Genetik: Darum sahen sich diese eineiigen Zwillinge nach einer Reise ins All nicht mehr ähnlich

Für Genetiker sind Zwillinge ein Grund zum Feiern. Denn sie bilden eine wahre Fundgrube an biologischen Informationen.

Tuesday, June 16, 2020,
Von CR Werner Siefer
NATIONAL GEOGRAPHIC Special-Ausgabe Gene

Noch mehr spannende Antworten, Fragen und Selbsttests zum Thema Genetik findest du im aktuellen NATIONAL GEOGRAFIC Special Unsere Gene.

Bild NATIONAL GEOGRAPHIC

Zwillingsforschung bedeutet für Genetiker: Erkenntnis hoch 2. Jedes Jahr reisen Zwillingsbrüder und -schwestern aus aller Welt nach Twinsburgh, Ohio, um am Twins Day Festival teilzunehmen. Es ist das weltweit größte Treffen seiner Art. Sollten sich die derzeitigen Trends fortsetzen, wird es weiter wachsen. Eines von 30 Babys ist heute ein Zwilling. Vor hundert Jahren kam auf 50 Babys ein Zwilling. Für Genetiker ist der Boom ein Grund zum Feiern. Zwillinge bilden eine wahre Fundgrube an biologischen Informationen. Sie helfen Forschern, Krankheiten, aber auch andere Phänomene wie sexuelle Orientierung und psychologische Merkmale zu verstehen. Mithilfe von Zwillingsstudien können Wissenschaftler neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie sich unterschiedliche Lebensstile und Gewohnheiten auf zwei Menschen mit demselben genetischen Bauplan auswirken. Forschungen an Zwillingen sind äußerst nützlich, um die Effekte von genetischen und umweltbedingten Faktoren auf die Vererbung zu untersuchen.

Begehrte Klientel: Zum Twins Day Festival nach Twinsburgh, Ohio, reisen jährliche Hunderte Zwillinge. Der Boom der Zwillingsgeburten ist für Forscher ein Grund zum Feiern.

Bild Jodi Cobb

Debatte um Einfluss der Gene

Aus diesem Grund finden sich Zwillinge häufig an vorderster Front der sogenannten Nature-Nurture- Debatte (Anlage-Umwelt-Diskussion) wieder. Seit Jahrzehnten streiten sich Experten über die Frage, ob Gene (nature) oder die Umwelt (nurture) einen größeren Einfluss darauf haben, wer wir sind. Zwillingsstudien geben hier wertvolle Hinweise. Eineiige Zwillinge besitzen zu 99,99 Prozent identische DNA. Zweieiige Zwillinge zeichnen sich durch eine 50-prozentige Übereinstimmung in ihren Genen aus. Sind sich eineiige Zwillinge im Hinblick auf ein bestimmtes Merkmal ähnlicher als zweieiige, liefert das einen Hinweis darauf, dass das betreffende Gen dieses Merkmal maßgeblich beeinflusste. Weisen andererseits sowohl eineiige als auch zweieiige Zwillinge in Bezug auf ein Merkmal die gleiche Ähnlichkeit auf, besteht die Möglichkeit, dass ihre Umwelt entscheidenden Einfluss ausübte.

Im Jahr 2015 führte die Fachzeitschrift Nature Genetics eine umfassende Sichtung von Zwillingsstudien aus aller Welt durch. Unterm Strich waren Wissenschaftler zu dem Schluss gekommen, dass umweltbedingte und genetische Faktoren im Durchschnitt mit derselben Wahrscheinlichkeit über die Merkmale einer Person und die Krankheiten, an denen sie eventuell leiden wird, bestimmen können.

Zwillingsastronauten: Der Stress, dem der Raumfahrer Scott Kelly (r.) während seines einjährigen Aufenthalts im All ausgesetzt war, hatte bestimmte Eigenschaften seiner DNA zeitweilig so verändert, dass er und sein Bruder Mark, der ebenfalls Astronaut ist und auf der Erde geblieben war, plötzlich nicht mehr wie eineiige Zwillinge aussahen.

Bild NASA/ Robert Markowitz

Der Zwillingsbruder aus dem All

Früher waren Scott und Mark Kelly eineiige Zwillingsbrüder. Dann verbrachte Scott Kelly ein Jahr im Weltall an Bord der Internationalen Raumstation. Und plötzlich war alles anders. Nach seiner Landung auf der Erde maß Scott Kelly fünf Zentimeter mehr, seine Körpermasse hatte sich deutlich verringert. Laut Forschern der NASA hatten sich auch bestimmte Eigenschaften seiner DNA verändert. Sein Bruder und er waren nicht mehr völlig gleich. Da Scott und Mark grundsätzlich die gleiche DNA besitzen, verglichen Wissenschaftler die Gene der beiden Männer vor und nach Scotts Reise. Sie wollten unter anderem herausfinden, ob die DNA-Abschnitte an den Enden eines jeden Chromosoms, die sogenannten Telomere, die Schutzkappen am Ende der stabförmigen DNA, durch Strahlung geschädigt werden. Untersuchungen ergaben, dass sich Scotts Telomere während des Aufenthalts in der Erdumlaufbahn verlängert hatten. Nach der Landung verkürzten sie sich jedoch wieder. Das Jahr im All hatte außerdem Scotts Immunsystem, die Zusammensetzung seiner Knochen, sein Sehvermögen und andere biologische Funktionen beeinflusst. Die meisten dieser genetischen Veränderungen normalisierten sich später. Allerdings fiel den Wissenschaftlern auf, dass sich auch sieben Prozent der Genexpression von Scott verändert hatten. Die Genexpression bestimmt, ob Gene an- oder abgeschaltet werden, was sich wiederum auf die Funktionsweise von Zellen auswirken kann. Die Forscher waren durch dieses Ergebnis nicht alarmiert. Sie wussten, dass Umweltfaktoren wie etwa in diesem Fall der Stress der Raumfahrt die Genregulation beeinflussen können. Scotts Körper legte einige Gene still, während andere verstärkt exprimiert wurden. Obwohl sich seine Genexpression veränderte, blieb seine DNA dieselbe. Auch die Entdeckung, dass Scott und Mark nicht mehr „identisch“ waren, war für die Wissenschaftler keine besondere Überraschung. Chemische Veränderungen auf DNA-Sequenzebene können sich grundsätzlich im Lauf der Zeit manifestieren. Sie haben Einfluss darauf, wo und wie Gene exprimiert werden – sogar bei eineiigen Zwillingen auf der Erde. In Wirklichkeit sind Mark und Scott Kelly schon seit Jahren nicht mehr „identisch“ gewesen.

Ist Homosexualität erblich?

Gene beeinflussen zahlreiche Aspekte. Aber entscheiden sie auch über die erotische Neigung? Die sexuelle Orientierung ist ein komplexes Merkmal, das, wie Forschungen zeigen, von vielen verschiedenen Faktoren ausgestaltet wird – darunter Genetik, Umwelt und soziokulturelle Einflüsse. Die meisten Genetiker betrachten sexuelle Orientierung als einen Phänotyp, eine erkennbare Eigenschaft, die sich von Person zu Person unterscheidet. Studien an eineiigen und zweieiigen Zwillingen weisen jedoch darauf hin, dass Vererbung dabei einen wesentlichen Faktor darstellt. Zahlreiche Forschungen belegen inzwischen, dass Einflüsse wie Erziehung, Bildung und Umwelt komplett von der Genetik überlagert werden. So deuteten Untersuchungen an männlichen Zwillingen darauf hin, dass bis zu 60 Prozent ihrer sexuellen Orientierung genetisch bedingt sind. Andere Studien ergaben, dass eineiige Zwillinge sich mit größerer Wahrscheinlichkeit zum selben Geschlecht hingezogen fühlen als zweieiige Zwillinge oder herkömmliche Geschwister. In einer nicht an Zwillingen durchgeführten Studie untersuchten Wissenschaftler das Erbgut von 456 Männern aus 146 Familien, die zwei oder mehr homosexuelle Brüder besaßen. 60 Prozent der homosexuellen Männer wiesen auf drei bestimmten Chromosomen das gleiche genetische Muster auf. 2017 gaben Wissenschaftler die Entdeckung von zwei Genvarianten bekannt, die bei homosexuellen Männern häufiger auftreten als bei heterosexuellen. Die Forscher schlossen daraus, dass die gleichgeschlechtliche Anziehung unter Männern zumindest teilweise biologische Ursachen hat. Wissenschaftler in Illinois verglichen die DNA von 1077 homosexuellen und 1231 heterosexuellen Männern. Die Forscher identifizierten zwei Gene, deren Varianten höchstwahrscheinlich mit sexueller Orientierung in Zusammenhang stehen. Das heißt nicht, dass eine Person zwangsläufig homosexuell sein muss, nur weil sie oder er bestimmte Genvarianten besitzt. Die Entdeckungen bestätigen jedoch die Annahme, dass homosexuell zu sein möglicherweise ebenso wenig eine bewusste Entscheidung ist wie die, heterosexuell zu sein.

Noch mehr spannende Antworten, Fragen und Selbsttests zum Thema Genetik findest du im aktuellen NATIONAL GEOGRAFIC Special Unsere Gene.

Bild NATIONAL GEOGRAPHIC

NATIONAL GEOGRAPHIC Special-Ausgabe zum Thema Gene

Der Versuch, Genetik und ihre Auswirkungen auf unser Leben und die Gesellschaft zu verstehen, mag vielen als etwas erscheinen, das man am besten den Akademikern überlässt. Doch das ist ein Irrtum. Genetik betrifft uns alle, manchmal in positiver Weise, manchmal eher nicht. Stellen Sie sich vor, Sie müssten sich eines Tages keine Sorgen mehr um Krebs machen, da ein Wissenschaftler Ihre DNA so verändert hat, dass Sie immun gegen diese Krankheit wären. Und was würden Sie sagen, wenn eine Ärztin Ihnen mitteilen würde, sie könne Ihr ungeborenes Kind mithilfe von gentechnischen Methoden verändern, um es größer, klüger oder körperlich stärker zu machen? Sollten Sie jetzt das Gefühl haben, wir lebten in einer schönen neuen Welt, dann haben Sie recht: Wir tun es tatsächlich. Weil es in unseren Genen liegt. In unserer NATIONAL GEOGRAPHIC Special-Ausgabe zum Thema Gene finden Sie 100 Fragen und Antworten, sowie sechs Tests zum Selbst-Entdecken. Nicht verpassen und jetzt eine Ausgabe kaufen!

Wei­ter­le­sen