Der Verlust ihres Schwanzes verschaffte unseren Affenvorfahren einen evolutionären Vorteil, aber wir zahlen immer noch den Preis

Fügen Sie das Wort „Evolution“ in Google-Bilder ein und die Ergebnisse sind größtenteils Variationen eines Themas: Ralph Zallingers Illustration „March of Progress“. Wir sehen einen schimpansenähnlichen Wanderer, der von links nach rechts rennt und allmählich größer wird und aufrecht steht.

Solche Bilder – ebenso wie der Titel des Bildes – sind in den gängigen Vorstellungen der Evolution enthalten: dass wir eine Art Gipfel sind, das perfekte Produkt des Prozesses. Wir stellen uns vor, dass wir tatsächlich die fittesten und bestmöglichen Überlebenden sind. Aber so gesehen gibt es ein Paradoxon. Wenn wir so außergewöhnlich sind, wie kommt es dann, dass so viele von uns an Entwicklungs- oder genetischen Krankheiten leiden?

Eine neue Studie, veröffentlicht in Naturliefert eine Erklärung für unsere fehleranfällige frühe Entwicklung, indem es die genetischen Veränderungen untersucht, die es unseren Vorfahren ermöglichten, ihren Schwanz zu verlieren.

Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass etwa die Hälfte aller befruchteten Eizellen nie zur Geburt gelangen. Bei Fischen und Amphibien ist ein solch früher Tod beispiellos. Von denen von uns, die das Glück haben, geboren zu werden, leiden knapp 10 % an einer von Tausenden „seltenen“ genetischen Krankheiten wie Hämophilie. Nicht ganz so seltene Krankheiten wie Sichelzellenanämie und Mukoviszidose betreffen noch mehr von uns.

Sicherlich wäre dies bei einer erfolgreichen evolutionären Spezies nicht der Fall? Wo ist der Fortschritt?

Es gibt mehrere mögliche Lösungen für dieses Problem. Erstens haben wir im Vergleich zu anderen Arten eine ungewöhnlich hohe Mutationsrate. Es besteht eine relativ hohe Wahrscheinlichkeit, dass Ihre DNA eine Veränderung aufweist, die Ihre Mutter oder Ihr Vater nicht geerbt haben. Sie wurden wahrscheinlich mit 10 bis 100 neuen Veränderungen in Ihrer DNA geboren. Bei den meisten anderen Arten liegt diese Zahl unter eins, oft sogar deutlich unter eins.

Die Genetik der Schwänze

Es gibt auch andere Lösungen. Einer der offensichtlichsten Unterschiede zwischen uns und vielen verwandten Primaten besteht darin, dass wir keinen Schwanz haben. Der Verlust des Schwanzes erfolgte vor etwa 25 Millionen Jahren (zum Vergleich: Unser gemeinsamer Vorfahre mit dem Schimpansen reicht etwa 6 Millionen Jahre zurück). Wir haben das Steißbein immer noch als evolutionäres Überbleibsel dieser schwanztragenden Abstammung.

Der Verlust des Schwanzes ging bei unseren Affenvorfahren einher mit der Entwicklung eines geraderen Rückens und damit der Tendenz, nur zwei der vier Gliedmaßen zur Stützung des Körpers zu nutzen. Obwohl wir darüber spekulieren können, warum diese evolutionären Veränderungen gekoppelt sein könnten, löst dies nicht das Problem, wie (und nicht warum) sich der Schwanzverlust entwickelt hat: Was waren die zugrunde liegenden genetischen Veränderungen?

Die aktuelle Studie befasste sich speziell mit dieser Frage. Er identifizierte einen faszinierenden genetischen Mechanismus. Viele Gene ermöglichen zusammen die Entwicklung des Schwanzes bei Säugetieren. Das Team stellte fest, dass schwanzlose Primaten über ein zusätzliches „springendes Gen“ verfügen – DNA-Sequenzen, die in neue Bereiche des Genoms übertragen werden können – in einem dieser schwanzbestimmenden Gene, TBXT.

Unsere DNA besteht viel mehr aus Resten solcher springenden Gene als aus sequenzspezifierenden Proteinen (die klassische Funktion von Genen), daher ist der Gewinn eines springenden Gens nichts Besonderes.

Skalierbare Kosten

Ungewöhnlich war die Wirkung, die dieser neue Zusatz hervorrief. Das Team stellte außerdem fest, dass dieselben Primaten nur wenige Schritte entfernt ein älteres, aber ähnliches Sprunggen in der DNA hatten, das auch in das TBXT-Gen integriert war.

Der Effekt der Nähe dieser beiden Elemente bestand darin, die Verarbeitung der resultierenden TBXT-Messenger-RNA (Moleküle, die aus DNA hergestellt wurden und Anweisungen zur Herstellung von Proteinen enthalten) zu verändern. Die beiden springenden Gene können in der RNA zusammenkleben, wodurch der RNA-Block zwischen ihnen von der proteinkodierten RNA ausgeschlossen wird, was zu einem kürzeren Protein führt.

Um die Auswirkung dieses ungewöhnlichen Ausschlusses zu sehen, ahmte das Team diese Situation genetisch bei Mäusen nach, indem es eine Version des Maus-Tbxt-Gens schuf, dem ebenfalls der ausgeschlossene Abschnitt fehlte. Und tatsächlich ist es umso wahrscheinlicher, dass die Maus ohne Schwanz geboren wird, je mehr Form die RNA mit dem Genabschnitt ausschließt.

Wir haben dann einen starken Kandidaten für eine Mutationsveränderung, die der Entwicklung zur Schwanzlosigkeit zugrunde liegt.

Doch dem Team fiel noch etwas Seltsames auf. Wenn Sie eine Maus erschaffen, bei der nur die Tbxt-Form des Gens ohne den Abschnitt vorhanden ist, kann sie eine Krankheit entwickeln, die dem menschlichen Zustand sehr ähnelt: Spina bifida (d. h. die Wirbelsäule und das Rückenmark entwickeln sich in der Gebärmutter nicht richtig, was zu einer Lücke in der Gebärmutter führt). die Gebärmutter). Wirbelsäule). Mutationen im menschlichen TBXT wurden bereits mit dieser Pathologie in Verbindung gebracht. Andere Mäuse hatten andere Defekte an der Wirbelsäule und dem Rückenmark.

Das Team vermutet, dass Spina bifida ebenso ein evolutionärer Überbleibsel des Fehlens eines Schwanzes ist, den wir alle haben, und dass Spina bifida möglicherweise auch ein seltener Überbleibsel ist, der aus der Störung des Gens resultiert, das ihr zugrunde liegt. – neigt zu unserem Schwanzmangel.

Schwanzlos zu sein sei ein großer Vorteil, sagten sie, und das erhöhte Auftreten von Spina bifida sei es immer wert. Dies kann bei vielen genetischen und entwicklungsbedingten Krankheiten der Fall sein: Sie sind das gelegentliche Ergebnis einer Mutation, die uns im Großen und Ganzen geholfen hat. Neuere Arbeiten zeigen beispielsweise, dass genetische Varianten, die uns bei der Bekämpfung von Lungenentzündungen helfen, uns auch für Morbus Crohn prädisponieren.

Dies zeigt, wie trügerisch der Fortschritt sein kann. Die Evolution kann nur mit der jederzeit vorhandenen Variation umgehen. Und wie diese aktuelle Studie zeigt, sind viele Veränderungen auch mit Kosten verbunden. Es war weniger ein Spaziergang als vielmehr ein betrunkenes Stolpern.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.