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Wie die innere Uhr die Bio-Fitness bestimmt

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Die innere Uhr bestimmt ob wir schlafen oder wachen. Genetische Mutationen können den Rhythmus nachhaltig stören. Quelle: rohappy / Fotolia

07.01.2016  - 

Ob wir schlafen oder schaffen bestimmt unsere innere Uhr. Gerät der Taktgeber aus dem Rhythmus, ist die biologische Fitness stark beeinträchtigt. Das hat ein internationales Forscherteam unter Beteilung deutscher Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie zumindest an Mäusen belegen können. Die Ergebnisse der Studie wurden im Fachjournal PNAS (2015, Online-Veröffentlichung) vorgestellt.

Wer gewöhnlich am Tage arbeitet, braucht seinen Schlaf in der Nacht, um wieder Energie zu tanken. Grund dafür ist die innere Uhr: Sie bestimmt unseren Biorhythmus nachhaltig, regelt wann wir schlafen oder wachen, wie aktiv wir sind und ob wir essen. In der Regel orientiert sich dieser innere Wecker am 24-Stunden-Tag und tickt selbst dann noch weiter, wenn sich die Lichtverhältnisse ändern und die Sonne untergeht. Genmutationen können die innere Uhr so stark stören, dass sie nicht mehr mit dem Tag-/Nacht-Zyklus synchronisiert werden kann. Auch bei Mäusen gibt es eine solche Mutation namens tau, die eine Veränderung des Tagesrhythmus bewirkt: Bei diesen Mäusen ist der Tag ungefähr um zwei Stunden kürzer. Doch was geschieht genau, wenn die innere Uhr aus dem Rhythmus gerät?

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Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Ornithologie in Seewiesen und Radolfzell sind nun zusammen mit Kollegen aus den USA, Großbritannien und den Niederlanden dieser Frage nachgegangen. Sie untersuchten die biologische Fitness von Mäusen bei abweichendem Tagesrhythmus. Wie das Team im Fachjournal  PNAS berichtet, wurden die Tiere dafür über ein Jahr in einer großen Außenanlage gehalten, wo sie ihren natürlichen Raubfeinden ausgesetzt waren. Die insgesamt 238 Mäuse wurde in sechs Gruppen aufgeteilt, wobei jede Gruppe zu gleichen Teilen aus Mäusen ohne Gen-Mutation, Mäusen mit einer Kopie der Mutation und Mäusen mit zwei Kopien der Mutation bestand. Auch wurde den Tieren ein Transponder implantiert, um deren Besuche an den Futterstationen und damit den Aktivitätsrhythmus zu erfassen.

Kein Überleben mit tau-Mutation

Das Ergebnis: Bei Mäusen mit Genmutationen veränderte sich der Aktivitätsrhytmus eindeutig. „Unsere Ergebnisse zeigen erstmals die grundlegende Bedeutung der zirkadianen Uhr für die Fitness von Individuen“, fasst Michaela Hau, Leiterin der Studie zusammen. Mäuse ohne die Mutation lebten danach länger und zeugten mehr Nachkommen als ihre Artgenossen, deren Rhythmus durch die Mutation verändert war. Darüber hinaus nahm sogar die Häufigkeit des Gendefekts im Laufe des 14 monatigen Experiments um über die Hälfte ab. Während zum Beginn der Studie 50 Prozent der Versuchstiere eine genetische Veränderung aufwiesen, waren es am Ende der Studie nur mehr 20 Prozent. Die Forscher sehen diese Entwicklung als ein Zeichen, dass sich Mäuse mit tau-Mutation in der Natur nicht durchsetzen können und ausselektiert werden.

© biotechnologie.de/bb
 

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