Manche Tiere leben nur wenige Stunden, die Eintagsfliegen beispielsweise haben sogar ihren Namen aufgrund dieser kurzen Daseinsspanne erhalten. Einige Wal- und Haiarten dagegen erreichen ein Alter von mehreren Hundert Jahren. Rekordhalter unter den Wirbeltieren dürfte dabei der Grönlandhai oder Eishai (Somniosus microcephalus) sein: Einer "Science"-Studie aus dem Jahr 2016 zufolge fanden Forscher ein annähernd 400 Jahre altes Exemplar.
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Eigentlich sollte die natürliche Selektion eine lange Lebensdauer begünstigen, denn im Prinzip führt ein längeres Leben zu mehr Nachkommen und damit zu einer höheren Wahrscheinlichkeit, Gene zu vermehren und an die nächste Generation weiterzugeben. Aber warum gibt es dann überhaupt kurzlebige Arten? Eine Antwort auf diese Frage zu finden, hat ein Team um Rongfeng Cui vom Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns (Köln) die afrikanische Killifisch-Familie untersucht.
"Afrikanische Killifische leben in einer Vielzahl von Lebensräumen, von Regenwäldern bis hin zu trockenen Savannenwäldern. Je nachdem, wie viel Wasser in der Umgebung verfügbar ist, leben sie lang oder kurz. Diese Vielfalt in der Lebensdauer ist wie ein Experiment der Natur zu verschiedenen Überlebensstrategien. Das macht den Killifisch zu einem einzigartigen System, um die Evolution der Lebensgeschichte zu erforschen", erklärt Dario Riccardo Valenzano, Koauthor der Studie im Fachblatt "Cell".
Schädliche Mutationen bei kurzlebigen Arten
Die Forscher haben das Erbgut von 45 afrikanischen Killifischarten analysiert und das Genom von kurz- und langlebigen Arten miteinander verglichen. Sie fanden heraus, dass kurzlebige Arten ein aufgeblähtes Genom haben, das voller sich wiederholender DNA-Sequenzen ist. Darüber hinaus sammeln sich im Erbgut der kurzlebigen Fische schädliche Mutationen an. Diese treten im gesamten Genom auf, auch in Genen, die für zentrale Vorgänge in den Fischen zuständig sind, wie DNA-Reparatur, Stoffwechselkontrolle und die Energiegewinnung. Auch in Genen, die Alterungsprozesse steuern, treten diese Mutationen auf.
"Die Fische scheinen nicht kurzlebig zu sein, weil das gut für sie ist oder weil es eine Anpassung an ihre Umwelt ist. Tatsächlich könnten sie in längeren Regenzeiten länger leben und sich fortpflanzen", sagt Valenzano. "Vielmehr funktioniert die natürliche Selektion für Gene, die im Alter wichtig sind, einfach nicht so effizient. Es spielt keine Rolle, ob eine Mutation die Fische im Alter ein wenig krank macht, denn sie haben sich bereits vermehrt und diese Mutation auf ihre Nachkommen übertragen. Dieses Grundprinzip erklärt das aufgeblähte Genom und die Ansammlung schädlicher Mutationen bei kurzlebigen Killifischen."
Genom des Menschen
Im menschlichen Genom konnten die Forscher beobachten, dass Gene, die schädliche Mutationen anhäufen, stark mit dem Altern verbunden sind. "Wir haben herausgefunden, dass die Häufigkeit von schädlichen Mutationen in einem Gen Hand in Hand damit geht, wann das Gen abgelesen wird. Mit anderen Worten, Gene, die im Alter abgelesen werden, tragen eher schädliche Genvarianten", erklärt Valenzano. Die Wissenschafter haben viele solcher Gene entdeckt, die aber noch nicht dafür bekannt sind, mit dem Alterungsprozess zusammenzuhängen. Diese Gene könnten in Zukunft für die Alternsforschung interessant sein. (red, 5.7.2019)