Wissenschaft
Springende Gene im Gehirn

Mobile DNA-Stücke sorgen dafür, dass jedes Gehirn einzigartig ist. Das glauben amerikanische Forscher. Die Ursache: So genannte Transposons. Wie sie über das Wesen und den Charakter eines Menschen entscheiden.
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DÜSSELDORF. Springende Gene könnten der Grund dafür sein, warum jedes Gehirn auf einzigartige Weise funktioniert. Das jedenfalls glauben amerikanische Forscher, die das Phänomen in einer Vorabveröffentlichung des Magazins „Nature“ beschreiben.

Die Wissenschaftler um Fred Gage vom Salk-Institut für Biowissenschaften im kalifornischen La Jolla fanden in menschlichem Hirngewebe besonders viele Kopien von springenden Genen, sogenannten Transposons. Diese DNA-Abschnitte können sich selbst kopieren und an zufälligen Stellen im Genom einbauen. Dadurch können wichtige Zellfunktionen gestört werden; gelegentlich verleiht ein springendes Gen einer Zelle jedoch auch neue Eigenschaften.

„Das ist ein möglicher Mechanismus, um die neuronale Vielfalt zu erschaffen, die jeden Menschen so einzigartig macht“, erklärt Gage. „Das Gehirn besteht aus 100 Milliarden Nervenzellen mit 100 Billionen Verbindungen, aber mobile DNA-Elemente könnten einzelnen Zellen zusätzlich unterschiedliche Kapazitäten verleihen.“

Gage und seine Kollegen hatten bereits vor einigen Jahren herausgefunden, dass künstlich erzeugte Transposons in den Gehirnzellen von Mäusen besonders oft springen. Nun wollten die Forscher wissen, ob das auch für menschliche Gehirnzellen gilt. Sie untersuchten zunächst Vorläufer von Nervenzellen aus dem Hirngewebe von Embryonen. Zu diesen Zellen gaben sie ein künstliches Transposon – das dort deutlich häufiger eingebaut wurde als in anderen Körpergeweben. Außerdem untersuchten die Wissenschaftler verschiedene Gewebeproben von Erwachsenen auf Transposon-Kopien. Tatsächlich fanden sie in den Gehirnzellen bis zu 100-mal mehr Kopien der springenden Gene als etwa in Herz- oder Lebergewebe.

In der Regel bleibt die DNA in den verschiedenen Körpergeweben möglichst stabil, um die Funktion der Organe zu gewährleisten. Mutationen gefährden die Gesundheit des gesamten Organismus. Bisher kannte man nur eine Ausnahme: Die Zellen des Immunsystems „mischen“ ihre Gene für die Antikörperbildung immer wieder neu. Nur so gelingt es dem Körper, auf wechselnde Angriffe von außen zu reagieren.

Das Gehirn muss ähnlich flexibel auf seine Umgebung reagieren. Durch die springenden Gene herrschen dort deutlich mehr Unterschiede zwischen den einzelnen Zellen als in anderen Organen. Dadurch entstehe eine zusätzliche Möglichkeit zur Anpassung, meint Gage. „Es ist sinnvoll, dass es diese zusätzliche Ebene der Komplexität gibt.“

Warum die Transposons nur im Gehirn so fleißig springen, glauben die Forscher ebenfalls herausgefunden zu haben: Die Kontrollelemente, die regeln, ob das springende Gen abgelesen wird oder nicht, sind in den meisten Körpergeweben dauerhaft ausgeschaltet. Im Gehirn jedoch steht der Schalter offenbar auf „an“.

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