Vererbung im Verborgenen

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Über Körpermerkmale und Krankheitsanfälligkeit entscheiden offenbar nicht allein die eigenen Gene. Geheimnisvoll beeinflusst auch nicht vererbte DNA der Eltern und Großeltern den Nachwuchs und macht die Behandlung von Leiden komplizierter.

Wenn der Genetiker Joseph H. Nadeau nach seinem Forschungsgebiet gefragt wird, umschreibt es der grauhaarige, fröhliche Forschungsdirektor des Institute for Systems Biology in Seattle gern mit dem Wort "funky". "Funky" kann mit "ungewöhnlich" bis "abgefahren" übersetzt werden, und beides trifft in diesem Fall ziemlich gut: Denn Nadeau erschüttert mit seinen Hypothesen das ehrwürdige Gebäude der Genetik bis in die Grundfesten. Der Forscher ist überzeugt, dass die Gene der Eltern und Großeltern die Merkmale nachfolgender Generationen nicht nur dann prägen, wenn sie vererbt werden, sondern auch dann, wenn sie nicht weitergegeben werden. Wie bitte? "Da kann einem ganz schön der Kopf schwirren, nicht wahr?", lacht der Forscher. Er muss täglich damit leben, dass Kollegen ihn für verrückt halten.

Allerdings hat Nadeau Belege für seine sensationelle These. Zum Beispiel ein Experiment, dessen Ergebnisse Nadeau und seine Kollegin Vicki R. Nelson im August 2010 publiziert haben. Sie untersuchten zwei Gruppen von weiblichen Mäusen, die genetisch identisch waren, obwohl sie dieselbe Mutter, aber zwei verschiedene Väter hatten. Beide Gruppen hatten dasselbe X-Chromosom von der Mutter geerbt und verfügten – weil das X-Chromosom der Väter identisch war – auch über dasselbe zweite X-Chromosom. Nach der gängigen Lehrmeinung hätten sich beide Gruppen, die unter denselben Umweltbedingungen gehalten wurden, in jenen körperlichen und physiologischen Merkmalen, die auf den beiden X-Chromosomen kodiert sind, nicht voneinander unterscheiden dürfen. Sie hätten also auch nicht davon beeinflusst werden dürfen, dass sie verschiedene Väter haben, denn als Weibchen hatten sie deren Y-Chromosom überhaupt nicht geerbt.

Trotzdem hatte diese nicht weitergegebene DNA offenbar indirekten Einfluss auf mehr als 100 untersuchte Merkmale, die auf den eigentlich ja identischen X-Chromosomen kodiert sind. Beide Tochtergruppen unterschieden sich etwa bei der Neigung, kalorienreiche Nahrung in Fett umzuwandeln, und darin, wie stark bestimmte Ängste wie die Furcht vor offenem Gelände ausgeprägt waren. Diese sogenannten "transgenerationalen Effekte" waren dabei nicht schwach ausgeprägt, sondern nahmen es laut Nelson und Nadeau hinsichtlich Häufigkeit und Stärke durchaus mit den konventionellen genetischen Effekten auf.

Erkenntnisse wie diese wirbeln derzeit die angestammte Mendel'sche Genetik gehörig durcheinander. Denn bisher fußte die Vererbungslehre auf folgender Annahme: Die Mischung von physiologischen Eigenschaften und Krankheitsrisiken in jedem Individuum (der Phänotyp) basieren auf der geerbten Abfolge von Basen oder "Buchstaben" in seiner DNA (dem Genotyp). Mit anderen Worten, die Eigenschaften einer Person sind an ihr Erbgut gekoppelt – auch wenn Umwelteinflüsse die Ausprägung der Gene beeinflussen können. Was wir heute als die grund- legenden Gesetze der Genetik kennen, wurde Mitte des 19. Jahrhunderts von dem Mönch in einem Klostergarten in Moravien entdeckt und durch die Aufklärung der Genstruktur 1953 ergänzt: Im Erbmolekül DNA bestimmt die Reihenfolge der Basenpaare den genetischen Code. Inzwischen weiß man aber, dass es nicht nur auf die Basenfolge ankommt, sondern auch auf sogenannte "epigenetische Einflüsse".

Das sind chemische Veränderungen – an den Chromosomen und an den Proteinen, auf die jeder der DNA-Fäden aufgewickelt ist –, die zwar die Basensequenz selbst nicht verändern, aber festlegen, ob ein Gen abgelesen wird oder nicht. Dieses Ablesemuster kann durch Umwelteinflüsse verändert und später auch vererbt werden.

Was aber wäre, wenn diese Betrachtungsweise einen bedeutenden Faktor der Vererbung übersehen würde? Was, wenn die DNA eines Menschen seine ererbten Krankheiten und Eigenschaften nur zum Teil erklärt und für ein genaueres Verständnis auch die DNA seiner Eltern oder sogar Großeltern bekannt sein müsste? Vor dem 1990 gestarteten Humangenomprojekt und der weiten Verbreitung von leistungsfähigen Technologien zur Gensequenzierung hätten Forscher solche Fragen als lächerlich abgetan. Mittlerweile aber stößt die Genforschung auf

Basis der Mendel'schen Lehren zunehmend an ihre Grenzen. 2009 veröffentlichte eine niederländische Forschergruppe eine aufsehenerregende Studie über die Genetik der menschlichen Körpergröße. Darin hatten die Wissenschaftler nur einen sehr geringen genetischen Einfluss auf dieses auffällige Merkmal gefunden. Die Gruppe hatte 54 DNA-Stellen untersucht, die statistischen Analysen zufolge wichtige Einflüsse für die Körpergröße darstellen. Doch zusammengenommen konnten sie nur vier bis sechs Prozent der Größenunterschiede bei mehreren Tausend Probanden erklären.