Wer sich nicht anpassen kann, stirbt aus – dieses Prinzip gehört seit Jahrmillionen zum Spiel des Lebens. Doch der Mensch zwingt der Natur nun gleichsam unfaire Regeln auf: Das Klima auf unserem Planeten ändert sich mit einer Geschwindigkeit, für die es in der Erdgeschichte kaum Parallelen gibt. Vielen Organismen bereiten die entsprechend schnellen Veränderungen ihrer Umweltbedingungen große Probleme. Doch können sie sich vielleicht evolutionär auf die neuen Herausforderungen einstellen? Ob und wie sich Tiere und Pflanzen anpassen können, erforscht ein Wissenschaftlerteam am GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. In ihrer aktuellen Studie lag der Fokus auf der Bedeutung der „zweiten Ebene“ der Genetik – der Epigenetik.
Die Forschung der letzten Jahrzehnte hat gezeigt: Die Merkmale von Lebewesen beruhen nicht nur auf der Abfolge der DNA-Bausteine, sondern auch auf teils vererbbaren Kontrollmechanismen des genetischen Codes. Diese sogenannten epigenetischen Faktoren basieren unter anderem auf chemischen Schalter-Molekülen, die auf der DNA sitzen und bestimmen, wie aktiv eine Erbanlage ist. Diese genetischen Regelelemente können durch bestimmte Faktoren im Laufe des Lebens entstehen und dann über Generationen hinweg vererbt werden.
Schnelle Anpassungsfähigkeit durch Epigenetik?
Die epigenetischen Effekte haben dadurch eine etwas andere Bedeutung als Veränderungen der DNA-Basenabfolgen, erklärt Co-Autorin Britta Meyer von GEOMAR. Für Veränderungen in der genetischen Sequenz gilt: „Individuen mit bestimmten vererbbaren Merkmalen, die in der DNA gespeichert sind, können besser oder schlechter mit ihrer Umwelt umgehen. Diejenigen Individuen, welche optimal an ihre Umwelt angepasst sind, überleben besser und zeugen somit mehr Nachkommen. Langfristig setzen sich ihre in der DNA gespeicherten Eigenschaften dann durch. Diesen Prozess nennt man Selektion“, erklärt Meyer. Dieser Selektionsprozess benötigt allerdings vergleichsweise viel Zeit, die im Zuge des raschen Klimawandels immer knapper wird.
Epigenetische Prozesse können hingegen schneller wirken. Sie aktivieren oder deaktivieren Bereiche des Erbgutes, die für bestimmte Eigenschaften eines Organismus verantwortlich sind. Wie die Forscher erklären, gibt es „stabile“ epigenetische Marker, die über die Selektion ähnlich zur Anpassung einer Art beitragen wie die DNA selbst. Daneben gibt es aber auch sogenannte „induzierbare“ Marker, die sich während des Lebens eines einzelnen Organismus ändern können. Geschieht dies in den Geschlechtszellen der Eltern, können sie auf Nachkommen übertragen werden. Dadurch kann der Nachwuchs sofort besser an veränderte Umweltbedingungen angepasst sein. Diese induzierbaren Marker wecken deshalb die Hoffnung, dass sie das Überleben von Organismen in Zeiten von schnellen Veränderungen sicherstellen können.
