Eine Forschungsgruppe unter der Führung eines Mediziners der NYU School of Medicine hat eine Genvariante entdeckt, die es Fischen im Hudson River ermöglicht, in stark von PCB kontaminiertem Wasser zu leben. In einer am 18. Februar 2011 veröffentlichten Studie in der Onlineausgabe des Fachmagazins Science berichten sie, dass eine Population Fische im Hudson River sich als Reaktion auf die toxischen Chemikalien offenbar schneller entwickelten. PCBs – oder Polychlorierte Biphenyle – wurden erstmals 1929 eingesetzt wurden seitdem in Hunderten industrieller und kommerzieller Anwendungen benutzt, hauptsächlich als elektrische Isolatoren, bis sie 50 Jahre später verboten wurden.
„Wir haben evolutionäre Veränderungen gefunden, die durch toxische Belastung sehr schnell voranschreiten und für die nur ein einziges Gen verantwortlich ist“, sagte Isaac Wirgin, ein Populationsgenetiker und Dozent für Umweltmedizin an der NYU School of Medicine, sowie Leiter der Studie. „Es gibt in der wissenschaftlichen Literatur nicht viele Beispiele für so etwas.“
General Electric leitete zwischen 1947 und 1976 annähernd 590 Tonnen PCBs in den Hudson River. Der Atlantische Dorsch (Microgadus tomcod) ist ein bodenlebender Fisch im Hudson River, der normalerweise nicht von Menschen gegessen wird. Von dem bis zu 25 Zentimeter langen Fisch war lange bekannt, dass er Belastungen durch PCBs überlebt und die Konzentrationen der Chemikalie in seiner Leber sind die höchsten, die jemals natürlich gemessenen. Allerdings hatten die Wissenschaftler den biologischen Mechanismus nicht verstanden, der es dem Fisch erlaubt, chemische Belastungen zu überleben, welche die meisten anderen Fische töten würden.
Dr. Wirgin und Wissenschaftler vom Fisheries Service der NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) in News Jersey und der Woods Hole Oceanographic Institution in Massachusetts haben vier Jahre damit verbracht, Dorsche aus kontaminierten und relativ sauberen Gebieten des Hudson Rivers zu fangen, die während der Wintermonate im Fluss laichen. Die Fische wurden auf Genvarianten in einem bestimmten Gen untersucht, das für die Produktion eines Proteins verantwortlich ist, welches die toxischen Wirkungen von PCBs regulieren kann – Aryl Hydrocarbon Receptor2 oder kurz AHR2 genannt. Dieses Gen ist auch an der Minderung der schädlichen Wirkung anderer Halogenkohlenwasserstoffverbindungen beteiligt, einer Gruppe, die PCBs einschließt.
Der Studie zufolge scheinen kleine Änderungen – die Löschung von nur sechs Basenpaaren in der DNA des AHR2-Gens – die Dorsche vor PCBs zu schützen. Normalerweise löst das AHR2 eine Reihe von Reaktionen aus, welche die toxischen Auswirkungen der Verbindung übertragen, wenn es sich an die PCBs anheftet. Gemäß der Studie bindet sich die AHR-Variante aber nur sehr schlecht an das PCB, was die chemischen Effekte offensichtlich abschwächt.
Dorsche aus sauberem Wasser trugen nur gelegentlich das mutierte AHR2, was darauf hindeutet, dass diese Varianten in kleineren Populationen vor der Belastung durch PCBs auftraten“, sagte Dr. Wirgin. Nachdem die Chemikalie im Fluss freigesetzt wurde, hatten die Dorsche mit der Mutation einen Vorteil gegenüber anderen Tieren der Population, weil PCBs sonst zu tödlichen Herzfehlern bei jungen Fischen führen. Die Ergebnisse der Studie sprechen dafür, dass dieser Vorteil genetische Veränderungen in den Fischen über einen Zeitraum von circa 50 Jahren steuerte. „Wir denken, dass Evolution sich über tausende von Generationen vollzieht“, sagte Dr. Wirgin. „Aber hier passierte es bemerkenswert schnell.“
Die Co-Autoren der Studie sind:
Nirmal K. Roy und Matthew Loftus, NYU School of Medicine
R. Christopher Chambers, NOAA Fisheries Service, Highland, New Jersey
Diana G. Franks und Mark E. Hahn, Woods Hole Oceanographic Institution.
Quelle: http://communications.med.nyu.edu/news/2011/a-genetic-mutation-allows-hudson-river-fish-adapt-pcbs
(SOM)
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