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Molekularbiologie: Die Uhr in den Genen

Wie sich aus der Analyse der Erbsubstanz DNS die Geschichte der menschlichen Evolution rekonstruieren lässt.

Text von Henning Engeln

Für eine Erbgutanalyse lassen sich einzelne Genfragmente sichtbar machen - und vergleichen (Foto von: Ag. Focus)
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Für eine Erbgutanalyse lassen sich einzelne Genfragmente sichtbar machen - und vergleichen

Eine neue Technik hat in den vergangenen 25 Jahren die Erforschung der Menschheitsgeschichte revolutioniert: die molekulare Analyse der Erbsubstanz DNS. Indem Forscher bestimmte genetische Bausteine vergleichen, können sie sagen, wie eng zwei Lebewesen miteinander verwandt sind und wer von wem abstammt. Seit es zudem möglich ist, Erbsubstanz aus jahrzehntausendealten Knochen zu gewinnen, lassen sich in diesen Vergleich sogar die Gene längst ausgestorbener Menschenarten einbeziehen.

Es ist eine Technik, die es quasi gestattet, in die Erdgeschichte zurückzureisen. Mit ihrer Hilfe können die Forscher unter anderem ermitteln, wann sich eine Art in zwei aufgespalten hat – etwa wann sich Homo sapiens und Neandertaler voneinander trennten – und wie viel Zeit seither vergangen ist.

Und so hat die genetische Analyse (auch „molekulare Uhr“ genannt) bereits etliche neue Erkenntnisse geliefert:

- Der letzte gemeinsame Vorfahr von Mensch und Schimpanse muss vor fünf bis sieben Millionen Jahren gelebt haben.

- Alle heutigen Menschen sind eng miteinander verwandt und stammen von einer „Ur-Eva“ ab, die vor rund 200000 bis 150000 Jahren in Afrika lebte. Eine kleine Gruppe dieser frühen Afrikaner verließ später den Kontinent und wurde zu den Ahnen der heutigen Europäer, Asiaten und Australier.

- Neandertaler haben sich offenbar vor mindestens 80000 Jahren im Nahen Osten mit dort ebenfalls lebenden Vertretern der Art Homo sapiens vermischt.

- In einer Epoche irgendwann vor 48000 bis 30000 Jahren lebte im Altai-Gebirge in Zentralasien ein Mensch, der einer noch unbekannten Spezies angehörte. Von dem Individuum wurde bislang nur ein Fingerknochen in der sibirischen Denisova-Höhle gefunden. Die Erkenntnis nach Analyse der Erbsubstanz: Die neu entdeckte Spezies muss sich vor rund einer Million Jahren von jenen Urmenschen abgetrennt haben, deren Entwicklung später zum Homo sapiens und zum Neandertaler führte.

Mutationen im Erbgut lassen sich als Zeitmesser verwenden
Doch wie kommen die Forscher zu solchen Aussagen? Ein Mensch trägt in fast jeder Zelle seines Körpers das gesamte Erbgut. Es besteht aus rund 23000 Genen und etwa drei Milliarden genetischen Bausteinen (oder „genetischen Buchstaben“). Bei jeder Zellteilung und Vermehrung von Lebewesen muss die riesige Anzahl an Bausteinen der DNS kopiert werden.

Und wie bei der Abschrift eines Buches können sich dabei Fehler einschleichen: Buchstaben können ausgetauscht, weggelassen oder hinzugefügt werden. Biologen sprechen von Mutationen. Sie nehmen an, dass solche Fehler mit einer gewissen Regelmäßigkeit auftreten und damit eine Art Takt vorgeben, der sich als Uhr verwenden lässt.

Solange eine Gruppe von Lebewesen sich sexuell fortpflanzt und in dem gleichen Gebiet lebt, werden alle entstehenden Mutationen ständig durchmischt. Sobald sich aber zwei Gruppen voneinander trennen, startet die Uhr.

Die Mutationen häufen sich nun in jeder Gruppe separat an und führen zu Unterschieden zwischen ihnen. Diese Unterschiede werden immer größer, je länger die beiden Populationen voneinander getrennt sind. Analysieren Forscher nun die DNS zweier Lebewesen und vergleichen sie, können sie aus der Anzahl der Unterschiede zurückrechnen, wann sich die Vorfahren der beiden getrennt haben.


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