Die von Ursprung aus Südamerika stammenden Kartoffeln entwickelten sich vor Tausenden von Jahren zu einer Kulturpflanze für die Bewohner der Anden in Peru. So wie dieses alte Volk diese wilde Pflanze domestiziert hat, kann die Kartoffel auch das Genom dieser Menschen in den Anden verändert haben, die das Gewächs zu ihrer Grundnahrung gemacht haben.
Science Advances hat Ergebnisse veröffentlicht, die zeigen, dass sich die alten Völker des peruanischen Hochlandes anders an die Landwirtschaft und extreme Höhenlage als die Völker in der ganzen Welt angepasst haben. "Wir sehen eine abweichende Konfiguration der Gene, die mit der Verdauung von Stärke im Dünndarm (MGAM) bei Andenbewohnern zusammenhängen, die bei den Jägern / Sammlern in den Küstengebieten nicht vorkommt, was auf eine gewisse Koevolution hindeutet zwischen Gartenbaukulturen und Menschen", sagt der Forscher John Lindo von der Emory University.
Zum Beispiel begannen die Europäer, mehr Getreide zu sich zu nehmen, als sich die Landwirtschaft entwickelte und zeigen unterschiedliche genomische Veränderungen. Forschungen haben gezeigt, dass ihre Genome mehr Kopien des für Amylase kodierenden Gens enthalten, ein Enzym, das Kohlenhydrate abbaut.
In der Studie wurden sieben alte (1.800 bis 7.000 Jahre alte) Genome aus dem Gebiet um den Titicaca-See untersucht. Die Forscher verglichen diese mit 64 zeitgenössischen Genomen sowohl der Bewohner des Hochlandes als auch des Tieflands, um genetische Anpassungen vor der Ankunft der Europäer im 15. Jahrhundert zu identifizieren.
Das Hochland in den Anden ist ein ideales "natürliches Laboratorium" für die DNA-Forschung aufgrund des starken Drucks der alten Völker, sich an das Leben in Höhen über 2.500 Metern anzupassen. "Die sehr niedrigen Temperaturen, der niedrige Sauerstoffgehalt und die intensive ultraviolette Strahlung machen das Hochland zu einer der extremsten Umgebungen der Welt, was uns eine Vorstellung von der enormen Anpassungsfähigkeit der Völker gibt", so Lindo weiter.
Sowohl die alte als auch die zeitgenössische Bevölkerung dieser hohen Region zeigten eine starke positive Selektion auf Varianten des MGAM-Gens. Dies steht im Einklang mit den archäologischen Beweisen, dass die domestizierten Kartoffeln, eine kältebeständige Kulturpflanze, die hauptsächlich unter der Erde wächst, vor rund 3.400 Jahren zur Grundnahrung der Bewohner des peruanischen Hochlands gehörte.
Die Forscher stellten auch fest, dass die Bevölkerung der Anden aufgrund des niedrigen Sauerstoffgehalts (Hypoxie) nicht die gleichen genetischen Veränderungen durchmachten als die tibetischen Genome. Dies legt nahe, dass die Bevölkerung der Anden sich auf andere Weise an die Höhe angepasst haben.
Eine mögliche Erklärung, die die Forschung dafür nahe legt, ist die Differenzierung des DST-Gens, das mit einer guten Herzmuskelfunktion bei Mäusen zusammenhängt. Die DST-Histon-Modifikationen aus den Anden beziehen sich auf den rechten Ventrikel, der bei Bewohnern des Hochlands normalerweise vergrößert ist. Diese Feststellung steht im Einklang mit einer früheren Studie, die zeigt, dass sich die Bewohner der Anden durch kardiovaskuläre Veränderungen an den Sauerstoffmangel in großen Höhen angepasst haben.
Eine Genstromanalyse zeigte, dass sich die Populationen des Tieflandes und des Hochlands vor etwa 8.200 bis 9.200 Jahren voneinander trennten. Die Ankunft der Spanier in Südamerika, die zusätzlich zu Unruhen und Gewalt neue Krankheiten einführten, hätte zu einem Rückgang der Bevölkerung der Anden um 90% geführt. Aktuelle Analysen zeigen jedoch, dass die Bevölkerung im Hochland nur um 27% zurückging.
"Wir haben unter den Bewohnern des Hochlands eine starke Auswahl an Genen gefunden, die mit der Immunität gegen Pocken in Zusammenhang stehen, und dies hat möglicherweise einen schützenden Effekt gehabt", erklärt Lindo. "Dank der rauen Umgebung im Hochland blieb ihnen die die Zerstörung des Tieflandes bespart", fügt er hinzu.
"Wenn man die Ernährung, das Lebensumfeld und die historischen Ereignisse der verschiedenen Vorfahrengruppen und die Art und Weise, wie sie sich daran anpassen, versteht, kann dies einen Einblick in die gesundheitlichen Unterschiede zwischen den verschiedenen Bevölkerungsgruppen geben", sagt Lindo.
Quelle: EurekAlert.org