Mit der Verfügbarkeit besserer medizinischer Versorgung, Nahrung, Heizung und Hygiene hat sich die Zahl der „Gefahren“, denen wir in unserem Leben ausgesetzt sind, drastisch verringert. In der Wissenschaft werden diese Gefahren als Selektionsdruck bezeichnet. Sie üben Druck auf uns aus, uns anzupassen, um in unserer Umgebung zu überleben und uns fortzupflanzen. Es ist der Selektionsdruck, der die natürliche Auslese antreibt („Überleben des Stärkeren“), und so haben wir uns zu der Art entwickelt, die wir heute sind.
Die Frage ist, ob die Evolution für den Menschen jetzt, wo wir weniger Selektionsdruck und mehr Hilfe in Form von Medizin und Wissenschaft haben, ganz aufhören wird? Hat sie bereits aufgehört?
Genetische Studien haben gezeigt, dass sich der Mensch immer noch weiterentwickelt. Um herauszufinden, welche Gene einer natürlichen Selektion unterliegen, untersuchten die Forscher die Daten des Internationalen HapMap-Projekts und des 1000-Genome-Projekts.
Ein Katalog der menschlichen genetischen Variation
Das Internationale HapMap- und das 1000-Genome-Projekt zielten beide darauf ab, die genetische Variation in DNA-Proben zu katalogisieren, die einzelnen Menschen aus der ganzen Welt entnommen wurden.
Der Großteil der katalogisierten menschlichen Variation ist durch Veränderungen einzelner Basen gekennzeichnet, die als Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs) bezeichnet werden. Der Ort und die Häufigkeit dieser Veränderungen ermöglichen es uns, eine Liste von Regionen im menschlichen Genom zu erstellen, in denen genetische Variation häufig vorkommt. Die Muster der reduzierten Variation helfen den Wissenschaftlern, Gene zu identifizieren, für die in letzter Zeit durch natürliche Selektion eine positive Auswahl stattgefunden haben könnte.
Wie werden genetische Varianten gefunden?
Wenn genetische Varianten uns einen besonderen Vorteil verschaffen und unsere Fitness verbessern, ist es wahrscheinlicher, dass sie an künftige Generationen weitergegeben werden.
Genetische Varianten können gefunden werden, indem man die Genome verschiedener Menschen vergleicht und untersucht, wo es Unterschiede in der DNA-Sequenz gibt und wo sich die Gene in ihren Genomen befinden. Wenn genetische Varianten einen besonderen Vorteil bieten und unsere Fitness verbessern, ist es wahrscheinlicher, dass sie überleben und an künftige Generationen weitergegeben werden, so dass sie in einer Population immer häufiger vorkommen. Wenn dies geschieht, lässt sich ein Muster oder eine „Signatur“ in den Genomen der Population finden. Das liegt daran, dass eine genetische Variante, die sich in einer Population ausbreitet, nicht allein kommt, sondern einige genetische „Passagiere“ in der Nähe mitbringt. Diese Passagiere sind DNA-Abschnitte, die sich auf beiden Seiten der vorteilhaften Variante befinden. Wenn Wissenschaftler diese Signatur in vielen Genomen einer Population finden, ist dies eines der ersten Anzeichen dafür, dass natürliche Selektion im Spiel sein könnte. Es deutet darauf hin, dass sie alle von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen und daher das gleiche Muster der genetischen Variation geerbt haben.
Wenn die Genome zweier Populationen sehr unterschiedlich sind, könnte dies ein Zeichen dafür sein, dass in einer Population eine Selektion stattgefunden hat, in der anderen jedoch nicht. Wenn das vorteilhafte Gen häufiger vorkommt, kann es beeinflussen, welche anderen Gene exprimiert werden, und sogar das Gesamtniveau der genetischen Variation im umgebenden Bereich des Genoms verringern, so dass es hervorsticht.
Leider kann jedes dieser Muster auch ohne Selektion zufällig auftauchen, insbesondere wenn das gesamte Genom untersucht wird. Um die Dinge noch komplizierter zu machen, können Ereignisse wie die Ausbreitung von Populationen einige der gleichen Effekte imitieren. Es gibt keine perfekte Methode, um zu erkennen, wo Selektion stattgefunden hat, aber manchmal erhalten wir einen sehr deutlichen Hinweis.
Wissenschaftler haben herausgefunden, dass die meisten Gene, die in jüngster Zeit eine Evolution durchlaufen haben, mit dem Geruchssinn, der Fortpflanzung, der Gehirnentwicklung, der Hautpigmentierung und der Immunität gegen Krankheitserreger in Verbindung stehen.
Laktosetoleranz
In den meisten Teilen der Welt sind Erwachsene nicht in der Lage, den Laktosezucker in der Milch zu verdauen.
Ein Beispiel für die jüngste natürliche Selektion beim Menschen ist die Fähigkeit, den Zucker Laktose in der Milch zu vertragen. In den meisten Teilen der Welt können Erwachsene keine Milch trinken, weil ihr Körper nach dem Abstillen die Produktion von Laktase, einem Enzym, das den Zucker in der Milch verdaut, im Darm abschaltet. Da diese Menschen den Laktosezucker nicht verdauen können, leiden sie unter Symptomen wie Blähungen, Bauchkrämpfen, Blähungen, Durchfall, Übelkeit oder Erbrechen.
Mehr als 70 Prozent der europäischen Erwachsenen können jedoch ohne weiteres Milch trinken. Das liegt daran, dass sie eine regulatorische Veränderung in der DNA-Region tragen, die die Expression des Gens steuert, das für Laktase kodiert. Diese DNA-Veränderung ermöglicht es, das Laktasegen einzuschalten und die Laktaseproduktion auch nach dem Abstillen fortzusetzen. Diese genetische Veränderung scheint vor 5.000 bis 10.000 Jahren stattgefunden zu haben, also etwa zu der Zeit, als die Domestizierung von milchproduzierenden Nutztieren, wie z. B. Kühen, in Europa eingeführt wurde.
Dies legt nahe, dass die Fähigkeit, bis ins Erwachsenenalter Milch zu trinken, in Europa einen starken evolutionären Vorteil bot. Das könnte daran liegen, dass die Sonneneinstrahlung in Europa viel geringer war und die Menschen das in der Kuhmilch enthaltene Vitamin D dringender benötigten. Oder es könnte daran liegen, dass Kuhmilch eine viel sicherere und sauberere Alternative zum Trinken von Wasser darstellt, das Krankheiten verursachen kann. Möglicherweise hat die Milch auch den Hungertod verhindert, als die Ernten ausfielen und die Nahrung knapp war. Diejenigen, die keine Laktose vertragen, würden verhungern, während diejenigen, die Laktose vertragen, überleben würden.
Was auch immer der Grund sein mag, ein starker Selektionsdruck muss diejenigen Menschen begünstigt haben, deren Laktase-Gen eingeschaltet blieb. Diese Variante des Laktase-Gens ist bei Europäern so weit verbreitet, dass wir Laktoseintoleranz heute eher als Gesundheitszustand denn als natürlichen Prozess betrachten.
Infektionskrankheiten
Menschen, die in der Lage sind, Infektionen zu überleben, geben ihre Gene mit größerer Wahrscheinlichkeit an ihre Nachkommen weiter.
Der stärkste evolutionäre Druck geht von Infektionskrankheiten aus. Millionen von Menschen sterben jedes Jahr an Infektionskrankheiten, vor allem in den ärmeren Regionen der Welt. Menschen, die in der Lage sind, Infektionen zu überleben, geben ihre Gene mit größerer Wahrscheinlichkeit an ihre Nachkommen weiter. Gene, die bei einer Krankheit einen Vorteil bieten, sind jedoch bei einer anderen möglicherweise nicht von Vorteil.
Das Caspase-12-Gen
Als Infektionskrankheiten in menschlichen Populationen häufiger auftraten, vielleicht weil die Populationen größer wurden und sich Krankheitserreger schneller ausbreiten konnten, überlebten Menschen mit einem genetischen Vorteil eher und vermehrten sich. Infolgedessen wurde nach diesen genetischen Vorteilen selektiert, so dass mehr Menschen überleben und Krankheiten bekämpfen konnten. In einigen Fällen resultierte ein genetischer Vorteil aus dem Verlust der vollen Aktivität eines Gens.
Ein gutes Beispiel hierfür ist das Caspase-12-Gen. Caspase-12 arbeitet als Teil unseres Immunsystems und reagiert speziell auf bakterielle Infektionen.
Es wurde vermutet, dass das Caspase-12-Gen in der menschlichen Bevölkerung allmählich inaktiviert wurde, weil das aktive Gen zu einer schlechteren Reaktion auf bakterielle Infektionen führen kann.
In einer von Forschern des Wellcome Trust Sanger Institute im Jahr 2005 durchgeführten Studie wurde vermutet, dass das Caspase-12-Gen in der menschlichen Bevölkerung allmählich inaktiviert wird, weil das aktive Gen zu einer schlechteren Reaktion auf bakterielle Infektionen führen kann. Menschen mit voll funktionsfähiger Caspase-12 hatten ein viel höheres Risiko einer tödlichen bakteriellen Infektion (Sepsis), wenn Bakterien in den Blutkreislauf gelangten, als Menschen mit der inaktiven Version des Gens.
Vor der Verbesserung der Hygiene und der Antibiotika wäre das Überleben einer schweren Sepsis eine starke Selektionskraft für das inaktive Gen gewesen, das stark begünstigt worden wäre. Heute haben Menschen mit zwei Kopien des inaktiven Gens eine achtmal höhere Wahrscheinlichkeit, einer schweren Sepsis zu entgehen, wenn sie an einer Infektionskrankheit leiden, und eine dreimal höhere Wahrscheinlichkeit zu überleben.
Die Studie wirft jedoch eine wichtige Frage auf. Wenn es so gut ist, das inaktive Gen zu haben, warum hatten unsere Vorfahren dann überhaupt eine aktive Form? Es könnte daran liegen, dass in einigen Gebieten der Welt das aktive Gen den gleichen Vorteil bringt wie das inaktive Gen in anderen Gebieten der Welt. Klar ist jedoch, dass alle Organismen dynamisch sind und sich weiterhin an ihre einzigartige Umgebung anpassen werden, um weiterhin erfolgreich zu sein. Kurz gesagt, wir entwickeln uns weiter.
HIV-Anfälligkeit
Es wurde festgestellt, dass Frauen mit einer bestimmten Kombination von Varianten eine HIV-Infektion besser überstehen als andere.
HIV ist eine moderne Triebfeder der menschlichen Evolution. In bestimmten Teilen Südafrikas ist fast die Hälfte der Frauen mit dem Virus infiziert. In einer Studie in Durban fanden Dr. Philip Goulder und Kollegen von der Universität Oxford heraus, dass Frauen mit einer bestimmten Kombination von Varianten eines menschlichen Leukozytenantigens (HLA-B27) eine HIV-Infektion besser überstehen als Frauen mit den genetischen Subtypen HLA-A oder HLA-C. Die HLAs, die vom Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) gebildet werden, sind die bei weitem variabelste Region des menschlichen Genoms und ein wesentlicher Bestandteil des Immunsystems. Infizierte Mütter mit HIV-schützenden HLA-B-Genen hatten eine höhere Wahrscheinlichkeit, eine HIV-Infektion zu überleben und diese Gene an ihre Kinder weiterzugeben.
Es wurde vorgeschlagen, dass die relativ niedrige HIV-Rate in Westeuropa durch eine gemeinsame Variante eines Co-Rezeptors für das HIV-Viruspartikel (CCR5) begünstigt wird. Diese Variante schützt die Menschen fast vollständig vor HIV und kommt bei 13 Prozent der Europäer vor. In anderen Bevölkerungsgruppen auf der ganzen Welt, einschließlich Afrikanern, ist sie jedoch äußerst selten. Der Ursprung dieser Variante beim Menschen liegt Tausende von Jahren zurück, lange vor der AIDS-Epidemie, die erst in den späten 1970er Jahren einsetzte. Es ist daher wahrscheinlich, dass diese Variante ausgewählt wurde, weil sie vor anderen viralen oder bakteriellen Infektionen schützt.
Diese Seite wurde zuletzt aktualisiert am 2016-06-13