Rattenexperiment: Chemikalie ändert Verhalten späterer Generationen

Eine Dosis eines Pflanzenschutzmittels beeinträchtigt nicht nur trächtige Ratten - sondern auch deren Urenkel. Ein Experiment mit den Nagern zeigt, was für weitreichende Folgen giftige Chemikalien haben können.

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Corbis

Ratte: Stressanfälligkeit von Erfahrungen der Urgroßmutter beeinflusst

Waren trächtige Ratten einem Pflanzenschutzmittel ausgesetzt, kann dies noch Generationen später die Stresstoleranz, den Stoffwechsel und das Verhalten der Nachkommen prägen. US-amerikanische Wissenschaftler hatten die Weibchen einmalig einem giftigen Fungizid ausgesetzt. Anschließend hielten sie diese Tiere und ihre Nachkommen in schadstofffreier Umgebung, wie sie im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences" berichten.

Die Nachkommen dieser Ratten reagierten noch nach drei Generationen sensibler auf Stress und hatten ein höheres Körpergewicht als Ratten mit unbelasteten Vorfahren. Die Aktivität zahlreicher Gene im Gehirn sei bei diesen Ratten ebenfalls verändert gewesen, schreiben die Forscher um Michael Skinner von der University of Texas in Austin.

Weitervererbt werden die Effekte des Umweltgifts über sogenannte epigenetische Veränderungen. Das Fungizid beeinflusst Anlagerungen am Erbgut, die das Ablesen bestimmter Gene blockieren können. Untersuchungen haben gezeigt, dass solche epigenetischen Veränderungen auch bei Menschen weiter vererbt werden, so beeinflusst es etwa die Genaktivität eines Kindes, wenn die Mutter während der Schwangerschaft Opfer von häuslicher Gewalt wurde.

Passiert Ähnliches beim Menschen? Das kann die Studie nicht klären

Das Experiment mit den Ratten zeigt allerdings eine viel langfristigere Wirkung. "Wir haben bisher nicht gewusst, dass die Umweltbelastung der Vorfahren auch das Stressverhalten quasi programmieren kann", sagt Studienleiter Skinner. Die neue Erkenntnis bedeute nichts weniger, als dass ein Kontakt der Urgroßmutter mit einem Umweltgift ausreiche, um unter Umständen noch die Gehirnentwicklung des Urenkels dauerhaft zu verändern.

Skinner und seine Kollegen vermuten, dass Ähnliches beim Menschen passieren könne - was sie allerdings mit ihrem Versuch nicht belegen können. Sie meinen dennoch, die Beobachtung könne möglicherweise erklären, warum sich heute bestimmte psychische Störungen wie Autismus häufen oder wieso manche Menschen anfälliger für posttraumatische Stresserkrankungen sind als andere. "Wir sind nun die dritte Generation seit dem Beginn der chemischen Industrialisierung, seitdem sind die Menschen mit solchen chemischen Umweltgiften in Kontakt gekommen", meint David Crews, Erstautor der Studie.

Das Prinzip gleiche einem Zwei-Treffer-Modell, meinen die Wissenschaftler: Der erste Treffer, der vor Generationen erfolgt sein könne, bestimmt, wie stark sich der zweite Treffer - der individuelle Stress - auswirke. "Wie gut jemand mit anderen Menschen umgehen kann und wie er auf Stress reagiert, kann daher genauso auf das epigenetische Erbe der Vorfahren zurückgehen wie auf die individuellen Erfahrungen in der Kindheit", sagt Skinner.

Für ihre Studie hatten die Forscher schwangere Rattenweibchen kurzzeitig dem Fungizid Vinclozolin ausgesetzt. Dieses Pflanzenschutzmittel wurde in Deutschland knapp 20 Jahre lang im Weinbau, Obstbau und bei Raps gegen Pilzkrankheiten der Pflanzen eingesetzt. Weil es den Hormonhaushalt beeinflusst, wurde es vor mehreren Jahren verboten.

Die Urenkel dieser Rattenweibchen wurden, gemeinsam mit gleichaltrigen Nachkommen nicht belasteter Weibchen, jeweils paarweise in Käfigen gehalten und verschiedenen Tests unterzogen. Die Forscher prüften unter anderem, wie ängstlich sich die Ratten unter Stress verhielten und wie stark sie an ihnen unbekannten Artgenossen interessiert waren. Außerdem untersuchten sie den Hormonhaushalt der Tiere und die Aktivität zahlreicher Gene im Gehirn. Die Nachkommen der chemisch belasteten Weibchen unterschieden sich sowohl im Verhalten, als auch im Hormonhaushalt und der Genaktivität von den Kontrolltieren.

wbr/dapd

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Das Erbgut
Genom
Das Genom bezeichnet das gesamte Erbgut eines Organismus. Außer bei einigen Viren besteht es immer aus DNA (Desoxyribonukleinsäure). Das Genom beinhaltet den Bauplan für die Produktion sämtlicher Proteine (Eiweißmoleküle), die ein Organismus zum Leben benötigt. Ein Gen ist ein Sequenzabschnitt auf dem Genom und beinhaltet die Erbinformation für ein Protein. Die einzelnen Bausteine der DNA sind vier verschiedene sogenannte Nukleinsäuren: A, C, T und G.
Messenger-RNA (mRNA)
Die mRNA ist eine Art Genabschrift oder Blaupause der DNA. Nur die mRNA kann von den Proteinfabriken der Zellen, den sogenannten Ribosomen gelesen werden. Sie gibt ihnen vor, in welcher Reihenfolge Aminosäuren - die Bausteine von Proteinen - für das jeweilige Protein zu verknüpfen sind.
Codon
Ein Codon ist eine Folge von drei Bausteinen (Nukleotiden oder Basen) der DNA und analog auch der mRNA. Ein Codon steht für eine bestimmte Aminosäure oder als Stoppsignal, welches das Ende einer Bauanweisung für ein Protein kennzeichnet.
Genetischer Code
Der genetische Code ist die Zuordnung der Basen-Dreiergruppen und der Aminosäuren. Da vier verschiedene Basen zur Auswahl stehen, umfasst der genetische Code insgesamt 64 Codons. Für die meisten Aminosäuren gibt es daher mehr als ein Codon. So stehen beispielsweise die Codons CAG und CAA für die gleiche Aminosäure, die Glutaminsäure.
Transfer-RNA (tRNA)
Die tRNAs übernehmen eine Adapterfunktion beim Bau der Proteine: Jede tRNA hat auf der einen Seite jeweils ein sogenanntes Anticodon, das passend zum Codon auf der mRNA ist. Auf der anderen Seite ist sie mit der zugehörigen Aminosäure beladen. Auf diese Weise wird der genetische Code auf der mRNA abgelesen und in die entsprechende Aminosäurekette zum Protein verwandelt. Dieser Prozess geschieht in den Ribosomen.