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Wurmnachkommen erben auch ohne Gene ein langes Leben
Die winzigen bodenbewohnenden Würmer C. elegans , wenn ihnen Mutationen gegeben werden, die sie länger leben lassen, diese Eigenschaft auch dann weitergeben, wenn ihre Nachkommen die lebensverlängernden Mutationen nicht erben. Die Ergebnisse, heute online veröffentlicht in Natur , präsentieren eine moderne Version der Lamarckschen Vererbung , bei der erworbene Merkmale ohne Veränderungen des genetischen Codes an die Nachkommen weitergegeben werden können.
Zeichen von Methusalah: Leuchtende Regionen zeigen chemische Spuren im Genom von C. elegans identisch mit denen bei Vorfahren mit lebensdauerverlängernden Mutationen – obwohl diesem Nachkommen die Mutation fehlt.
Obwohl noch viel Forschung betrieben werden muss, wirft die neue Studie die verlockende Möglichkeit auf, dass ihre Nachkommen die Vorteile ernten könnten, wenn Oma eine Kalorienbeschränkung praktizierte, die die Expression langlebiger Gene beeinflusst.
Die Vererbung erfolgt durch Epigenetik: Veränderungen nicht in der kodierenden Sequenz der DNA (die allgegenwärtigen A, T, C und G), sondern in chemischen Veränderungen, die beeinflussen, ob Gene exprimiert werden. Eine solche Veränderung betrifft Histone, Proteine, die als Spulen für die langen DNA-Stränge einer Zelle dienen. Einige der bekanntesten Langlebigkeitsgene, die zur Sir2-Familie gehören, stellen Proteine her, die Histone verändern.
Vergangenes Jahr, Anne Brunet von Stanford und Kollegen berichteten, dass ein anderer Proteinkomplex namens ASH-2 auch Histone in verändert C. elegans , Rekonfiguration des Histon-DNA-Komplexes in einen offenen Zustand, der die Genexpression fördert. Ein Mangel an ASH-2 verlängert die Lebensdauer des Wurms um bis zu 30 Prozent.
Brunet sagt, dass dies wahrscheinlich ist, weil die DNA ohne dieses Protein in einer geschlossenen Konfiguration vorliegt und für die zelluläre Maschinerie, die die Expression von Genen ermöglicht, weniger zugänglich ist. Alterungsgene werden möglicherweise nicht so [stark] exprimiert, was dazu beitragen kann, die Lebensdauer zu verlängern, sagt sie.
In der neuen Arbeit, Brunets Doktorand, Eric Greer , blockierten die drei Schlüsselproteine, aus denen der ASH-2-Komplex besteht, indem sie ihre Gene mutierten. Wie erwartet lebten die Würmer länger – normalerweise sieben Tage länger als ihre Laborlebensdauer von 20. Dann kreuzte Greer die mutierten Würmer mit normalen Würmern, bis ihre Nachkommen die Mutationen nicht mehr aufwiesen. Trotzdem lebten die Nachkommen noch länger, ebenso wie ihre eigenen Nachkommen: Obwohl ihre Gene für die Schlüsselproteine normal waren, blieb eine epigenetische Erinnerung an Langlebigkeit bestehen. Infolgedessen wurde ihre DNA eng zusammengerollt und ihre mutmaßlichen Alterungsgene an den Rand gedrängt.
Die transgenerationale epigenetische Vererbung ist ein Bereich vieler Kontroversen, sagt Emma Whitelaw, ein Wissenschaftler der University of Adelaide, der nicht an der Forschung beteiligt war. Diese Studie wird Forscher, die mit anderen Modellorganismen arbeiten, dazu anregen, den Begriff der transgenerationalen epigenetischen Vererbung ernster zu nehmen.
Es ist noch nicht klar, inwieweit die Langlebigkeitsergebnisse gelten werden. Mögen C. elegans , Tiere von der Hefe bis zum Menschen haben eine Version von ASH-2. Ein Großteil der Alterungsforschung bei wirbellosen Tieren muss jedoch noch bei komplexeren Tieren repliziert werden.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler zeigen, dass ein erworbenes Merkmal über Generationen hinweg weitergegeben werden kann, wie Jean-Baptiste Lamarck vor zwei Jahrhunderten postulierte. EIN 2003 Studie zeigten, dass der Verzehr von DNA-methylierenden Nahrungsmitteln einer weiblichen Maus die Fellfarbe und andere Merkmale ihrer Nachkommen beeinflusst. EIN 2010 Papier fanden heraus, dass männliche Mäuse, die fettreiche Nahrung zu sich nahmen, ihre Töchter dicker machten und ihnen Typ-2-Diabetes gaben. Andere 2010 Papier fanden heraus, dass eine Änderung des Cholesterinstoffwechsels bei männlichen Mäusen durch die Ernährung das Cholesterin und die Lipide ihrer Nachkommen verändert. In jedem Fall waren keine DNA-Mutationen beteiligt – nur ein Merkmal, das die Eltern erworben und weitergegeben haben. Whitelaw nennt es eine molekulare Erinnerung an die Erfahrung der Eltern.