Erbgut-Vergleich Gen-Variationen enthüllen Weg des Menschen

Wissenschaftler haben Variationen im Erbgut von knapp 500 Menschen aus verschiedenen Kontinenten untersucht. Die Studie bestätigt, dass der Mensch die Erde vom Süden Afrikas aus besiedelt hat.


Astronomen nutzen immer größere Teleskope, um in die Tiefen des Alls schauen zu können. Molekularbiologen greifen zu immer ausgefeilteren Genanalysen, um die Entwicklung der Menschheit nachzeichnen zu können. Ein genetischer Vergleich von 485 Menschen aus aller Welt hat nun bestätigt, dass die Ursprünge des Menschen im Süden Afrikas liegen. Nachdem Afrika besiedelt war, seien jeweils kleine Gruppen in Richtung neuer Kontinente aufgebrochen, berichten Noah Rosenberg und seine Kollegen von der University of Michigan im Magazin "Nature" (Bd. 451, S. 998).

Variationen des Erbguts: Die Karte zeigt, wie groß die genetischen Unterschiede in Afrika sind
University of Michigan

Variationen des Erbguts: Die Karte zeigt, wie groß die genetischen Unterschiede in Afrika sind

Nach Afrika seien Menschen in den Nahen Osten, nach Europa, Asien, auf die pazifischen Inseln und schließlich nach Amerika gelangt. Dabei hätten die Auswanderer jeweils die feinen genetischen Unterschiede ihrer Vorfahren mit auf die Reise genommen und an die Nachkommen weitergegeben. Von Kontinent zu Kontinent entstanden dabei typische Variationen. Heutige Analysen decken diese Differenzen mit großer Genauigkeit auf und verfolgen damit die genetische Vergangenheit der jeweiligen Gruppen und deren Herkunft weit zurück.

Da immer nur wenige Menschen weiterwanderten, begann die Besiedlung einer neuen Region jeweils nur mit einer relativ kleinen genetischen Ausstattung - Forscher sprechen dabei von einem genetischen Flaschenhals. Daher nimmt die genetische Vielfalt mit zunehmender Distanz zu Afrika insgesamt ab - mit diesem Wissen lässt sich heute auch ein Stammbaum aufstellen.

Gen-Vokabular
Das menschliche Genom
Der Mensch hat in jeder seiner Körperzellen zweimal 23 Chromosomen. Die sind nichts anderes als lange Stränge von Desoxyribonukleinsäure, kurz DNA. Sie setzt sich unter anderem zusammen aus vier Grundbausteinen, den Nukleinbasen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin (abgekürzt A, C, G und T). In der DNA-Doppelhelix sind die Basen in Paaren angeordnet. Die menschliche DNA besitzt etwa drei Milliarden Basenpaare. Bestimmte Abschnitte von Basenpaaren bilden Gene - die Blaupause für die Proteine. Nach derzeitiger Schätzung hat der Mensch etwa 25.000 Gene.
SNPs
Das Erbgut zweier Menschen ist sich zu 99,9 Prozent ähnlich, alle angeborenen Unterschiede werden von weniger als 0,1 Prozent der DNA bestimmt. Ein großer Teil dieser Variationen sind sogenannte Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs oder "Snips") - Teilstücke der langen Buchstabensequenz aus A, C, G und T, die sich in genau einem Buchstaben unterscheiden, etwa wie diese beiden: GATCGA - GATGGA. Viele der häufigsten Krankheiten können mit dem Auftreten bestimmter SNPs in Verbindung gebracht werden. Jeder einzelne SNP hat aber unter Umständen nur einen schwachen Effekt.
Haplotyp
Haplotyp nennt man Gegenden auf dem DNA-Strang eines Chromosoms, in denen bestimmte SNPs gehäuft auftreten. Größere Gruppen von Menschen teilen oft den gleichen Haplotyp. Wer an einer bestimmten Stelle ein A und an einer anderen ein C hat, bei dem lässt sich dann vorhersagen, wie alle anderen SNPs in der betreffenden Sequenz aussehen - ohne, dass man jeden Buchstaben einzeln untersuchen muss.
HapMap
Im Oktober 2007 wurde die HapMap (die Haplotyp-Karte) publiziert. Mit großem Aufwand sammelte ein internationales Konsortium von Wissenschaftlern dafür DNA von Menschen aus verschiedenen Weltgegenden. Nahezu alle Haplotypen, die häufiger als bei fünf Prozent der Menschheit vorkommen, sollen auf der HapMap erfasst sein. Das spart bei Genom-Untersuchungen Arbeit: Kennt man einige entscheidende SNPs einer Person, kann man nun auf den Haplotyp in dieser Region der DNA schließen, weiß also automatisch über alle anderen SNPs der Person in diesem Bereich bescheid. Analysen werden einfacher - und billiger. Die HapMap-Daten sind frei verfügbar.
Rosenberg und seine Kollegen hatten Vertreter von 29 Gruppen aus 5 Kontinenten einbezogen. Statt selbst um die Welt zu reisen, bedienten sie sich einer Sammlung genetischen Materials des Human Genome Diversity Project (HGDP), einer Sammlung biologischen Materials von mehr als 1000 Menschen rund um den Globus. Untersucht wurden drei verschiedene Arten von Genvariationen: SNP (siehe Kasten), CNV (Gene copy number variants oder Varianten von Genduplikatione) und Haplotypen (siehe Kasten.

Viel genauere Herkunftsbestimmung

Die Forscher haben für ihre Auswertung bislang nur einige Stellen des Genoms gelesen, dass bei jedem Menschen rund 3,2 Milliarden Bausteine umfasst. Das nächste große Ziel der Genetiker weltweit ist es, die Genome von 1000 Menschen vollständig zu sequenzieren. Das ließe eine weitaus bessere Analyse und eine viel genauere Herkunftsbestimmung zu. "Unsere Studie ist eine der ersten einer ganzen Welle neuer, extrem genauer Untersuchungen der genetischen Variation beim Menschen", erklärte Rosenberg.

Eine zweite Studie in "Nature" (S. 994) untersucht mit sehr ähnlichen Techniken die genetischen Unterschiede zwischen 20 Amerikanern europäischer und 15 Amerikanern afrikanischer Herkunft. Dabei zeigte sich, dass die von Europäern stammenden Amerikaner eine geringere genetische Variation aufweisen als Amerikaner mit afrikanischen Vorfahren.

Die Ergebnisse kamen für die Forscher um Mitautor Steffen Schmidt vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen nicht ganz unerwartet. Sie zeigen, dass nur eine kleine Menschengruppe Afrika verlassen hat, um Europa zu besiedeln. Die Europäer eroberten ihren Kontinent demnach von Anfang an mit einer etwas eingeschränkten genetischen Ausstattung und trugen diese dann auch nach Amerika - Schmidt und seine Kollegen sprechen auch hier von einem genetischen Flaschenhals.

hda/dpa



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