Nicht nur auf dem Oberkopf: Warum wird das menschliche Haar immer dünner?

Die Entwicklung der Haarlosigkeit

Orang-Utans, Mäuse, Katzen, Pferde ... die meisten Säugetiere sind mit viel Fell bedeckt. Man kann sagen, dass Haare im Tierreich ein typisches Merkmal der Säugetiere sind. Obwohl das Haar verschiedener Tiere unterschiedlich ist, erfüllt es viele wichtige Funktionen, beispielsweise zur Sinneswahrnehmung, zur Wärmespeicherung und zum Schutz der Haut.

Allerdings haben Menschen, Wale, Elefanten, Nashörner, Nacktmulle usw., die ebenfalls zu den Säugetieren zählen, deutlich weniger Haare am Körper. Den Genen dieser Arten zufolge hatten ihre gemeinsamen Vorfahren alle ziemlich viel Fell. Was genau führte dazu, dass diese entfernt verwandten Tiere dasselbe „haarlose“ Merkmal entwickelten? Die Grundlagen dieser „konvergenten Evolution“ haben den Wissenschaftlern schon lange Rätsel aufgegeben.

Eine Möglichkeit besteht darin, dass sie ähnliche genetische Veränderungen durchliefen, beispielsweise das An- oder Abschalten eines Gens, das eine wichtige Rolle bei der Entwicklung eines Merkmals spielt. In einer neuen Studie untersuchten Wissenschaftler der University of Utah und der University of Pittsburgh die Genome von 62 Säugetieren und enthüllten erstmals die Geschichte, wie Menschen und einige andere haarlose Säugetiere ihr Fell verloren.

In einem in der Zeitschrift eLife veröffentlichten Artikel beschreiben sie detailliert eine Reihe von Genen und genomischen Regulationsregionen, die für die Haarbildung entscheidend sind.

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Gene, die die Evolution beschleunigen Für den Menschen ist der Mangel an Haaren ein wichtiges Merkmal. Einige grundlegende Fragen zu den Mechanismen, die dieses Merkmal bilden, sind jedoch weiterhin ungeklärt.

Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass die Beantwortung dieser Fragen von großer praktischer Bedeutung ist. Durch diese Studien können wir beispielsweise Patienten mit Haarausfall, Haarregeneration nach Chemotherapie und Krankheiten, die Haarausfall verursachen, gute Nachrichten überbringen.

Bei einigen anderen haarlosen Säugetieren können die Gründe für den Haarausfall unterschiedlich sein, aber sie haben alle ihre Vorteile. Ohne dichtes Fell können Elefanten beispielsweise in heißem Klima leichter abkühlen und Walrosse leichter durchs Wasser gleiten …

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Um die genetische Grundlage des Haarausfalls aufzudecken, entschieden sich die Forscher in der neuen Studie, bei haarlosen Tieren nach Genen zu suchen, die sich schneller entwickeln als bei pelzigen Tieren.

Der Grund für die Suche nach diesen Genen liegt darin, dass Änderungen in der Evolutionsrate den Grad des auf das Genom ausgeübten Evolutionsdrucks widerspiegeln. Und es gibt mehrere Studien, die zeigen, dass phänotypische Konvergenz tatsächlich mit konvergenten Veränderungen der Evolutionsraten verbunden ist. Wiederholte genetische Veränderungen In dieser Studie verwendete das Forschungsteam einen innovativen rechnergestützten Ansatz, um sogenannte codierende und nicht-codierende Sequenzen zu identifizieren, die sich bei sogenannten „haarlosen“ und „haarigen“ Säugetieren mit unterschiedlicher Geschwindigkeit entwickelt haben.

Dieser Ansatz ermöglicht es Forschern, Hunderte von Regionen des Genoms gleichzeitig zu vergleichen. Sie scannten 19.149 Gene und 343.598 konservierte nichtkodierende Regionen in 62 Säugetierarten. Sie stellten fest, dass in den codierenden Regionen des Genoms haarloser Säugetiere viele der gleichen Gene eine beschleunigte Evolution durchlaufen hatten. Zu diesen Genen, bei denen sich Mutationen angesammelt hatten, gehörten Gene, die Keratin und einige Elemente kodieren, die am Aufbau des Haarschafts und der Förderung des Haarwachstums beteiligt sind.

Gleichzeitig stellten sie fest, dass regulatorische Regionen des Genoms ebenso wichtig sind. Obwohl diese nicht-kodierenden Regionen nicht direkt an der Entstehung der Haarstruktur beteiligt sind, können Veränderungen ihrer Evolutionsgeschwindigkeit diesen Prozess indirekt beeinflussen, indem sie das An- und Abschalten sowie die Ausgabe bestimmter Gene steuern. Durch Screening entdeckten die Forscher auch einige unbekannte Gene, die beim Haarwachstum eine Rolle spielen. Bislang war den Wissenschaftlern nicht bekannt, ob diese Gene und regulatorischen Sequenzen am Haarwachstum oder an der Haarlosigkeit bei Säugetieren beteiligt sind. In Kombination mit anderen Beweisen glauben die Forscher, dass diese Erkenntnisse eine neue Gruppe von Genen enthüllen könnten, die am Haarwachstum beteiligt sind.

Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass eine bestimmte Reihe genetischer Veränderungen mehrmals bei verschiedenen Säugetierarten auftrat und die Evolution der Haarlosigkeit bei entfernt verwandten Arten vorantrieb. Gibt es Hoffnung auf eine Behandlung gegen Haarausfall?

In dieser Studie nutzten Wissenschaftler die Biodiversität, um unsere eigenen Gene zu verstehen. Dies hat Auswirkungen auf Wissenschaftler, die sich mit Haut und Haaren beschäftigen, sowie auf Evolutionsbiologen. In der Arbeit beschreiben die Forscher Teile des Genoms, die möglicherweise an der Kontrolle des Haarwachstums beteiligt sind. Sobald diese Erkenntnisse bestätigt sind, könnten sie zur Entwicklung von Behandlungen gegen Haarausfall beim Menschen genutzt werden. Darüber hinaus können die von ihnen entwickelten Rechenmethoden auch zur Untersuchung anderer Beispiele konvergenter Evolution eingesetzt werden. Jetzt verwenden Forscher diesen Ansatz, um genetische Regionen zu definieren, die an der Krebsprävention, der Verlängerung der Lebensdauer und dem Verständnis anderer Gesundheitszustände beteiligt sind.

Referenzlinks:

[1] https://healthcare.utah.edu/publicaffairs/news/2023/01/why-humans-lost-body-hair.php

[2] https://elifesciences.org/articles/76911