Epigenetik – Es steht doch nicht alles in den Genen

Epigenetische Merkmale dienen der Genregulation

In fast allen unserer Zellen befinden sich die gleichen Gene und trotzdem bestehen wir aus vielen unterschiedlichen Zellen, die unterschiedliche Funktionen ausüben. Das ist möglich, da in jeder Zelle nur ein Teil unserer über 20’000 Gene jeweils abgelesen wird. Der grosse Rest ist „stumm“ (man sagt auch „inaktiv“). In einer Hautzelle sind andere Gene eingeschaltet als zum Beispiel in einer Leberzelle.

Welche Gene ein- und welche ausgeschaltet sind (Wissenschaftler nennen dies „Genregulation“), hängt unter anderem von epigenetischen Merkmalen ab. „Epi“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet so viel wie „darüber“ oder „darauf“. Epigenetische Merkmale sind also Merkmale, die zusätzlich zu den genetischen Merkmalen (also der DNA-Sequenz) vorkommen und vererbt werden. Die Gesamtheit der epigenetischen Merkmale einer Zelle nennt man das Epigenom der Zelle. Es handelt sich dabei um Veränderungen an der DNA (aber keine Veränderungen der Sequenz) und am Chromatin (s. weiter unten). Diese Veränderungen werden von Enzymen herbeigeführt und werden an die nächste Zellgeneration vererbt, so dass aus Hautzellen immer Hautzellen werden und nicht etwa plötzlich Leberzellen. Epigenetische Merkmale sind eine Art Gedächtnis der Zellen und für die korrekte Entwicklung und Funktion eines Organismus unabdingbar, da sie die Spezialisierung der Körperzellen koordinieren. Wie dieses epigenetische Gedächtnis bei der Zellteilung vererbt wird, ist noch unklar.

Die Umwelt kann das Epigenom und die Genregulation beeinflussen

Die Spezialisierung der Körperzellen geschieht nach einem zellinternen Programm, der Ablauf ist also genetisch und epigenetisch festgelegt. Umwelteinflüsse können aber auch Spuren im Erbgut eines Lebewesens in Form von epigenetischen Veränderungen  hinterlassen. Ein gutes Beispiel dafür sind eineiige Zwillinge. Sie haben die gleiche DNA-Sequenz, da sie aus der gleichen befruchteten Eizelle stammen. Dennoch entwickeln sie sich zu unterschiedlichen Individuen, da sie in ihrem Leben unterschiedlichen Umwelteinflüssen ausgesetzt sind.

Epigenetische Merkmale können vererbt werden

Epigenetische Merkmale können sogar an die Nachkommen vererbt werden. Holländische Frauen, die im Hungerwinter 1944/1945 schwanger waren, brachten untergewichtige Kinder auf die Welt. Als diese Kinder später selbst Mütter wurden, waren ihre Kinder auch eher klein, obwohl sie in Zeiten mit Nahrungsüberfluss gezeugt wurden. Die Lebensbedingungen der Grosseltern haben also das Erbgut der Enkel beeinflusst und das obwohl die DNA-Sequenz nicht verändert wurde.

Die Erkenntnis, dass von der Umwelt induzierte Veränderungen vererbt werden können, war in der Wissenschaft eine Sensation, da bis vor kurzem die Ansicht herrschte, dass nur in der DNA-Sequenz „geschriebene“ Merkmale vererbt werden können. Das Forschungsgebiet der Epigenetik ist noch ganz jung und man darf auf weitere faszinierende Entdeckungen gespannt sein.