Liebe Steemianer,
in Fortführung meiner Artikelreihe zu IQ und Evolution (z.B. über die derzeitige Entwicklung des IQ (werden wir dümmer?) und zur Entstehung der Rassen beim Menschen) möchte ich auf relativ junge Erkenntnisse eingehen, die einen neuen Erklärungsansatz liefern könnten für die evolutionäre Gehirnentwicklung, aber auch die interindividuellen Intelligenzunterschiede.
DUF1220
DUF ist eine Familie von Proteindomänen (Abschnitte von Proteinen), von denen man die Funktion, also deren biologische Rolle im Körper nicht kennt (daher der Name domain of unknown function). Es gibt bei Vielzellern ca. 1500 davon, was geschätzt ca. 20% aller Proteindomänen ausmacht (1).
Eine davon, DUF 1220, ist bemerkenswert: Die Anzahl der DUF1220 Kopien in einem Organismus ist größer, je höherentwickelter dieser ist, bzw. – weniger anthropomorph ausgedrückt – je näher dieser dem Menschen genetisch verwandt ist (2).
Von manchen Genen kommt nur je eine Kopie vor im ganzen Genom (bzw. eine pro Chromosomensatz), was ja bei klassischen Erbkrankheiten zu einem fatalem Fehlen des durch dieses Gens kodierten Proteins führen kann, wenn zum Beispiel beide Eltern je eine defekte Kopie haben, und genau diese an ihren Nachwuchs weitergeben. Nicht so beim DUF1220, wo (beim Menschen) sehr viele solcher Kopien an verschiedenen Stellen des Genoms, jedoch vorrangig an einer ganz bestimmten auf Chromosom 1 namens 1q21.1 vorkommen. Kodiert werden diese Proteindomänen von unbekannter Funktion, die ca. 65 Aminosäuren lang sind, durch eine Familie von Genen namens NBPF (die analog zu den Domänen in entsprechender Anzahl im Genom vorkommen). Gebildet werden die Proteine, die die DUF1220 Domänen enthalten, vor allem (aber nicht nur) im Gehirn, und da nur in Neuronen, unter anderem stark im Neocortex (3).
Während die meisten wirbellosen Tiere keine oder nur eine DUF1220 Kopie haben, sind bei wenigen Säugetieren bis zu 7, bei manchen Affen bis zu 50, bei Menschenaffen bis zu 150 und beim Menschen 272 und mehr (mit Unterschieden von Person zu Person) identifiziert worden (4).
Eine umfangreiche genetische Stammbaumanalyse hat unter anderem ergeben, dass vor ca. 6 Millionen Jahren, bei der Aufspaltung von Schimpanse und Mensch, durch eine Genamplifizierung (intragenic domain hyperamplification) allein 149 zusätzliche DUF1220 Kopien beim Menschen dazugekommen sind. Man nimmt daher an, dass diese Änderung im Genom mit einer der wesentlichen Gründe für die dramatische Weiterentwicklung des Gehirns beim Menschen ist.
Die Region mit den meisten DUF1220 Kopien, 1q21.1, ist auch assoziiert mit einigen wesentlichen neurogenetischen Störungen wie Schizophrenie, Autismus, Mikrozephalie, geistige Retardation, aber auch Herzschwäche und Neuroblastom. Zum Beispiel konnte gezeigt werden, dass eine bestimmte Form der Mikrozephalie ausgelöst wird, wenn die Anzahl der DUF1220-Domänen durch eine Chromosomenstörung reduziert wurde, während eine Verdopplung von DUF1220-Domänen mit Makrozephalie einherging (5) – Befunde, die stark darauf hindeuten, dass die Anzahl der DUF1220 Kopien einen direkten kausalen Zusammenhang aufweist mit der Gehirnkapazität und -größe (4).
Die Zahl der DUF1220 Kopien ist auch ein Prognosefaktor für Auftreten und Schweregrad von sowohl Schizophrenie als auch Autismus (6). Beide Erkrankungen scheinen somit mehr Ähnlichkeiten miteinander zu haben als früher angenommen, aber die Art der Ähnlichkeit ist umstritten.
Die relative große Anzahl an Erkrankungen aufgrund von DUF1220-Kopieänderungen (CNV, copy-number-variations), die alle assoziiert sind mit dieser kleinen Region auf Chromosom 1, lassen auf folgendes Modell schließen (das mir ziemlich plausibel erscheint):
- Die Vervielfachung der DUF1220-Kopien hat die Gehirnentwicklung des Menschen deutlich beschleunigt
- Gleichzeitig wurde diese Chromosomenregion aber anfällig für Störungen bei der DNA-Replikation
- Diese Anfälligkeit/Verwundbarkeit ist der Preis, den der Mensch zahlt für die extreme Gehirnentwicklung, die er dadurch erreicht hat (3). Insgesamt ist die „genetische Balance“ positiv (sonst hätte sich mit der Zeit die Anzahl der Kopien wieder zurückentwickelt)
DUF1220 und Intelligenz
Es geht aber noch weiter: Ich hatte ja erwähnt, dass jeder Mensch eine geringfügig andere Anzahl von DUF1220-Kopien aufweist. 2015 wurde von einer Gruppe von US-Wissenschaftlern gezeigt, dass die Anzahl von zwei bestimmten Untertypen der DUF1220 kodierenden Gene in Personen zweier unabhängiger Bevölkerungsgruppen, US-Amerikanern und Neuseeländern (two independent populations of European descent) korreliert mit in IQ-Tests gemessener Intelligenz und Ergebnissen bei Mathematik-Tests (7). Pro Kopie steigt der IQ um 3,3 Punkte innerhalb einer Variation des IQ von 80 bis 140. Diese Arbeit ist ziemlich spektakulär, wäre das doch der erste Hinweis auf eine direkte molekulare Ursache der individuellen Intelligenz!
Ist das DUF1220 codierende Gen das lange postulierte Hauptgen der Intelligenz? Vieles spricht dafür. Zwei Einschränkungen allerdings: Erstens weiß man noch immer nicht, welche Rolle die DUF1200-Proteindomänen im Gehirn spielen und zweitens wurden die erwähnten Ergebnisse der Gruppe aus Colorado bisher noch nicht von anderen Forschern oder mit anderen Bevölkerungsgruppen reproduziert (es gab in der Geschichte der Wissenschaft schon öfter bahnbrechende Entdeckungen, die sich dann später in Luft aufgelöst haben, z.B. die „kalte Fusion“ nach Pons und Fleischmann 1989).
Dennoch, auch angesichts dessen, dass sich viele relevante Krankheiten an dieser sensiblen Stelle im Chromosom 1 häufen, verwundert es doch, warum nicht mehr Forschung zu diesem Thema durchgeführt wird. Ein Grund mag darin liegen, dass die Ergebnisse nicht dem politisch-ideologischen Mainstream entsprechen und die Mehrzahl der Forscher statt einem Hauptgen lieber die These favorisieren, dass eine Vielzahl von Genen jeweils nur einen geringen Anteil zur Intelligenz beiträgt.
In Zeiten, in denen sogar banale biologische Grundprinzipien wie die zwei Geschlechter als „soziales Konstrukt“ gelten, hat die wissenschaftliche Wahrheit über die biologische Ungleichheit des Menschen einen schweren Stand. Das gilt umso mehr für die Intelligenzforschung, da die Tatsache, dass die Intelligenz bei den Rassen eindeutig unterschiedlich ausgeprägt ist, zu einer starken Tabuisierung der ganzen Thematik führte. Das Credo „alle Menschen sind gleich“ würde durch den konkreten Nachweis eines Intelligenzgens (das noch dazu bei jedem Menschen verschieden oft vorkommt) stark ins Wanken geraten. Doch ich bin optimistisch – langfristig kann Ideologie wissenschaftliche Fakten nicht überdecken (hat auch bei Lyssenko nicht lange funktioniert, irgendwann wird auch wieder eine versachlichte Diskussion und eine „ergebnisoffene“ Wissenschaft möglich sein.
(1) https://en.wikipedia.org/wiki/Domain_of_unknown_function
(2) http://dienekes.blogspot.co.at/2012/08/our-big-human-brains-may-depend-on.html
(3) https://en.wikipedia.org/wiki/DUF1220
(4) https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3429928/
(5) http://www.cell.com/ajhg/fulltext/S0002-9297(12)00373-4
(6) https://www.nature.com/articles/tp2015192
(7) https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00439-014-1489-2
Buchtipp zum Thema: Volkmar Weiss: Das IQ-Gen - verleugnet seit 2015: Eine bahnbrechende Entdeckung und ihre Feinde (Ares Verlag, Graz 2017) ISBN 978-3-902732-87-3