Wird die Lebenserwartung durch die Gene bestimmt?

„Lebensuhr“ in der DNA von Fledermäusen entdeckt

Ein amerikanisches Forschungsteam entschlüsselte in der DNA von Fledermäusen ein Passage, die Rückschlüsse auf das genaue Lebensalter der Tiere ermöglicht. Darüber hinaus können daraus Informationen zur Langlebigkeit, zur Immunabwehr und zur Anfälligkeit für Krebs entnommen werden. Altersbedingte Veränderungen in der DNA von langlebigen Fledermaus-Arten unterschieden sich zudem von der DNA von kurzlebigen Arten. Die DNA-Passage stellt somit eine Art „Lebensuhr“ der Fledermäuse dar.

Forschenden der University of Maryland gelang es erstmalig, das genaue Alter von Fledermäusen in der freien Wildbahn anhand von DNA-Proben zu bestimmen. Zudem konnten sie Unterschiede in der DNA erkennen, die Rückschlüsse auf die Langlebigkeit der Tiere erlauben. Die Studienergebnisse wurden kürzlich in dem renommierten Fachjournal „Nature Communications“ vorgestellt.

Für die Alterung zuständige Gene in Fledermäusen entdeckt

DNA aus Gewebeproben kann verwendet werden, um das genaue Alter von Fledermäusen zu bestimmen. Zu diesem Ergebnis kommt die amerikanische Arbeitsgruppe in der aktuellen Studie. Altersbedingte Veränderungen in der DNA von langlebigen Arten unterscheiden sich deutlich von der DNA von kurzlebigen Arten. Die Studie liefert neue Einblicke in die Entstehung von altersbedingten Krankheiten und degenerativen Prozessen.

Die epigenetische Uhr in der DNA

Die Forschungsarbeit ist der Arbeitsgruppe zufolge die erste Untersuchung, die belegt, dass das genaue Lebensalter von Wildtieren anhand der „epigenetischen Uhr“ in der DNA bestimmt werden kann. Somit können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf ein neues Werkzeug zurückgreifen, mit dem Tiere in freier Wildbahn untersucht werden können. Die Arbeit gibt zudem tiefere Einblicke in mögliche Mechanismen, die für die außergewöhnliche Langlebigkeit bestimmter Fledermausarten verantwortlich sein könnten.

„Jetzt haben wir die Daten, um zu zeigen, dass man, anstatt Tiere ein Leben lang zu verfolgen, einfach rausgehen und eine winzige Probe eines Individuums in freier Wildbahn nehmen kann“, erklärt Biologie-Professor Gerald Wilkinson aus dem Studienteam. Auf diese Weise könne man viele Fragen beantworten, auf die es vorher keine Antwort gab.

Was ist DNA-Methylierung?

Die Forschenden untersuchten die DNA von 712 Fledermäusen aus 26 Arten mit bekanntem Alter, um Veränderungen in der DNA-Methylierung an Stellen im Genom zu finden, von denen bekannt ist, dass sie mit dem Alterungsprozess in Verbindung stehen. Die DNA-Methylierung beschreibt einen Prozess, der Gene ausschaltet. Er findet während der gesamten Entwicklung statt und ist ein wichtiger Regulator für Zellen. Mit zunehmenden Alter nimmt die Methylierung im gesamten Genom tendenziell ab.

Nur ein Jahr maximale Abweichung

Mit modernster Computertechnik und maschinellem Lernen konnten die Forschenden Muster in den Daten finden, die Rückschlüsse auf das Alter erlauben. Das Alter kann auf diese Weise sehr genau geschätzt werden. Nur ein Jahr Abweichung hatte die Schätzung anhand der DNA, die auf Veränderungen der Methylierung an 160 Stellen im Genom basiert. Langlebige Fledermäuse wiesen beim Altern insgesamt weniger Veränderungen in der Methylierung auf als kurzlebige Arten.

Geheimnis der Langlebigkeit von Fledermäusen entschlüsselt?

In darauffolgenden Untersuchungen verglichen die Forschenden die entsprechenden Stellen in der DNA von drei langlebigen Tieren mit einer kurzlebigen Fledermaus. Auf diese Weise fand das Team spezifische Stellen im Genom, an denen die Methylierung mit dem Alter bei den kurzlebigen Fledermäusen eher zunahm als abnahm. Bei den langlebigen Fledermäusen war das aber nicht der Fall. Dies scheint ein Teil des Geheimnis der Langlebigkeit zu sein – zumindest bei Fledermäusen.

Methylierung mit Immunabwehr und Krebsanfälligkeit verbunden

Die mit der Lebenszeit verbundenen Stellen in der DNA befinden sich in der Nähe von 57 Genen, die auch bei Krebserkrankungen eine Rolle spielen sowie von 195 Genen, die mit dem Immunsystem zusammenhängen.

„Was wirklich interessant ist, ist, dass die Stellen, an denen wir bei den kurzlebigen Fledermäusen eine mit dem Alter zunehmende Methylierung gefunden haben, in der Nähe von Genen liegen, die nachweislich an der Tumorentstehung und der Immunantwort beteiligt sind”, unterstreicht Wilkinson. Das deute darauf hin, dass in diesen Regionen Mechanismen verborgen sind, die für die Langlebigkeit und für die Entstehung beziehungsweise für die Abwehr von Krankheiten verantwortlich sind.

Was bringen die Erkenntnisse für die Zukunft?

Zudem bieten die Erkenntnisse eine neue Grundlage für die Erforschung von altersbedingten Erkrankungen und degenerativen Prozessen. Wilkinson gibt ein Beispiel: „Fledermäuse leben sehr lange, und doch lässt ihr Gehör nicht mit dem Alter nach, wie es bei uns der Fall ist.“ Man könnte nun nachvollziehen, ob bestimmte Prozesse der Methylierung mit dem Gehör zusammenhängen. (vb)