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Paläogenom entschlüsselt Das genetische Erbe der Seekuh – Schlüssel zu gesunder Haut?

Quelle: Pressemitteilung

Sanfte Unterwassergiganten aus der Eiszeit könnten bei der Behandlung von Hautkrankheiten helfen. Denn ein internationales Forscherteam hat im genetischen Code einer ausgestorbenen Seekuh-Art die Stellschrauben entdeckt, mit der sie vermutlich ihre rindenartige Haut erzeugte.

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Die heute lebenden Seekühe kommen ausschließlich in tropischen Gewässern vor.
Die heute lebenden Seekühe kommen ausschließlich in tropischen Gewässern vor.
(Bild: gemeinfrei, PublicDomainImages / Pixabay )

Leipzig – Durch das eiszeitliche Nordeuropa und -amerika streiften einst Riesensäuger wie Mammuts, Säbelzahnkatzen und Wollnashörner. Auch in den kalten Ozeanen der nördlichen Hemisphären lebten Giganten wie die bis zu acht Meter lange und zehn Tonnen schwere Stellersche Seekuh, die bereits vor rund 250 Jahren ausgestorben ist. Ihren Namen hat sie von Georg Wilhelm Steller, der die Spezies im Jahr 1741 entdeckt hat. Den Naturforscher des 18. Jahrhunderts interessierte neben der enormen Körpergröße dieser Tierart auch ihre besondere, rindenartige Haut. Er beschrieb sie als „eine so dicke Haut, die der Rinde von alten Eichen ähnlicher wäre, als einer Thierhaut.“ Diese borkige Struktur der Oberhaut ist bei artverwandten Seekühen, die heutzutage ausschließlich in tropischen Gewässern leben, nicht vorhanden.

In wissenschaftlichen Kreisen ging man bislang davon aus, dass die borkige Oberhaut durch externe Faktoren wie Parasitenfraß entstand, aber auch Wärme isolieren und damit die eiszeitliche Seekuh gut vor Kälte und vor Verletzungen im Eismeer schützen konnte. In einer aktuellen Studie zeigen Wissenschaftler der Universitäten Leipzig und Potsdam sowie der amerikanischen University of California, dass die rindenartige Haut den Stellerschen Seekühen wahrscheinlich in den Genen steckte.

Wie eine Seekuh gegen die Fischschuppen-Krankheit helfen kann

Die Wissenschaftler haben aus fossilen Knochenresten von insgesamt zwölf verschiedenen Individuen das Genom dieser ausgestorbenen Spezies rekonstruiert. „Das spektakulärste Resultat unserer Untersuchungen ist die Klärung der Ursache für die borkige Haut des Meeresgiganten“, resümiert Dr. Diana Le Duc vom Institut für Humangenetik der Universitätsmedizin Leipzig.

Die Forscher fanden im Seekuh-Genom Inaktivierungen von Genen, die für den normalen Aufbau der äußeren Hornhautschicht notwendig sind. Diese Gene werden auch in der menschlichen Haut genutzt. „Erbliche Defekte dieser so genannten Lipoxygenase-Gene führen beim Menschen zur Ichthyosis. Das ist eine Verdickung und Verhornungsstörung der obersten Hautschicht mit großen Hautschuppen, manchmal auch ‚Fischschuppen-Krankheit‘ genannt“, erklärt Prof. Torsten Schöneberg vom Rudolph-Schönheimer-Institut für Biochemie in Leipzig. „Damit schärfen die Ergebnisse unserer Forschung auch den Blick auf dieses Krankheitsbild. Hierin kann der Schlüssel für neue Therapieansätze liegen.“

Genom dokumentiert den Untergang der Spezies

Die Wissenschaftler kamen dem Gendefekt auf die Spur, indem sie das Genom mit dem des nächsten Verwandten verglichen, der Seekuh Dugong. Mit Unterstützung des Max-Planck-Instituts für Evolutionäre Anthropologie identifizierten sie Hinweise auf genetische Veränderungen, die zur Anpassung an den kühlen Lebensraum des Nordpazifiks beigetragen haben können. „Dies ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, dass Gen-Defekte nicht nur einen Krankheitswert, sondern in Abhängigkeit vom Lebensraum auch Vorteile haben können“, sagt Prof. Michael Hofreiter von der Universität Potsdam.

Die Verbreitung der Seekuh-Arten in den Weltmeeren
Die Verbreitung der Seekuh-Arten in den Weltmeeren
(Bild: Diana LeDuc)

Weiterhin schlossen die Wissenschaftler aus den Genomdaten auf eine dramatische Reduktion der Populationsgröße. Diese begann schon 500.000 Jahre vor der Entdeckung dieser Art und könnte zum Aussterben beigetragen haben. „Mit unserer Studie schließt sich der Kreis einer exakten Beobachtung eines deutschen Naturforschers im frühen 18. Jahrhundert mit der molekulargenetischen Klärung von heute“, resümiert Hofreiter.

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Die einmalige Beschreibung der Stellerschen Seekuh

Georg Wilhelm Steller (1709-1746) studierte Medizin und Naturwissenschaften in Leipzig, Jena und Halle und nahm 1741 an der Expeditionsfahrt des dänischen Kapitäns Vitus Bering nach Alaska teil. Bering, nach dem die heutige Beringstraße benannt wurde, und ein großer Teil der Schiffsmannschaft verstarben bei dieser Expedition. Steller überlebte und war der erste und einzige Forscher, der jemals eine dieser gigantischen lebenden Seekühe sah und wissenschaftlich beschrieb. Die heute lebenden verwandten Seekühe (Sirenen) – Manatees und Dugongs – kommen ausschließlich in tropischen Gewässern vor. Sie werden maximal drei Meter lang und umfassen damit nicht einmal die Hälfte der Körperlänge ihrer eiszeitlichen Vorfahren. Von der einstigen Population der Stellerschen Seekuh von rund 100.000 Tieren im 18. Jahrhundert sind heutzutage nur noch Knochen an den Küsten von Inseln der Beringstraße zu finden. Steller beschrieb erstmals 1741 die eiszeitliche Seekuh. Das Standardwerk wurde von seinem Sekretär auf Basis des Manuskripts und der wissenschaftlichen Auszeichnungen fertiggestellt. Es erschien 1753, einige Jahre nach Stellers Tod. Er verstarb auf der Rückreise von Ostsibirien nach St. Petersburg.

Originalpublikation: Diana Le Duc et al.: Genomic basis for skin phenotype and cold adaptation in the extinct Steller's sea cow, Science Advances, 4 Feb 2022, Vol 8, Issue 5, DOI: 10.1126/sciadv.abl6496

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