Genforschung Gehirn, Gesellschaft, Glück - darum stehen wir im Affenhaus auf der Besucherseite

Was ist passiert, dass wir auf der Besucher-Seite im Zoo stehen und die Menschenaffen beobachten und nicht umgekehrt? Unser deutlich größeres Hirn ist eine Erklärung. Dresdner Forscher haben jetzt einen Mechanismus entdeckt, der offenbar für das massive Wachstum unserer grauen Zellen mit verantwortlich ist. Aber es gibt viele Faktoren und Zufälle, die uns zu dem machten, was wir heute sind.

Zufall-Mensch
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Vor etwa zwei Millionen Jahren veränderte sich offenbar etwas in den Köpfen unserer Vorfahren. Denn die Schädel, die man ab dieser Zeit findet, werden immer größer. Wie der des Homo Erectus, der etwa zu dieser Zeit lebte.

Der Homo Erectus war ein begabter Jäger und Sammler. Er hatte eine Gehirngröße, die schon mehr als doppelt so groß war, wie die der heute lebenden Menschenaffen.

Philipp Gunz, Anthropologe
Ein junger Mann hat einen Schädel in Händen
Vor zwei Millionen Jahren begannen die Schädel unserer Vorfahren zu wachsen. Ihr Hirn wurde größer. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Über einen historisch eher kurzen Zeitraum wuchs unser Hirn auf das Dreifache im Vergleich zum Schimpansen. Aber was ist der Grund, was hat dieses Wachstum ausgelöst? Genau das wollten Hirnforscher vom Max-Planck-Institut für Zellbiologie und Genetik in Dresden wissen und machten sich auf die Suche. Dr. Michael Heide verglich zunächst Hirnzellen von Säugetieren, Affen und Menschen. Dabei schaute er sich vor allem an, welche Gene aktiv sind.

Wir konnten 50 Gene eingrenzen, die nur bei Primaten vorkommen. Davon waren 15 spezifisch im Menschen und in keinem anderen Säugetier.

Dr. Michael Heide, MPI für Zellbiologie und Genetik

ARGHAP 11B lässt Hirnstammzellen schneller wachsen

Welches dieser rein menschlichen Gene oder welche Kombination des Erbguts ließ unser Hirn nun derart wachsen? In einer Versuchsreihe zeigte ARHGAP 11B eine erstaunliche Wirkung: Brachte man es in Mäuse ein, in Frettchen oder Weißbüschelaffen, wuchs auch deren Hirn außergewöhnlich. Bei Weißbüschelaffen bildete sich sogar eine leicht gefaltete Hirnrinde, wenn auch nicht so stark wie beim Menschen.

Für diese Versuche arbeiteten die Dresdner mit dem Zentralinstitut für Versuchstiere (CIEA) in Kawasaki (Japan) zusammen. Ein wichtiger Grund für diese Entscheidung war:  Japan hat ähnlich hohe ethische Standards und Vorschriften in Bezug auf Tierforschung und Tierschutz wie Deutschland. Denn bei diesen Untersuchungen wurden transgene Tiere erschaffen, eben Weißbüscheläffchen mit einem menschlichen Gen. Allerdings keine ausgewachsenen Tiere, so Wieland Huttner.

Wir hielten es für eine Voraussetzung - und aus ethischer Sicht obligatorisch -, zunächst die Auswirkungen von ARHGAP11B auf die Entwicklung des fetalen Krallenaffen-Neokortex zu bestimmen.

Prof. Wieland Huttner, Hirnforscher

Die Gehirne dieser Föten würden dann in Dresden untersucht. Und dabei machten die Forscher ihre Entdeckung.

Punktmutation setzte Wachstum in Gang

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Eine Punktmutation im Gen ARHGAP 11B hat offenbar das Hirnwachstum in Gang gesetzt. Bildrechte: MITTELDEUTSCHER RUNDFUNK

Das Gen ARHGAP 11B schlummert vermutlich schon seit etwa fünf Millionen Jahren in unserem Erbgut, aber erst seit zwei Millionen Jahren finden sich größere Menschenschädel. Prof. Wieland Huttner und sein Team fanden heraus, dass es zu dieser Zeit eine winzige Veränderung, eine Punktmutation in diesem Gen gegeben haben muss, die dann das Hirnwachstum in Gang gesetzt hat.

Diese Punktmutation ändert alles. Sie gibt dem ARHGAP 11B die Fähigkeit, die Stammzellen zu vermehren und das Gehirn zu vergrößern.

Prof. Wieland Huttner, Hirnforscher

Dieses Ereignis ist also ist der Ausgangspunkt für unser großes Gehirn. Es hat dafür gesorgt, dass dieses Gen quasi von einem auf den anderen Tag das Signal für einen rasanten Zellteilungsprozess von Hirnstammzellen gab. Wieland Huttner vergleicht das mit dem Wachstum von Krebszellen.

Es könnte sein, dass unsere Großhirnrinde deshalb so groß ist, weil ARHGAP 11B während der Hirnentwicklung im Föten vorrübergehend einen krebsartigen Zellteilungsmechanismus auslöst.

Prof. Wieland Huttner

Hirnwachstum brauchte mehrere Generationen und Impulse

Es ist unwahrscheinlich, dass die Hirne der Hominiden damals von einer zur anderen Generation gleich viel größer wurden. Die Forscher gehen davon aus, dass das Hirnwachstum allmählich voranschritt, beeinflusst von verschiedenen Faktoren. Neben dem Gen als biologischem Wachstumsmotor dürften auch sozialen und kulturelle Bedingungen eine Rolle gespielt haben und eine bessere Ernährung.

So ein Gehirn kostet Energie und ist quasi die Währung, in der in der Natur abgerechnet wird. Das muss man sich erstmal leisten können.

Philipp Gunz, Anthropologe

Ein großes Hirn allein schafft noch keine höhere Intelligenz

Ein großes Hirn allein garantierte nicht gleich höhere Intelligenz, aber es ist eine gute Voraussetzung. Die Areale, die uns zum Menschen machen, befinden sich in der Hirnrinde, dem Neokortex. Und dort siedeln sich die Stammzellen an, deren Produktion durch ARHGAP 11B deutlich erhöht wird.

Im Neokortex findet das statt, was wir mit Intelligenz verknüpfen: Ursache-Wirkung und Zusammenhänge zu verstehen, die Zukunft vorhersehen und so weiter.

Franca Parianen, Neurowissenschaftlerin

Es ist schwer vorstellbar, dass eine einzige Veränderung, an nur einer Stelle innerhalb von drei Milliarden Positionen in unserem Ergbut, so eine Wirkung entfaltet. Außergewöhnlich ist das jedoch nicht, erklärt Anthropologe Philipp Gunz:

Wir wissen, dass wir den Bonobos und Schimpansen genetisch sehr ähnlich sind. Und daran sehen wir, dass oft sehr kleine Unterschiede einen substanziellen Effekt haben können.

Philipp Gunz

Vom Glück, nicht gefressen worden zu sein

Irgendwann, irgendwo im Hirn eines Hominiden gab es also bei einer Zellteilung einen winzigen Kopierfehler. Höchstwahrscheinlich war das die Initialzündung zu unserem größeren Gehirn - und ein Zufall. Wäre dieses Individuum von einem Höhlenbären gefressen oder von einem Mammut zerquetscht worden, bevor er sich fortpflanzen konnte, würde es uns heute so nicht geben. Diese Mutation war für uns alle von Vorteil und wir setzten somit zu unserem Siegeszug an:

Dass die Mutation bei ARHGAP 11B zu einem größeren Gehirn führt, ist evolutionär betrachtet natürlich ein wahnsinniger Selektionsvorteil.

Dr. Michael Heide, Hirnforscher

Heute trägt jeder von uns, jeder Mensch, dieses Gen ARHGAP 11B in sich - inklusive der Punktmutation.

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