Widrigkeiten im frühen Leben hinterlassen langfristige Spuren in der DNA von Pavianen

Frühe Erfahrungen im Leben eines Tieres können einen erheblichen Einfluss auf seine Gedeihfähigkeit haben, selbst Jahre oder Jahrzehnte später, und die DNA-Methylierung kann dabei helfen, ihre Auswirkungen aufzuzeichnen.

In einem Studie von 256 wilden Pavianen, veröffentlicht in der Verfahren der Nationalen Akademie der WissenschaftenForscher des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und der Duke University haben herausgefunden, dass die Ressourcenbeschränkung im frühen Leben mit vielen Unterschieden in der DNA-Methylierung verbunden ist, einer kleinen chemischen Markierung auf der DNA-Sequenz, die die Genaktivität beeinflussen kann.

Die Ressourcenbeschränkung war wichtiger als andere Arten von frühen Umweltstressoren, was auf die besondere Bedeutung des Ressourcenmangels in den ersten Lebensjahren schließen lässt. Allerdings weisen die Forscher auch darauf hin, dass Aspekte der Umgebung zum Zeitpunkt der Probenahme, wie z. B. der soziale Status, möglicherweise wichtiger für die Erklärung der Unterschiede in der DNA-Methylierung zwischen Individuen sind, was darauf hindeutet, dass mehrere Wege frühe Lebenseffekte mit späteren Lebensergebnissen verbinden müssen.

Diese widrigen Umweltbedingungen, insbesondere in der frühen Lebensphase, können langfristige Auswirkungen auf die Gesundheit und das Überleben eines Tieres haben. Bei Rhesusaffen beispielsweise sind Säuglinge, die kurz nach der Geburt von ihren Müttern getrennt werden, im späteren Leben anfälliger für Krankheiten. Die Vorstellung, dass solche Unterschiede auf langfristige Veränderungen in der Biologie des Tieres zurückzuführen sind, wird als „biologische Einbettung“ bezeichnet.

Veränderungen in der DNA-Methylierung, einer „epigenetischen“ Modifikation der DNA-Sequenz, sollen zur biologischen Einbettung beitragen, insbesondere weil diese Veränderungen stabil sein und die Genaktivität und möglicherweise andere Merkmale beeinflussen können. Es gibt jedoch nur begrenzte Studien zu Widrigkeiten im frühen Leben und zur DNA-Methylierung bei wilden Säugetieren.

Um die Zusammenhänge zwischen DNA-Methylierung und Widrigkeiten im frühen Leben zu untersuchen, untersuchte ein internationales Forscherteam des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie und der Duke University eine Population wilder Paviane in Kenia.

„Unsere Studie umfasste 256 Paviane – 115 Männchen und 141 Weibchen – und wir kombinierten DNA-Methylierungsdaten mit ökologischen, Verhaltens- und Lebensgeschichtendaten, die im Laufe der mehr als 50-jährigen Geschichte dieses Studienstandorts gesammelt wurden“, sagt Erstautor Jordan Anderson, ein Ph .D. Forscher an der Duke University.

„Diese Population war ein guter Kandidat für die Analyse, da wir bereits wissen, dass weibliche Paviane, die in jungen Jahren viele Widrigkeiten erleben, im Erwachsenenalter einen erhöhten Stresshormonspiegel, schwächere soziale Bindungen und eine geringere Überlebensrate der Nachkommen aufweisen.“

Der Mangel an Ressourcen im frühen Leben kann sich über Generationen hinweg auf die Gesundheit auswirken

Überraschenderweise zeigte die Studie, dass der Verlust einer Mutter nicht stark mit einer Variation in der DNA-Methylierung verbunden war – ebenso wenig wie der frühe soziale Status oder die soziale Isolation. Die klarsten Ergebnisse lieferten stattdessen die Betrachtung der Dürre und der schlechten Lebensraumqualität, die die Nahrungsverfügbarkeit der Paviane einschränkten.

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass mehrfache Exposition gegenüber frühen Widrigkeiten besonders starke Signaturen hinterließ. „Die Exposition gegenüber wiederholten Widrigkeiten im frühen Leben scheint verstärkte Auswirkungen auf die DNA-Methylierung zu haben. Beispielsweise sind die Auswirkungen von Dürre bei Menschen, die in armen Lebensräumen im frühen Leben geboren wurden, größer“, sagt die leitende Autorin und Projektleiterin Jenny Tung, Direktorin der Abteilung für Verhalten und Evolution von Primaten am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

„Das liegt möglicherweise daran, dass verschiedene Arten von Widrigkeiten über ähnliche Mechanismen wirken können, beispielsweise indem sie sich darauf auswirken, wie viel sie essen müssen.“

Die Autoren betonen, wie wichtig es ist, auch zu untersuchen, ob, wie durch die biologische Einbettung vorhergesagt, Unterschiede in der DNA-Methylierung auch die Genaktivität beeinflussen. „Wir haben einen Schritt in diese Richtung gemacht, indem wir genomische Ansätze verwendet haben, um zu testen, ob DNA-Methylierung die Genexpression in isolierten Zellen beeinflussen kann, aber es bedarf noch viel weiterer Forschung, um zu verstehen, wie Widrigkeiten im frühen Leben die Physiologie, Gesundheit und das Überleben von Tieren beeinflussen, einschließlich, aber.“ „Es beschränkt sich nicht nur auf seine Auswirkungen auf die DNA-Methylierung“, sagt Tung.