Forscher finden evolutionäre Selektion für Merkmale, die mit Immunität und Stoffwechsel in Tsimane- und Moseten-Genomen verbunden sind

Ein Team aus globalen Experten hat neue Signale der natürlichen Auslese beim Menschen entdeckt.

Unter der Leitung von Michael Gurven, Co-Direktor des UC Santa Barbara Tsimane Health and Life History Project, untersuchte das Team zwei Populationen, die im bolivianischen Amazonas-Regenwald leben – die Tsimane und die Moseten. Frühere Studien zeigen, dass diese tropischen Populationen vielen Parasiten und einer Vielzahl von Krankheitserregern ausgesetzt sind; Gleichzeitig leiden die Tsimane selten an Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Demenz. Diese neue Forschung legt nahe, dass das Tsimane-Genom einer Selektion auf Merkmale unterzogen wurde, die mit Immunität und Stoffwechsel verbunden sind.

Die Arbeit fügt Kontext zur Evolution und Spezialisierung von Menschen auf der ganzen Welt hinzu und geht über einige bekannte Fälle hinaus. Zum Beispiel können Nachkommen von Europäern, einigen Afrikanern und jenen aus dem Nahen Osten Laktose bis ins Erwachsenenalter verdauen, wodurch ihre Fähigkeit, Milch über die Pubertät hinaus zu trinken, in diesen Bevölkerungsgruppen erhalten bleibt. Die Studie erscheint im Proceedings of the National Academy of Sciences.

Laut der Hauptautorin und Professorin der Vanderbilt University, Amanda Lea, „ist es trotz des großen Interesses am Verständnis von DNA-Varianten, die sich adaptiv zwischen Populationen unterscheiden, immer noch schwierig, diese Varianten zu identifizieren und zu charakterisieren. Die Arbeit ist jedoch wichtig, weil wir Teile davon entdecken können Genom, die variieren und sowohl aus evolutionärer als auch aus biomedizinischer Sicht wichtig sind.“

Ein besonders einzigartiger Teil dieser Forschung ist ihr Ursprung: eine Zusammenarbeit zwischen dem Tsimane Health and Life History Project und den Gemeinden Tsimane und Moseten. Seit 20 Jahren umfasst das Projekt die gemeinsame Arbeit von Anthropologen, Ärzten, indigenen Führern, Gemeindemitgliedern und lokalen Institutionen, um sich ein Bild von ihrer Gesundheit zu machen und diese zu verbessern.

Solche vertrauenswürdigen Partnerschaften sind unerlässlich, um sich in der ethischen Landschaft rund um die Untersuchung von DNA in indigenen Bevölkerungsgruppen zurechtzufinden. Tatsächlich hat das Team ein neues System zum Teilen von Daten entwickelt, eines, das die Ziele der offenen Wissenschaft mit der Notwendigkeit von Fairness, Gerechtigkeit und indigener Datenhoheit in Einklang bringt. Es ist ein Weg nach vorn für die westliche Wissenschaft in ihren Bemühungen, Probleme wie mangelnde Diversität in der Arbeit am menschlichen Genom und die historische Zurückhaltung und das Misstrauen vieler indigener Bevölkerungsgruppen gegenüber der Teilnahme an genetischen und biomedizinischen Studien anzugehen.

„Der größte Teil der Forschung, die DNA-Mutationen mit der Gesundheit in Verbindung bringt, wurde in europäischen oder nordamerikanischen Bevölkerungsgruppen durchgeführt“, sagte Gurven über die Bedeutung der Arbeit mit den Ureinwohnern des südamerikanischen Tieflandes. „Gruppen wie die Tsimane haben eine andere Geschichte und leben in einer anderen Umgebung. Es ist logisch, dass genetische Varianten, die nur für die Tsimane gelten, in den am häufigsten untersuchten Populationen nicht existieren. Die Erforschung der einzigartigen Varianten und ihrer Beziehung zu gesundheitlichen Folgen ist etwas, was wir tun und darüber sind wir sehr glücklich.“

Mit einer Vielzahl von Techniken fanden sie 21 Regionen im Genom, die sich durch die Tsimane-Population erstreckten, darunter Schlüsselakteure, die die Immunabwehr gegen Mikro- und Makroorganismen beeinflussen und wie Fette von unseren Zellen verstoffwechselt werden. Sie fanden heraus, dass immunitätsbezogene Merkmale durch Selektion beeinflusst wurden, die gleichzeitig an mehreren genetischen Regionen stattfand (als polygene Selektion bezeichnet). Sie zeigten auch, dass viele im Blut exprimierte Gene mit der Immunfunktion in Zusammenhang stehen und dass regulatorische Gene die Anzahl der weißen Blutkörperchen, den Cholesterinspiegel im Blut und den Blutzucker beeinflussen.

Eines der überraschenden Ergebnisse für die Forscher war, dass es anscheinend vorteilhafte Varianten gibt, die die Art und Weise beeinflussen, wie die Tsimane Energie nutzen. Frühere Forschung schlugen vor, dass schädliche Allele in US-amerikanischen oder europäischen Populationen, einschließlich Apolipoprotein-E4, das das Risiko für die Alzheimer-Krankheit erhöht, in einer Umgebung mit vielen Infektionserregern und begrenzter Energie, wie dort, wo die Tsimane leben, eine gedämpfte oder sogar positive Wirkung haben. Die Untersuchung genetischer Varianten, die sich auf die Immunität, das Infektionsrisiko und die kardiometabolische Gesundheit auswirken, kann unser Verständnis dafür, warum schädliche Allele auch heute noch existieren, erheblich verbessern.

Dieses Projekt wurde mit den Tsimane durchgeführt, einer von mehr als 35 indigenen Gruppen in Bolivien. Die Tsimane-Bevölkerung umfasst etwa 17.000 Menschen in 90 Dörfern. Zwischen 2006 und 2015 wurden vom Tsimane Health and Life History Project Blutproben von mehr als 1.000 Menschen gesammelt.

Aus den Blutproben wurden DNA und Informationen über Einzelnukleotid-Polymorphismen gesammelt, und das Team identifizierte Bereiche des Genoms, die einer positiven Selektion unterzogen wurden. Die Forscher verwendeten statistische Programme und Online-Datenbanken, um Korrelationen in genetischen Bereichen im Zusammenhang mit der Immunität zu identifizieren. Die Gruppe untersuchte auch Beziehungen zwischen Genotypen (Genen) und Phänotypen (wie diese Gene exprimiert werden).

In Zukunft plant das Team, andere Möglichkeiten zu untersuchen, in denen sich Tsimane-Gene von denen anderer Populationen, beispielsweise der Europäer, unterscheiden können. Es wird auch eine reichhaltige Referenz der Tsimane-Indianer aufbauen, die andere biomedizinische Techniken verwenden, einschließlich Transkriptomik, Metabolomik und Mikrobiom, um Genetik mit Gesundheit zu verbinden.