Menschen erhielten Walfleisch und Elfenbein, verloren aber wertvolle Hinweise auf Krebs

Heute erzählen wir Ihnen die Geschichte eines weiblichen Buckelwals.

Diese Geschichte zeigt uns, dass wir, wenn wir Maßnahmen zum Schutz der Artenvielfalt ergreifen, in Wirklichkeit die Menschheit selbst schützen.

Eines Nachmittags im August 2011 tauchte vor der Küste von Massachusetts, USA, eine bekannte Rückenflosse aus dem Meer auf. Diese Rückenflosse mit kleinen weißen Flecken gehört einem weiblichen Buckelwal. Wissenschaftler untersuchen diesen Buckelwal seit den 1970er Jahren und haben ihn nach dem charakteristischen Fleck auf seiner Rückenflosse „Salt“ genannt.

Shot ist ein Buckelwal mit einzigartiger Zeichnung, den Wissenschaftler seit den 1970er Jahren untersuchen. | Zentrum für Küstenstudien

An Bord des Forschungsschiffs Shearwater zielt der Buckelwalforscher Jooke Robbins mit einer Armbrust auf Short und bereitet sich zum Schuss vor. Die Armbrust ist mit Probepfeilen bestückt, die mit speziellen Pfeilspitzen und gelben Bojen ausgestattet sind. Emission! Der Probenpfeil hat sein Ziel getroffen. Der Probenentnahmepfeil würde konstruktionsbedingt bei der Entnahme mehrere Kubikmillimeter Fleisch mitnehmen. Im Vergleich zur Größe des Wals entspricht dieser Schaden einem Mückenstich für einen Menschen.

Robbins und ihr Team konservierten die gesammelten Proben in flüssigem Stickstoff, bevor sie sie zur Analyse einschickten. Acht Jahre vergingen wie im Flug. In der Mai-Ausgabe 2019 der Fachzeitschrift „Molecular Biology and Evolution“ veröffentlichte ein Forschungsteam des Cancer Evolution Center (ACE) der Arizona State University eine Arbeit, in der es feststellte, dass Saltwale und andere Wale, darunter Wale, Delfine und Schweinswale, ausgeklügelte Methoden zur Krebsbekämpfung entwickelt haben, wie etwa eine Reihe von Tumorsuppressorgenen.

Diese neue Entdeckung sowie ähnliche frühere Studien an Elefanten legen nahe, dass irgendwo in der Evolutionsgeschichte großer Säugetiere, irgendwo in ihrem genetischen Code, neue Ansätze zur Behandlung von Krebs beim Menschen verborgen sein könnten. Doch selbst wenn dies bekannt ist, verlieren die Wissenschaftler langsam die Möglichkeit, diese riesigen Tiere zu studieren. Aufgrund der anhaltenden Bedrohung durch den Menschen nimmt die Zahl dieser Tiere sowie die Artenvielfalt ihrer Lebensräume rapide ab.

Es besteht kein Zweifel, dass Wale wie Short an sich einen großen Wert haben. Es gibt viele gute Gründe, sowohl ethisch als auch ökologisch, große Säugetiere zu schützen. Doch die Vorstellung, dass ihre Gene bei der Krebsforschung hilfreich sein könnten, ist neu.

„Ich hätte nie gedacht, dass Krebs ein Forschungsthema bei Walen sein würde, geschweige denn bei Krebserkrankungen beim Menschen“, sagte sie. „Obwohl es sehr interessant und unerwartet ist, hatte ich nicht vor, es zu studieren.“

Petos Paradoxon: Warum bekommen Wale und Elefanten keinen Krebs?

Theoretisch müsste es bei großen, langlebigen Lebewesen wie dem Buckelwal Salt eine hohe Krebsrate geben.

Krebs beginnt mit der Zellteilung. Zunächst kommt es bei der Teilung einer Zelle zu einem Fehler und eine möglicherweise tödliche Mutation breitet sich auf benachbarte Zellen aus. Wird der Fehler nicht erkannt und unterdrückt, breitet er sich im ganzen Körper aus und verursacht Krebs.

**Wale und Elefanten leben genauso lange wie Menschen und haben hundertmal mehr Zellen als Menschen. Allerdings ist die Häufigkeit, mit der ihre Zellen mutieren, Krebs verursachen und zum Tod durch Krebs führen, sehr gering. **Das ACE-Team untersucht dieses seltsame Naturphänomen, das als Peto-Paradoxon bekannt ist. Das „Peto-Paradoxon“ ist nach dem britischen Epidemiologen Richard Peto benannt. In den späten 1970er Jahren schlug Peto vor, dass es in der Natur eine Art natürliche Selektion tumorunterdrückender Mechanismen geben müsse , da Menschen zwar länger leben und viel größer sind als Mäuse, die Krebshäufigkeit bei ihnen jedoch ähnlich hoch sei.

Im Jahr 2011 begannen Forscher des ACE und Wissenschaftler aus elf weiteren Instituten weltweit mit der Untersuchung des Peto-Paradoxons im Genom von Buckelwalen. Die von ihnen verwendete Methode bestand darin, Salts Gene mit den Genomen anderer Wale zu vergleichen. Den veröffentlichten Forschungsergebnissen zufolge entwickelte sich der Teil des Walgenoms, der bestimmt, wie und wann sich Zellen teilen, sehr schnell, und dieser Zeitpunkt fiel mit der Zeit zusammen, als die Wale ihre riesigen Körper bekamen.

Marc Tollis, ein Biologe an der Northern Arizona University, der 2015 zu ACE kam, hofft, ein Anti-Krebs-Gen aus dem Genom des Wals auf andere kleine Säugetiere übertragen zu können, um ihnen bei der Bekämpfung von Zellkrebs zu helfen. Zunächst wird er es an Mäusen und schließlich am Menschen testen.

Einige Wissenschaftler untersuchen Petos Paradoxon auch anhand eines anderen großen Tiers: des Elefanten. Im Jahr 2012 begann Joshua Schiffman, ein Kinderonkologe an der University of Utah, die Krebsabwehr von Elefanten zu untersuchen , nachdem er herausgefunden hatte, dass ihr Genom zusätzliche Kopien eines krebsbekämpfenden Gens enthielt . Seinen Patienten fehlte dieses Anti-Krebs-Gen, was zum Li-Fraumeni-Syndrom führte, einer seltenen genetischen Erkrankung, die Menschen anfällig für Krebs macht.

Schiffmans Team arbeitete mit Carlo Maley vom ACE, örtlichen Zoos, dem Zirkus Ringling Bros. and Barnum & Bailey sowie dem Center for Elephant Conservation zusammen, um Blutproben von Elefanten zu sammeln, bevor die Zirkusse ihre Aufführungen einstellten und während regelmäßiger tierärztlicher Untersuchungen. In einem 2015 im Journal of the American Medical Association (JAMA) veröffentlichten Artikel berichteten sie, dass die zusätzliche Kopie des Gens bei Elefanten eine Art programmierten Zelltod auslöst, einen Krebsabwehrmechanismus namens Apoptose.

Wenn sich eine Zelle teilt und dabei eine Art DNA-Schaden erleidet – zum Beispiel durch eine Chemikalie – versucht die Zelle entweder, sich selbst zu reparieren oder zerstört sich selbst, um zu verhindern, dass sich die Mutation auf andere Zellen ausbreitet. Sowohl Wal- als auch Elefantenzellen unterliegen häufiger einer Apoptose als menschliche Zellen.

„Wir sind schlau, aber die Natur ist schlauer“, sagte Schiffman. „Nach Hunderten von Millionen Jahren der Evolution hat die Natur herausgefunden, wie man das Krebsproblem lösen kann.“

Tief im genetischen Code von Elefanten könnten Hinweise zur Heilung von menschlichem Krebs liegen | Tuchong Creative

Schiffman fügte hinzu, es sei klar, dass Elefanten und Wale im Laufe unzähliger Generationen der Evolution eine Immunität gegen Krebs erworben hätten. Sein Team sucht außerdem nach weiteren Krebsabwehrmechanismen in Elefantengenen und versucht, diese Fähigkeiten auf den Menschen zu übertragen.

„[Diese Tiere] haben nicht nur ein Heilmittel gegen Krebs gefunden“, fügte er hinzu. „Noch spannender ist, dass sie Methoden entwickelt haben, um Krebs von vornherein zu verhindern. “

Bei 22 der über 90 existierenden Walarten wurden die Genome sequenziert und die Sequenzierungsdaten der Datenbank des National Center for Biotechnology Information (NCBI) hinzugefügt. Auch in Zukunft werden weitere genetische Daten hinzugefügt. Doch als Torres 2015 mit der Arbeit am Salzwassergenom begann, lagen Genomdaten nur für fünf Walarten vor. Torres sagte, dass mit der Entwicklung neuer Technologien die Sequenzierung billiger und einfacher geworden sei und dass sich auch verwandte Forschungsbereiche rasch weiterentwickelt hätten.

Wissenschaftler haben außerdem die Genome von drei lebenden Elefantenarten sequenziert. Dies ist jedoch nur ein Anfang und den Wissenschaftlern stehen möglicherweise noch nicht genügend Daten zur Verfügung, um die Resistenz dieser Tiere gegen Krebs vollständig zu verstehen. Da diese Populationen jedoch durch eine Vielzahl von Problemen, darunter die Zerstörung von Ökosystemen und der durch den Menschen verursachte Klimawandel, dezimiert werden, haben Forscher immer weniger Möglichkeiten, Proben zu sammeln. Die Tiere sind immer schwerer zu finden, die Vorschriften zu ihrem Schutz werden strenger und die Forschung verzögert sich immer wieder.

Angesichts der Geschwindigkeit, mit der diese Arten zurückgehen, hofft Torres, dass diese Studie das Bewusstsein für die Bedeutung der Krebsforschung und des Umweltschutzes schärfen wird.

„Unterm Strich ist es so: Da wir derzeit in einer Zeit des Massenaussterbens leben“, sagte er, „ brauchen wir jeden Grund, um die Arten zu erhalten. “

Die aktuelle Situation der Tiere ist besorgniserregend und wertvolle Hinweise verschwinden

Der Erhaltungszustand dieser großen Säugetiere ist laut der International Union for Conservation of Nature (IUCN) gemischt. Einige Walpopulationen, wie etwa die Buckelwale, haben sich nach jahrhundertelanger Überfischung deutlich erholt. Andere Walarten, wie der Nordkaper und der Seiwal, sind weiterhin gefährdet.

Auch die Elefanten befinden sich in einem schlechten Zustand: Afrikanische Elefanten gelten als gefährdet und Asiatische Elefanten als vom Aussterben bedroht. Zuvor hatte Botswana sein Verbot der Elefantenjagd aufgehoben und Japan den kommerziellen Walfang wieder aufgenommen. Naturschutzexperten sind eher über potenzielle Gefahren besorgt, die nicht offensichtlich, sondern verborgen sind, wie etwa der Verlust von Lebensräumen.

In Kenia gibt es eine Elefantenforschungs- und -schutzorganisation namens Save the Elephants. Der strategische Berater der Organisation, Chris Thouless, sagte , Elefanten würden leiden, weil ihre früheren Lebensräume in Industriegebiete oder Ackerland umgewandelt würden, was auch zu „Konflikten zwischen Mensch und Elefant“ führe.

Elefanten in Sri Lanka. Da immer mehr Land von Menschen erschlossen wird, bleibt den Elefanten immer weniger Lebensraum. TuChong Creative

In den Ozeanen seien Wale zunehmend durch Mikroplastik im Wasser und Schiffslärm bedroht , sagte Hal Whitehead, Walexperte der IUCN. Da Seh- und Geruchssinn unter Wasser nicht ausreichen, nutzen Wale Geräusche, um Nahrung zu finden und soziale Bindungen aufzubauen. Lärm kann diese Tiere nervös machen.

„Die Arten, die den engsten Kontakt mit Menschen hatten, sind am stärksten betroffen“, fügte Whitehead hinzu.

Selbst wenn sich die Populationen dieser Arten erholen, ist die Erfassung genetischer Daten einer großen Anzahl von Arten mit weiteren Herausforderungen verbunden. David Baillie, Molekularbiologe an der Simon Fraser University in Burnaby, British Columbia, sagt, dass eine Probe von nur einem Tier nicht repräsentativ für die gesamte Art sein kann.

Zwar ist es wertvoll, über ein repräsentatives Genom einer Art aus vielen Proben zu verfügen, doch das gilt auch für einige Merkwürdigkeiten, die in einzelnen Genomen auftreten können . Genetische Vielfalt und große Populationsgrößen lassen viel Spielraum für Mutationen, die sowohl dem Organismus selbst als auch dem Menschen zugute kommen könnten – wenn der Mensch sie in Zukunft richtig versteht.

„Je mehr Genome wir haben, desto besser können wir die redundante Vielfalt verstehen, die der Bevölkerungsstruktur zugrunde liegt“, schrieb Bailey in einer E-Mail. Er fügte hinzu: „Beispielsweise können seltene Mutationen sehr wichtig sein, wenn man versucht, die Resistenz gegen eine Krankheit zu verstehen.“

Torres sagte, es gebe Hinweise auf starke genetische Unterschiede zwischen regionalen Populationen derselben Art und es müssten größere Anstrengungen unternommen werden, um die Gene der nächsten Verwandten der Tiere zu katalogisieren.

Schiffman äußerte sich ähnlich und sagte, Wilderei, Lebensraumverlust und Inzucht hätten einen Engpass geschaffen, der die genetische Vielfalt vieler Arten, insbesondere der größten, verringert habe.

Cristiana Pașca Palmer, Exekutivsekretärin des UN-Übereinkommens über die biologische Vielfalt, sagte, wir wüssten noch nicht, wie weitreichend die Auswirkungen des Lebensraum- und Artenverlusts auf die medizinische Forschung seien.

„Der Verlust großer Arten wie Elefanten und Wale ist nur ein Beispiel für den dramatischen Rückgang der Artenvielfalt in Ökosystemen auf der ganzen Welt“, schrieb sie in einer E-Mail. „Wenn wir Maßnahmen zum Schutz der Artenvielfalt ergreifen, schützen wir nur uns selbst. “

In Walen versteckte Hinweise sind weitaus wertvoller als Walfleisch | Unterdunkel

Wir wissen nicht, wie menschliche Aktivitäten das Genom dieser Tiere und die potenziell grenzenlosen Daten, die sie enthalten, über Generationen hinweg verändern werden. So zeigen beispielsweise Untersuchungen der britischen Universität Southampton, dass die durchschnittliche Größe von Säugetieren um ein Viertel schrumpfen wird, wenn der Mensch weiterhin unerschlossene Lebensräume zerstört. Die Genetik der Tiere muss sich an die zunehmende Kontrolle der Menschheit über den Planeten anpassen. Gene, die einer Art einst zur Abwehr vieler Krankheiten dienten, sowie andere wertvolle genetische Mutationen können in der nächsten Generation unbeabsichtigt schnell verschwinden.

„Wenn wir die Möglichkeit verlieren, diese Tiere in freier Wildbahn zu studieren, und sie nicht schützen“, sagte Schiffman, „könnten wir Behandlungsmöglichkeiten für viele Krankheiten verlieren.“

Von Doug Johnson

Übersetzung: Mo Xuan

Herausgeber: You Shiyou

Zusammengestellt aus: Undark