Forscher der University of Helsinki haben festgestellt, dass die Fähigkeit, Zucker als Nahrung zu nutzen, zwischen eng verwandten Arten stark variiert. Auch die genetische Grundlage für diese Variation haben sie identifiziert.
Die Ernährungsweisen von Tierarten sind hochgradig variabel. Manche sind spezialisiert und ernähren sich nur von einer Nahrungsquelle wie zuckerreichem Obst oder proteinreichem Fleisch. Andere Arten wie Menschen sind Generalisten und können sich von verschiedenen Nahrungsquellen ernähren.
Aufgrund dieser Unterschiede benötigen Tierarten verschiedene Mengen an Makronährstoffen wie Kohlenhydraten und Aminosäuren. Es ist nachvollziehbar, dass der Stoffwechsel jeder Art zu deren Ernährungsweise passen muss. Allerdings verstehen wir die Entwicklung des tierischen Stoffwechsels nur schlecht. Was sind die zugrundeliegenden, genetischen Veränderungen und wie definieren diese Veränderungen die optimale Nährstoffzusammensetzung für eine Spezies?
Die Forschungsgruppe unter Leitung des außerordentlichen Professors Ville Hietakangas von der University of Helsinki hat die Entwicklung des Stoffwechsels untersucht, indem sie zwei sehr eng verwandte Fruchtfliegenspezies betrachtete. Die erste von ihnen ist ein Generalist (Drosophila simulans), der sich von verschiedenen Obst- und Gemüsearten ernährt, die typischerweise eine große Menge Zucker enthalten. Die zweite ist Drosophila sechellia, die sich auf eine Obstsorte mit niedrigem Zuckergehalt spezialisiert hat (Noni, lat. Morinda citrifolia).
„Wir fanden recht dramatische Stoffwechselunterschiede zwischen diesen Spezies. Larven von Drosophila sechellia, die in der Natur nicht viel Zucker aufnehmen, konnten nicht wachsen, als sie auf einer zuckerreichen Nahrung platziert wurden. Drosophila simulans dagegen hatte keine Probleme mit ernährungsbedingtem Zucker“, erklärte Hietakangas.
Die enge Verwandtschaft der Fruchtfliegenspezies erlaubte den Wissenschaftlern, die Spezies miteinander zu kreuzen, um Hybride zu schaffen, die genetisch weitgehend wie Drosophila sechellia sind, aber jene Genregionen von Drosophila simulans enthalten, welche für die Zuckertoleranz erforderlich sind.
„Die Fähigkeit, hybride Tiere zu analysieren, war der Hauptvorteil für unsere Studie. Auf diese Weise konnten wir uns nicht nur auf Korrelationen stützen, sondern wir waren auch in der Lage, genetische Veränderungen zu identifizieren, die als Ursache von Bedeutung waren. Wir konnten auch sagen, dass die Zuckertoleranz einen Nachteil hat. Drosophila simulans und die zuckertoleranten Hybriden überlebten bei einer nährstoffarmen Ernährung schlecht. Das spricht dafür, dass sich Drosophila sechellia entwickelt hat, um in einer nährstoffarmen Umgebung zu überleben. Dafür war es erforderlich, den Stoffwechsel derart umzugestalten, dass die Ernährung mit viel Zucker unmöglich ist“, sagte Hietakangas.
Diese Studie wirft viele interessante Fragen auf, auch in Bezug auf Menschen. In der Zukunft wird es interessant werden zu erforschen, ob menschliche Populationen, die verschiedene Ernährungsgeschichten haben (beispielsweise eine extrem begrenzte Nährstoffzufuhr für viele Generationen), unterschiedlich auf moderne zuckerreiche Ernährungsweisen reagieren könnten.
(THK)
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