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Genetische Anpassung – zu Tauchern veranlagt

Die Unterwasser-Jäger der Bajau können erstaunlich lange die Luft anhalten. (Credit: Melissa Ilardo)

Sie können enorm lange und tief tauchen: Die erstaunlichen Fähigkeiten von Angehörigen des Seenomaden-Volks der Bajau beruhen offenbar nicht nur auf Training, sondern auch auf Veranlagung, geht aus einer Studie hervor: Durch eine besonders große Milz kommen sie beim Tauchen besonders gut mit dem Sauerstoffmangel zurecht. Diese ungewöhnliche Organgröße ist bei den Bajau genetisch veranlagt, konnten die Forscher dokumentieren. Offenbar handelt es sich um eine Anpassung an die marine Lebensweise dieser Menschen.

Sie sind auf ein Leben im und auf dem Wasser spezialisiert: Die Bajau ziehen mit ihren Wohnbooten seit über 1000 Jahren an den Küsten des Malaiischen Archipels in Südostasien entlang und ernähren sich größtenteils von Fisch und Meeresfrüchten. Nur mit Gewichten und einer simplen Taucherbrille ausgerüstet, erbeuten sie diese beim Tauchen mit Speeren. Dabei sind die Unterwasser-Jäger der Bajau für ihre erstaunlichen Leistungen berühmt: Sie dringen in Tiefen bis zu 70 Metern vor und können offenbar bis zu 13 Minuten unter Wasser bleiben.

Vor diesem Hintergrund fragte sich das Forscherteam um Melissa Ilardo von der Universität Kopenhagen, ob diese Fähigkeiten mit bestimmten körperlichen Anpassungen verknüpft sind. In Frage kamen dabei Merkmale der Milz: Von diesem Organ ist bekannt, dass es sich bei Tauchern im Zusammenhang mit dem Sauerstoffmangel zusammenzieht und dadurch verstärkt rote Blutkörperchen in den Kreislauf freisetzt. Sie können dann eine um etwa neun Prozent verbesserte Sauerstoffversorgung ermöglichen und somit die Tauchzeit verlängern. Von tierischen Tauchern ist bekannt, dass sie eine besonders große Milz besitzen. Sie ermöglicht offenbar Robben die ausgedehnten Tauchgänge. „So dachte ich: Wenn die Selektion bei diesen Tieren zur Entwicklung einer großen Milz geführt hat, könnte das vielleicht auch beim Menschen der Fall gewesen sein“, berichtet Ilardo.

Milz-Größen im Vergleich

Um diesem Verdacht nachzugehen, verbrachte die Wissenschaftlerin mehrere Monate in Indonesien, um Ultraschalluntersuchungen der Milz von Angehörigen des Volks der Bajau durchzuführen. Zum Vergleich analysierte sie auch die Merkmale dieser Organe bei den Saluan. Sie leben in Nachbarschaft zu den Bajau – besitzen aber traditionell nicht deren „aquatische“ Lebensweise. Neben den Untersuchungen der Organgrößen bekam die Wissenschaftlerin von den kooperationsfreudigen Studienteilnehmern auch Speichelproben für genetische Tests.

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Die Auswertungen zeigten: Im Durchschnitt besitzen die Bajau eine um 50 Prozent größere Milz als die Angehörigen der an Land lebenden Saluan. Es war bereits bekannt, dass bestimmte Merkmale der Augen zu einer verbesserten Unterwassersicht bei Menschen führen können. Es handelt sich dabei aber um eine sogenannte plastische Anpassung, die durch das Training entsteht und nicht durch eine genetisch bedingte Veranlagung. Bei der vergrößerten Milz ist dies aber offenbar nicht der Fall: Sie ist nicht nur typisch für die Taucher der Bajau – auch bei Mitgliedern, die dieser Tätigkeit nicht nachgehen, stellte die Forscherin die ungewöhnliche Organgröße fest. Es handelt sich somit nicht um eine körperliche Anpassung in der Folge häufigen Tauchens, sondern um eine grundlegende Veranlagung bei diesem Volk.

Genetische Besonderheiten

Dies bestätigten die anschließenden genetischen Analysen: Die Forscher stießen auf einige Besonderheiten bei den Bajau. Bei der auffälligsten handelt es sich um eine bestimmte Form des Gens namens PDE10A, die es bei den Saluan nicht gibt. Den Forschern zufolge gibt es Hinweise darauf, dass diese Erbanlage den Spiegel des Schilddrüsenhormons T4 im Körper beeinflusst. Dies könnte wiederum im Zusammenhang mit der Entwicklung einer großen Milz stehen, erklären die Wissenschaftler. „Bei Mäusen wurde gezeigt, dass Schilddrüsenhormone und Milzgröße miteinander verbunden sind. Wir nehmen deshalb an, dass die Bajau eine Anpassung entwickelt haben, die den Schilddrüsenhormonspiegel beeinflusst und dadurch zur Bildung einer großen Milz führt“, so Ilardo.

Sie und ihre Kollegen wollen ihre Ergebnisse nun durch weitere Untersuchungen ausbauen. Wie sie betonen, ist das Thema nicht nur aus evolutionsbiologischer Sicht spannend, sondern auch für die Medizin. Denn die menschliche Tauchreaktion ist ihnen zufolge mit Effekten einer akuten Hypoxie zu vergleichen, bei der Körpergewebe von einer Sauerstoffverarmung bedroht ist. Es handelt sich um eine Hauptursache für Komplikationen in der Notfallversorgung.

Die bisherige Forschung hat sich in diesem Zusammenhang auf die genetischen Anpassungen von Menschen konzentriert, die in großen Höhenlagen mit „dünner“ Luft leben. Sie müssen also in chronischer Weise mit Sauerstoffmangel zurecht kommen. Die Erforschung der genetischen Anpassungen von Menschen wie den Bajau bietet nun hingegen die Möglichkeit, Anpassungen an akute Hypoxie zu untersuchen. „Dies ist das erste Mal, dass wir wirklich ein solches System beim Menschen zum Studium haben“, resümiert Co-Autor Rasmus Nielsen von der University of California in Berkeley.

Quellen: St John’s College, University of Cambridge, Cell doi: 10.1016/j.cell.2018.03.054

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