Augenfarben Gene beim Farbenmischen

„Diese himmelblauen Augen sah ich schon einmal.“ - „Davon gibt es viele auf der Welt. Welche Augen auf der Welt gleichen deinen glühenden schwarzen Augen? In ihnen ruht mein ganzes Wesen.“ In Giacomo Puccinis Oper ein Dialog zwischen Frau und Mann, Diva und Maler - weltbekannt, wie ihre Eifersucht: Tosca wird vom Geliebten gleich verlangen, dem Bildnis der Maria Magdalena eine andere Farbe aufzutragen.

Was die Oper zum Drama stilisiert, ließe sich mit wenigen Pinselstrichen ändern. Mehr als ein paar Pigmenten bedarf es auch in natura nicht, um der Iris unterschiedliche Farben zu geben. Allerdings sind hier keine Pinsel, sondern Gene am Werk, und deren Wirken ist ungleich komplizierter. Das alte Credo „Blau ist rezessiv, Braun dominant; ein Gen gleich ein Merkmal“ gilt längst als überholt: „So widersprüchlich es sich anhört, aber es ist möglich, dass blauäugige Eltern ein braunäugiges Kind haben können, auch wenn das selten vorkommt“, sagt der Genetiker Manfred Kayser vom Medical Center der Erasmus-Universität in Rotterdam. „Die Mechanismen der Augenfarbe sind hochkomplex, da mehrere Gene daran beteiligt sind.“

Spurensuche durch Gendefekte

Kayser will mit seiner Forschung nicht nur die Grundlagen der Irisfärbung verstehen. Er hofft auch, dass die Farbgenetik eines Tages in der Gerichtsmedizin genutzt werden kann, etwa für Täter- oder Opferprofile. Gesucht werden deshalb Erbinformationen wie zum Beispiel das OCA2-Gen auf Chromosom 15. Dieses liefert den Bauplan für das sogenannte P-Protein, das die Produktion des braunen Pigments Melanin reguliert. Ist dieses Gen defekt, kommt es zu einer Form des Albinismus, dem „oculocutaneous albinism II“, OCA2 abgekürzt.

OCA2 gilt als Gen-Favorit für die Augenfarbe. Jedoch musste Manfred Kayser kürzlich zu seiner eigenen Überraschung feststellen, dass sogenannte Single Nucleotide Polymorphisms (Snips) im direkt danebenliegenden HERC2-Gen weitaus stärker mit Augenfarbe assoziiert sind als entsprechende Snips im OCA2-Gen. Das macht des Rätsels Lösung nicht gerade einfacher, aber diese Chromosomenregion umso interessanter.

Kayser und seine Kollegen suchen nun nach weiteren Snip-Markern, in denen sich Menschen unterscheiden: Ist es möglich, mit nur wenigen Markern die Augenfarbe einer Person genetisch zu bestimmen? „Ja“, lautet jetzt ihre Antwort im Fachblatt Current Biology.

Die Herkunft spielt eine große Rolle

Da an einem Tatort meist nur geringe Mengen DNA gefunden werden, muss eine Untersuchung solcher Proben mit möglichst wenigen Markern auskommen. Nur, mit welchen? An mehr als 6000 Versuchsteilnehmern wurden jetzt 37 verschiedene getestet. „Der Vorteil war natürlich, dass wir von allen Testpersonen die Augenfarbe vorher schon kannten“, sagt Kayser. Auf diese Weise konnten die Rotterdamer Forscher bestimmen, wie oft die Marker die Augenfarbe eines Menschen richtig vorhersagen und wie oft nicht. Dabei zeigte sich, dass auch die Herkunft eines Menschen eine Rolle spielt.

Die Teilnehmer der Rotterdamer Studie rekrutierten sich ausnahmslos aus den Niederlanden und waren europäischer Abstammung; zwei Drittel von ihnen hatten blaue Augen, gut 20 Prozent braune und zehn Prozent die Mischfarben Grün und Grau. Dem Genetiker-Team genügten allein sechs DNA-Marker, um braune Augen zu 93 Prozent und blaue Augen zu 91 Prozent richtig vorherzusagen - wenn die Person europäischer Abstammung war. Bei den Mischfarben blieben Vorhersagen schwierig, die Genauigkeit lag nur bei 73 Prozent. „Da spielen noch andere Gene eine Rolle“, vermutet Kayser. Auch bei Menschen ohne europäische Wurzeln lässt sich dieser Test, der binnen Jahresfrist Marktreife erlangen soll, nicht direkt anwenden. Allerdings haben diese fast ausschließlich braune Augen.

Tierversuche unsinnig

Die Rotterdamer entdeckten eine weitere Komplikation: Die als Markierung dienenden Snips haben wahrscheinlich keine direkte Funktion. Für den Nutzen in der Forensik ist dies zwar unerheblich, aber für die Grundlagenforschung erfordert es weitere Studien. „Es ist zu erwarten, dass die bisher bekannten Snips in direkter Nähe zu noch unbekannten farbgebenden Markern liegen und mit diesen gekoppelt vererbt werden“, beschreibt Kayser mögliche Erklärungen, die sich allerdings nicht so einfach in Tierexperimenten überprüfen lassen. Theoretisch könne man bei Mäusen die entsprechende DNA-Sequenz Base für Base verändern. Da die Nager aber keine Augenfarbenvariabilität besitzen, sei ein solcher Versuch schlicht Nonsens.

Für die Forensik hat Kayser also aussagekräftige Marker zur Hand, aber zu seinem Verdruss weiß er nach wie vor nicht, welcher Polymorphismus in welchem Gen letztlich das Vorhandensein von Melanin bestimmt oder eben ausschließt. Wenn das Pigment in der Iris fehlt, leuchten Augen blau - nüchtern betrachtet, übt hier also ein Mangel den besonderen Reiz aus.

Nuancen zu bestimmen ist schwer

Bei der Mutation von Braun zu Blau muss im Laufe der Evolution des Menschen eine Art genetischer Schalter entstanden sein, der die Bräunung der Iris drosselt. Dieser liegt, so wird zur Zeit vermutet, wohl auf dem HERC2-Gen. Seinem Einfluss ist das benachbarte OCA2-Gen unterworfen: Es bildet weniger Melanin, wenn der Schalter nebenan umgelegt wird. Ursprünglich als braun angelegte Augen würden so zu blauen verdünnt, erklärt Hans Eiberg von der Universität in Kopenhagen den Prozess. Als Zwischenstufen entstehen dann Grün oder Grau.

Bereits vor zwei Jahren berichteten Forscher im American Journal of Human Genetics, dass Snips im OCA2-Gen für fast alle Schattierungen der menschlichen Augenfarbe verantwortlich seien. Eine Studie an mehr als 2300 Zwillingen sowie an deren Geschwistern und Eltern ließ Rick Sturm vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Universität von Queensland zu diesem Ergebnis kommen. Zum Greifen nahe schien die Lösung, wäre da nicht die zusätzliche genetische Vielfalt, die durch sexuelle Vererbung entsteht. Da jeder Mensch über Kopien vom Vater und von der Mutter verfügt, sind verschiedene Variationen möglich, die letztlich seine Augenfarbe festlegen. Noch ist es aber nicht gelungen, die daraus resultierenden Nuancen exakt zu bestimmen.

Warum alle Babys blaue Augen haben

Bekannt ist lediglich, dass die Farbgebung durch die Verteilung und den Pigmentgehalt der sogenannten Melanosomen in den Melanozyten bestimmt wird. Deren Anzahl ist von Mensch zu Mensch gleich, doch bei Braunäugigen produzieren diese Zellen mehr Melanin, sobald sie ihre volle Leistungsfähigkeit im Laufe des ersten Lebensjahres erreicht haben. Daher haben Neugeborene meist bläuliche Augen, die sich je nach genetischem Erbe nachträglich verdunkeln können.

Bei seinen Untersuchungen an Zwillingsfamilien entdeckte Rick Sturm, dass im Anfangsbereich des OCA2-Gens drei Snips mit der blauen Augenfarbe korrelieren. Eine grüne Augenfarbe wiederum wird unter anderem durch weitere Snips in der Mitte bestimmt. Sturm glaubt, dass Erstere die Anzahl der Genprodukte verändern und Letztere das Proteinprodukt selbst: „Wir vermuten, dass Helligkeit und Intensität durch zwei verschiedene genetische Schalter geregelt werden.“ Dadurch konnte der australische Genetiker immerhin 74 Prozent der Augenfarben erklären. Und ebenso wie Kayser stellte er fest, dass einige SNPs, die mit Blau assoziiert sind, selbst nicht auf der funktionalen Ebene agieren, sie besitzen keinerlei Eiweißinformationen.

Alle Blauäugigen haben denselben Vorfahren

Nicht nur der Vererbungsgang des blauen Auges galt lange Zeit als mysteriös. Auch seine stammesgeschichtliche Entstehung lag im Dunkeln. Heute vermuten Genetiker, dass die blaue Augenfarbe erst vor rund 10.000 bis 6000 Jahren aufgetreten ist, vermutlich im Gebiet nordwestlich des Schwarzen Meeres. Eine junge Entwicklung in der Evolution, noch dazu einmalig: „Unsere Vorfahren hatten ursprünglich alle braune Augen“, sagt Hans Eiberg von der Universität Kopenhagen, der darüber unlängst im Fachmagazin Human Genetics berichtet hat. „Aber irgendwann ist offenbar eine Mutation entstanden, so dass ein einziger Mensch plötzlich blaue Augen hatte. Von diesem stammen alle heutigen Blauäuger ab.“

Der Erfolg dieser Mutation ist unverkennbar: Immerhin rund acht Prozent aller heute lebenden Menschen besitzen das besondere Leuchten in den Augen. In Finnland sind es sogar 90 Prozent. Und das, obwohl Blau kein dominantes Gen-Merkmal ist.

Siegeszug in Nordeuropa

Mutationen in einem einzelnen Gen sind an und für sich nicht ungewöhnlich. Schon eher ihre Durchsetzungskraft. „Blaue Augen sind daher ein großes Mysterium. Fest steht nur, dass wir es hier mit einer ungeheuer raschen Entwicklung zu tun haben“, sagt der Anthropologe John Hawks von der University of Wisconsin in Madison. Blauäugig zu sein muss in der jüngsten Evolutionsgeschichte des Menschen einen immensen Vorteil bedeutet haben. Aber welchen?

Eine wirklich schlüssige Antwort hat Hawks bislang nicht gefunden. Der Anthropologe kann wie alle anderen nur Vermutungen anstellen: „Entweder hängt dies mit der Hautfarbe zusammen, oder der Grund liegt in der Partnerwahl.“ Blaue Augen gehen in der Regel mit einer helleren Haut einher, die für die Vitamin-D-Produktion von Vorteil ist. Um Zähne und Knochen zu stabilisieren, braucht der Organismus das Vitamin, das er selbst nur mit Hilfe von UV-Licht herstellen kann. Da die Sonnenstrahlung in nördlichen Breiten geringer ist, könnten Hellhäutige dort besser an die Verhältnisse angepasst gewesen sein. Sie profitierten und verhalfen so dem Blau zum Siegeszug in Nordeuropa.

Die mythische Farbe des Himmels

Allerdings erklärt diese These nicht genügend, wie die weite Verbreitung in wenigen Jahrtausenden möglich war. Wichtig sei noch ein anderer Aspekt, glaubt Hawks: „Menschen mit blauen Augen gelten als attraktiv und haben Erfolg.“ Immerhin ist es die mythische Farbe des Himmels, die sich auch in tiefen Seen spiegelt. Als Beispiel für diese These fügt der Anthropologe an, dass fünf der ersten sieben römischen Kaiser blaue Augen gehabt hätten, obwohl damals wie heute diese Nuance in Südeuropa relativ selten sei.

Die Strahlkraft blauer Augen besitzt offenbar einen großen sexuellen Reiz und beeinflusst die Partnerwahl. Bruno Laeng von der Universität im norwegischen Tromsø konnte außerdem nachweisen, dass Männer mit blauen Augen tatsächlich Partnerinnen mit derselben Augenfarbe bevorzugen. Diese Vorliebe besaßen weder Männer mit braunen noch Frauen mit braunen oder blauen Augen. Vielleicht kommt es daher, dass blauäugige Männer sich ihrer Vaterschaft einigermaßen sicher sein können.

Nicht zur Reproduktionszwecken geeignet

Der neue Forschungsansatz von Manfred Kayser dient freilich nicht der Voraussage der Augenfarbe eigener Kinder. Für die Kriminalistik könnte er sich trotzdem als sehr brauchbar erweisen. Zumindest in den Niederlanden, wo im forensischen Bereich die genetische Untersuchung auf äußerlich sichtbare Merkmale im Gegensatz zu Deutschland erlaubt ist (Genetische Spurensicherung). Jetzt arbeiten die Genetiker erst einmal an der technischen Umsetzung ihrer Methoden zur Genotypisierung von DNA-Spuren. Schon bald wollen sie dem Niederländischen Forensischen Institut ein entsprechendes Werkzeug zur Verfügung stellen.

Wie groß wird dessen Trefferquote sein? Auch wenn sich 91 Prozent Vorhersagegenauigkeit bei blauen und 93 Prozent bei braunen Augen für den Laien nicht nach absoluter Genauigkeit anhören: Eine solche Quote übertrifft die von Zeugenaussagen bei weitem, falls die in einem speziellen Fall überhaupt aufzutreiben sind. Zudem hat Kayser allen Zweifeln zum Trotz bewiesen, dass die genetische Grundlage der Augenfarbe, Paradebeispiel für ein vielschichtiges Erscheinungsbild, kein Geheimnis bleiben muss. „Auch komplexe Merkmale lassen sich mittels DNA-Analyse akkurat vorhersagen, wenn sie durch genetische Faktoren mit starker Wirkung bedingt sind.“ Blauäugigkeit ist nur ein Anfang.