John R. Speakman
Bereits 1962 schlug James Neel die Hypothese des „sparsamen Gens“ vor, um die zunehmenden Epidemien des metabolischen Syndroms – Fettleibigkeit und die damit eng verbundenen Begleiterkrankungen – in der westlichen Welt zu erklären. Diese Hypothese besagt, dass Fettleibigkeit eine starke genetische Komponente hat und somit ein klassischer Fall von evolutionärer Fehlanpassung ist. Neel stellte die These auf, dass die Gene für die Fettspeicherung in der Vergangenheit selektiert wurden, weil Individuen, die Fette effizient speichern konnten, in der Lage waren, die regelmäßig auftretenden Hungersnöte zu überleben. In der heutigen Zeit kommt es nie zu Hungersnöten, und diese sparsamen Gene werden zu einer Belastung.
Obwohl die Hypothese im Großen und Ganzen 50 Jahre überlebt hat, ist sie nicht ohne Kritiker geblieben, allen voran John Speakman, der früher Direktor des Instituts für Biologie und Umweltwissenschaften an der Universität Aberdeen war, jetzt aber am Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking tätig ist. Speakman hat sich in den letzten Jahren mehrfach mit der Hypothese des sparsamen Gens auseinandergesetzt, aber in diesem kürzlich in der Zeitschrift Cell Metabolism veröffentlichten Artikel geht er aufs Ganze.
In zwei früheren Arbeiten hat Speakman die Hypothese der sparsamen Gene wie folgt kritisiert: Hungersnöte seien ein relativ junges Phänomen, kein paläolithisches; Hungersnöte beträfen nur etwa 10 % der Sterblichkeit in einer Bevölkerung; da die meisten Menschen während Hungersnöten an Krankheiten und nicht an Hunger sterben, gäbe es keinen signifikanten Sterblichkeitsunterschied zwischen mageren und fettreichen Individuen; es gebe keinen Nettoeffekt von Hungersnöten auf die Fruchtbarkeit; und bis heute seien keine überzeugenden Genkandidaten für Sparsamkeitsgene entdeckt worden. Speakman argumentiert, dass, wenn Sparsamkeitsgene so wichtig für das Überleben wären, sie sich in den menschlichen Populationen fixiert hätten – wir hätten sie alle und würden alle mit einem ungesunden BMI herumwatscheln – und das ist offensichtlich nicht der Fall. Da es keine stichhaltigen Beweise für eine positive Selektion gibt, argumentierte er einmal, dass die heutige Veranlagung zu Fettleibigkeit besser durch genetische Drift erklärt werden könnte. Er nannte seine Idee die „Drift-Gen“-Hypothese. Ein einfaches genetisches Modell, so Speakman 2006, zeige, dass Hungersnöte über einen unzureichenden Zeitraum einen unzureichenden Selektionsvorteil böten, damit sich ein so genanntes Sparsamkeitsgen in einer modernen menschlichen Population durchsetzen könne, so dass es vielleicht an der Zeit sei, die Suche nach dem Sparsamkeitsgen aufzugeben.
In seiner neuesten Arbeit verwendet er den Body-Mass-Index als Stellvertreter für Fettleibigkeit und nutzt öffentlich zugängliche Daten, um Signaturen positiver Selektion auf der Grundlage von abgeleiteter Allelfrequenz, genetischer Vielfalt, langen Haplotypen und Unterschieden zwischen Populationen bei SNPs, die in genomweiten Assoziationsstudien für BMI identifiziert wurden, zu finden. Er verwendete SNPs in der Nähe der Gene Laktase (LCT), SLC24A5 und SLC45A2 als positive Kontrollen und 120 zufällig ausgewählte SNPs als negative Kontrollen. Er berichtet: „Wir fanden Hinweise auf positive Selektion (p < 0,05) bei 9 von 115 BMI-SNPs. Bei fünf davon handelte es sich jedoch um positive Selektion für das schützende Allel (d. h. für Magerkeit). Das weit verbreitete Fehlen von Signaturen positiver Selektion in Verbindung mit einer Selektion, die Magerkeit bei einigen Allelen begünstigt, unterstützt nicht die Vermutung, dass Fettleibigkeit einen selektiven Vorteil für das Überleben von Hungersnöten oder einen anderen selektiven Vorteil darstellt.“
Vorausgesetzt, Sie sind davon überzeugt, dass der BMI ein sehr guter Proxy für Fettleibigkeit ist (und das sind Sie vielleicht nicht), scheinen Speakmans neueste Ergebnisse Neel zu durchlöchern. Fairerweise muss man jedoch sagen, dass Speakman eine kurze Liste möglicher Schwachstellen in seinen Daten aufführt und einräumt, dass der BMI in der Tat eine ungenaue Messung des Körperfetts ist und dass diese Ergebnisse durch weitere Arbeiten untermauert werden müssen, um zu sehen, ob die von ihm verwendeten BMI-Gene auch mit zuverlässigeren Indizes mit dem Körperfettanteil in Verbindung stehen. Einige der identifizierten Gene, die mit dem BMI in Verbindung stehen, korrelieren möglicherweise besser mit assoziierten Faktoren wie dem Aktivitätsniveau, sagt er. Ein weiterer potenzieller Schwachpunkt sei, dass die SNPs für den BMI zusammen weniger als 3 % der Varianz des Körpergewichts erklären, während insgesamt etwa 65 % auf genetische Faktoren zurückgeführt werden. Man könnte also argumentieren, dass die Loci, die die verbleibenden mehr als 60 % der genetischen Varianz erklären, dort liegen, wo die Signale einer starken Selektion zu finden sind. Gegenwärtig, sagt er, haben wir keine Möglichkeit, dies zu klären, abgesehen von der Tatsache, dass die SNPs mit der größten Wirkung diejenigen sind, die aus den aktuellen GWAS für den BMI hervorgegangen sind, und daher wäre zu erwarten, dass solche SNPs eher einer Selektion unterliegen als SNPs mit viel geringeren Auswirkungen auf die Fettspeicherung. Es wird vermutet, auch wenn es umstritten ist, dass Kopienzahlvarianten für die Anfälligkeit für Fettleibigkeit wichtig sein könnten, und er hat nicht nach ihnen gesucht. Er schlussfolgert: Schließlich sind die von uns verwendeten Statistiken grundsätzlich in der Lage, Selektionssignaturen aufzuspüren, die mit „harten“ Selektionsschritten verbunden sind. In jüngster Zeit wurde vorgeschlagen, dass die Selektion vor dem Hintergrund einer ständigen Variation oder eines „weichen Sweeps“ stattfinden könnte. Dies wirft das Szenario auf, dass vielleicht sowohl das Konzept des sparsamen Gens als auch das des trägen Gens zu verschiedenen Zeiten unserer Evolutionsgeschichte und in verschiedenen Populationen anwendbar waren, abhängig von der Häufigkeit und dem Auftreten von Hungersnöten oder Veränderungen des Raubtierrisikos. Die Selektion für das Überleben in Hungersnöten könnte dann zeitweise vor dem Hintergrund driftender Allelfrequenzen stattgefunden haben. Mit den verfügbaren Analysetechniken für die Genomanalyse könnten wir solche Effekte nicht nachweisen“. Nichtsdestotrotz behauptet er: „Unsere gegenwärtigen Ergebnisse liefern wenig Anhaltspunkte für die Hypothese, dass die Fettleibigkeit die Folge einer Selektion durch Hungersnöte ist oder dass die Fettleibigkeit aus einem anderen Grund positiv selektiert wurde.“