Orang-Utans, Mäuse und Pferde sind damit bedeckt, Menschen jedoch nicht. Warum wir deutlich weniger Körperbehaarung haben als die meisten anderen Säugetiere, blieb lange Zeit ein Rätsel. Aber ein einzigartiger Vergleich der genetischen Codes von 62 Tieren beginnt, die Geschichte zu erzählen, wie Menschen – und andere Säugetiere – ihre Locken verloren haben.
Menschen scheinen die Gene für eine volle Körperbehaarung zu haben, aber die Evolution hat sie deaktiviert, berichten Wissenschaftler der University of Utah Health und der University of Pittsburgh in der Zeitschrift eLife. Die Ergebnisse weisen auf eine Reihe von Genen und regulatorischen Regionen des Genoms hin, die für die Haarbildung essentiell zu sein scheinen.
Die Forschung beantwortet grundlegende Fragen zu Mechanismen, die diese charakteristische menschliche Eigenschaft prägen. Die Wissenschaftler vermuten, dass dies schließlich zu neuen Wegen führen könnte, Haare nach Glatzenbildung und Chemotherapie wiederherzustellen – oder bei Menschen mit Erkrankungen, die Haarausfall verursachen.
Die Studie zeigt weiter, dass die Natur dieselbe Strategie mindestens neun Mal bei Säugetieren angewendet hat, die auf verschiedenen Zweigen des Evolutionsbaums sitzen. Vorfahren von Nashörnern, Nacktmullen, Delfinen und anderen haarlosen Säugetieren stampften, huschten und schwammen denselben Weg entlang, um einen gemeinsamen Satz von Genen zu deaktivieren, um ihre Haare und ihr Fell abzuwerfen.
„Wir haben den kreativen Ansatz gewählt, die biologische Vielfalt zu nutzen, um etwas über unsere eigene Genetik zu lernen“, sagt Nathan Clark, Ph.D., ein Humangenetiker an der U of U Health, der einen Großteil der Forschung an der University of Pittsburgh mit durchführte Amanda Kowalczyk, Ph.D., und Maria Chikina, Ph.D. „Dies hilft uns, Regionen unseres Genoms zu lokalisieren, die zu etwas Wichtigem für uns beitragen.“
Die Vorteile der Haarlosigkeit
Ob die grobe Körperbehaarung eines Affen oder das weiche Fell einer Katze, Behaarung sieht im Tierreich anders aus. Gleiches gilt für Haarlosigkeit. Menschen haben einen charakteristischen Haarbüschel auf dem Kopf, aber weil unsere Körperbehaarung weniger auffällig ist, fallen wir in die Kategorie „haarlos“. Zu uns gesellen sich andere Säugetiere mit einem Hauch von Haaren wie Elefanten mit ihrer spärlichen Bedeckung, Schweine mit transparentem Fell und Walrosse mit Schnurrbart.
Es gibt Vorteile, einen Geheimratsecken zu haben. Ohne dichtes Haar kühlen sich Elefanten in heißen Klimazonen leichter ab und Walrosse gleiten mühelos durchs Wasser. Trotz der unterschiedlichen Gründe ergab die Analyse von Kowalczyk, dass diese und die anderen analysierten haarlosen Säugetiere Mutationen in vielen der gleichen Gene aufweisen. Dazu gehören Gene, die für Keratin und zusätzliche Elemente codieren, die den Haarschaft aufbauen und das Haarwachstum fördern.
Regulatorische Regionen des Genoms scheinen ebenso wichtig zu sein, wie die Forschung zusätzlich zeigte. Diese Regionen kodieren nicht für Strukturen, die Haare bilden, sondern beeinflussen den Prozess indirekt. Sie bestimmen, wann und wo bestimmte Gene aktiviert werden und wie viel produziert wird.
Darüber hinaus deckte der Screen Gene auf, für die eine Rolle beim Haarwuchs noch nicht definiert worden war. In Kombination mit zusätzlichen Beweisen – wie Anzeichen einer Aktivität in der Haut – heben diese Ergebnisse eine neue Gruppe von Genen hervor, die am Haarwuchs beteiligt sein könnten.
„Es gibt eine ganze Reihe von Genen, über die wir nicht viel wissen“, sagt Kowalczyk. „Wir glauben, dass sie eine Rolle beim Haarwachstum und der Haarpflege spielen könnten.“
Haarausfall entwirren
Um das Geheimnis des Haarausfalls bei Säugetieren zu lüften, suchten Clark, Kowalczyk und Chikina nach Genen in haarlosen Tieren, die sich im Vergleich zu ihren Gegenstücken in haarigen Tieren schneller entwickelten.
„Da Tiere unter dem evolutionären Druck stehen, Haare zu verlieren, verlieren die Gene, die Haare kodieren, an Bedeutung“, sagt Clark. „Deshalb beschleunigen sie die Rate genetischer Veränderungen, die durch natürliche Selektion zugelassen werden. Einige genetische Veränderungen könnten für Haarausfall verantwortlich sein. Andere könnten Kollateralschäden sein, wenn das Haar aufhört zu wachsen.“
Um die Suche durchzuführen, entwickelten sie Computermethoden, die Hunderte von Regionen des Genoms auf einmal vergleichen konnten. Sie untersuchten 19.149 Gene und 343.598 regulatorische Regionen, die in Dutzenden von analysierten Säugetierarten konserviert waren. Dabei unternahmen sie Schritte, um genetische Regionen auszuschließen, die für die Entwicklung anderer artspezifischer Merkmale verantwortlich sind, wie z. B. die Anpassung an das Leben im Wasser.
Die Tatsache, dass der unvoreingenommene Screen bekannte Haargene identifizierte, zeigte, dass der Ansatz funktionierte, erklärt Clark. Es deutet auch darauf hin, dass die im Screen identifizierten Gene, die weniger gut definiert sind, genauso wichtig sein könnten, um Haare zu haben – oder nicht.
Clark und Kollegen verwenden jetzt denselben Ansatz, um genetische Regionen zu definieren, die an der Krebsprävention, der Verlängerung der Lebensdauer und dem Verständnis anderer Gesundheitszustände beteiligt sind.
„Dies ist eine Möglichkeit, globale genetische Mechanismen zu bestimmen, die verschiedenen Merkmalen zugrunde liegen“, sagt Clark.
Mehr Informationen:
Amanda Kowalczyk et al., Die komplementäre Evolution der codierenden und nicht codierenden Sequenz liegt der Haarlosigkeit von Säugetieren zugrunde, eLife (2022). DOI: 10.7554/eLife.76911