Epigenetik

Vor rund zwanzig Jahren ist es Wissenschaftlern in den USA gelungen, die genetische Grundausstattung des Menschen – das sogenannte Genom – erstmals vollständig zu entschlüsseln. Ein Meilenstein der Forschung, der es ermöglichte, 25.000 bis 30.000 Genome zu benennen, die jeder von uns in sich trägt. Viele von ihnen konnten ihren Aufgabengebieten zugeordnet und damit Erkrankungen oder genetische Veranlagungen erklärt werden.

DNA oder DNS

Diese beiden Begriffe hört man immer wieder und sie bedeuten eigentlich genau dasselbe, nämlich die Abkürzung der beinahe unaussprechlichen chemischen Bezeichnung „Desoxyribonukleinsäure“ bzw. ihrer englischen Entsprechung „Deoxyribonucleic acid“. Die DNA findet man in fast jeder Zelle eines Menschen und sie ist überall gleich. Das heißt, dass jede der rund 200 verschiedenen Zellarten in unserem Körper – egal, ob Nerven-, Haut- oder Muskelzelle – den Bauplan für unseren gesamten Organismus enthält. Manche Gene, z. B. jene, die für den Stoffwechsel, die Zellteilung oder Reparaturmechanismen verantwortlich zeichnen, sind dabei in allen Zellen aktiv, während andere nur in speziellen Bereichen tätig werden und etwa dafür sorgen, welche Zellart letztendlich ausgeformt wird.

Fragen über Fragen

Je weiter sich die Forschung entwickelte, desto mehr ungeklärte Fragen tauchten auf. Wie konnte es beispielsweise sein, dass zwei Menschen dasselbe Krebs-Gen in sich tragen, aber nur einer der beiden tatsächlich erkrankt? Oder warum macht ein Gen, das für Diabetes verantwortlich ist, bei eineiigen Zwillingen, die ja eine identische DNA aufweisen, eine Person anfälliger für diese Erkrankung als die andere? Und vor allem: Können sich Umwelteinflüsse sowie die Ernährung positiv oder negativ auf die Aktivität der verschiedenen Gene in unserem Körper auswirken? Mit all diesen und weiteren spannenden Fragen beschäftigt sich die Epigenetik, deren Bezeichnung sich aus dem griechischen Wort „Epi“ (dazu, außerdem) und eben der Genetik an sich zusammensetzt.

Neue Erkenntnisse

Eine der wesentlichen Entdeckungen war, dass es offenbar verschiedene chemische Mechanismen gibt, die dafür verantwortlich sind, ob ein Gen aktiviert wird oder inaktiv bleibt. Die bekannteste dieser Funktionsweisen ist die sogenannte Methylierung, bei der ein kleines Molekül an einen DNA-Strang andockt, die nachfolgende Gen-Sequenz blockiert und das Gen damit praktisch ausschaltet.

Ebenfalls interessant ist der Mechanismus der Entpackung. Um überhaupt in eine Zelle hineinzupassen, liegt der DNA-Strang normalerweise extrem dicht gepackt vor. Soll eine gewisse Stelle der Sequenz nun aktiv werden, muss diese zuerst gelockert werden. Auch hier helfen wieder kleine Moleküle dabei, das Gen sozusagen einzuschalten.

All diese unterschiedlichen Stellen, auch als Markierungen bezeichnet, ergeben neben dem eigentlichen genetischen Code also einen zweiten Code, der die Gene ein- und ausschaltet. Dass diese Markierungen unter Umständen auf die folgenden Generationen weitervererbt werden, selbst wenn die Ursachen dafür auf Umwelteinflüsse, Stress oder die Ernährung zurückzuführen sind, stellt einen faszinierenden, aber ebenso umstrittenen Aspekt dieses Forschungsgebietes dar. Denn die Weitergabe von erworbenen Eigenschaften widerspricht eigentlich der klassischen Genetik komplett.

Nicht von heute auf morgen

Bislang war immer klar, dass Evolution nie direkt erfolgt. Wenn man z. B. viel Sport treibt, werden die Nachkommen trotzdem nicht athletischer, oder wenn man sich vermehrt in der Sonne aufhält, bekommen die Kinder deswegen keine weniger empfindliche bzw. dunklere Haut. Lebt man jedoch in einer Umgebung mit extremer Sonnenbelastung, besagt die Genetik, dass dunkelhäutige Menschen hier deutlich bessere Chancen in puncto Überleben und Fortpflanzung haben und sich – auf viele Generationen hinweg gesehen – durchsetzen werden. Mittlerweile gibt es allerdings einige Studien, die versuchen, diese bislang in Stein gemeißelten Ansichten zu widerlegen. Die tatsächlichen Einflüsse von Umwelt und Ernährung auf unseren genetischen Schaltplan können schon als sicher betrachtet werden.

Konkrete Anwendungen

Auch wenn die meisten Möglichkeiten und Theorien nach Zukunftsmusik klingen, gibt es bereits einige Ansätze, die unter Umständen zur Entwicklung von neuen Medikamenten führen könnten. Beispielsweise wurde beobachtet, dass der zuvor erwähnte Mechanismus der Methylierung, also das Ein- und Ausschalten bestimmter Gene, ab dem 50. Lebensjahr nicht mehr im selben Ausmaß erfolgt wie im jungen Organismus. Das könnte die Ursache dafür sein, dass mit zunehmendem Alter verschiedene Erkrankungen, wie Alzheimer, Gelenksdegeneration, oder verminderte Stressresistenz, deutlich zunehmen. Nunmehr gibt es Tests mit einem Wirkstoff, der die körpereigene Methylierung unterstützt und somit diesem Altersprozess entgegenwirkt. Es gibt also noch vieles zu erforschen auf diesem Gebiet und es sind jede Menge spannende Erkenntnisse zu erwarten.