Fit für das Leben auf dem "Dach der Welt"
Unwirtliche Höhenlage
Der Mensch ist eigentlich nicht geschaffen für das Leben in hohen Lagen. Die immer dünner werdende Luft belastet den Organismus. Auf dem mitten im Himalaya-Gebirge gelegenen tibetischen Hochland ist die Sauerstoffkonzentration etwa um 40 Prozent geringer als auf Meereshöhe. Die einheimischen Tibeter kommen mit diesen schwierigen Bedingungen auf mehr als 4.000 Metern Seehöhe dennoch recht gut zurecht.
Flachlandbewohner ermüden in diesen Höhen sehr schnell oder bekommen Kopfschmerzen. Auch für den Nachwuchs hat das sauerstoffarme Leben negative Folgen, Babys haben ein geringeres Geburtsgewicht und die Kindersterblichkeit ist höher. Tibeter kennen derlei Probleme nicht. Sie müssen daher entsprechende genetische Anpassungen durchlebt haben, wie Forscher rund um Xin Yi von der chinesischen Akademie der Wissenschaft vermutet hatten.
Genom-Vergleich
Zur Studie in "Science":
"Sequencing of 50 Human Exomes Reveals Adaptation to High Altitude" von Xin Yi et al.
Für die aktuelle Studie machte sich das Team auf die Suche nach den genetischen Unterschieden. Auf tibetischer Seite haben sie dafür das Genom von 50 nicht miteinander verwandten Hochlandbewohnern analysiert, die in zwei Dörfern auf 4.300 sowie 4.600 Metern Seehöhe leben. Alle gaben an, dass ihre Familien mindestens drei Generationen hier verbracht hatten. Außerdem untersuchten die Wissenschaftler, wie viel Sauerstoff, rote Blutkörperchen und Hämoglobin die Versuchspersonen im Blut hatten.
Als Vergleichsgruppe dienten 40 Han-Chinesen aus Peking, das nur auf einer Seehöhe von 50 Metern liegt. Diese "ethnischen" Chinesen machen heute über 90 Prozent der Gesamtbevölkerung der Volksrepublik China aus.
Danach wurden die aktiven Teile des Genoms beider Gruppen sequenziert und verglichen. Die Häufigkeit von Polymorphismen, also Mutationen oder Genvarianten, die größere Bevölkerungsgruppen betreffen, war bei den insgesamt etwa 20.000 untersuchten Genen recht ähnlich. Aber bei 30 Genen zeigte sich ein erheblicher Unterschied. Hier waren bei den Tibetern deutlich häufiger Mutationen aufgetreten. Die Hälfte davon hat den Forschern zufolge Einfluss darauf, wie der Körper Sauerstoff verarbeitet. Eine einzige Mutation trugen sogar über 90 Prozent der Tibeter, aber lediglich zehn Prozent der Han-Chinesen.
"Superathleten-Gen"
Diese weitverbreitete Mutation betrifft das Gen EPAS1, auch bekannt als "Superathleten-Gen", das für den Sauerstoffwechsel wesentlich zu sein scheint. Laut den Forschern ist es für die Regulierung des Hämoglobins in Abhängigkeit vom verfügbaren Sauerstoff verantwortlich. Es wurde vor wenigen Jahren entdeckt. Wie die Bezeichnung schon nahe legt, sollen manche Varianten des Gens sportliche Leistungen verbessern.
Die entsprechende Punktmutation bei den Tibetern führt der Studie zufolge paradoxerweise zu einer Verringerung der roten Blutzellen und zu einem niedrigeren Hämoglobin-Spiegel. Dennoch sei bei den Trägern derselbe Sauerstoffanteil wie bei Nichtträgern messbar. Es handle sich vermutlich um einen spezialisierten angeborenen Mechanismus, auch bei niedrigen Mengen mit dem vorhandenen Sauerstoff das Auslangen zu finden.
Rasante Anpassung
Die Analyse ergab außerdem, dass die gemeinsamen Vorfahren von Tibetern und Han-Chinesen sich erst vor etwa 2.750 Jahren in zwei Gruppen teilten. Die größere der Gruppen sei auf die Hochebene von Tibet gezogen. Danach ist sie allerdings dramatisch geschrumpft, wohingegen die Population der Han-Chinesen stark angewachsen ist und heute den Großteil der chinesischen Bevölkerung ausmacht. Ob sich der tibetische Zweig mit den ansässigen Bewohnern der Hochebene vermischt hat oder ihn ersetzt hat, lässt sich laut den Forschern nicht sagen.
Die Mutationen, die dem Volk das Überleben in diesen Höhen ermöglicht haben, müssen daher in diesem Zeitraum aufgetaucht sein. "Das ist die schnellste genetische Veränderung, die je bei Menschen festgestellt wurde", meint Koautor Rasmus Nielsen von der University of California Berkeley. Sie sei sogar schneller als jene Mutation, die es den Nordeuropäern ermöglicht, Milchzucker zu verdauen. Deren Ausbreitung hat den Forschern zufolge immerhin 7.500 Jahre gebraucht.
"Bei einer derartig rasanten Anpassung mussten vermutlich eine ganze Menge Leute sterben, einfach weil sie nicht die richtige Version des Gens besaßen", so Nielsen. Die Mutation sei somit ein überzeugendes Beispiel für natürliche Selektion beim Menschen.
Eva Obermüller, science.ORF.at
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