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Alt 04.06.2009, 23:50   #1   Druckbare Version zeigen
Godwael Männlich
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Warum wir altern

Der Mensch erreicht den Gipfel seiner Leistungsfähigkeit bereits Mitte zwanzig – ab diesem Punkt geht es stetig bergab, bis zum bitteren Ende. Als werkzeugbenutzende Spezies kennen wir solche Phänomene nur zu gut, denn alles, was wir benutzen, verschleißt mit der Zeit. Offenbar auch wir selbst.

Doch bei näherer Betrachtung ist das ein Fehlschluss. Zum einen besitzt der Körper sehr effektive Reparaturmechanismen, die nachweislich bis ins hohe Alter funktionieren. Vor allem aber ist nicht einzusehen, weshalb zum Beispiel Mäuse oder andere kleine Tiere so vergleichsweise schnell altern, Schildkröten dagegen aber sehr langsam. Sogar Einzeller altern.

Und es gibt noch mehr Ungereimtheiten. Wissenschaftler kennen haufenweise Gene, die man nur abzuschalten braucht, damit ein Versuchstier länger lebt. Nur bei wenigen von ihnen handelt man sich dadurch negative Effekte ein. Dafür scheinen die meisten Alterungsgene evolutionär sehr alt zu sein.

Kurz: Es sieht so aus als sei das Altern eine spezifische, sehr alte Entwicklung, die einen klaren reproduktiven Vorteil bringt. Aber welchen? Was hat ein Tier davon, zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt den Löffel abzugeben? Forscher haben jetzt eine verblüffend naheliegende Erklärung gefunden.



Dass Altern mehr eine gezielte Anpassung als zufälliger Prozess ist, vermuten Wissenschaftler schon sehr lange. Allein, ein plausibler Mechanismus, wie eine auf den ersten Blick widersinnige Eigenschaft entstehen könnte, war lange Zeit nicht in Sicht. Wer länger lebt hat mehr Nachkommen und setzt sich damit durch. Sobald eine Population entstanden ist, die insgesamt altert, kann sich ein Individuum einen Vorteil verschaffen, indem es länger lebt und sich in dieser Zeit häufiger fortpflanzt. Warum passiert das nicht?

Platz für den Nachwuchs?
Eine beliebte Idee besagt, dass die unfruchtbaren Alten wegsterben, um nicht mit ihrem eigenen Nachwuchs zu konkurrieren. Das allerdings ist ein Zirkelschluss, denn warum sollten Individuen ab einem bestimmten Zeitpunkt unfruchtbar werden? Der eigene Nachwuchs ist bei sexuell aktiven Arten ja schon genetisch „verdünnt“. Es ergibt biologisch mehr Sinn, Schäden zu reparieren (was ohne weiteres möglich ist) und weiter direkte Nachkommen zu zeugen als stattdessen den Nachwuchs der eigenen Kinder zu begünstigen, der nur noch ein Viertel man selbst ist.

Andere Hypothesen basieren auf dem Konzept des altruistischen Suizids, der sich dann lohnt, wenn ein möglichst naher Verwandter die Lücke füllen kann. Das ist beim Altern jedoch sehr unwahrscheinlich. Auch alle anderen vorgeschlagenen Selektionsvorteile durch das Altern verblassen gegenüber dem massiven und direkten Fitnessverlust durch den Tod.

Der Vorschlag von Josh Mitteldorf und John Pepper zielt auf eine völlig andere Erklärung. Das Alter ist eine Methode, die Populationsdichte unterhalb eines bestimmten Limits zu halten. Und zwar um Epidemien zu verhindern.

Die Logik ist bestechend einfach, denn die Häufigkeit von Infektionskrankheiten steigt mit der Populationsdichte massiv an – nicht umsonst sind Tiermastbetriebe Brutstätten für allerlei gefährliche Krankheitserreger. Also ist es für die Gesamtpopulation durchaus sinnvoll, Individuen, die ihre Fortpflanzungs-Schuldigkeit getan haben, wieder von der Bildfläche zu entfernen. Der entscheidende Punkt ist jedoch der Selektionsvorteil für das Individuum. Wie empfänglich ein Individuum für eine Krankheit ist, hängt zu einem beträchtlichen Teil von den Genen ab – und die sind zwischen engen Verwandten besonders ähnlich. Die eigenen Nachkommen profitieren also mehr als die Durchschnittspopulation, wenn sich ein Individuum per "biologischer Lösung" als Zwischenwirt einer gefährlichen Krankheit ausschaltet.

Das klingt erstmal gut, aber dass der Nutzen für den eigenen Clan den Verlust des eigenen Lebens tatsächlich aufwiegt ist dadurch noch nicht gesagt. Um das zu testen, vergleichen die Forscher in numerischen Modellen zwei mögliche Wege, die Bevölkerungsdichte niedrig zu halten: Niedrige Fruchtbarkeit und höhere Sterblichkeit. Erge3bnis: Die zweite Variante siegt langfristig

Sterben als Überlebenstrick
Der erste Punkt hat auch einen offensichtlichen Nachteil: Die Population wird verwundbar gegenüber Veränderungen, vor allem plötzlichen. Die Roten Listen sind voll mit Arten, die sich langsamer Fortpflanzen als der Mensch ihnen auf die Pelle rückt. Mit der Alterung dagegen lässt sich die Population zuverlässig und vorhersagbar reduzieren. Mit dem Zusätzlichen Vorteil, dass in Krisenzeiten zuerst die älteren Exemplare sterben und so Ressourcendruck von den jüngeren nehmen. Das ganze hat einen weiteren, etwas weniger offensichtlichen Vorteil: Altern reduziert die Generationszeit. Dadurch ist die genetische Variabilität über gegebene Zeiträume höher.

Das hängt mit einem weiteren nicht ganz einfachen Problem zusammen, nämlich der Evolution der Sexualität. Machen wir uns nichts vor: Wir Männer sind eine erhebliche Belastung für die biologische Fitness der Art. Nur die Hälfte jeder Generation kann überhaupt Nachwuchs bekommen. Warum also Sex. Die Erklärung ist als „Red Queen Theory“ berühmt geworden, benannt nach einer Figur aus Alice im Spiegelland.

Die besagt im wesentlichen, dass höhere Organismen sich mit Krankheitserregern und Parasiten herumschlagen müssen, die eine wesentlich kürzere Populationsdauer haben. Deswegen können sie sich schneller anpassen. Die einzige Möglichkeit für höhere Organismen, genug genetische Diversität in der Population zu haben um zu überleben, ist die drastische Genmischtrommel namens Sex.

Auch Altern erhöht nun die Diversität einer Population, indem es den Durchsatz an Genen erhöht. Denn schon nach kurzer Zeit wird das Individuum dem Genpool wieder entzogen, und die nächste, genetisch neu zusammengewürfelte Generation betritt die Bühne.

Mitteldorf und Pepper haben da eine Interessante These zusammengebastelt, die überraschende Verbindungen zwischen Altern Sex und Krankheiten herstellt. Wie stichhaltig das ganze ist, sei mal dahingestellt. Die Modelle, die das Paper verwendet, sind jedenfalls sehr einfach gestrickt und setzen einen simplen Zusammenhang zwischen Populationsdichte und Epidemien voraus. Man fragt sich spontan, wieso es dann eigentlich Ameisenkolonien gibt. Es bleiben also noch viele Details zu klären.

(via Ouroboros)

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Mitteldorf, J., & Pepper, J. (2009). Senescence as an adaptation to limit the spread of disease Journal of Theoretical Biology DOI: 10.1016/j.jtbi.2009.05.013

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Quelle: Fischblog - Naturwissenschaft und mehr
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