Warum Eisbären fett und trotzdem gesund sind
Die Gene, die von der neuesten Studie entdeckt worden sind, sind im Fettsäurestoffwechsel und für kardiovaskuläre Funktionen zuständig. Sie könnten die Fähigkeit der Eisbären erklären, die fettreiche Nahrung verarbeiten zu können und gleichzeitig Fettablagerungen in ihren Arterien und Herzgefässerkrankungen zu vermeiden, die bei Menschen mit fettreicher Ernährung auftreten. Diese Gene könnten weitere Informationen liefern, wie der Mensch sich vor den negativen Effekten einer fettreichen Ernährung schützen könnte. Die Studie, die jetzt in der renommierten Fachzeitschrift «Cell» veröffentlicht wurde, war eine Zusammenarbeit von dänischen, chinesischen und US-amerikanischen Wissenschaftler. Während das dänische Team die Blut- und Gewebeproben der Eisbären lieferten, wurden die Sequenzierungsarbeiten und –auswertungen in China durchgeführt zusammen mit dem Team der Universität Berkeley.
«Für Eisbären ist eine profunde Fettleibigkeit ein guter, ungefährlicher Zustand», erklärt Eline Lorenzen, eine der Hauptautoren der Studie und Forschungsassistentin an der Universität Berkeley. «Wir wollten verstehen, wie sie damit umgehen können». «Das Verheissungsvolle von Genomvergleichen ist, dass wir lernen, wie andere Organismen mit Bedingungen fertig werden, die uns auch betreffen», meint Rasmus Nielsen, Professor in Berkeley und Mitglied des Zentrums für Theoretische Evolutionäre Genomforschung. «Beispielsweise haben sich Eisbären genetisch an eine sehr fettreiche Nahrung angepasst, der heutzutage auch viele Menschen ausgesetzt sind. Wenn wir mehr über die Gene erfahren, die es ihnen erlauben, damit umzugehen, könnten wir Methoden entwickeln, um die menschliche Physiologie kompromisslos zu verändern».
Nahe Verwandte
Die Genomanalyse kommt zu einem Zeitpunkt, an dem die Eisbärenpopulation (geschätzte 20 – 25'000 Tiere) im Rückgang ist und sein Lebensraum, das arktische Meereis, rapide zurückgeht. Während die nördlichen Breitengrade immer wärmer werden, wandert der entfernte Cousin der Eisbären, nämlich der Grizzly oder Braunbär, immer weiter nach Norden und kreuzt sich hin und wieder mit Eisbären, aus denen Hybride hervorgehen, Prizzlies oder Greisbär genannt (der Artname des Vaters kommt immer zuerst bei Hybriden). Ihre Fähigkeit, sich zu kreuzen, sei ein Resultat dieser sehr nahen Verwandtschaft, erklärt Nielsen, und sei etwa ein Zehntel der evolutionären Verwandtschaftsdistanzen zwischen Schimpansen und Menschen. Vorherige Schätzungen des Abspaltungszeitraumes zwischen Eis- und Braunbären lagen zwischen 600'000 und 5 Millionen Jahre. «Es ist wirklich überraschend, dass die Divergenz-Spanne so kurz ist. All die einzigartigen Anpassungen, die Eisbären für die arktische Umwelt durchmachen mussten, entwickelten sich in einer sehr kurzen Zeit», sagt er weiter. Diese Anpassungen beinhalten nicht nur einen Farbwechsel des Fells von Braun zu Hell und die Entwicklung eines schnittigeren Körpers, sondern auch grosse physiologische und metabolische Veränderungen. «Es gibt eine grosse Diskussion darüber. Aber Ich denke, wir haben jetzt den Zeitraum der Abspaltung festgenagelt und es ist überraschend kürzlich gewesen».
Alles eine Frage der Gene
Der Vergleich des Genoms deckte auf, dass über mehrere hunderttausend Jahre die natürliche Auslese zu massiven Veränderungen in Genen mit Verbindungen zu Fetttransport im Blut und Fettsäurestoffwechsel geführt hatte. Eines der am stärksten veränderten Gene ist das APOB, welches bei Säugetieren das Hauptprotein LDL (Low Density Lipoprotein), auch «böses Cholesterin» bei Menschen genannt, verschlüsselt. Veränderungen oder Mutationen in diesem Gen widerspiegeln die kritische Eigenschaft von Fett in der Ernährung von Eisbären und die Notwendigkeit des Tieres, mit grossen Mengen von Zucker und Triglyzeriden im Blut fertig zu werden, die für Menschen gefährlich sind, besonders mit Cholesterin. Fett macht rund die Hälfte des Gewichts eines Eisbären aus. «Das Leben eines Eisbären dreht sich um Fett», erzählt Lorenzen. «Säugende Jungtiere sind von Milch abhängig, die bis zu 30 Prozent Fett enthält und Erwachsene fressen vor allem die Leber und die Fettschicht von Meeressäugetieren. Eisbären haben dicke Fettpolster unter ihrer Haut und sind von Wasser, das beim Fettverbrennen entsteht abhängig, weil sie eigentlich in einer polaren Wüste leben und nur beschränkten Zugang zu Süsswasser haben». Sie meint, dass die Entwicklung eines neuen Stoffwechselweges für den Umgang mit stark fetthaltiger Nahrung sehr schnell passiert sein muss, in nur ein paar hunderttausend Jahren. Denn wir wissen, dass Eisbären bereits vor 100'000 Jahren von Meerestieren sich ernährt hatten. Was aber die Evolution von Eisbären angetrieben hatte, ist nicht klar. Doch die Trennung von Braunbären vor etwa 343'000 – 479'000 Jahren überschneidet sich mit einer besonders warmen, alle 50'000 Jahre stattfindenden zwischeneiszeitlichen Periode, bekannt als Marine Isotope Stage 11. Umweltverschiebungen, die auf einen Klimawandel folgten, könnten Braunbären ermutigt haben, ihr Verbreitungsgebiet weiter nach Norden auszudehnen. Als das warme Zwischenspiel vorbei war und eine Eiszeit wieder einsetzte, wurden in einer Ecke Braunbären isoliert und wurden gezwungen, sich schnell an die neuen Bedingungen anzupassen.
Quelle: Robert Sanders, Universität Berkeley
