Rhythmus von etwa 24 Stunden. Werden Mensch oder Tier völlig von äußeren Zeitgebern wie dem Tageslicht abgeschirmt, so leben sie ganz nach ihrer inneren Uhr. Die tickt ungefähr im Tagesrhythmus, also zirkadian. Nicht so allerdings bei einem Großteil der Mäuse, die Martin Wikelski beobachtete: Sie trugen eine Mutation, die ihre innere Uhr wesentlich schneller laufen ließ. Wird diese genetische Variante nur von einem Elternteil geerbt, so verkürzt sie den zirkadianen Rhythmus um zwei Stunden; von beiden Eltern geerbt, macht sie ihn sogar um vier Stunden kürzer. Von den Mäusen hatte die Hälfte nur ein derart mutiertes Gen. Ein Viertel besaß zwei solche Gene, und die übrigen hatten zwei Versionen, ihnen einen normalen zirkadianen Rhythmus bescherten.

          Gesundes Leben im Tag-Nacht-Rhythmus

          Im Laufe der Zeit stellte sich dann heraus, dass Mäuse, deren innere Uhr zu schnell lief, durchschnittlich nicht nur früher starben. Die Mutanten hatten auch weniger Nachkommenschaft, wie die Forscher  in den „Proceedings“ der amerikanischen Nationalen Akademie der Wissenschaften berichten. Kürzere Lebenszeit und mangelnder Nachwuchs trugen gleichermaßen dazu bei, dass die Häufigkeit des mutierten Gens binnen 14 Monaten von ursprünglich 50 Prozent auf 20 Prozent sank.

          Damit demonstrierte diese Mäusepopulation, wie wichtig es ist, dass die innere Uhr mit dem Wechsel von Tag und Nacht übereinstimmt. Varianten, die um Stunden von einem circadianen Rhythmus abweichen, werden von Darwins „natürlicher Auslese“ offenbar rasch eliminiert.

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