Von benutzten und weniger benutzten Genen

Vergleich der unterschiedlichen Gen-Aktivitäten. Rot bedeutet ein stärkeres Signal im Schimpansen bzw. Rhesusaffen, grün ein stärkeres Signal beim Menschen.

Möglicherweise liegen die Ursachen für unser komplexes Denken und unsere Sprache aber auch weniger im Aufbau des Erbgutes als vielmehr in der Aktivität der Gene. Die Forscher um Svante Pääbo verfolgen daher noch einen anderen Untersuchungsansatz, ausgehend von der Tatsache, dass Zellen gleich welchen Gewebes die gleichen Gene haben. Ihre tiefgreifende Verschiedenheit – beispielsweise von Leber- und Gehirnzellen – resultiert nicht daraus, welche Gene sie enthalten, sondern welche sie benutzen.

Wenn die Zelle Gene benutzt, also quasi die Bauanleitung für bestimmte Proteine aus dem Zellkern abruft, fertigt sie zunächst eine Kopie des Gens in Form einer so genannten Boten-RNA (mRNA) an. Diesen Prozess bezeichnen die Wissenschaftler als Transkription. Die Gesamtheit aller transkribierten Gene (d.i. die Summe der mRNAs) in einer Zelle und zu einem bestimmten Zeitpunkt wird – in Analogie zum Genom – Transkriptom genannt. Die Untersuchung solcher Transkriptome soll zeigen, welche Gene häufiger oder weniger häufig abgelesen werden und ob es diesbezüglich Unterschiede zwischen den verschiedenen Spezies gibt. Die technischen Entwicklungen im Zusammenhang mit dem Humangenomprojekt und die Verfügbarkeit einer großen Anzahl menschlicher Gensequenzen macht es erstmals möglich, solche Fragen anzugehen.

Im Rahmen ihrer Tests arbeiteten die Max-Planck-Wissenschaftler mit so genannten Gen-Arrays. Diese enthalten auf einer Trägeroberfläche aus Nylon oder Glas bis zu 18 000 menschliche Gene, an die die jeweils komplementären und radioaktiv markierten mRNA-Moleküle aus verschiedenen Gewebetypen (Gehirn und Leber) von Menschen und Schimpansen sowie Rhesusaffen binden. Die Stärke des radioaktiven Signals korreliert mit der Anzahl der im Gewebe vorliegenden mRNA-Kopien. 158 Gene, die sich in mindestens einem der drei möglichen Artvergleiche mindestens zweifach unterschieden, konnten die Leipziger Max-Planck-Forscher auf diesem Weg identifizieren. Dabei ergab sich eine interessante Beobachtung: Während die Leberzellen von Mensch und Schimpanse in Bezug auf die Gen-Aktivität ungefähr gleich viel Änderungen durchlaufen haben, sind es in den Gehirnzellen beim Menschen fast viermal mehr als beim Schimpansen.

Neuere Daten von 2004 bestätigen diese Ergebnisse: In der Entwicklungslinie des Menschen verlief die Evolution von bestimmten Genen, die in die Funktion und Entwicklung des Gehirns involviert sind, schneller. Was könnte dafür der Grund gewesen sein? Die Forscher halten eine Hypothese für besonders plausibel: Danach wurde diese Beschleunigung während der Evolution des Menschen durch positive Selektion verursacht. Infolgedessen veränderte sich die Funktion der Gene, die im menschlichen Gehirn exprimiert werden, stärker als das im Schimpansengehirn der Fall war. Doch um diese Hypothese bestätigen zu können, müssen die Wissenschaftler erst einmal untersuchen, welche phänotypischen Effekte, d.h. physischen oder physiologischen Ausprägungen bestimmte genetische Veränderungen haben.

Der Vergleich des Schimpansengenoms mit dem Humangenom lhat bis jetzt keine tieferen Einsichten in die genetischen Grundlagen des aufrechten Gangs, des großen Gehirns, der Sprachfähigkeit, des Abstraktionsvermögens oder anderer einzigartiger Aspekte des Menschseins geliefert. Das mag enttäuschend sein, ist aber eben nur ein Beleg dafür, dass des Rätsels Lösung nicht allein in der Sequenz versteckt ist.

BIOMAX-Ausgabe 12, Neuauflage Herbst 2005; Autorin: Christina Beck