Toxine im Zusammenhang mit erblicher Krankheit
Eine heutige Krankheit könnte auf die Exposition eines Vorfahren gegenüber Umweltgiften während der Schwangerschaft zurückzuführen sein.
PULLMAN, Wash. – Eine Krankheit, unter der Sie heute leiden, könnte eine Folge der Exposition Ihrer Urgroßmutter gegenüber einem Umweltgift während der Schwangerschaft sein.
Forscher der Washington State University kamen zu dieser bemerkenswerten Schlussfolgerung, nachdem sie herausgefunden hatten, dass Umweltgifte die Aktivität der Gene eines Tieres so verändern können, dass dies über mindestens vier Generationen nach der Exposition übertragen wird. Ihre Entdeckung deutet darauf hin, dass Toxine eine Rolle bei erblichen Krankheiten spielen könnten, die zuvor ausschließlich auf Genmutationen zurückgeführt wurden. Sie deutet auch auf eine Rolle von Umwelteinflüssen während der Evolution hin. „Es ist eine neue Art, über Krankheiten nachzudenken“, sagte Michael K. Skinner, Direktor des Zentrums für Reproduktionsbiologie. „Wir glauben, dass dieses Phänomen weit verbreitet sein und ein wichtiger Faktor für das Verständnis der Krankheitsentstehung sein wird.“
Die Arbeit wird in der Ausgabe vom 3. Juni des Science Magazine veröffentlicht. Skinner und ein Team von Forschern der WSU setzten trächtige Ratten während des Zeitraums, in dem das Geschlecht ihrer Nachkommen bestimmt wurde, Umweltgiften aus. Die Verbindungen – Vinclozolin, ein häufig in Weinbergen verwendetes Fungizid, und Methoxychlor, ein Pestizid, das DDT ersetzte – sind als endokrine Disruptoren bekannt, synthetische Chemikalien, die die normale Funktion von Fortpflanzungshormonen stören. Skinners Gruppe verwendete höhere Toxinkonzentrationen, als normalerweise in der Umwelt vorhanden sind, aber ihre Studie wirft Bedenken hinsichtlich der langfristigen Auswirkungen solcher Toxine auf die menschliche und tierische Gesundheit auf. Weitere Arbeiten werden erforderlich sein, um festzustellen, ob niedrigere Konzentrationen ähnliche Auswirkungen haben.
Trächtige Ratten, die den endokrinen Disruptoren ausgesetzt waren, produzierten männliche Nachkommen mit niedriger Spermienzahl und geringer Fruchtbarkeit. Diese Männchen konnten jedoch immer noch Nachkommen zeugen, und als sie mit Weibchen gepaart wurden, die den Toxinen nicht ausgesetzt gewesen waren, hatten ihre männlichen Nachkommen die gleichen Probleme. Der Effekt hielt über alle getesteten Generationen an, wobei über 90 Prozent der männlichen Nachkommen in jeder Generation betroffen waren. Während die Auswirkungen auf die erste Generation keine Überraschung waren, war der transgenerationale Effekt unerwartet. Wissenschaftler wissen seit langem, dass genetische Veränderungen über Generationen hinweg bestehen bleiben und in der Regel in ihrer Häufigkeit abnehmen, wenn die mutierte Form eines Gens an einige, aber nicht alle Nachkommen eines Tieres weitergegeben wird. Die aktuelle Studie zeigt die potenziellen Auswirkungen sogenannter epigenetischer Veränderungen.
Epigenetische Vererbung bezieht sich auf die Übertragung biologischer Informationen von Eltern an Nachkommen, die nicht in der DNA-Sequenz kodiert sind. Stattdessen stammen die Informationen von kleinen Chemikalien, wie Methylgruppen, die an die DNA gebunden werden. Bei der epigenetischen Übertragung bleiben die DNA-Sequenzen – die Gene – gleich, aber die chemischen Modifikationen verändern die Funktionsweise der Gene. Epigenetische Veränderungen wurden bereits beobachtet, aber sie wurden nicht als auf spätere Generationen übertragbar angesehen. Während sich diese Forschung auf die Auswirkungen dieser Veränderungen auf die männliche Fortpflanzung konzentrierte, deuteten die Ergebnisse darauf hin, dass Umwelteinflüsse multigenerationale Auswirkungen auf erbliche Krankheiten haben könnten. Laut Skinner könnten epigenetische Veränderungen eine Rolle bei Krankheiten wie Brustkrebs und Prostatakrebs spielen, deren Häufigkeit schneller zunimmt, als es zu erwarten wäre, wenn sie allein das Ergebnis genetischer Mutationen wären.
Die Erkenntnis, dass ein Umweltgift ein erbliches Merkmal dauerhaft umprogrammieren kann, könnte auch unser Konzept der Evolutionsbiologie verändern. Die traditionelle Evolutionstheorie besagt, dass die Umwelt hauptsächlich eine Kulisse ist, auf der die Selektion stattfindet, und dass Unterschiede zwischen Individuen aus zufälligen Mutationen in der DNA entstehen. Die Arbeit von Skinner und seiner Gruppe wirft die Möglichkeit auf, dass Umweltfaktoren eine viel größere Rolle in der Evolution spielen könnten, als bisher angenommen wurde. Diese Forschung wurde teilweise durch ein Stipendium der US-Umweltschutzbehörde (EPA) im Rahmen des STAR-Programms an Skinner unterstützt.
Verwandte Websites
- Washington State University, WSU Center for Reproductive Biology: http://www.crb.wsu.edu/
- Michael Skinners Website: www.skinner.wsu.edu
- WSU Research News and Features: http://researchnews.wsu.edu/ Veröffentlichungsdatum: 2. Juni 2005
- Kontakt: Michael Skinner, Center for Reproductive Biology skinner@wsu.edu, 509-335-1524
- Cherie Winner, WSU News Service, cwinner@wsu.edu, 509-335-4846
- James Tinney, WSU News Service, jltinney@wsu.edu, 509-335-8055
