Evolution und die Menschheit

BLOG: Bierologie

Weissbier & Wissenschaft
Bierologie

Evolution und die zukünftige Entwicklung der Menschheit

Heute gehts um einem weiträumig angelegten Perspektiven-Artikel von Gilbert Omenn, erschienen in der momentanen Early Edition von Proceedings of the National Academy of Sciences.

Den Artikel kann ich jedem, der Volltext-Zugriff hat, nur wärmstens ans Herz legen. Man lernt viel über den Einfluss der Menschheit sowohl auf die Entwicklung der Umwelt als auch auf die Entwicklung des Menschen selbst, logischerweise können manche Themen nur kurz angeschnitten werden – aber dafür gibts ja noch die Originalveröffentlichungen.

Für alle anderen Menschen möchte ich hier die (für mich) interessantesten Punkte aufgreifen.

Der ganze Text ist in drei Teile aufgeteilt – evolutionäre Einflüsse in der öffentlichen Gesundheit, kulturelle Evolution und neue Entwicklungen mit evolutionären Implikationen. Zu jedem Teil werden interessante Beispiele und Ergebnisse aus der Forschung präsentiert, die man vielen Menschen nochmals ins Gedächtnis rufen sollte (Antibiotika-Fans, ich guck in eure Richtung! Kreationisten sowieso!).

Fangen wir an: Jeder Biologie-Student (also ich mindestens 3-mal) hat schon von den Wechselwirkungen zwischen Malaria und der Sichelzellenanämie gehört. Bei Menschen, die von der Sichelzellenanämie betroffen sind, neigen die roten Blutkörperchen bei Sauerstoffmangel zum Auskristallisieren (in namensgebender Sichelform). Diese können dann die Blutgefäße verstopfen, was an sich so gar keinen Selektionsvorteil darstellt. Allerdings sind solche Blutzellen auch weniger anfällig gegenüber einer Invasion von Plasmodium falciparum, wodurch die Menschen in manchen Gegenden Afrikas bis zu 1/25 von der Krankheit betroffen sind. Zum Vergleich: Bei Afro-Amerikanern liegt der Wert bei 1/400 (in anderen Worten, einer von 400 Menschen ist betroffen).

Ein anderes schönes Beispiel für Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und der Verbreitung von bestimmten Genotypen in menschlichen Populationen ist der CCR5-Rezeptor von Lymphozyten (Bestandteil des Immunsystems). Manche Männer, die Kontakt mit HI-Viren hatten, werden nicht infiziert. Dies liegt vermutlich daran, dass bei ihnen eine Mutation im CCR5-Rezeptor vorliegt. Dieser Rezeptor ist essentiell für den Infektionsmechanismus von HIV, da er für den Zugang von HIV in die Lymphozyten benötigt wird. Blockiert man diesen Rezeptor zur Minderung des HIV-Infektionsrisikos, könnte man sich allerdings trotzdem selbst ins Bein schießen – der ist ja nicht umsonst da. So weiß man inzwischen, dass er u.a. Menschen vor dem West-Nil-Fieber schützt. Heute sind insgesamt ungefähr 20 Gen-Polymorphismen bekannt, die in irgendeiner Weise (sei es bei Rezeptoren, Co-Rezeptoren, Liganden etc.) das HIV-Infektionsrisiko mindern. (Fakt am Rande: die älteste HIV-positive Blutprobe stammt aus dem Jahre 1959 (!), entnommen wurde sie in Zentralafrika im Zuge eines Malaria-Forschungsprojekts.)

Es gibt noch mehr schöne Beispiele, die meiner Meinung nach kaum in der Öffentlichkeit wahrgenommen werden – so zum Beispiel die Erforschung der Wechselwirkungen zwischen Helminthen (parasitären Würmern) und dem menschlichen Körper. Anscheinend war der Körper einst an eine Wurm-Infektion gewöhnt, so gibt es Hinweise darauf, dass das Fehlen einer Wurminfektion möglicherweise die Entstehung von Autoimmunerkrankungen wie Morbus Crohn, Diabetes sowie Leukämie bei Kindern begünstigen kann (hier der Original-Artikel dazu, leider kein Open Access). Andere Ansatzpunkte für zukünfitge Forschungsprojekte bieten Wechselwirkungen zwischen Wurm-Antigenen und Hausstaubmilben – so geht man davon aus, dass diese Wechselwirkungen mit der hohen Rate von Asthma bei Afro-Amerikanern zu tun hat.

Weiter gehts mit vielen Beispielen zum Wettrüsten zwischen der menschlichen Medizin und Krankheitserregern; für viele Antibiotika, die der Mensch entwickelt und ineffizient einsetzt, entwickeln sich im Gegenzug Resistenzen bei Krankheitserregern wie z.B. Staphylococcus aureus, denen der Mensch dann mit neuen Stoffen entgegentritt, denen dann neue Resistenzen entgegengesetzt werden usw.

Beispiele fürs Wettrüsten und Strategien um dem Hamsterrad zu entkommen hatten wir hier im Blog schon, z.B. Stoffe, die erst bei älteren Moskitos ansetzen, so dass mögliche Resistenzen nicht von Vorteil in der Fortpflanzung sind. Herr Omenn nennt noch ein paar andere Beispiele – so z.B. eine Strategie, um der Verbreitung eines bestimmten MRSA-Stammes in einem Krankenhaus vorzubeugen. MRSA steht für Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus, manchmal steht das MR auch für Multi-resistent (so kenn ichs noch aus der Zivi-Zeit). Dabei handelt es sich um gegenüber herkömmlichen Mittel extrem resistenten wundinfizierende Bakterien, die vor allem in Krankenhäusern vorkommen. Eine neue Methode im Kampf gegen eine Ausbreitung in Krankenhäusern stellt das mixing dar, bei dem MRSA-positiven Patienten aus einem Krankenhaus jeweils eine von mehreren Medikamenten-Klassen verabreicht wird. So wird sichergestellt, dass sich kein bestimmter Resistenztyp im Krankenhaus ausbreiten kann.

Eine andere Auswirkung der Menschheit auf evolutionäre Entwicklungen bei Mirkoorganismen hat sich bei Acinetobacter gezeigt. Normalerweise infiziert diese Gattung selten Menschen, jedoch wurde eine Art (Acitenobacter baumannii) von US-Soldaten aus dem ersten Golfkrieg in die USA (und US-Krankenhäuser) eingeschleppt. Diese Art hält sich jetzt hartnäckig in den Krankenhäusern, wo sie immer weitere Resistenzen aufschnappt und somit immer weiter ein sauberes Arbeiten im Krankenhaus erschwert.

Weiter gehts mit der kulturellen Evolution! Falls nach der Textwand noch ein Leser da ist. Ein beliebtes Beispiel für die Beziehungen zwischen kultureller Entwicklung und Gen-Polymorphismen ist das der Laktase, dem Enzym, welches den Milchzucker spaltet. Menschen, denen das Enzym fehlt, haben Probleme bei der Verdauung von Milch. Die meisten Menschen kennen die Geschichte – Kulturen, in welchen Kühe früh domestiziert wurden, haben eine höhere Laktase-Rate (z.B. Nord-Europa) als Kulturen, bei denen Milch erst sehr spät ankam (wie z.B. Ost-Asien). In Afrika gibt es einen hohen Laktase-Anteil nur bei Vieh züchtenden Stämmen – außerdem scheint es bei manchen Katzenrassen eine Koevolution zwischen Mensch und Tier gegeben zu haben, da manche europäischen Katzenrassen über Laktase verfügen, ost-asiatische Katzenrassen Milch allerdings kaum vertragen!

Die westliche Ernährungsgewohnheit hat auch Auswirkungen auf chronische Krankheiten, da die meisten heute häufig konsumierten Lebensmittel in entwicklungsgeschichtlichen Maßstäben erst kürzlich eingeführt wurden (Milchprodukte, Zucker, Pflanzenöle etc.). Diese Umstellung in den Ernährungsgewohnheiten führt man als Grund für die meisten "Zivilisations"-Krankheiten wie Diabetes, Osteoporose, Herz-Kreislauf-Krankheiten etc. an. Diese Entwicklung sollte sich auf die Verteilung von bestimmten Gen-Polymorphismen auswirken – so wird das Gen FTO mit einem erhöhten Body-Mass-Index und Fettleibigkeit verbunden. Da all diese Änderungen aber erst in den letzten 10.000 Jahren erfolgten lassen sich adaptive Auswirkungen noch schlecht abschätzen, dafür erfolgt die Evolution beim Menschen einfach zu langsam.

Die Entstehung von verschiedenen Hautfarben ist auch eine interessante Geschichte – die momentan vorherrschende Theorie hat mit Vitamin D zu tun. Damit Provitamin D in der Haut zu Vitamin D umgewandelt werden kann, ist UV-Strahlung als Energiequelle nötig. Ohne Vitamin D gibt es Probleme beim Knochenaufbau, und es kann zu (tödlichen) Komplikationen bei der Kindsgeburt kommen. Menschen mit geringerer Hautpigmentierung haben in Regionen, in denen es weniger UV-Strahlung gibt, einen gewissen Selektionsvorteil gegenüber Menschen, die aufgrund ihrer Hautpigmentierung weniger Vitamin D herstellen können. Allerdings sind auch sie einem gewissen Risiko wie z.B. einer erhöhten Hautkrebsrate ausgesetzt.

Im dritten, letzten Teil will ich noch kurz auf die Zukunft der menschlichen Evolution eingehen. Es gibt noch viele Bereich, die erst angeschnitten wurden und die jetzt noch zu groß und unüberschaubar sind – wie wird sich der Klimawandel auf die Menschheit auswirken? Oder langanhaltender, kulturell begünstigter Drogenmissbrauch? Das kann jetzt noch nur geahnt werden. Auch wenn die Auswirkungen des Klimawandels schon länger untersucht werden wird es noch dauern, bis man die wirkliche Entwicklung kennt.

Mit meiner Zusammenfassung hab ich grad mal die Hälfte des Artikels erfasst – also, wenn ihr jetzt noch Lust auf mehr habt, besorgt euch den Artikel! Falls ihr keinen Internetzugriff habt: die Heftausgabe von PNAS gibt es bestimmt in den meisten Uni-Bibliotheken.

P.S.: Wers bis hierhin schafft, hat für sein Durchhaltevermögen eigentlich ne Belohnung verdient. Reichen Katzenvideos?

Avatar-Foto

Veröffentlicht von

Philipp hat einen Bachelor in Biologie, ein Graduate Certificate in IT und studiert momentan für seinen Master in IT in einem übertrieben großen Land voller Spinnen und Schafe. Für die Bierologie schreibt er zumeist über Biologie, Evolution und allem was an den Rändern der Gebiete noch so angeschwemmt wird.

6 Kommentare

  1. Technologische Evolution

    Neben der genetischen Evolution und der kulturellen Evolution gibt es noch die technologische Evolution.

    Die technologische Evolution ist die jüngste und schnellste Form der Evolution.

    In spätestens 30 Jahren ist die molekulare Nanotechnologie so weit, dass man jedes Molekül in jeder Körperzelle beliebig verändern kann.

    Das bedeutet, dass es keine unerwünschten Zustände innerhalb des Körpers mehr zu geben braucht, ganz gleich, welche Zustände als unerwünscht angesehen werden.

    Link mit vielen weiteren Links zu
    Nanomedizin und Nanotechnologie:

    http://members.chello.at/karl.bednarik/NANO3.html

  2. Lactase

    Tatsächlich ein etwas länglicher, aber sehr interessanter Artikel. Vor allem das mit der Lactase bei Katzen muss ich mir nochmal genauer anschauen. Könnte noch wichtig sein. Ich hab nämlich im Studium noch gelernt, dass Katzen grundsätzlich das Enzym nicht besitzen und mich dann gewundert, wieso die Meinungen da so auseinandergehen. Danke also für den Hinweis.

  3. Fragt sich, wie lange die biologische Evolution wohl braucht um eine Resistenz gegen die Antibabypille zu entwickeln. Oder wirkt da die kulturelle Evolution schneller?

  4. Resistenzmechanismen

    Resistenzmechanismen in der biologischen Evolution:

    Wenn man eine Lebensform einer Substanz aussetzt, die die ihre natürlichen biologischen Funktionen verändert, dann kann diese Lebensform auf verschiedene Arten dagegen resistent werden, zum Beispiel durch:

    A) Veränderung ihrer biochemischen Prozesse,
    B) Veränderung ihrer angeborenen Instinkte,
    C) Veränderung ihres erworbenen Verhaltens.

    (Geordnet von oben nach unten von langsamerer nach schnellerer Anpassung.)

    Bei den lieben Haustieren:

    C) Ratten-Gruppen haben immer einen Vorkoster, um neues Futter auf Gifte zu ueberprüfen, was den Menschen zur Entwicklung von besonders langsam wirkenden Giften auf der Basis von Gerinnungshemmern gezwungen hat.
    A) Inzwischen haben die meisten Ratten ein genetisch verbessertes Gerinnungssystem, so dass sie wesentlich höhere Dosen dieses Giftes vertragen können.

    Bei der Anti-Baby-Pille wäre das zum Beispiel:

    A) eine Hormon-Konstitution die die Pille unwirksam macht,
    B) ein starker Wunsch Kinder zu bekommen,
    C) das religiöse Verbot die Pille zu nehmen.

    Es ist natürlich klar, dass diese Pillen-Resistenz einen Selektionsvorteil in der biologischen Evolution darstellt, ganz gleich, was das einzelne Individuum von der biologischen Evolution und von unerwünschten Kindern haelt.

    Beim Unsterblichkeits-Medikament:

    A) genetische Mechanismen, die dieses Medikament unwirksam machen,
    B) das Bedürfnis, in einem bestimmten Alter sterben zu wollen (eventuell über die Altersdepression gesteuert),
    C) naturphilosophischer Biologismus, das Sterben biologisch als sinnvoll zu betrachten.

  5. Apropos schönes Thema….

    Carl Zimmer hat in der Science vom 4.12. ein Essay zur Darwinreihe mit sehr ähnlichem Thema veröffentlicht – “On the Origin of Tomorrow”. Darin fasst er nochmal die wesentlichen Punkte inklusive Klimaerwärmung zusammen, dazu noch ein paar zusätzliche Beispiele zur Auswirkung der Menschheit auf evolutionäre Kräfte.

    Hier zu lesen!

Schreibe einen Kommentar