Epigenetik

Epigenetik ist ein Forschungsfeld, das unser Verständnis von Genetik und Persönlichkeit grundlegend verändert hat. Während lange Zeit angenommen wurde, dass unsere Gene unser Schicksal bestimmen, zeigt die Epigenetik, dass Umweltfaktoren und Erfahrungen einen entscheidenden Einfluss auf die Aktivität unserer Gene haben können. Epigenetische Veränderungen beziehen sich auf chemische Modifikationen der DNA, die die Genexpression beeinflussen, ohne die zugrunde liegende DNA-Sequenz zu verändern. Diese Modifikationen können durch Stress, Ernährung, Lebensstil und andere Umweltfaktoren ausgelöst werden und können sowohl vor als auch nach der Geburt auftreten. Durch diese epigenetischen Veränderungen können sich unsere Gene unterschiedlich ausprägen und damit unser Verhalten, unsere Gesundheit und unsere Persönlichkeit beeinflussen.

Das Rattenexperiment von Moshe Szyf

Das bedeutet: unsere Gene steuern uns, aber wir steuern auch unsere Gene, durch Erziehung, durch Lebensstil, durch geistige und körperliche Aktivität, durch unseren Umgang mit Menschen. Das Umfeld entscheidet mit, welche Anlagen sich entfalten. Das wir nicht Opfer unserer eigenen Gene sind, beweist auch ein mittlerweile berühmt gewordenes Experiment aus dem Jahr 2004, durchgeführt von dem Neurowissenschaftler Michael Meaney und dem Genetiker Moshe Szyf von der McGill University im kanadischen Montreal.

In dem Experiment untersuchten Szyf und Meaney, wie Umweltfaktoren die Aktivität von Genen beeinflussen können. Sie wählten Ratten als Modellorganismen und konzentrierten sich auf die epigenetischen Veränderungen im Gehirn der Tiere. Epigenetik bezieht sich auf Veränderungen in der Genaktivität, die nicht durch Veränderungen der DNA-Sequenz selbst, sondern durch Umweltfaktoren hervorgerufen werden.

Wie Umweltfaktoren unsere Gene beeinflussen

Szyf und sein Team setzten die Ratten verschiedenen Umweltbedingungen aus, die Stress und Vernachlässigung simulierten. Sie stellten fest, dass diese negativen Umwelterfahrungen tatsächlich epigenetische Veränderungen in den Gehirnzellen der Ratten verursachten. Insbesondere entdeckten sie eine Methylierung von DNA-Molekülen, die die Genexpression beeinflusst.

In dieser Langzeituntersuchung wurden zwei Arten von Ratten untersucht:

• Fürsorgliche Rattenweibchen, die ihre Jungen regelmäßig lecken und pflegen („high licking and grooming mothers“).
• Wenig bis gar nicht fürsorgliche Rattenmütter, die dies seltener oder gar nicht machen („low licking and grooming mothers“).

Als die beiden Wissenschaftler Meaney und Szyf das Erbgut der von diesen Rattenweibchen aufgezogenen Jungen untersuchten, stellten sie erstaunliche Unterschiede fest: bei den von den Müttern vernachlässigten Ratten war ein bestimmtes Gen, welches stressauslösende Hormone reguliert, mit besonders vielen sogenannten Methylgruppen gespickt und damit abgeschaltet. Diese Ratten zeigten sich in der Folge anfälliger für Stress und waren schnell überlastet, wenn man sie vor Herausforderungen stellte. Ganz im Gegensatz zu den behütet aufgewachsenen Rattenbabys, die später darüber hinaus selbst eher fürsorgliche Eltern werden, während die einstmals vernachlässigten Rattenbabys später selbst zur Kaltherzigkeit neigen.

Interessant an diesem Experiment war auch, dass die Forscher in einem Teil des Experiments die Rattenbabys wie folgt vertauschten:

• Ratten von „schlechten“ Müttern wurden zu den fürsorglichen Rattenmüttern gegeben;
• Ratten der fürsorglichen Mütter wurden zu den „Rabenmüttern“ gegeben.

Bereits nach wenigen Wochen konnte eine genetische Veränderung bei den jungen Ratten festgestellt werden.

Was die Studie noch bemerkenswerter machte, war die Tatsache, dass Szyf, Meaney und ihr Team zeigten, dass die epigenetischen Veränderungen umkehrbar waren. Sie behandelten die gestressten Ratten mit einer Substanz namens Trichostatin A, die die DNA-Methylierung rückgängig machen kann. Durch diese Behandlung konnten sie die epigenetischen Veränderungen rückgängig machen und das Verhalten der Ratten „normalisieren“.

Epigenetische Veränderungen und das Verhalten von Ratten: Das Ergebnis des Experiments

Diese Forschungen haben nicht nur wichtige Erkenntnisse für die Grundlagenforschung geliefert, sondern auch das Potenzial, unser Verständnis von psychischen Erkrankungen, Entwicklungstraumata und möglichen epigenetischen Therapien zu erweitern. Dies hat gezeigt, dass die Umwelt einen direkten Einfluss auf unsere Gene haben kann und dass epigenetische Veränderungen reversible Prozesse sind, die möglicherweise für therapeutische Ansätze genutzt werden können.

Moshe Szyf ist überzeugt, „dass das Tiermodell bis zu einem gewissen Grad das widerspiegelt, was bei uns Menschen passiert“. Der Forscher ist überzeugt, dass unseren Genen zwar viele Wesenszügen zugrunde liegen, doch dass sie keinesfalls unbeeinflussbar sind. „Tatsächlich reagieren sie lebenslang höchst empfindlich auf alle möglichen äußeren Einflüsse“, schreiben die US-Wissenschaftler Gene Robinson, Russell Fernald und David Clayton im Fachblatt „Science“. Auch die Forschung an eineiigen Zwillingen hat eindrucksvoll bewiesen, dass sich zwei Menschen trotz identischem Erbgut unterschiedlich entwickeln können.

Zu diesem Experiment gibt es einen interessanten TED Talk von Moshe Szyf aus dem Jahr 2016.

Gene und Persönlichkeit

Die Persönlichkeit eines Individuums spiegelt sich in Handlungen, Gefühlen, Bewegungen und der Art der Kommunikation wider. Sie wird im Wesentlichen von vier Einflussfaktoren geformt:

1. Genetische Veranlagung
2. Hirnentwicklung
3. Vor- und nachgeburtliche Erfahrungen
4. Sozialisationsprozesse

Diese Faktoren spielen eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung unserer Persönlichkeit. Sie umfassen:

• Genetik
• Erfahrungen
• Motive
• Werte
• Glaubenssätze
• Fähigkeiten und Fertigkeiten
• Verhalten

Obwohl etwa 35 bis 50 Prozent unserer Persönlichkeit genetisch bedingt sind, haben die Forschungen von Moshe Szyf und andere wissenschaftliche Erkenntnisse gezeigt, dass selbst unsere Gene sich im Laufe unseres Lebens verändern können.

Die Veränderbarkeit unserer Gene

Lange Zeit wurde angenommen, dass unsere genetische Ausstattung darüber bestimmt, wer wir sind, wie wir uns fühlen, verhalten und wie gesund wir sind. Jedoch belegen immer mehr wissenschaftliche Studien, dass die Umwelt, einschließlich der Erziehung, maßgeblichen Einfluss darauf hat, welche genetischen Anlagen sich entfalten können. Die frühkindliche Prägung hinterlässt Spuren in unserem Erbgut. Frühere Erfahrungen prägen ein Kind genetisch, biologisch und verhaltensmäßig stärker, als bisher angenommen. Die Genetik besagt, dass jede Erfahrung Hunderte von Genen beeinflusst. Indem wir bewusst Vorstellungen, Verhaltensweisen und Bewertungen entwickeln, die wir anstreben, können wir unsere innere Landkarte des Lebens verändern.

Eine Publikation der Harvard University verdeutlichte: „Gute Gene sind von Bedeutung, aber Lebensfreude ist noch wichtiger.“ Robert Waldinger, Psychiater und Professor an der Harvard Medical School, schrieb: „Wir waren überrascht festzustellen, dass unsere Beziehungen und wie glücklich wir darin sind, einen starken Einfluss auf unsere Gesundheit haben… Einsamkeit ist genauso schädlich wie Rauchen oder Alkoholismus.“ Weitere Studien belegen, dass ein Gefühl der Zugehörigkeit zu einer Gemeinschaft oder das Vorhandensein eines liebevollen Partners das Risiko von Herzproblemen erheblich reduzieren kann.

Weitere Forschungen zeigen, dass Menschen mit multipler Persönlichkeitsstörung keine Allergien haben, wenn sie sich in Phasen befinden, in denen sie glauben, eine andere Person zu sein. Und Experimente mit Tiefenhypnose haben gezeigt, dass bestimmte Allergien und Unverträglichkeiten verschwinden, wenn die Person während der Trance daran glaubt, eine andere Person zu sein.

Die Weitergabe epigenetischer Merkmale

Ein besonderer Aspekt der Epigenetik ist die Übertragung epigenetischer Veränderungen an nachfolgende Generationen. Denn genau wie die DNA wird auch die sogenannte „epigenetische Signatur“ an nachfolgende Generationen weitergegeben. Zurzeit können diese Merkmale bis zur dritten Generation nachverfolgt werden. Z.B. bei der dritten Generation von Holocaust-Überlebenden oder den Enkelkindern von Soldaten aus dem zweiten Weltkrieg, sehen wir noch immer epigenetische Spuren der Traumata.

Epigenetische Vererbung von Ängsten: das Pfefferminz-Experiment

Die Epigenetik hat nicht nur unsere Sicht auf die Wechselwirkung zwischen Genen, Umwelt und Psyche revolutioniert, sondern auch einige Experimente hervorgebracht, die die erstaunliche Fähigkeit unseres genetischen Materials zur Übertragung von Verhaltensweisen zwischen Generationen aufzeigen. Eine solche Studie wurde an Mäusen durchgeführt und zeigt, wie bestimmte Ängste über Generationen hinweg vererbt werden können.

Nach gängiger Auffassung werden biologische Informationen ausschließlich durch die genetische Sequenz der DNA von einer Generation zur nächsten weitergegeben. Doch einige Forschungsarbeiten deuten darauf hin, dass Umweltfaktoren biologische Prozesse durch sogenannte „epigenetische“ Modifikationen schneller beeinflussen können, als dies durch zufällige DNA-Mutationen möglich wäre. Diese Modifikationen verändern die Expression von Genen, ohne deren eigentliche Nukleotidsequenz zu verändern. Ein Beispiel hierfür ist die erhöhte Anfälligkeit von Kindern, die während einer harten Hungersnot während des Zweiten Weltkriegs in den Niederlanden gezeugt wurden, für Diabetes, Herzerkrankungen und andere Erkrankungen. Dies könnte auf epigenetische Veränderungen an Genen zurückzuführen sein, die mit diesen Krankheiten in Zusammenhang stehen.

Kerry Ressler, ein Neurobiologe und Psychiater an der Emory University in Atlanta, Georgia, wurde auf die Idee der epigenetischen Vererbung aufmerksam, als er mit Menschen in innerstädtischen Gebieten arbeitete. Dort schienen sich Muster von Drogenabhängigkeit, neuropsychiatrischen Erkrankungen und anderen Problemen oft von Eltern auf ihre Kinder zu übertragen. Dies führte ihn und seinen Kollegen Brian Dias dazu, die epigenetische Vererbung an Labormäusen zu erforschen.

In einem Experiment lernten Labormäuse, den Geruch von Acetophenon, einer chemischen Verbindung mit einem Kirsch- und Mandelaroma, mit elektrischen Schocks zu assoziieren. Die Mäuse wurden in eine Kammer gebracht, in der der Duft von Acetophenon präsent war, und erhielten kleine elektrische Schocks. Nach dieser Konditionierung zitterten die Mäuse in Gegenwart von Acetophenon, selbst wenn sie keinen Schock erhielten.

Das Erstaunliche an dieser Studie war die epigenetische Vererbung dieser Angstreaktion. Die Nachkommen der konditionierten Mäuse zeigten eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem Geruch von Acetophenon, obwohl sie nie zuvor diesem Duft ausgesetzt waren. Selbst die dritte Generation, die sogenannten „Enkelmäuse“, erbte diese Reaktion. Dies galt auch für Mäuse, die durch In-vitro-Fertilisation mit Spermien von Männchen gezeugt wurden, die gegen Acetophenon sensibilisiert waren. Ähnliche Experimente zeigten, dass diese Reaktion auch von der Mutter auf ihre Nachkommen übertragen werden konnte.

Diese epigenetische Vererbung ging mit Veränderungen in den Gehirnstrukturen einher, die Gerüche verarbeiten. Die Mäuse, die gegen Acetophenon sensibilisiert waren, und ihre Nachkommen hatten mehr Neuronen, die ein Rezeptorprotein produzieren, das den Duft erkennt, im Vergleich zu Kontrollmäusen und ihren Nachkommen. Auch die Strukturen, die Signale von den Acetophenon-erkennenden Neuronen empfangen und Duftsignale an andere Teile des Gehirns senden (wie diejenigen, die an der Verarbeitung von Angst beteiligt sind), waren größer.

Die Studie hat unter Forschern kontroverse Reaktionen ausgelöst. Einige bezeichnen sie als die bisher rigorosesten und überzeugendsten Beweise für erworbene, transgenerationale epigenetische Effekte in einem Laborversuch. Andere hingegen sind skeptisch und argumentieren, dass die behaupteten Veränderungen an der DNA-Methylierung unwahrscheinlich sind, um die Produktion des Proteins zu beeinflussen, das Acetophenon erkennt.

Ungeachtet der kontroversen Reaktionen zeigt diese Forschung, wie komplex und faszinierend die Welt der Epigenetik ist. Sie verdeutlicht, dass nicht nur unsere eigenen Erfahrungen, sondern auch die unserer Vorfahren einen tiefgreifenden Einfluss auf unser genetisches Erbe und unser Verhalten haben können. Die epigenetische Vererbung von Ängsten und Verhaltensweisen wirft wichtige Fragen darüber auf, wie unsere Umwelt und unsere Lebenserfahrungen die genetische Weitergabe beeinflussen können. Es bleibt jedoch noch viel zu erforschen, um die Mechanismen hinter diesen Prozessen vollständig zu verstehen.