Die Bioinformatikerin Carolin Kosiol von der Vetmeduni Vienna, sequenzierte und analysierte in einem internationalen Forschungsteam erstmals das gesamte Genom des Neuweltaffen "Weißbüschelaffen". Über Vergleichsanalysen mit anderen Affengenomen fand das Forschungsteam  genetische Grundlagen des Kleinwuchses und der besonderen Fortpflanzungsbiologie der Kleinstaffen. Foto: Weißbüschelaffe, (c) Hans Novak

Der Weißbüschelaffe gehört zu den sogenannten Neuweltaffen, die in Südamerika beheimatet sind. Diese sind genetisch weiter entfernt vom Menschen als die Menschenaffen und die Makaken, deren Genome bereits sequenziert wurden. „Gerade diese genetische Distanz und die besondere Position der Neuweltaffen im Primatenstammbaum liefert nun wichtige Erkenntnisse über die evolutionären Wurzeln des Menschen“, so Kosiol.

Die Weißbüschelaffen, oder –äffchen, gehören zur Familie der Krallenaffen. Sie leben ausschließlich in Südamerika und sind nur etwa 20  Zentimeter klein. Ihr Kleinwuchs ist jedoch nicht die einzige biologische Besonderheit. Die Weißbüschelaffen haben auch ganz besondere Strategien, wenn es um die Fortpflanzung geht. Innerhalb einer Gruppe pflanzt sich lediglich ein dominantes Paar fort. Alle anderen Gruppenmitglieder helfen bei der Aufzucht der Jungtiere, produzieren aber selbst keine Nachkommen. Das dominante Pärchen kann sich also sehr rasch reproduzieren, da es von den Gruppenmitgliedern intensiv unterstützt wird.

Genetische Grundlagen des Kleinwuchses

Das internationale Team um Humangenetikerin Kim Worley vom Baylor College of Medicine in Texas, USA, untersuchte im Rahmen der Studie die genetischen Grundlagen des Kleinwuchses bei den Weißbüschelaffen. Die Fachleute verglichen DNA-Sequenzen verschiedener Affenarten und fanden bestimmte Gene, die einer positiven Selektion unterliegen. Diese Gene evolvieren besonders schnell, das heißt, die Rate der protein-verändernden Mutationen ist höher als die Rate der Mutationen die keine Veränderung der Proteinfunktion verursachen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass diese Gene einem besonders hohen Selektionsdruck unterliegen ihre Funktion zu verändern und damit den Organismus an neue Umweltbedingungen anzupassen. Beispielsweise unterliegt beim Weißbüschelaffen eine Gruppe von Wachstumshormon-Genen (GH-IGF) dieser positiven Selektion und ist vermutlich für den Kleinwuchs der Affen verantwortlich. Zusätzlich wurden auch Spuren der positiven Selektion auf  Stoffwechsel- und Körpertemperaturgene, die in Verbindung mit einer kleinen Körpergröße stehen, gefunden.

Die Genetik der Zwillingsgeburten erforscht

Die Studie liefert auch ein besseres Verständnis von Zwillingsgeburten. Im Unterschied zum Menschen gebären Weißbüschelaffen fast ausschließlich Zwillinge. Zwillingsgeburten bei Weißbüschelaffen laufen im Gegensatz zum Menschen ohne Komplikationen ab.

Die ExpertInnen identifizierten das sogenannte WFIKKN1-Gen, das mit Zwillingsgeburten assoziiert sein dürfte. „Die Mutationen, die das Weißbüschel-Gen aufweist, waren wahrscheinlich der entscheidende ‚Schalter‘, der von  den in Primaten üblichen Einzel- zu Zwillingsgeburten geführt hat “, so Kosiol. Die Erkenntnisse könnten auch zu einem besseren Verständnis von Mehrlingsschwangerschaften beim Menschen beitragen.  

Weißbüschelaffen-Zwillinge sind grundsätzlich zweieiig, entstehen also aus zwei unterschiedlichen Eizellen, die sich genetisch unterscheiden. Allerdings besitzen diese Zwillinge immer einen 10 bis 50-prozentigen Anteil der Blutzellen ihres Geschwister-Zwillings. Die Zwillinge tauschen also bereits im Uterus Blutstammzellen aus und werden so zu genetischen Chimären, eine Besonderheit der Weißbüschelaffen. „Die Genetik der Primaten ist besonders interessant für unser Verständnis der Evolution von Primaten, Menschen und der Arten im Allgemeinen“, erklärt Co-Autorin Carolin Kosiol. „Die Evolution hat Spuren im Genom hinterlassen, durch den Vergleich von Genomen können wir diese nun erforschen.“

Service:
Der Artikel „The Common Marmoset Genome Provides Insight into Primate Biology and Evolution“ wurde am 20.7.2014 im Journal Nature Genetics veröffentlicht. http://dx.doi.org/10.1038/ng.3042

Wissenschaftlicher Kontakt:

Dr. Carolin Kosiol
Institut für Populationsgenetik
Veterinärmedizinische Universität Wien (Vetmeduni Vienna)
T +43 1 20577-4331

(Quelle: VetMedUni Wien)