Die Evolution der Enzyme: GULO und die Rolle der Parasiten
“Ein Grund, warum wir dieses metabolische Gen verloren haben - das für ein essentielles Molekül verantwortlich ist, das wir als Vitamin bezeichnen - ist die Anpassung unserer Metabolismus an Infektionen, insbesondere parasitäre”, erklärte Michalis Agathocleous von der University of Texas Southwestern Medical Center. Vitamin C-Mangel kann vorteilhaft sein, wenn Tiere mit Parasiten infiziert sind. Die evolutionären Zusammenhänge sind dabei entscheidend. Das Enzym GULO ermöglicht die Synthese von Ascorbat, was bei den meisten Lebensformen ein altes Merkmal ist.
Agathocleous und sein Forschungsteam beobachteten, dass sogar Parasiten im Laufe der Evolution die Fähigkeit zur Vitamin-C-Produktion verloren. Diese Entdeckung öffnete neue Perspektiven bezüglich der Beziehung zwischen Wirt und Parasit.
Ein Rätsel der Natur: Der Nährstoffkreislauf zwischen Wirt und Parasit
Parasiten, die auf Nährstoffe von ihren Wirten angewiesen sind, könnten Vitamin C von diesen benötigen. Eine bedeutsame Studie zeigte, dass die Zugabe von Vitamin C zu parasitären Schistosomiasis-Würmern im Labor diese dazu befähigte, Eier zu legen. Es deutet sich somit an, dass parasitäre Würmer möglicherweise Vitamin C von ihrem Wirt anzapfen und ein Vitamin-C-Mangel beim Wirt zur Abwehr gegen diese Parasiten beitragen könnte. Die Interaktion zwischen Wirt und Parasit ist auf das Engste verzahnt.
Experimentelle Bestätigung: GULO-defiziente Mäuse als Modellorganismus
Um diese Hypothese zu testen, entwickelte das Forschungsteam genetisch veränderte Mäuse ohne das GULO-Enzym. Es war ein cleveres Experiment - Mäuse wurden mit Schistosoma mansoni, bekannt als Blutflöhe, infiziert. Gleichzeitig wurden normale, Ascorbat-ölfundierende Mäuse beigefügt. Die GULO-defizienten Mäuse erhielten eine vitamin-C-arme Diät.
Die Ergebnisse waren erstaunlich. Normal ernährte Mäuse litten unter geschwollenen Lebern und Milzen, begleitet von schwerer Entzündung verursacht durch Parasiten-Eier. Im Kontrast dazu schützten die vitamin-C-defizienten Mäuse die Parasiten. Sie wuchsen zwar normal, jedoch konnten die weiblichen Würmer keine reifen Eier produzieren. Das bedeutete ein Halt für die Krankheitsübertragung über den Kot und die Mehrheit der infektionbedingten Todesfälle.
Die Dynamik der Zeit: Parasit im Aktion versus Mensch im Rückstand
Agathocleous stellt fest, dass die Eigenproduktion von Vitamin C stets hohe Vitamin C-Spiegel garantiert. Bei Mängeln, wie bei den GULO-defizienten Mäusen, erlangt der Wirt erheblichen Schutz. Doch stellt sich die Frage: Was ist mit Skorbut, einer potenziell tödlichen Erkrankung durch Vitamin C-Mangel? Es sei wichtig zu beachten, dass es mehrere Monate dauert, bis die Symptome auftreten. Konträr dazu handeln Parasiten wie Schistosomen viel schneller.
“Wir vermuten, dass es einen akuten Vorteil gibt, weil der Parasit auf einer viel schnelleren Zeitskala arbeitet als der Mensch oder der Tierwirt”, sagt Agathocleous. Die Welt der Parasiten ist fortwährend im Wandel, und das Verständnis dieser Dynamik kann entscheidend sein, um künftige Therapiestrategien zu entwickeln.
Schlussfolgerung: Ein Paradigmenwechsel in der Evolutionstheorie?
Die neuen Erkenntnisse aus dieser Studie werfen ein schockierendes Licht auf die Evolution des Menschen. Der Verlust der Fähigkeit, Vitamin C zu synthetisieren, könnte nicht einfach ein evolutionärer Nachteil sein. Vielmehr könnte es sich um eine raffinierte Strategie handeln, die angesichts der parasitären Bedrohung entwickelt wurde. Diese Forschung könnte neue Wege aufzeigen, wie wir Krankheiten bekämpfen und unser Verständnis der evolutionären Biologie vertiefen können.
Die Ergebnisse wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht und stellen einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Wirt und Parasit dar.