EMBARGOED FOR RELEASE: 4 NOVEMBER 1999 AT 14:00 ET US

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American Association for the Advancement of Science

Schimpansen-Unterarten durch genetische Vermischung und höhere Diversität als beim Menschen ausgezeichnet. Veröffentlichung neuer Forschungsergebnisse in der Science-Ausgabe vom 5. November 1999

Washington, D.C., USA - Eine neue Studie läßt folgern, daß Schimpansen-Unterarten eine höhere genetische Variation als der Mensch haben und auch enger untereinander verwandt sind - zwei Feststellungen, die früheren Forschungsergebnissen über die genetische Diversität von Schimpansen widersprechen. Die in der Ausgabe des amerikanischen Wissenschaftsmagazins Science vom 5. November veröffentlichten Studienergebnisse einer Gruppe deutscher Wissenschaftler haben Auswirkungen auf eine Reihe heftig debattierter Themen auf dem Gebiet der evolutionären Anthropologie, vom Ursprung des modernen Menschen bis zur Erhaltung der Primaten. Die Ergebnisse untermauern auch die Theorie, daß kulturelle Unterschiede zwischen Schimpansenpopulationen wahrscheinlich nicht das Ergebnis einer genetischen Variation zwischen diesen Gruppen sind.

Die Erfassung von Informationen über die Variation im menschlichen Genom schreiten anscheinend zwar mit rasanter Geschwindigkeit fort, doch Studien der genetischen Diversität des Schimpansen hinken noch weit hinterher. Es gelang Wissenschaftlern, einige Informationen aus den zerstreuten Fragmenten des Schimpansengenoms ausfindig zu machen, zum größten Teil durch Analyse der mitochondrialen DNA. Die mitochondriale DNA besteht separat von der DNA im Zellkern und wird dem Anschein nach ausschließlich über die mütterliche Linie vererbt. Das deutsche Team um Svante Pääbo, dem auch Henrik Kaessmann und Victor Wiebe vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig angehörten, entschied sich statt dessen dafür, das fast noch unberührte Gebiet der DNA-Variation im Zellkern zu erschließen, um einen besseren Eindruck von der Diversität im Schimpansen zu gewinnen.

"Als wir mit unserem Studium dieser Sequenz begannen," sagte Kaessmann, "setzten wir uns hin und dachten darüber nach, wie eine Zellkernsequenz, die sich ideal zur Beantwortung von evolutionärer Fragen eignen würde, denn aussehen sollte." Als Ziel setzten sie sich Xq13.3, einen Abschnitt des X-Chromosoms, der nicht für Proteine kodiert, eine niedrige Mutations- und Rekombinationsrate aufweist, und für den im Menschen schon gründliche Studien durchgeführt wurden. Dieses DNA-Fragment aus dem Blut von drei geographischen (ost-, zentral- und westafrikanischenü Unterarten von Schimpansen sowie des Bonobos, eines Artverwandten des Schimpansen, wurde sequenziert und gründlich analysiert. Diese Versuche ergaben eine interessante Ausbeute von Ergebnissen.

Aus der Studie geht in erster Linie hervor, daß die Xq13.3-Sequenz in Schimpansen fast die vierfache Variabilität und das dreifache Alter der entsprechenden Sequenz im Menschen aufweist. Dies steht zwar im Widerspruch zu den mit isolierten DNA-Fragmenten erhaltenen Aussagen, die während vorausgehender Forschungsarbeiten analysiert worden waren, doch bestätigen die Ergebnisse zahlreiche andere Studien, die eine geringere Diversität beim Menschen festgestellt hatten. Die Wissenschaftler sind der Meinung, daß ein Engpaß oder Zusammenbruch der menschlichen Population ihre genetische Diversität drastisch reduziert haben könne. "Die Ergebnisse zeigen eine in auffälligem Maße niedrigere Variation im Menschen als beim Schimpansen", sagte Pääbo. "Die einfachste Erklärung dafür ist eine geringe Anzahl von Menschen vor relativ kurzer Zeit. Von einem genetischen Standpunkt aus betrachtet könnte dieser Zeitpunkt den Ursprung des modernen Menschen darstellen."

Die größte Variation in der Schimpansenprobe wurde bei den zentralafrikanischen, die kleinste bei den westafrikanischen Schimpansen nachgewiesen. Die Sequenzen der zentralafrikanischen Schimpansen scheinen auch die ältesten der

Schimpansenabstammungslinien zu sein. Laut Pääbo ähnelt diese Variation derjenigen, die von Genetikern in der menschlichen afrikanischen ,Eva' beobachtet wird. ,Die zentralafrikanischen Schimpansen weisen die größte genetische Diversität auf, und andere Gruppen scheinen von ihnen abzustammen. Man könnte also sagen, daß die Schimpansen-,Eva' dieser Sequenz in Zentralafrika lebte." Pääbo und seine Kollegen geben jedoch zu, daß mitochondriale DNA-Studien, die die größte Diversität in der westafrikanischen Population zeigen, dieser Version der Ereignisse widersprechen.

Beim Erarbeiten eines evolutionären Stammbaums für ihre Probe stellte das Forschungsteam einen weiteren, eigenartigen Widerspruch zwischen den Genomen der Mitochondrien und des Zellkerns fest. Die mitochondrialen Studien zeigten, daß die west-, zentral- und ostafrikanischen Schimpansen in diskrete Gruppen unterteilt waren. Im Gegensatz hierzu geht aus dem Stammbaum der Xq13.3-Sequenz hervor, daß Vermischungen der geographischen Unterarten tatsächlich in hohem Maße vorliegen. Warum zeigte also eine DNA-Art strenge Abgrenzungen zwischen Gruppen, während eine andere DNA-Art eine weit vermischte Population offenbarte? Nach Auffassung der Wissenschaftler könnte dieser Widerspruch eine zeitliche Ursache haben. Da sich ¿nderungen der mitochondrialen DNA nur durch die mütterliche Seite des Genoms ausbreiten müssen, scheint sich bei ihr eine schnellere ,Evolution" auszubilden. Wie der Unterschied zwischen einem schnappschußartigen Polaroid-Sofortbild und einer Photographie, die langsam in der Dunkelkammer entwickelt wird, ist es gut möglich, daß sich die mitochondriale und die Zellkern-DNA zum Erfassen evolutionärer Ereignisse -z.B. der Entwicklung diskreter Unterarten - auf verschiedenen Zeitskalen eignen.

Im Fall der Schimpansen ,ist es wahrscheinlich, daß die Unterarten zwar alt genug sind und sich die mitochondriale DNA zwischen ihnen verschiedenartig entwickelt hat, aber nicht alt genug, daß derselbe Vorgang schon bei den Genen des Zellkerns stattgefunden hat ", erklärte Pääbo. Da genetisch einmalige Populationen, wie z.B. Unterarten, von Biologen oft zur Präservierung ausgewählt werden, könnte diese Unterscheidung praktische Auswirkungen auf den Schutz bedrohter Schimpansen haben.

In Hinsicht auf die Beziehung zwischen Schimpanse und Bonobo hatte Xq13.3 eine weitere sberraschung auf Lager. Der evolutionäre Stammbaum zeigte eine engere Beziehung zwischen den beiden getrennten Arten, als bislang auf der Basis anderer DNA-Sequenzen angenommen wurde. Tatsächlich unterschieden sich einige häufige Unterarten von Schimpansen genetisch mehr untereinander als vom Bonobo - was sehr überraschend ist, wenn in Betracht gezogen wird, daß die Trennung zwischen ihnen bisher auf der Höhe der Arten angenommen wurde. Aus den Ergebnissen geht hervor, daß Schimpanse und Bonobo erst vor relativ kurzer Zeit unterschiedliche Evolutionsrichtungen einschlugen.

Die Wissenschaftler nehmen an, daß es aufgrund dieses hohen Maßes genetischer Vermischung unter den Schimpansengruppen unwahrscheinlich ist, daß kulturelle Unterschiede zwischen Schimpansenpopulationen auf verhaltensdeterminierende Gene zurückzuführen sind. ,Vielmehr sind diese Differenzen wahrscheinlich das Ergebnis einer kulturellen Evolution, der sbertragung erlernter Verhalten von einer Generation auf die nächste", meint Pääbo. Dieses Ergebnis stärkt wohl diejenigen Wissenschaftler, deren Ansicht nach die Schimpansenkultur ähnlich wie die menschliche Kultur funktioniert.

Diese Studie berührt aber auch das Verständnis der genomischen Diversität des Menschen. Nach Kaessmann zeigt die hohe Diversität der Schimpansengruppen, ,daß der Mensch als Art insofern einzigartig ist, als wir alle extrem eng miteinander verwandt sind -- weitaus mehr als selbst unsere nähesten lebenden Verwandten." Er sieht den nächsten geplanten Schritt in der Analyse der Xq13.3-Sequenz anderer Primaten, wie z.B. der Gorillas und Orang-Utans. Dabei wäre festzustellen, ob das Ausmaß ihrer genetischen Variation mehr dem Menschen oder Schimpansen ähnelt. "Die Frage wird sein: Nehmen wir oder die Schimpansen unter den Primaten eine Sonderstellung ein?"

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