2023 Autor: Bryan Walter | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-24 23:09
Genetiker der Cornell University (USA) führten zusammen mit Anthropologen aus Harvard eine groß angelegte Analyse der Prävalenz verschiedener genetischer Varianten durch, die die Synthese von Omega-ungesättigten Fettsäuren bei alten und modernen Europäern bestimmen. Wenn die alten Jäger und Sammler diese Gene nicht wirklich brauchten und die Selektion die Verbreitung "schwacher" Varianten von Enzymen begünstigte, dann begannen sich mit der Verbreitung der Landwirtschaft und dem Übergang zu pflanzlicher Nahrung "starke" Varianten bei den Europäern durchzusetzen. Die Forschung wird in der Zeitschrift Nature Ecology & Evolution veröffentlicht.
Die Ernährung war schon immer eng mit der Entwicklung unserer Vorfahren verbunden. Eines der berühmtesten und uns in Bezug auf die Zeitskala ziemlich nahestehenden Beispiele sind Mutationen im Laktase-Gen, die es Rinderzüchtern ermöglichten, im Erwachsenenalter Milch zu konsumieren, und die unabhängig in verschiedenen Populationen auftraten. Es stellte sich heraus, dass ein wichtiger adaptiver Vorteil auch die Fähigkeit ist, Omega-ungesättigte Fettsäuren in ausreichender Menge zu synthetisieren. Diese Substanzen sind für eine Person für die richtige Entwicklung des Nerven- und Immunsystems notwendig. Sie werden aus tierischen Produkten, insbesondere Fleisch und Fisch, gewonnen. Eine pflanzliche Ernährung liefert nicht die erforderliche Menge dieser Komponenten.
Der Mensch verfügt über die Enzyme, die benötigt werden, um ungesättigte Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren aus kürzeren Vorläufern zu bilden, die aus pflanzlichen Lebensmitteln gewonnen werden können. Diese Enzyme werden von den Genen FADS1, 2, 3 kodiert, die sich in einem genetischen Locus von etwa 85.000 Basenpaaren befinden. Zuvor haben Genetiker bereits festgestellt, dass dieser Locus in einigen Populationen einer positiven natürlichen Selektion unterliegt. In einer neuen groß angelegten Studie beschlossen amerikanische Genetiker, das Schicksal verschiedener Allele (Varianten) dieses Locus bei alten Jägern und Sammlern, die vor der neolithischen Revolution in Europa lebten, und bei Vertretern nachfolgender Populationen, einschließlich einer großen Kohorte moderner Europäer.
Die neolithische Revolution in Europa begann vor etwa 8,5 Tausend Jahren und war von der Ausbreitung der Landwirtschaft geprägt. Wie wir bereits geschrieben haben, wurde die Landwirtschaft anscheinend von Menschen aus dem Nahen Osten nach Europa gebracht. Die Folge dieses Ereignisses war eine radikale Ernährungsumstellung von Fisch und Fleisch auf Gemüse mit Zusatz von Milchprodukten. Wissenschaftler haben herausgefunden, wie sich die Ernährungsumstellung auf die Fähigkeit auswirkt, ungesättigte Fettsäuren unabhängig zu synthetisieren, die mit dem Aufkommen der Landwirtschaft in Lebensmitteln zu fehlen begannen.
Nach der Analyse der Prävalenz vieler Polymorphismen am FADS-Locus in verschiedenen Populationen haben die Wissenschaftler fünf Haupthaplotypen identifiziert, d. h. Gruppen verbundener vererbter Varianten. Für die Analyse wurden Daten aus offenen Datenbanken entnommen, darunter der Datenbank des Projekts „Thousand Genomes“, in dem Molekularbiologen die komplette Sequenz der Genome von Menschen unterschiedlicher Nationalität ermitteln. Die als D und M2 bezeichneten Haplotypen entsprechen gegensätzlichen Varianten der Manifestation der FADS-Gene – D bestimmt die hohe Expressionsrate der FADS-Gene, also die „starke“Variante des Enzyms, und M2 die niedrige Expressionsrate der FADS-Gene Expression, also die „schwache“Variante des Enzyms.
Häufigkeit des Auftretens verschiedener FADS-Allele in vier alten Populationen
Es stellte sich heraus, dass das Aufkommen der Landwirtschaft in Europa den Trend der Ausbreitung der Fähigkeit, Omega-ungesättigte Fettsäuren unabhängig zu synthetisieren, ins Gegenteil änderte. Unter alten Jägern und Sammlern wirkte sich die positive Selektion auf den M2-Haplotyp aus und verdoppelte seine Prävalenz von 29 auf 56 Prozent über einen Zeitraum von 30 auf 7,5 Tausend Jahre. Gleichzeitig sank die Prävalenz des Haplotyps D von 35 Prozent auf null. Mit der Ankunft der Landwirte in Europa begann die Prävalenz des Haplotyps D zu wachsen und beträgt heute 63 Prozent. Gleichzeitig sank die M2-Frequenz auf 10 Prozent.
Nach der Analyse von Proben nichteuropäischer Populationen fanden Genetiker heraus, dass in Südasien der Haplotyp D bei 82 Prozent der Bevölkerung vorkommt, bei den Eskimos jedoch nicht. Die Fähigkeit, die notwendigen Komponenten unter Vertretern verschiedener moderner europäischer Völker zu synthetisieren, variiert auch geografisch, was gut mit der Ernährung übereinstimmt (zumindest relativ vor relativ kurzer Zeit vor der Globalisierung der Lebensmittel). Im Norden, wo die Menschen ziemlich viel Fisch aßen, ist die Präsenz der "starken" Variante des Enzyms geringer als im Süden, wo die Bewohner hauptsächlich von der Landwirtschaft lebten.
Weltweite Prävalenz verschiedener FADS-Haplotypen
Neben der pflanzlichen Ernährung werden „potente“Varianten der FADS-Gene mit einigen gesundheitlichen Vorteilen in Verbindung gebracht, insbesondere mit einer Abnahme der Anfälligkeit für entzündliche Darmerkrankungen und bipolare Störungen. Interessanterweise verhinderte die Evolution die Aufnahme ungesättigter Fettsäuren in den Körper, was die Prävalenz "schwacher" Allele bei Fleischessern erhöhte - wahrscheinlich war ein Überschuss dieser Komponenten irgendwie schädlich.
Die Beziehung zwischen Genetik und Nahrungsmittelpräferenzen spiegelt nicht nur den fortlaufenden Evolutionsprozess wider, der in der menschlichen Bevölkerung vor sich geht. Es bietet auch praktische Vorteile für die immer beliebter werdende personalisierte Medizin, die basierend auf der Sequenz ihrer DNA eine individuelle Behandlung, Ernährung und Lebensweise im Allgemeinen für einen Menschen auswählen kann. Der FADS-Locus ist ein gutes Beispiel dafür.
Dies ist nicht das erste Mal, dass Genetiker auf die Synthese von Fettsäuren aufmerksam werden. Letztes Jahr haben wir bereits über einen Polymorphismus im FADS2-Gen geschrieben, der bei Menschen in Indien, die sich vegetarisch ernähren, häufig vorkommt.
