Evolutionsgenetik

Uns Primaten eint mehr als uns unterscheidet

31. May 2022 von Almud Krejza
"So speziell sind wir gar nicht." Zu diesem Schluss kommt Martin Kuhlwilm, der seit Jahren an den genetischen Unterschieden und Gemeinsamkeiten zwischen Menschen, Neandertalern und anderen Primaten forscht.
Wo in unseren Genen liegt die Einzigartigkeit des Menschen? An der Universität Wien erstellen der Evolutionsgenetiker Martin Kuhlwilm und seine "Vienna Research Group" eine "Landkarte" unseres genetischen Erbes. © iStocK / Laoshi

Dass wir Menschen nach wie vor einen kleinen Anteil an Neandertalergenen in uns tragen, ist bereits bekannt. Wofür diese gut sind bzw. welche Nachteile sie eventuell mit sich bringen, ist schon weit weniger klar. Um Antworten darauf näher zu kommen, erstellt die Forschungsgruppe rund um den Evolutionsgenetiker Martin Kuhlwilm von der Universität Wien ein sogenanntens "Gen-Mapping": Damit wollen sie zeigen, welche Vermischungen von Genen in den unterschiedlichen Primaten-Arten im Laufe der Evolution stattgefunden haben. Und dabei ganz nebenbei herausfinden, welcher Teil unserer Gene uns zum Menschen macht – nämlich jener, in dem keine Gene anderer Spezies vorkommen.

Wie Evolution und Gen-Migration Hand in Hand gehen

Die Geschichte der Vermischung von Arten und Genpools ist eng mit der Geschichte der Migration verbunden. Denn seit es Menschen gibt, haben diese neue Lebensbereiche erkundet, sich so über weite Teile des Planeten ausgebreitet, dabei immer wieder verwandte Arten getroffen und sich mit diesen gepaart – zum eigenen Vorteil (Lesen Sie dazu auch: Was uralte Gene über uns verraten).

So vermuten Wissenschafter*innen etwa, dass die Vermischung zwischen Mensch und Neandertaler dazu beigetragen hat, dass sich der Mensch an neue Lebensbedingungen – wie eine veränderte Umwelt, neue Viren etc. – schneller anpassen konnte. "Denn das Immunsystem der bereits an diese Umgebung gewöhnten Neandertaler hatte schon Antworten und konnte diese durch die Vermischung der Arten über die Generationen an den Menschen weitergeben", erklärt Martin Kuhlwilm.

Was seine Forschungsarbeit besonders spannend macht, ist dass die Antworten eigentlich schon seit Jahrzehnten unmittelbar vor den Nasen der Forscher*innen liegen: versteckt in archäologischen Funden, Knochenfragmenten bzw. in den enormen Datensätzen aus der Analyse uralter DNA. Aber bisher fehlte es an einer zufriedenstellenden Methode, diese auch grundlegend zu verstehen, auf alle unterschiedlichen Spezies anzuwenden und sie auf eine miteinander vergleichbare und strukturierte Art und Weise zu analysieren. Genau das will das interdisziplinäre Team aus Biolog*innen und Programmierer*innen rund um den jungen Evolutionsforscher nun ändern.

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Genanalyse-Software für alle

Praktisch hört sich das für den Anfang recht trocken an: Das erste Teilergebnis der Truppe ist ein Software-Release. Damit haben sie einen Algorithmus, der zur Datenanalyse verwendet werden kann, auch für Nicht-Programmierer*innen nutzbar und zugänglich gemacht. Denn Programme zur Datenanalyse gibt es zwar einige, aber deren Zugänglichkeit und Anwendbarkeit auf andere Projekte, als die, für die sie ursprünglich geschrieben wurden, ist begrenzt. 

In einem nächsten Schritt wird das Forschungsteam diese Programme auf ihre Funktionen und Schwachstellen prüfen und evaluieren und danach gegebenenfalls erweitern oder weitere eigene Programme erstellen, um eben eine Standardisierung der Analyse von allen Primatenarten zu ermöglichen. Dabei wird auch der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in Erwägung gezogen, "denn niemand bringt mehr Geduld und Gewissenhaftigkeit beim Untersuchen enormer Datensätze auf als eine KI", schmunzelt Martin Kuhlwilm.

Trial and Error

Mit Molekularbiologie, seinem ursprünglichen Fachgebiet, hat das alles auf den ersten Blick nicht mehr viel zu tun. Im Interview erzählt Martin Kuhlwilm, dass er ursprünglich im Labor anhand von Zellen nach Antworten auf die Frage nach den funktionellen Unterschieden zwischen Menschen und Neandertalern suchte. "Ich habe im Prinzip die ersten drei Jahre meines Doktorats damit ziemlich erfolglos verbracht, bis ich dann auf die Analyse von Menschen- und Neandertalergenomen und die computergestützte Arbeit von Genomdaten gestoßen bin." Ein Beispiel für "unermüdliche Neugier", wie sie im Buche – oder aktuell auf den Plakaten der Universität Wien – steht.

Diese neue Richtung hat den Wissenschafter seither zu einer Reihe an erfolgreichen Forschungsprojekten geführt, wie aktuell das WWTF-Programm Vienna Research Groups for Young Investigators, das Kuhlwilm an die Uni Wien brachte, um hier seine eigene Forschungsgruppe aufzubauen.

unermüdlich neugierig.

Unter dem Motto "unermüdlich neugierig. Seit 1365." zeigen Wissenschafter*innen, was es in ihrem täglichen Tun heißt, Spitzenforschung zu betreiben: Mutige und intensive Auseinandersetzung mit Herausforderungen, Vordringen in noch unbekannte Bereiche und ein hohes Maß an Motivation für sich und ihr Team. Am Ende des Tages leisten die Expert*innen der Universität Wien einen großen Beitrag zur Weiterentwicklung unserer Gesellschaft.

Evolution verstehen und Artenvielfalt schützen

Denn auch wenn Ergebnisse von Grundlagenforschung und Methodenentwicklung weniger Schlagzeilen machen, ist die Relevanz und das Potential von Projekten wie diesem unumstritten. Steht einmal fest, wie die "Landschaft der Genome" in uns Menschen aussieht, kann auf der funktionellen Ebene weiter geforscht werden. Dann können Molekularbiolog*innen präziser beantworten, welche Gene uns tatsächlich vor bestimmten Viren besser schützen, und Kognitionswissenschafter*innen herausfinden, welche unserer Verhaltensweisen auf Neandertalergene zurückzuführen sind.

In einem weiteren Schritt könnten die von Martin Kuhlwilm und Team an der Uni Wien entwickelten Methoden erweitert und auf andere Spezies, im Prinzip auf das ganze Tierreich, angewendet – "und damit letzten Endes Evolution als Ganzes besser verstanden werden", ist der junge Forscher überzeugt. Dieses Wissen wiederum schafft ein genaueres Verständnis der Artenvielfalt und im besten Fall, wie diese nachhaltig geschützt bleiben kann. Denn auch wenn der Mensch an sich gar nicht so speziell ist, ist er doch Teil eines absolut besonderen Ganzen, das es zu erhalten gilt.

Hat Martin Kuhlwilm mittlerweile eine Antwort darauf, worin die Einzigartigkeit der Menschen liegt, gefunden? "Ich würde vermuten, dass die menschliche Neugier einzigartig ist: Wir sind die einzige Primatenart, die jeden denkbaren Ort der Erde (und darüber hinaus) erkundet hat, und zwar nicht nur aus ökologischem Zwang, sondern auch, weil wir immer auf der Suche nach Neuem sind."

 

Semesterfrage: Was bestimmt menschliches Verhalten?

Martin Kuhlwilm: "Menschliches Verhalten ist von Umwelt und Genen geprägt ­– manche Aspekte mehr, andere weniger, aber beides ist immer da. Unsere Forschung kann dabei helfen, den Einfluss von Neandertaler-Genen auf diesen Komplex zu verstehen."

Lesen Sie mehr zum Thema "Was bestimmt menschliches Verhalten?" im Rahmen der Semesterfrage 2022

Martin Kuhlwilm ist seit August 2021 Assistant Professor am Department für Evolutionäre Anthropologie und Leiter des Computational Admixture Genomics Lab, das die Vermischung von Genen unterschiedlicher Arten von Primaten untersucht.

Vor seiner Professur an der Uni Wien hat er sechs Jahre lang an der Universitat Pompeu Fabra in Barcelona zur Vermischung von Genen zwischen den unterschiedlichen Primatenarten geforscht, davor sein Doktorat am Max-Planck-Institut für Evolutionäre Anthropologie in Leipzig zu Neandertaler-Genetik absolviert.