Ärzte Zeitung, 22.04.2005

HINTERGRUND

Das X-Chromosom ist für die Hirnfunktionen ungewöhnlich wichtig

Von Philipp Grätzel von Grätz

Wird ein Genetiker gefragt, welches Chromosom bei Menschen am interessantesten ist, dann ist die Chance, daß er das X-Chromosom nennt, ziemlich hoch. Nicht nur hat das X-Chromosom in der Nomenklatur keine Ziffer erhalten. Es ist auch weit überdurchschnittlich bedeutend für das Gehirn.

   

Auf dem X-Chromosom sind mehr als 1000 Gene aufgereiht.

   

Zwar finden sich auf dem X-Chromosom nur weniger als vier Prozent aller menschlichen Gene. Es trägt aber immerhin zehn Prozent jener Gene, die für die Hirnfunktion erforderlich sind. Das X-Chromosom ist auch das einzige Chromosom, das bei der Hälfte aller Menschen nur einmal vorkommt: Diese Hälfte ist bekanntlich männlich, was frauenbewegte Biologielehrerinnen schon mal zu der spöttischen Bemerkung veranlaßt, Männer seien den Frauen schon was die schiere Zahl an Genorten angeht hoffnungslos unterlegen.

Vor 300 Millionen Jahren begann Chromosomentrennung

Allmählich begannen sich in der Evolution das mächtige X-Chromosom und das schmächtige Y-Chromosom vor etwa 300 Millionen Jahren auseinander zu entwickeln. Die Trennung war so vollkommen, daß es heute nur noch einen kurzen Abschnitt gibt, auf dem beide Chromosome im Zellzyklus während der Reifeteilung Gene austauschen können.

Eine der interessantesten Eigenschaften des X-Chromosoms ist, daß die Kräfte der Evolution bei ihm wesentlich direkter angreifen: "Bei Männern wirken sich alle negativen genetischen Veränderungen sofort auf den Phänotyp aus", so Dr. Matthias Platzer vom Institut für Molekulare Biotechnologie in Jena.

Eine unmittelbare Konsequenz dieser Tatsache: Männer sind bei einer Gesamtprävalenz von etwa drei Prozent der Bevölkerung signifikant häufiger von geistiger Behinderung betroffen als Frauen, weil ungünstige Mutationen in einem Hirnfunktionsgen nicht kompensiert werden können.

Was frauenbewegte Biologielehrerinnen weniger gern hören: Das Prinzip funktioniert auch umgekehrt. "Auch von genetischer Seite positive Veränderungen wirken sich beim Mann sofort auf den Phänotyp aus", so Platzer im Gespräch mit der "Ärzte Zeitung".

Das heißt: Eine Mutation, die die Hirnleistung günstig beeinflußt, macht sich bei einer Frau unter Umständen gar nicht bemerkbar, weil das entsprechende Gen rezessiv ist oder weil das entsprechende X-Chromosom inaktiviert wurde. Dagegen profitiert ein Mann unmittelbar davon, weil es bei ihm dazu keine Alternative auf einem anderen Chromosom gibt.

Das X-Chromosom hat die Evolution beschleunigt

Ob das nun eine molekulargenetische Erklärung dafür ist, warum Männer häufiger in Führungspositionen anzutreffen sind als Frauen, wie einige Biologen medienwirksam spekulieren, sei dahingestellt. In jedem Fall scheint das "weibliche" X-Chromosom die Evolution des Menschen beschleunigt zu haben. Möglicherweise sind hier zudem sogar die entscheidenden Faktoren zu suchen, die erklären, warum sich in der Evolution Menschen und Schimpansen, die genetisch zu knapp 99 Prozent übereinstimmen, im Phänotyp innerhalb kurzer Zeit rasant auseinander entwickelt haben.

Die Thüringer Arbeitsgruppe um Platzer war an der in "Nature" publizierten Entzifferung von 99,3 Prozent der Erbinformationen des X-Chromosoms maßgeblich beteiligt (die "Ärzte Zeitung" berichtete). Insgesamt 1098 Gene haben die Wissenschaftler beschrieben. Auf den Begriff Entzifferung legt Platzer großen Wert, denn die intellektuell anspruchsvollere Entschlüsselung stehe noch an, so der Wissenschaftler bescheiden.

Viele Fragen sind allerdings noch nicht beantwortet: Warum etwa ist die relative Gendichte auf dem X-Chromosom so viel geringer als auf den meisten anderen Chromosomen? Warum gibt es ausgerechnet auf dem X-Chromosom so viele scheinbar sinnlose Wiederholungen von Gensequenzen?

Viele Biologen vermuten hier die Evolution am Werk, die dafür sorgte, daß bestimmte Gene, die ursprünglich X-chromosomal waren, irgendwann in den vergangenen 300 Millionen Jahren auf andere Chromosome gelangten, Gene für die Hirnfunktion aber auf dem X-Chromosom konzentriert und so anfälliger für Selektionsprozesse wurden.

Nur aus der Gensequenz des X-Chromosoms lassen sich endgültige Antworten dazu nicht ablesen. Allenfalls im Vergleich mit anderen Lebewesen können die verschlungenen Wege der Evolution nachgezeichnet werden. Platzer nimmt sich deswegen jetzt das X-Chromosom von Schimpansen vor, wiederum in einem internationalen Gemeinschaftsprojekt. Die Hoffnung ist, daß sich im direkten Vergleich jene Gene herauskristallisieren, die zwischen Mensch und Menschenaffe für den feinen Unterschied sorgen.

FAZIT

Die Entzifferung des humanen X-Chromosoms förderte mehr als 1000 Gene zutage. Das bei gesunden Männern nur einfach vorkommende X-Chromosom trägt immerhin zehn Prozent jener Gene, die für die Hirnfunktionen erforderlich sind. Vor etwa 300 Millionen Jahren begannen sich X- und Y-Chromosom auseinander zu entwickeln. Die Sequenzierung des X-Chromosoms und der Vergleich mit dem Chromosom von Schimpansen können Aufschluß darüber geben, warum auf ihm so viele Gene für Hirnfunktionen liegen.

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