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Vererbung jenseits der Gene – einige Forschungsergebnisse

Die Lebenserfahrungen von Tieren und Pflanzen – etwa die Ex position gegenüber bestimmten Schad-

stoffen oder belastenden Ereignissen – können die Gesundheit der Nachkommen beeinflussen, ohne

dass Mutationen in ihrer DNA auftreten. Durch direkte Einwirkung auf reproduktive Zellen wie Spermien

und Eier machen sie sich zudem unter Umständen auch bei den Kindern und Enkeln bemerkbar. Im

Unterschied dazu beeinflusst eine echte transgenerationale epigenetische Vererbung durch chemische

Veränderungen der DNA in diesen Zellen manchmal sogar noch entferntere Nachkommen.

trächtiges Weib-

chen, das Stress

oder Schadstoffen

ausgesetzt ist

Männchen, das

Stress oder Schad-

stoffen ausgesetzt ist

frühes, achtzel liges

Embryonal stadium

Fötus im Mutterleib,

der Stress oder

Schadstoffen direkt

ausgesetzt ist

Stressfaktor

oder Schadstoff

Sperma

Im Fötus können die Vorläuferzellen von Eiern und Spermien eine

direkte Exposition erfahren. Bei einer zweiten Neupro gram mie-

rung werden die meisten epigenetischen Marker auf diesen Zellen

neu gesetzt. So ist sichergestellt, dass nur die geschlechtsspezi-

fisch passenden Gene des Fötus aktiviert werden.

Die erste Runde epigenetischer Neupro-

grammierung erfolgt wenige Tage nach

der Konzeption, wenn der Embryo noch

ein winziger Zellklumpen ist.

DNA-Sequenz Methylgruppe

Histonprotein

Azetylgruppe

oder andere

chemische

Modifikation

Epigenetik in Kürze

Gene entsprechen bestimmten DNA-Abschnitten in den Chromosomen. Eine zu-

sätzliche Informationsebene steckt in epigenetischen Markern: unter anderem

Methylreste (CH 3 ), die sich an die DNA heften sowie an die Histonpakete, um die

sich die DNA wickelt. Solche Marker in oder bei Genen verändern oft, wie viel

RNA oder Proteine diese produzieren.

EMILY COOPER / SCIENTIFIC AMERICAN AUGUST 2014

Epigenetische Eigenschaften können über viele Generationen bestehen bleiben

Die direkten Auswirkungen eines Schadstoffs oder Stressfaktors können zu Veränderungen in zwei aufeinander folgenden

Generationen führen, wenn ein männliches Tier und seine Spermien exponiert wurden, oder in bis zu drei Generationen,

wenn ein weibliches Tier in einem bestimmten Schwangerschaftsstadium betroffen ist (rechts blau markiert).

Diese Effekte sind jedoch nicht vererbbar. Damit eine epigenetische Eigenschaft an nachfolgende

Generationen (rot) weitergegeben wird, muss der dazugehörige Marker nach der Empfängnis zwei

Neuprogrammierungswellen (unten) überstehen, die fast alle epigenetischen Marker

vom Chromosom entfernen und danach wieder neue setzen.