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Es liegt in den Genen …

Dass Alkohol, Nikotin und schlechte Ernährung negative Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben, wissen wir. Aber ist uns eigentlich bewusst, dass ebendiese schlechten Verhaltensweisen auch unsere Kinder für Krankheit und früheren Tod disponieren, noch bevor wir sie überhaupt gezeugt haben?

Modell der „epigenetischen Landschaft“ nach Waddington: Die Bälle folgen den vorhandenen Entwicklungspfaden. Berge und Schluchten können nicht ohne weiteres geändert werden. Allerdings kann eine Induktion von außen stark genug sein, um einen Berg in der epigenetischen Landschaft zu überwinden. Geschieht dies, gelangt der Ball in ein benachbartes Tal bzw. verändert sich die Entwicklung.

In Frage gestellt
Vergessen Sie alles, was Sie bisher über Genetik, Talent und IQ zu wissen glaubten. Jeder Mensch besitzt etwa 25.000 Gene. Das wissen wir seit dem Jahr 2003, als das „Human Genome Project (HGP)“ fertiggestellt wurde – ein 3 Milliarden US-Dollar teures Projekt zur Entschlüsselung des Humanen Genoms.

Charles Darwin’s Lehre besagt, dass eine evolutionsbedingte Änderung eines Genoms viele Generationen braucht. Jede Zelle des Körpers besitzt die gleichen Gene – warum haben aber Gehirnzellen ein ganz anderes Aussehen und eine andere Funktion als beispielsweise Muskel-, Fett- oder Hautzellen? Das Geheimnis liegt in der Steuerung der Gene, das heißt im An- und Ausschalten bestimmter DNS Abschnitte. Die sich damit auseinandersetzende Wissenschaft heißt Epigenetik. Sie beschäftigt sich mit den Veränderungen der Genaktivität. Diese Aktivitäten können an die nächste Generation weitergegeben werden, verändern jedoch nicht den Genetischen Code.

Hardware + Software
Das sogenannte Epigenom (zelluläres Material) sitzt über dem eigentlichen Genom. Es steuert und führt die Muster der Genexpression. Das griechische Präfix „Epi“ bedeutet unter anderem „über“, „darüber“. Diese epigenetischen Marker sagen unseren Genen, wann sie aus- und angeschaltet werden, wann sie laut oder leise sprechen sollen. Umgebungsfaktoren wie zum Beispiel Ernährung, Stress usw. beeinflussen und verändern die epigenetischen Marker. Dadurch entsteht eine bestimmte Prägung (Imprinting) der Gene, die von einer an die nächste Generation weitergegeben wird. Vereinfacht könnte man sagen, das Genom ist die Hardware und das Epigenom die Software.

Bad News
Ein negativer Lebensstil, der beispielsweise durch Rauchen und Überernährung geprägt ist, beeinflusst die epigenetischen Marker der DNS derart, dass Gene für Übergewicht stark und Gene für Langlebigkeit zu schwach exprimiert werden. Jedem ist klar, dass wir unser Leben durch Nikotin und Übergewicht verkürzen. Aber ist uns bewusst, dass wir durch diese schlechten Verhaltensweisen auch unsere Kinder den Gefahren von Krankheit und früherem Tod aussetzen, noch bevor wir sie überhaupt gezeugt haben?

Good News
Andererseits prägt eine Veränderung der Lebensweise zum Gesünderen die epigenetischen Marker im positiven Sinne. Auf biochemischer Ebene passiert diese Beeinflussung unter anderem durch das Hinzufügen einer Methylgruppe an eine bestimmte Stelle des Gens – man nennt diesen Prozess DNS Methylierung. Die Methylgruppe ist eine Basiseinheit der Biochemie und besteht aus einem Kohlenstoffatom mit drei angehängten Wasserstoffatomen. Methylierungen der DNS oder der Histone können die Genexpression an- und ausschalten und durch Dämpfen und Verstärken eine Veränderung herbeiführen.

Ernährung und ihre Auswirkungen
Ein 2003 an der Duke Universität durchgeführtes Experiment brachte aufschlussreiche Ergebnisse: Schwangere Mäuse mit einem sogenannten Agouti Gen wurden in zwei Gruppen geteilt. Das Agouti Gen bewirkt – wenn es kontinuierlich exprimiert wird – ein gelbes Fell sowie eine Neigung zu Übergewicht und Diabetes. Eine der beiden Mäusegruppen bekam Nahrung gefüttert, die reich an Vitamin B12 war. Die andere Gruppe hingegen nicht. Vitamin B ist ein Methyldonor und sorgt für ein verstärktes Anhaften von Methylgruppen am Agouti Gen, was wiederum zu einer veränderten Expression führt. Die Jungen der mit vitaminreicher Nahrung gefütterten Mäuse hatten ein normales braunes Fell, normales Gewicht und keine Neigung zu Diabetes – und das alles ohne Veränderung des Genoms!

Umwelteinfluss
Eine aktuelle Studie zeigt eindrücklich den Einfluss der Umwelt auf die Genexpression: Man setzte Fruchtfliegen dem Medikament Geldanamycin aus, woraufhin sie ungewöhnliche Auswüchse an den Augen zeigten. Das Genom veränderte sich nicht. Bereits die zweite Generation der Fruchtfliegen kam nicht mehr mit besagtem Medikament in Kontakt. Und dennoch wurde das Phänomen der Auswüchse an den Augen über 13 Generationen weitergegeben!

Über Generationen
Epigenetische Veränderungen sind also die biologische Antwort auf Umweltstressoren – eine Anpassung, ohne die DNS zu verändern. Diese Anpassung oder Antwort kann über Generationen mittels der epigenetischen Marker weitergegeben werden. Fällt der Umweltfaktor wieder weg, so ist es möglich, die ursprüngliche Ausgangssituation wieder zu erreichen.

Vielleicht ist die Epigenetik ja das Bindeglied zwischen Charles Darwin und Jean Baptist Lamarck. Lamarck postulierte eine evolutionäre Anpassung innerhalb einer oder zweier Generationen und war der Auffassung, dass Tiere bestimmte Merkmale aufgrund ihrer Umwelt erlangen.

Summe der Gene
In wissenschaftlichen Kreisen ist man sich einig, dass die Entdeckung der Epigenetik im Zusammenhang mit der Vererbungslehre mindestens die gleiche Bedeutung hat wie die Entdeckung der Gene selbst. Wir sind eben doch mehr als „nur“ die Summe unserer Gene.

Interessieren Sie sich näher für diese Materie? „The Genius in All of Us“ – das neue Buch von David Shenk – ist absolut empfehlenswert! Der Autor spricht darin von einem Paradigmenwechsel in der Vererbungslehre …

Was bedeutet die Epigenetik für Kinderwunsch und Eizellspende? Das verraten wir Ihnen in einem der folgenden Blogbeiträge …


Links:
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