Haben kurzfristige Umweltfaktoren wie Stress Einfluss auf unsere Gene?

Ich liebe Bücher, die sich mit Themen beschäftigen, von denen ich nur wenig Ahnung habe. Dank dieser Bücher lerne ich mir völlig neue Dinge. Doch manchmal stolpere ich in solchen Büchern über Stellen, die ich beim ersten Lesen nicht verstehe, weil mein Grundwissen in einem bestimmten Bereich nicht ausreicht.

Eine solche Stelle in einem Buch schauen wir uns heute etwas intensiver an. Sie stammt aus dem Buch von

Joachim Bauer: Das kooperative Gen. Evolution als kreativer Prozess.

Unser Autor schreibt auf den Seiten 28 und 29 über eine Forscherin, die das, was Mendel (der Mann, der die Erbsen zählte und herausfand, dass es dominante Gene und nicht dominante Gene gibt) und Darwin (der Mann, der herausfand, dass sich Tiere dank Mutationen über Generationen so entwickeln, dass sie optimal auf ihre Umwelt angepasst sind) herausfanden, in Frage stellt.

Mendel und Darwin fanden heraus, dass Gene sich verändern, allerdings nur durch Mutationen, bzw. Neukombinationen von Genen bei der Zeugung eines neuen Lebewesens bzw. Befruchtung einer Pflanze. Sobald die Zeugung vollzogen ist, sind die Gene der Lebewesen laut Mendel und Darwin stabil.  Die Forscherin Barbara McClintock fand eine weitere Möglichkeit der Genveränderung, die nicht zum Zeitpunkt der Zeugung stattfindet, sondern danach durch massive äußere Stressoren. Ihre Erkenntnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen:

„Lebende Organismen reagieren auf schwere und anhaltende Belastungen, denen sie durch ihre Umwelt ausgesetzt werden, mit einem kreativen Prozess der Selbstmodifikation ihres Genoms.“

S. 28.

Im Rahmen ihrer Forschung erkannte Barbara

„das biologische Prinzip, dass Genome sich unter dem Einfluss von Stressoren selbst verändern können.“

S. 29.

Barbaras Forschungen bestanden unter anderem daraus, Maispflanzen mit Radioaktivität zu bestrahlen. Radioaktivität ist einer von zahlreichen äußeren Stressoren. Barbara stellte fest, dass die Pflanzen aufgrund der Bestrahlung ihr Aussehen veränderten. Der Grund für diese Veränderungen waren Transpositionselemente, als deren Entdeckerin Barbara gilt.

Nachdem ich die Stelle im Buch unseres Autors gelesen habe, schwirren mir nun einige Fragen im Kopf herum, die wir hoffentlich heute mit Hilfe des Internets beantworten können. Los geht’s.

Wer war Barbara McClintock?

1983, neun Jahre vor ihrem Tod und 81 Jahre nach ihrer Geburt erhielt die Wissenschaftlerin Barbara McClintock den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Erkenntnisse, die ihr diesen Preis eintrugen, waren zu diesem Zeitpunkt bereits drei Jahrzehnte alt. Heute gilt Barbara als Pionierin der Genetik. Doch den Großteil ihres Forscherlebens wurde sie aufgrund ihrer Forschung für verrückt gehalten. Denn das, was Barbara entdeckte, war ihrer Zeit schlichtweg voraus und passte nicht in das Wissen ihrer Zeitgenossen.

Barbara verdankt ihre Erkenntnisse dem sogenannten Indianermais, einem Mais, der unterschiedlich farbige Körner in einem Kolben hat. Dessen 10 Chromosomen studierte sie intensiv unter dem Lichtmikroskop. Gern hätte ich an dieser Stelle ein YouTube Video präsentiert, das zeigt, was genau Barbara unter ihrem Lichtmikroskop sah. Leider sind die meisten Videos, die das erklären, auf Englisch, und ich habe kein Video mit ausreichender Audioqualität gefunden, dem ich folgen konnte. Sollte Dir ein solches Video begegnen, würde es mich sehr freuen, wenn Du es mit uns teilst.

Wie funktionieren Transposionselemente?

Transposionselemente, Transposonen oder Springende Gene sind DNA-Abschnitte in Genomen, die ihre Position verändern können. Dieses englischsprachige YouTube Video erklärt im Detail, welche Arten von Transposonen es gibt und wie genau diese springen.

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Laut der Webseite der Max-Planck-Gesellschaft enthält nicht nur Barbaras Indianernmais, sondern auch das menschliche Genom springende Gene.

Sind Stressoren das gleiche wie Stress?

Nein, Stressoren sind laut der Webseite Duden.de nicht das gleiche wie Stress:

• Stressor Mittel, das Stress bewirkt; Faktor, der Stress auslöst.
• Stress erhöhte Beanspruchung, Belastung physischer oder psychischer Art.

Die radioaktiven Strahlen, die Barbara in ihrer Forschung einsetzte, waren ein Stressor, der dafür sorgte, dass die Pflanzen Stress hatten.

Unser Autor schreibt, dass radioaktive Strahlung nur ein möglicher äußerer Stressor ist. Im Internet finden wir ohne große Anstrengung zahlreiche weitere Beispiele für äußere Stressoren:

• Asbest
• elektromagnetische Felder
• Energiereiches UV-Licht
• Flüssigkeitsmangel
• Hitze
• Kälte
• Klima
• Lärm
• Licht
• Nikotin
• Verkehrsstau.

Ob jeder dieser Stressoren das Springen von Genen verursachen kann, vermag ich nicht zu sagen. Ich bezweifle allerdings, dass ein Stressor wie Verkehrsstau hierfür ausreichend ist, wobei ich es Asbest allemal zutrauen würde. Doch das ist reine Spekulation von mir.

Fazit

Unsere heutige Recherche hat nur an der Oberfläche des Themas gekratzt. Wir können unsere heutige Frage nun zuverlässig mit „es gibt äußere Stressoren wie radioaktive Strahlung, die das Genom von Mais beeinflussen können.“ beantworten. Leider habe ich noch immer nicht das Gefühl, die Sache mit den springenden Genen zu verstehen. Doch wer weiß, vielleicht lese ich ja irgendwann ein anderes Buch, dem es gelingt, diese neu entdeckte Wissenslücke zu schließen. Für den Moment freue ich mich erst einmal über das heute gelernte, auch wenn ich noch keine Ahnung habe, wie ich dieses Wissen nutzen werde.