Forscher haben die genomischen Geheimnisse von Fledermäusen entschlüsselt und eine überraschende Verbindung zwischen viralen Abwehrmechanismen und extremer Langlebigkeit entdeckt. Eine in der Fachzeitschrift Nature veröffentlichte Studie zeigt, wie der insektenfressende Myotis-Genus durch eine einzigartige zelluläre Reaktion sowohl Krankheitserreger als auch Krebs bekämpft.
Im Tierreich gilt eine einfache Faustregel: Je größer ein Säugetier, desto älter wird es. Doch Fledermäuse spotten diesem biologischen Grundprinzip. Obwohl sie oft kaum größer als eine Feldmaus sind, erreichen sie erstaunliche Lebensspannen. Während eine Feldmaus in freier Wildbahn nach wenigen Monaten stirbt, können kleine Fledermausarten jahrzehntelang überleben. Ein Exemplar des Myotis brandtii wurde in Europa beringt und 50 Jahre später wieder eingefangen, wie Forscher im Rahmen einer umfassenden Genomanalyse berichten.
Genetische Entdeckungen bei Myotis-Fledermäusen
Ein internationales Forschungsteam hat fast vollständige Genome für acht nordamerikanische Arten der Gattung Myotis erstellt. Diese Gattung umfasst schätzungsweise mehr als 139 Arten, die auf sechs Kontinenten leben und vor rund 33 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abstammten. Die Wissenschaftler untersuchten die genetischen Baupläne, um herauszufinden, warum manche Arten der gleichen Gattung extrem unterschiedlich alt werden. Eine Art wie der Schwarze Myotis lebt rund sieben Jahre, während andere Arten ein halbes Jahrhundert überdauern. Nach erstaunlichen Lebensspannen nach dem Motto von bis zu 42 Jahren bei der winzigen Brandt’s Fledermaus (M. brandtii), bei einer Variationsbreite innerhalb derselben Gattung, die eine sechsfache Differenz ausmacht, setzen sie sich von anderen Säugetieren ab. Die spezifische Gattung von Fledermäusen, Myotis, ist gewaltig mit mehr als 139 Arten, die sechs Kontinente bewohnen und alle vor ungefähr 33 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abstammten, während die Lebensspanne von sieben Jahren bis zu 42 Jahren reicht, einer sechsfachen Differenz zwischen Arten innerhalb derselben Gattung, die ansonsten in Form, Größe und sogar der Organisation ihrer DNA identisch sind.
Bisher betrachteten Biologen Langlebigkeit, Krebsresistenz und Immunabwehr meist als getrennte Forschungsfelder. Die neue Studie legt jedoch nahe, dass die Evolution diese Mechanismen gemeinsam geformt hat. Demnach besitzen die Tiere ein optimiertes Abwehrsystem, das flexibel auf Angriffe reagiert und gleichzeitig zelluläre Alterungsprozesse unterdrückt. Eine neue Studie, die heute in Nature veröffentlicht wurde, beschreibt neue Muster evolutionärer Anpassungen für Immunität und Langlebigkeit. Die Ergebnisse legen nahe, dass bei Fledermäusen eine Reihe von Genen, die sowohl an der Alterung als auch an der Immunität beteiligt sind, durch natürliche Selektion zur gleichen Zeit spezifisch kuratiert wurden, anstatt diese Eigenschaften entlang separater und distinkter molekularer Wege zu verfeinern.
„These are often studied as separate biological problems, but our results suggest that evolution may be shaping them together.“
Elise Lauterbur, Evolutionsbiologin an der Universität von Vermont”
Zelluläre Selbstrettung durch kontrollierten Tod
Um das Verhalten der Zellen zu verstehen, züchteten Wissenschaftler Gewebeproben von Fledermausflügeln im Labor. Als die Forscher diese Zellkulturen toxischen Chemikalien aussetzten, zeigte sich ein unerwartetes Verhalten bei der im Norden verbreiteten Kleinen Braunen Fledermaus. Anstatt lediglich Reparaturproteine für die DNA zu aktivieren, fuhren die geschädigten Zellen einen radikalen Kurs der Selbstreinigung. Juan „Manny“ Vazquez, Biologe an der Penn State University, erklärte, dass die kleinen braunen Fledermäuse anfangen, Zellen abzutöten, wobei ihre Hypothese lautet, dass es sich dabei um das Entsorgen von Zellen handelt, die nicht mehr gerettet werden können.
„Wir fanden genau das Gegenteil von dem, was wir erwartet hatten, wenn man die Fledermäuse mit einer tödlichen Dosis dieser Chemikalie behandelt.
Juan Manuel Vazquez, Biologe an der Penn State University
Anstatt zu versuchen, irreparable Schäden zu reparieren, leiten die Zellen der langlebigen Tiere gezielt den Zelltod ein. Die Fledermaus entscheidet nach Beobachtung der Forscher quasi, dass ein beschädigtes Element aufgegeben werden muss, um den Gesamtorganismus zu schützen. Ähnliche Strategien lassen sich auch bei Elefanten beobachten, die ebenfalls als besonders krebsresistent gelten.
Bedeutung für die menschliche Medizin
Die Untersuchung der Fledermausgenome liefert wertvolle Einblicke, wie Säugetiere mit Viren koexistieren können, ohne zu erkranken. Fledermäuse dienen als natürliche Reservoire für zahlreiche Erreger, zeigen jedoch selbst keine Krankheitssymptome. Durch das Verständnis dieser evolutionären Schutzmechanismen hoffen Forscher neue Ansätze für die menschliche Altersforschung zu finden.
„Die Krankheiten, über die wir uns als Menschen beklagen – altersbedingter Muskelabbau, Stoffwechselstörungen, Krebs, Altern – sind alles Bedingungen, mit deren Bewältigung Fledermäuse sich entwickelt haben. Indem man verschiedene Tiere untersucht, kann das Inspiration liefern, die zu Durchbrüchen für die menschliche Gesundheit führen könnte.
Juan Manny Vazquez, Assistenzprofessor für Biologie an der Penn State University
Die Forscher betonen, dass die Genomkarten der Myotis-Arten erst den Grundstein für künftige biologische Experimente im Labor bilden. Ob sich die gewonnenen Erkenntnisse über die zelluläre Müllabfuhr und Immunregulation langfristig auf Therapien gegen menschliche Zivilisationskrankheiten übertragen lassen, müssen weiterführende Studien zeigen.
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