Mutter’s Erbe: Mikrobiom und Mitochondrien.

Mütter prägen ihre Kinder wesentlich stärker als Väter. Besonders vor, während und unmittelbar nach der Geburt.

Die Verteilung genetischer Information im Zellkern ist noch relativ ausgewogen

Kindliche Zellen erhalten die genetische Erbinformation der Mutter in Form eines X-Chromosoms, und die des Vaters als X-Chromosom oder als Y-Chromosom.

Das hört sich nach einer gleichmäßigen Verteilung an, ist aber nur ein Teil eines wesentlich komplexeren Vorgangs.

In den Chromosomen sind nur etwa 20.000 Gene festgelegt. Sie bestimmen die Herstellung von Eiweißstoffen (Proteinen). Die Zahl dieser Proteine übersteigt aber die Zahl der Zellkern-Gene bei weitem.

Bakterium
Bakterium (Tamale 1990

Der Aufbau vieler (vielleicht der Mehrzahl) der Proteine muss daher durch Gene außerhalb des menschlichen Körpers beeinflusst werden. Die Gesamtheit menschen-typischer Erbinformation außerhalb des Zell-Genoms werden Mikrobiom und Virom genannt (s.u.).

Wie wichtig die Kleinlebewesen sind, mit denen wir zusammenleben, zeigt der Stoffwechsel des Leib- und Seele-Hormons Serotonin.

Im Darm ist es an der Regelung des Weiter-Transportes der Nahrung beteiligt (Persitaltik). Im Gehirn sorgt es für die Vermittlung eines ruhig-zufriedenen Wahrnehmungs-Zustandes und für Schlaf. Es wird aus Tryptophan hergestellt, einem Molekül, dass von spezialisierten Darmbakterien angeboten werden muss. Ohne diese hoch-angepassten Keime gäbe es keine Menschen.

Die Bakterien des Mikrobioms werden von Müttern auf Kinder übertragen.

Die Stress-Belastungen einer Mutter während der Schwangerschaft wirken sich beim Kind auf seine (lebenslange) genetische Prägung aus (Epigenetik).

Seine lebensnotwendigen Bakterien erhält ein Kind dann während des Geburtsvorganges über die Scheide, und anschließend durch die Muttermilch und den engen Haut– und Mund-Kontakt.

Aber schon neun Monate vor der Geburt wurden unverzichtbar lebensnotwendige Mini-Lebewesen vererbt:

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Menschlich mitochondriale DNS mit 37 Genen. Bild: en.wikipedia.org

Die Tierchen in den Zellen

Bei der Verschmelzung von weiblicher Eizelle und männlichem Spermium, werden 37 Gene übertragen. Sie liegen in den Energie-Fabriken der Zelle. Diese so genannten Mitochondrien sind ehemalige Bakterien, die vor vielen Millionen Jahren von wenig strukturierten Ur-Zellen aufgenommen wurden.

Mitochondrien stammen nur von der Mutter

Die Mitochondrien des Vaters, die zuvor die Spermium mit Energie versorgt hatten, werden nach der initialen Zell-Vereinigung aktiv vernichtet.

Wie das geschieht, ist erstaunlich: Membran-Eiweiße („CPS-6“) der Mitochondrien, die vom Vater übertragen wurden, wandern ins Zellinnere der Rest-Bakterien und lösen dort Degenerations-Prozesse aus. Dadurch werden die Abräum-Mechanismen der Zellen aktiviert, die die „männlichen“ Harakiri-Mitochondrien entsorgen. (Zhou 2016)

Dieser programmierte Selbstmord inner-zellulärer Primitiv-Bakterien sichert das Überleben der neuen Zellen. Denn die würden Schaden erleiden, wenn ähnliche, aber geringfügig unterschiedliche Gene aktiviert würden. Es würde dann viel schwerer fallen, zwischen Freund und Feind im Zellinneren zu unterscheiden.

Folglich stirbt der Embryo, wenn sich die Abräum-Prozesse der männlichen Mitochondrien verzögern. (Zhou 2016)

Warum erlaubt die Zelle eine gewisse Eigenständigkeit der Mitochondrien?

Im Falle anderer (für die Zelle) gelungener Kontakte wurden kleine nützliche Freunde (sei es Viren oder Bakterien) einfach einverleibt und ihre Informationen, sofern sie sinnvoll waren, in das eigene Genom und den Zell-Stoffwechsel übernommen. (Ettema 2016, Pittis 2016, Zhou 2016 )

Mitochondrien durften dagegen 37 ihrer ursprünglichen Gene behalten und konnten so in engen Grenzen eigenständig bleiben. Wichtige Teile ihres Genoms verloren sie allerdings, so dass es Mitochondrien unmöglich wäre, außerhalb von Zellen zu leben. Der Grund für ihre relative Selbstähnlichkeit könnte darin liegen, dass es für die Zelle einfacher ist, eine Vielzahl dezentralisierter Energie-Einrichtungen zu koordinieren, und sie so nach Bedarf flexibel zu beeinflussen. Ein zentraler (zellkern-gesteuerter) Energie-Gewinnungs-Apparat müsste an- und abgeschaltet werden. Das würde situationsbedingte Anpassungen erschweren. Wenn es zu einer Fehlsteuerung eines Teils käme, kann dieser bei dezentralen Einheiten rascher beseitigt werden. Während ein zentrales Steuern im Falle einer Funktionsstörung viel größeren Schaden anrichten könnte:

„If a single room in a large building goes up in flames , you don’t phone the building manager to ask permission to put it out. You grab a fire extinguisher and aim.“ Hamers 2016

Stattdessen scheinen die verschiedenen Komponenten innerhalb einer Zelle in innigen Beziehungen zu stehen: z.B. stellen die Eiweiß-Fabriken der Zellen (das Endoplasmatische Retikulum) mit den Mitochondrien sehr genau-strukturierte Kontakte her, wenn diese sich vermehren. (Ziviani 2016, Lewis 2016)

Mitochondrien als Abstammungs-Marker

In Europa stammen die Mehrheit der Menschen von mütterlichen Linien ab, deren Zellkerne zu 2-4% Neandertaler-Gene enthalten. Die Mitochondrien dagegen wurden ausschließlich von Homo-sapiens-Frauen vererbt.

Diese Frauen afrikanischer Ur-Einwander nach Europa hatten offensichtlich (mehr oder weniger freiwillig) Sex mit (männlichen) Neandertalern. Sie gebaren dann Mischlings-Kinder, die, sofern sie die Geburt und die Frühkindheit überlebten, sich besser an das raue nördliche Klima anpassen konnten, als ihre ursprünglichen, aus Afrika eingewanderten Vettern.

Die Mischung macht’s

Mich interessieren an diesem Thema mehrere Aspekte

Der Philosophische:

  • Wer bin Ich – bei fehlenden Ich-Grenzen?

 „Schau auf irgendetwas und du schaust auf alles.“ Who am I? Forsythe 2016

Der Politische:

  • Neue Begegnungen, Auseinandersetzungen und Beziehungen bringen anfangs Stress mit sich. Langfristig entwickeln sich aber aus Durchmischungen oft entscheidende Vorteile.

Der Medizinische:

Der Gender Aspekt:

  • Offenbar sind Frauen besonders wichtig für die Vererbung lebensnotwendiger Eigenschaften. Deshalb: Was kann getan werden, um die Gesundheit von Frauen als gesellschaftliches Gut besser zu schützen, insbesondere während der Schwangerschaft, um die Geburt und in den ersten Lebensjahren? (ein Projekt-Beispiel von vielen)

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Zusammenhänge

 Literatur:

Autor: Helmut Jäger