Einem bahnbrechenden Forschungsergebnis zufolge könnte ein einzigartiges Gen, das bei Faultieren entdeckt wurde, der Schlüssel zu gesundem Altern sein.
Zum ersten Mal in der Geschichte der Wissenschaft haben Forscher das Genom eines baumbewohnenden Tieres sequenziert und analysiert, um mögliche Ursachen für seinen niedrigen Stoffwechsel zu identifizieren.
Man entdeckte, dass Faultiere über Millionen von Jahren sogenannte «springende Gene» beibehalten haben – DNA-Sequenzen, die sich innerhalb des Genoms bewegen können.
Ein Wissenschaftler sagte, die Entdeckung, die Zelllinien von Faultieren betrifft, könne als Grundlage für weitere Forschungen zum Thema Altern, Stoffwechselerkrankungen und sogar Langzeit-Weltraumreisen dienen.
Die Studie wurde von Experten des Wellcome Sanger Institute, des Leibniz-Instituts für Zoologische und Naturschutzforschung (IZW), des Sirio Libanes Krankenhauses und ihren Kollegen durchgeführt.
Das Team entnahm Proben von einem in Gefangenschaft gehaltenen Faultier und extrahierte DNA aus dem Gewebe, die anschließend am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Deutschland sequenziert wurde.
Anschließend analysierte das Team mithilfe einer Methode namens vergleichende Genomik das Genom des Faultiers und verglich dessen Sequenz mit den Genomen anderer Säugetiere.
Dazu gehören der Ameisenbär und das Gürteltier, die zusammen mit den Faultieren ebenfalls Mitglieder der Xenarthra-Gruppe sind, dem einzigen Taxon der Plazentatiere, das in Südamerika beheimatet ist.
Wissenschaftler verglichen Genome, um zu verstehen, was Faultiere so einzigartig macht.
Sie fanden heraus, dass das Faultiergenom mehrere Kopien aktiver transponierbarer Elemente enthält, die als «Transposons» oder «springende Gene» bezeichnet werden.
Hierbei handelt es sich um kurze DNA-Sequenzen, die von einem Bereich des Genoms in einen anderen wandern.
Obwohl im menschlichen Genom noch einige Transposons vorkommen, sind diese in der Regel alt und inaktiv.
Mithilfe der Genomik untersuchten die Forscher die Evolution dieses einzigartigen Tieres und fanden heraus, dass diese Transposons im letzten gemeinsamen Vorfahren aller Faultierarten entstanden sind – vor etwa 30 Millionen Jahren.
Diese Gene seien über die Zeit erhalten geblieben und stellten nun fest verankerte genetische Sequenzen dar, die für Faultiere einzigartig seien, so die Forscher.
Das Forschungsteam stellte fest, dass viele dieser Gene mit den Mitochondrien in Verbindung stehen, die für die Energieproduktion und Stoffwechselprozesse verantwortlich sind.
Forscher glauben, dass diese «springenden» Gene mit ihrer ungewöhnlichen Anpassung an die Umwelt und der Entwicklung eines Stoffwechsels zusammenhängen, der unter Säugetieren der niedrigste ist.
Dr. Pedro Galante, einer der Hauptautoren der Studie vom Sírio Libánes Krankenhaus in São Paulo, Brasilien, sagte: «Viele menschliche Krankheiten, darunter Diabetes, altersbedingte Störungen, Neurodegeneration und Muskelschwund, stehen im Zusammenhang mit Problemen bei der Energieproduktion und der Mitochondrienfunktion.“.
«Obwohl weitere Forschung erforderlich ist, könnten Faultierzelllinien ein natürliches Modell zum Verständnis bieten, wie Organismen mit niedrigem Energieniveau zurechtkommen und was bei Krankheiten schiefgeht.».
«Langfristig könnte dies als Grundlage für die Forschung in den Bereichen Gewebekonservierung, Intensivmedizin, Altern, Stoffwechselerkrankungen und sogar Langzeit-Weltraumreisen dienen.».
Dr. Marcela Uliano-Silva, leitende Bioinformatikerin und Mitautorin der Studie vom Wellcome Sanger Institute, sagte: «Die Evolution hat bereits Milliarden von Experimenten durchgeführt. Indem wir ungewöhnliche Tiere wie Faultiere untersuchen, entdecken wir manchmal biologische Lösungen, die der Mensch nie entwickelt hat.».
«Durch die Anwendung der Genomik zur Erforschung der Geschichte entdeckten wir Gene, die für das Springen verantwortlich sind und die Faultiere über Millionen von Jahren beibehalten haben.».
«Diese für Faultiere spezifischen Gene sind mit Mitochondrien und Stoffwechselwegen verknüpft, was auf einen möglichen Zusammenhang mit der Evolution ihres extrem langsamen Stoffwechsels hindeutet.».
Dr. Camila Mazzoni, Mitautorin der Studie und Leiterin der Abteilung für Evolutions- und Naturschutzgenomik am IZW in Berlin, sagte: «Faultiere haben den langsamsten Stoffwechsel aller Säugetiere, und dennoch bleiben sie gesund.».
«Das Verständnis dafür, wie sie dies erreichen, könnte neue Erkenntnisse darüber liefern, wie Zellen Energie effizient verwalten.».
«Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Faultiere möglicherweise genetische Backup-Systeme entwickelt haben, die dazu beitragen, die mitochondriale Entspannung auszugleichen und ihren einzigartigen Lebensstil aufrechtzuerhalten.».
Wissenschaftler, die das Genom des Faultiers untersuchen, haben lange konservierte «springende Gene» entdeckt, die mit den Mitochondrien und dem extrem langsamen Stoffwechsel des Tieres in Verbindung stehen. Könnte diese Entdeckung neue Wege zum Verständnis von Alterungsprozessen und energiebedingten Krankheiten eröffnen? (Archivfoto) Hendrik Schmidt/dpa