Gen-Experiment Forscher schaffen Maus mit Riesenhirn

Menschen wachsen größere Gehirne als Schimpansen. Warum das so ist, haben Forscher in einem verrückten Experiment getestet. Sie pflanzten Mäusen DNA-Teile von beiden Primaten-Arten ein und beobachteten, wie sich das Hirn entwickelte.

Mäuse-Embryo: Menschliche DNA-Abschnitte ließen sein Hirn deutlich wachsen
Duke University/ Silver Lab

Mäuse-Embryo: Menschliche DNA-Abschnitte ließen sein Hirn deutlich wachsen


Was passiert, wenn man Teile menschlichen Erbguts in Mäuse einpflanzt? Sie bekommen ein riesiges Gehirn - zumindest, wenn man die richtigen DNA-Abschnitte einbaut. Was nach einem makaberen Forscherspaß klingt, hat einen seriösen Hintergrund. Der Versuch soll helfen zu klären, was das menschliche Gehirn besonders macht und wie es sich von dem des Schimpansen unterscheidet.

Obwohl das Erbgut von Mensch und Schimpanse zu etwa 99 Prozent identisch ist, haben Menschen deutlich größere Hirne entwickelt. So konnten wir lernen, abstrakte Sprachen zu verwenden oder komplexe Matheaufgaben zu lösen.

Debra Silver von der Duke University Medical School und Kollegen haben nun Gendatenbanken nach Unterschieden im Schimpansen- und Menschenerbgut durchsucht, die das embryonale Gehirnwachstum beeinflussen. Im Fokus standen dabei winzige DNA-Abschnitten, die bestimmen, wie oft bestimmte Gene abgelesen werden.

Zwölf Prozent größeres Gehirn

In einem solchen Gen-Steuerelement, das sie HARE5 tauften, fanden die Wissenschaftler 16 Unterschiede zwischen Mensch und Schimpanse. Also testeten sie die Auswirkungen der Abweichungen auf die Hirnentwicklung im lebenden Organismus. Sie schleusten HARE5 aus dem Menschen und dem Schimpansen in das Erbgut von Mäusen ein. Daraufhin wuchsen den Mäuse-Embryonen deutlich größere Gehirne.

HARE5 beeinflusste die Gehirnentwicklung dabei, abhängig von der Spezies, aus dem es stammte: Den Mäusen mit menschlichen DNA-Stücken wuchs ein zwölf Prozent größeres Gehirn als denen mit der Schimpansen-Version. Der Unterschied war so groß, dass man ihn mit bloßem Auge erkennen konnte, berichten die Forscher. Betroffen von der Vergrößerung war vor allem der Neocortex, in dem etwa Sprache und logisches Denken gesteuert werden.

Schnellere Entwicklung, mehr Nervenzellen

Die Unterschiede zwischen menschlicher und Schimpansen-Entwicklung könnten zwei Gründe haben. Zum einen zeigte der Versuch, dass das menschliche HARE5 früher in der Embryonalentwicklung aktiv wird, berichten Silver und Kollegen im Fachmagazin "Current Biology". Zum anderen werden die durch HARE5 gesteuerten Hirnwachstumsgene im Menschen offenbar häufiger abgelesen als im Schimpansen.

"Interessant ist, dass die unterschiedlichen Aktivitäten in einer Phase festgestellt wurden, in der sich die Vorläuferzellen der Nervenzellen vermehren, kurz bevor sie zu echten Neuronen werden", sagt Silver. Unter dem Einfluss von dem aktiveren menschlichen HARE5 reiften die Zellen schneller heran, sodass die Mäuse später mehr Nervenzellen hatten.

"Ich glaube, wir kratzen gerade erst an der Oberfläche", sagt Silver. "Wir haben noch einige weitere DNA-Abschnitte gefunden, die uns helfen können, die Besonderheit des menschlichen Gehirns besser zu verstehen." Als Nächstes wollen die Forscher beobachten, wie sich das Gehirn der manipulierten Mäuse entwickelt, wenn sie erwachsen werden.

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jme



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