Ein Gen könnte erklären, warum Menschen geboren sind, um zu rennen

Eine einzelne Genmutation machte unsere Vorfahren für furchtbar gute Langstreckenläufer.

“Born to Run” war schon immer einer meiner Lieblingssongs, denn er liebt das Ultra-Distance-Laufen und ist auch ein großer Bruce Springsteen-Fan. Ja, ich weiß, es ist ein Klischee. Aber immer wenn ich zu einem langen Jogging unterwegs bin und Bruce hören höre, wie er herausrutscht: „Am Tag schwitzen wir auf den Straßen eines außer Kontrolle geratenen amerikanischen Traums aus“. Ich kann nicht anders, als Rückblenden auf eine andere Zeit in unserer Entwicklung zu haben Unsere menschlichen Vorfahren jagten der afrikanischen Savanne nach Beute.

Quelle: rangizzz / Shutterstock

Vor über einem Jahrzehnt schrieb ich zuerst über einige evolutionäre Gründe, warum „Chimps Like Us to Run“ in The Athlete’s Way: Sweat und die Biologie des Glücks sind. Für diesen Abschnitt meines Buches habe ich auf die Ergebnisse eines wegweisenden Artikels “Endurance Running und die Entwicklung des Homo ” (2004) von Dennis Bramble und Daniel Lieberman von der Abteilung für Evolutionsbiologie der Harvard University verwiesen.

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Während ihrer 13-jährigen Studie identifizierten Bramble und Lieberman 26 Merkmale, die den frühen Menschen zu außergewöhnlichen Langstreckenläufern machten. Wie die Autoren in der Studienzusammenfassung erklären:

„Ein schrittweiser Bipedalismus ist ein Schlüsselverhalten von Hominiden, das möglicherweise kurz nach der Divergenz der Schimpansen und der menschlichen Abstammung entstand. Obwohl Bipedalgänge das Gehen und Laufen umfassen, wird das Laufen im Allgemeinen als keine bedeutende Rolle in der menschlichen Evolution angesehen, da Menschen wie die Affen im Vergleich zu den meisten Vierbeinern schlechte Sprinter sind. Hier bewerten wir die Leistungsfähigkeit des Menschen bei anhaltendem Langstreckenlauf und untersuchen die physiologischen und anatomischen Grundlagen der Dauerlauffähigkeit von Menschen und anderen Säugetieren. Nach verschiedenen Kriterien beurteilt, ist der Mensch beim Dauerrennen dank einer Vielzahl von Funktionen, von denen viele Spuren im Skelett hinterlassen, bemerkenswert gut. Die fossilen Beweise für diese Merkmale deuten darauf hin, dass Dauerlauf eine abgeleitete Fähigkeit der Gattung Homo ist , die vor etwa 2 Millionen Jahren entstand und möglicherweise zur Entwicklung der menschlichen Körperform beigetragen hat. “

Nun bietet eine neue Studie (2018) an Mäusen der San Diego School of Medicine der University of California eine faszinierende Fortsetzung dieser wegweisenden Forschung zum Dauerlauf. Der möglicherweise bahnbrechende Artikel „Die magere Inaktivierung von Mäusen bei Mäusen erhöht die Laufleistung und verringert die Ermüdbarkeit der Muskeln: Auswirkungen auf die menschliche Evolution“ wurde in der Ausgabe der Proceedings of the Royal Society B vom 12. September veröffentlicht.

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Für diese erstmalige Studie konnten die UCSD-Forscher eine bestimmte Genmutation ausfindig machen, die unseren frühen menschlichen Vorfahren dabei geholfen hat, sich vom Baumbewohner zu einem der besten Langstreckenläufer im Tierreich zu entwickeln .

Frühe Hominiden scheinen sich mit laufspezifischer Skelettbiomechanik und -physiologie entwickelt zu haben, z. B. stärkere Gesäßmuskeln (Butt), größere Füße, Schädel mit Überhitzungsschutz, ein Nackengelenk, um den Kopf beim Auf und Ab zu halten, und ein ausgedehntes Netzwerk von Schweißdrüsen, die den Körper auf ein Maß kühlten, das bei anderen großen Säugetieren nicht zu sehen ist

Bei Säugetieren gehört der Mensch zu den leistungsfähigsten Langstreckenläufern. Nur Pferde, Hunde und Hyänen können uns auf lange Sicht überholen. Und unsere Fähigkeit, ohne Ermüdung weiter und schneller zu laufen, machte uns außergewöhnlich gute Jäger. Unsere Vorfahren konnten während der Tagesmitte, wenn andere Raubtiere schliefen, Beute in heißer Hitze jagen. Und sie waren in der Lage, die Beute über extrem lange Distanzen zu jagen, was jedes Säugetier mit weniger Ausdauer an einen Bruchpunkt der Erschöpfung brachte. Diese Überlebens-Methode des Abnutzens der Beute wird als “Persistenzjagd” bezeichnet.

Als Teil der menschlichen Evolution spekulieren Wissenschaftler, dass vor etwa zwei bis drei Millionen Jahren die funktionelle Deletion eines Gens namens “CMP-Neu5Ac-Hydroxylase (CMAH)” eine Kettenreaktion in der Gattung Homo auslöste, die schließlich zum modernen Homo sapiens führen würde . Die ursprüngliche Gattung Homo umfasste auch ausgestorbene Arten wie Homo habilis und Homo erectus .

Für die neueste UCSD-Studie zum Dauerlauf haben die Forscher einen Mäusestamm entwickelt, dem das CMAH-Gen fehlt, und dann die Fähigkeit getestet, lange Strecken im Vergleich zu einer Kontrollgruppe von Mäusen mit diesem noch intakten Gen auszuführen. Der Erstautor Jon Okerblom, ein promovierter Student, war der Vorreiter beim Bau von laufbandartigen Maschinen und Laufrädern für Mäuse. “Wir haben die Belastungskapazität (von Mäusen, denen das CMAH-Gen fehlt) untersucht und festgestellt, dass die Leistung während des Laufbandtests und nach 15 Tagen freiwilligen Radlaufs gestiegen ist”, sagte Okerblom in einer Erklärung.

Nach dieser ersten Erkenntnis konsultierten Okerblom und der leitende Autor Ajit Varki ihre Kollegin Ellen Breen, eine wissenschaftliche Mitarbeiterin der Abteilung für Physiologie an der University of San Diego in San Diego. Breen beobachtete, dass Mäuse, denen das CMAH-Gen fehlt, eine größere Ausdauer und weniger Ermüdung sowie eine bessere Mitochondrienatmung und Muskelkraft der Hinterbeine aufweisen. Bemerkenswerterweise hatten sie auch mehr Kapillaren, um die laufenden Muskeln mit Blut und Sauerstoff zu versorgen.

Varki spekuliert, dass diese Ergebnisse darauf hindeuten, dass die Mutation des CMAH-Gens vor Millionen von Jahren dazu beigetragen hat, dass der frühe Mensch außergewöhnlich gute Langstreckenläufer geworden ist.

Die Autoren fassen die Bedeutung dieser Forschung zusammen: „Zusammengenommen legen diese Daten nahe, dass der CMAH-Verlust zu einer verbesserten Skelettmuskelkapazität für die Verwendung von Sauerstoff beiträgt. Wenn er auf den Menschen übertragen werden könnte, hätte der Verlust von CMAH einen selektiven Vorteil für den Aho der Ahnen während des Übergangs von Waldgebäuden zu einer verstärkten Ressourcenforschung und einem Jäger / Sammler-Verhalten in der offenen Savanne bieten können. “

Verweise

Jonathan Okerblom, William Fletes, Hemal H. Patel, Simon Schenk, Ajit Varki und Ellen C. Breen. „Die menschlich-ähnliche Cmah-Inaktivierung bei Mäusen erhöht die Ausdauer beim Laufen und verringert die Ermüdbarkeit der Muskeln: Auswirkungen auf die menschliche Evolution.“ Verfahren der Royal Society B. (Erstveröffentlichung: 12. September 2018) DOI: 10.1098 / rspb.2018.1656

Dennis Bramble und Daniel Lieberman. “Endurance Running und die Evolution des Homo .” Nature (Erstveröffentlichung: 18. November 2004) DOI: 10.1038 / nature03052