3. Der Begriff Epigenetik
4. Unerklärliche Beobachtungen?
6. Erklärung des Unerklärlichen
7. Laborversuche zur Beeinflussung epigenetischer Mechanismen
3. Der Begriff Epigenetik
Zunächst einmal zum Begriff Epigenetik. Was versteht man eigentlich unter Epigenetik?
Der Begriff Epigenetik leitet sich vom Begriff Genetik ab.
Die Genetik ist das Teilgebiet der Biologie, welches die Erbanlagen in Form der Gene und die Mechanismen der Weitergabe der Gene an folgende Generationen erforscht.
Träger der genetischen Information ist dabei die DNA, auf der sie in Form der Basensequenz gespeichert ist.
Die Epigenetik gilt als Teilbereich der Genetik. Der Begriff hat im Laufe der letzten Jahre eine Bedeutungsänderung durchgemacht. In der Regel wird Epigenetik heute definiert als das „Studium der erblichen Veränderungen in der Genfunktion, die ohne eine Änderung der DNA-Sequenz auftreten“1.
Als erblich gilt dabei bereits die Vererbung von Zellgeneration zu Zellgerneration bei der Mitose, aber natürlich auch eine Vererbung über die Keimbahn bei der Meiose.
Eine Vererbung, welche nicht auf Basis der Gene funktioniert, ist in der synthetischen Evolutionstheorie aber ursprünglich nicht vorgesehen. Handelt es sich hierbei also um einen Widerspruch zur synthetischen Evolutionstheorie, oder gibt es eine andere Erklärung?
Eine mitotische Vererbung ohne Veränderung der Basensequenz der DNA ist in Form der Zelldifferenzierung schon länger bekannt.
Lange Zeit stand jedoch die DNA und damit die Genetik im Zentrum der Aufmerksamkeit der Forscher und eine meiotische Vererbung ohne eine Veränderung der Basensequenz der DNA wurde für unmöglich gehalten. Gleiches galt auch für die mitotische Vererbung, so lange diese nicht durch ein genetisches Programm gesteuert wurde. In diesem Zusammenhang entsprach der Phaenotyp, im Rahmen geringfügiger Abweichungen durch Umweltfaktoren, welche jedoch keinen Einfluss auf die Gene selbst darstellten, der genetischen Vorlage, welche über die Basensequenz weitergegeben werden konnte.
Die Idee, Umweltfaktoren könnten zu einer Regulation der Gene führen, hatte 1942 bereits Conrad Waddington (1905-1975)1, der dazu den Begriff Epigenetik nutzte, welcher auf Aristoteles (4.Jhdt v. Chr.) zurück geht.2 Dieser glaubte an eine Epigenese, bei der individuelle organische Formen aus formloser Substanz entstehen. Diese Substanz würde dem sogenannten „eidos“ als formbildenden Prinzip folgen, welches die formvollendete Grundform ohne individuelle Merkmale verkörpert. Auf dem Weg zu dieser Grundform würden jedoch Einflüsse aus der Umwelt auf die Form wirken, wodurch diese geprägt würde und das Individuum so seine individuellen Züge erhielte.
Abb.1: Griffith Experiment
Foto: Madprime
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Die Originaldatei ist hier zu finden.
Mit der Anerkennung der DNA als genetisches Erbmaterial durch die Übertragung pathogener Eigenschaften eines Stammes von Streptococcus pneumoniae auf einen zuvor nicht pathogenen Stamm der selben Art durch Frederick Griffith und der Strukturaufklärung der DNA durch Watson und Crick begann die Erfolgsgeschichte der Genetik. Nach den ersten Gensequenzierungen wurde daraufhin schnell der Schluss gezogen, das Individuum sei die Summe all seiner Gene und die Umwelt als beeinflussender Faktor verlor an Bedeutung. Die Regulation der Gene durch die Epigenetik galt schnell als der Weg, auf dem Zellen sich in verschiedene Zelltypen differenzieren können, hatte ansonsten aber kaum eine Bedeutung. Proteinkomplexe galten dabei als die Stellschrauben der Regulation, doch auch hier wurde davon ausgegangen, dass die Regulation der Proteine genetisch bedingt sei.
Im Laufe der Zeit wurden jedoch verschiedene Phänomene bekannt, welche man sich nicht recht erklären konnte und die nicht mit den klassischen Mitteln der Genetik verstanden werden konnten.
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