Erbinformation für die Lebensdauer

Dazu lieferten Kreuzungsexperimente kurzlebiger und langlebigerer Stämme des in Afrika beheimateten Nothobranchius furzeri wichtige Hinweise. Eine extrem kurze Lebensspanne zeigt der aus Ostafrika stammende Fisch Nothobranchius furzeri (Türkiser Prachtgrundkärpfling), der als neuer Modellorganismus für die Erforschung des Alterns genutzt wird. Die Lebensdauer von N. furzeri ist perfekt an das afrikanische Habitat angepasst und variiert zwischen drei (kurzlebige Populationen, Regenzeit etwa drei Monate) und acht Monaten (langlebigere Populationen, Regenzeit mindestens acht Monate). Selbst unter optimalen Bedingungen im Laboraquarium, also bei ständiger Verfügbarkeit von Wasser und bester Fütterung, lebt der Fisch ähnlich kurz wie in Afrika. Die Information über die extrem kurze Lebensdauer muss also irgendwo im Genom gespeichert sein. 

Die Jenaer Forscher führten Kreuzungsexperimente mit dem Fisch N. furzeri durch und zeichneten die Lebensspanne der Nachkommen (Tochtergenerationen F1 und F2) auf. Anschließend bestimmten sie in deren Genom eine Vielzahl genetischer Marker. Sie verpaarten kurzlebige mit langlebigeren Laborstämmen. Die mittlere Lebensspanne der kurzlebigen Fische betrug elf Wochen, die der langlebigeren Fische etwa 30 Wochen. Die Nachkommen in der ersten Generation (F1) wiesen im Vergleich zu den Eltern eine mittlere Lebensspanne von etwa 22 Wochen auf - ein deutlicher Hinweis darauf, dass die Lebenserwartung genetisch festgelegt ist und dabei nicht nur ein Gen eine Rolle spielt.

Im nächsten Schritt wurden die F1-Geschwister untereinander verpaart. Dabei zeigte sich, dass bestimmte genetische Marker bei kurzlebigen Fischen häufiger als bei langlebigeren Fischen auftraten und umgekehrt. Die Forscher konnten auf vier verschiedenen Chromosomen des N. furzeri Bereiche identifizieren, in denen sich mit großer Wahrscheinlichkeit genetische Determinanten für die Lebenserwartung befinden. 

Die identifizierten Genombereiche sind allerdings recht groß; sie beinhalten hunderte Gene. Für die Lebenserwartung von N. furzeri spielen etwa zehn Faktoren eine Rolle. Jetzt soll der Genom-Vergleich von kurz- und langlebigeren Prachtgrundkärpflingen Aufschluss über kleinste Unterschiede in der DNA-Sequenz und ihrer Bedeutung für die Lebenserwartung und Alternsprozesse geben.

Literatur: Kirschner, J., et al.: Aging Cell 2011, Online: DOI:10.1111/j.1474-9726.2011.00780.x