Bakterien auf Wanderschaft: Was in unserem Darm geschieht, hängt nicht nur von eigenen Genen ab. Auch Mitbewohner prägen unsere Mikrobiologie – durch einen überraschenden biologischen Austausch.
Die Darmflora wird nicht nur von eigenen Genen geprägt, sondern auch von Mitbewohnern. Wissenschaftler haben entdeckt, dass Menschen, die eng zusammenleben, unbewusst Mikroorganismen austauschen, die biologische Prozesse im Körper beeinflussen können. Neben bekannten Einflussfaktoren wie Ernährung, Medikamenten und Bewegung spielt offenbar auch das soziale Umfeld eine entscheidende Rolle. Wer Wohnraum teilt, tauscht demnach nicht nur Alltagserfahrungen aus, sondern auch Bakterien, die bislang als rein persönliche biologische Faktoren galten.
Eine großangelegte Untersuchung mit mehr als 4.000 Laborratten lieferte dazu aufschlussreiche Erkenntnisse. Forschungsteams des Center for Genomic Regulation und der University of California San Diego beobachteten vier isolierte Tiergruppen an verschiedenen Standorten in den USA. Die kontrollierten Bedingungen – vergleichbare Ernährung und Haltung – ermöglichten es, Umwelteinflüsse weitgehend auszuschließen, was bei Humanstudien kaum möglich ist.
Die Forschungsergebnisse bestätigten zunächst die erwarteten Zusammenhänge zwischen Genen und Darmbakterien. Überraschend war jedoch die Entdeckung eines zusätzlichen Phänomens: Die mikrobielle Zusammensetzung im Darm einer Ratte wurde nicht nur von ihren eigenen Genen beeinflusst, sondern auch von der genetischen Ausstattung ihrer Käfiggenossen. Dies erklärt sich durch die Übertragbarkeit von Mikroorganismen zwischen Individuen – während Gene im Körper verbleiben, können Bakterien wandern und in anderen Organismen aktiv werden.
Wandernde Mikroben
Bestimmte Gene begünstigen das Wachstum spezifischer Bakterienarten, die durch engen Kontakt weitergegeben werden können. Dieses Phänomen wird als sozialer oder indirekter genetischer Einfluss bezeichnet. Dabei handelt es sich nicht um Vererbung im klassischen Sinne, sondern um die Weitergabe genetisch geprägter Mikroben, die ihre Wirkung in einem neuen Organismus fortsetzen.
Die Studie zeigt, dass genetische Einflüsse nicht an der Körpergrenze enden. Gene wirken auf Mikroben ein, die zwischen Individuen übertragen werden können. Gelangen diese Bakterien in den Darm eines anderen Menschen, bleiben sie dort aktiv und beeinflussen Verdauungsprozesse, Immunreaktionen oder das mikrobielle Gleichgewicht. So können genetische Effekte indirekt weitergegeben werden, ohne dass die Gene selbst übertragen werden.
Für jeden Einzelnen bedeutet dies: Körperfunktionen können sich verändern, obwohl das eigene Erbgut unverändert bleibt. Der Darm reagiert nicht nur auf die persönliche genetische Ausstattung, sondern auch auf Mikroorganismen aus dem unmittelbaren sozialen Umfeld.
Vergleichbare Phänomene sind aus anderen biologischen Zusammenhängen bekannt. Ein typisches Beispiel ist der Einfluss mütterlicher Gene auf Wachstum oder Immunsystem des Kindes durch die geschaffene Umgebung. Die aktuelle Forschung belegt nun erstmals, dass ähnliche Effekte auch zwischen gleichgestellten Individuen auftreten können – vermittelt durch das Mikrobiom.
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Diese Erkenntnis wurde durch ein spezielles statistisches Verfahren ermöglicht, das den Einfluss eigener Gene von dem der Mitbewohner unterscheiden konnte. Die Berücksichtigung dieser indirekten Effekte führte zu einer deutlichen Neubewertung des genetischen Einflusses. Bei Bakterien der Familie Muribaculaceae stieg der messbare genetische Einfluss um das Vier- bis Achtfache. Herkömmliche Analysemethoden hätten diesen Zusammenhang erheblich unterschätzt.
„Wir haben es hier nicht mit einem Sonderfall zu tun, sondern vermutlich mit einem fundamentalen biologischen Mechanismus“, erklärt Dr. Amelie Baud, Hauptautorin der Studie und Wissenschaftlerin am Center for Genomic Regulation. „Was wir entdeckt haben, ist wahrscheinlich nur der Anfang eines viel größeren Phänomens.“
Genetische Zusammenhänge
Die Forschungsarbeit identifizierte drei genetische Regionen, die unabhängig vom Standort der Tiere konsistent mit bestimmten Darmbakterien in Verbindung standen. Der stärkste Zusammenhang betraf das Gen St6galnac1, das die Bindung von Zuckermolekülen an die Darmschleimhaut reguliert. Diese Schleimschicht schützt einerseits die Darmwand und dient gleichzeitig bestimmten Mikroorganismen als Nahrungsgrundlage.
Ratten mit einer spezifischen Variante dieses Gens zeigten eine erhöhte Präsenz von Bakterien der Gattung Paraprevotella im Darm. Dieser Befund war in allen vier untersuchten Gruppen nachweisbar. Eine zweite Genregion umfasste mehrere Mucin-Gene, die an der Bildung der Schleimschicht beteiligt sind und mit Bakterien aus der Gruppe der Firmicutes korrelierten. Die dritte Region enthielt ein Gen für ein antibakterielles Molekül und beeinflusste ebenfalls Muribaculaceae – eine Bakterienfamilie, die sowohl bei Nagetieren als auch beim Menschen vorkommt.
Beim Menschen gestaltet sich der Nachweis genetischer Einflüsse auf die Darmflora bisher schwierig. Nur wenige Zusammenhänge sind eindeutig belegt. Bekannt ist etwa, dass das Laktase-Gen die Milchverträglichkeit bei Erwachsenen bestimmt – und damit auch die Zusammensetzung der Darmflora beeinflusst. Auch die Blutgruppe spielt eine Rolle, vermutlich weil sie die Beschaffenheit der Darmoberfläche verändert.
Das bei den Ratten untersuchte Gen steuert die Zuckerbindung an die Darmschleimhaut. Ein vergleichbares Gen existiert auch im menschlichen Genom und wurde in früheren Untersuchungen bereits mit bestimmten Darmbakterien in Verbindung gebracht. Dies deutet darauf hin, dass ähnliche biologische Mechanismen auch im menschlichen Körper wirksam sein könnten.
Die Wissenschaftler betonen jedoch die Notwendigkeit einer vorsichtigen Interpretation: Die Ergebnisse stammen aus einem Tiermodell unter streng kontrollierten Bedingungen.
Inwieweit vergleichbare Effekte beim Menschen auftreten, müssen zukünftige Studien klären.
