Studie zeigt, wie eine kartoffelbasierte Ernährung die Genetik der Andenbevölkerung veränderte

Die Ureinwohner der Anden domestizierten vor 6.000 bis 10.000 Jahren die Kartoffel – eine hervorragende Quelle für Stärke, Vitamine, Mineralstoffe und Ballaststoffe – und machten diese Knolle zu einem zentralen Bestandteil ihrer Ernährung. Diese Menschen entwickelten daraufhin genetische Anpassungen, die für eine solche Ernährung von Vorteil waren und sich noch heute bei ihren in Peru lebenden Nachkommen zeigen. Neue Genomforschung dokumentiert, wie diese Nachfahren – Sprecher der Quechua-Sprache des einst mächtigen Inka-Reiches – eine Verstärkung eines Gens namens AMY1 durchliefen, das an der Stärkeverdauung beteiligt ist, einer Funktion, die für Menschen mit einer kartoffelzentrierten Ernährung nützlich ist.

Die Studie ergab, dass diese Menschen durchschnittlich 10 Kopien von AMY1 besitzen – zwei bis vier mehr als die meisten Menschen. Keine andere bekannte Population weltweit überschreitet diese Zahl. Die Studie zeigte auch, dass der Beginn dieser genetischen Veränderungen in dieser Population mit dem Aufkommen der Kartoffeldomestizierung zusammenfiel. „Es ist ein wunderbares Beispiel dafür, wie Kultur die Biologie prägt“, sagte der Evolutions- und Anthropogenetiker Omer Gokcumen von der University at Buffalo, einer der leitenden Autoren der Studie, die diese Woche in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde. „Dies unterstreicht die Bedeutung der Anpassung der Ernährung in der Evolutionsgeschichte des Menschen, mit Auswirkungen auf den Stoffwechsel, die Gesundheit und den Einfluss von Domestizierungsereignissen auf die menschliche Biologie“, sagte die anthropologische Genetikerin Abigail Bigham von der UCLA, ebenfalls eine der leitenden Autorinnen der Studie.

Auf molekularer Ebene steuert AMY1 ein Enzym namens Amylase, das im Speichel vorkommt und dafür verantwortlich ist, Stärke im Mund abzubauen, wenn eine Person stärkehaltige Lebensmittel zu sich nimmt. Eine Person mit mehr Kopien des Gens produziert möglicherweise mehr von diesem Enzym. Diese höhere Dosierung, so die Forscher, könnte einen besseren Stoffwechsel bei stärkehaltiger Ernährung begünstigen. Amylase könnte auch an der Regulierung des Mikrobioms – der natürlichen Ansammlung von Mikroben im Körper – beteiligt sein, das sich mit einer Ernährungsumstellung verändern kann. Laktosetoleranz ist ein weiteres Beispiel für eine ernährungsbedingte evolutionäre Anpassung, an der ein Gen beteiligt ist, das mit einem Enzym in Verbindung steht, welches Laktose in Milch abbaut.

In der neuen Studie analysierten die Forscher Genomdaten von mehr als 3.700 Menschen aus 85 Populationen in Amerika, Europa, Afrika und Asien, darunter 81 Muttersprachler der Quechua-Sprache mit andiner Abstammung in Peru. Den Forschern zufolge scheint es, dass evolutionäre Kräfte im Laufe der Zeit zusätzliche Kopien von AMY1 bei den alten Andenbewohnern begünstigt haben. Um sich weit zu verbreiten, muss eine genetische Variante einen gewissen Vorteil bieten. „Daher lautet eine Hypothese, dass Menschen mit mehr Kopien von AMY1 möglicherweise besser in der Lage waren, stärkehaltige Nahrungsmittel, darunter Kartoffeln, zu verarbeiten“, sagte Luane Landau, Doktorandin an der University at Buffalo und Mitautorin der Studie.

„Personen, die mit einer höheren Anzahl an AMY1-Kopien geboren wurden, hatten möglicherweise einen Vorteil gegenüber Personen, die diese nicht besaßen, und hinterließen über Generationen hinweg mehr Nachkommen. Im Laufe der Zeit könnte dies erklären, warum die genetische Variante, die mit einer hohen AMY1-Kopienzahl verbunden ist, in den heutigen Andenbevölkerungen häufiger vorkommt“, so Landau. Kartoffeln stellten eine verlässliche Nahrungsquelle dar – eine Kulturpflanze, die in den Höhenlagen, in denen diese Menschen lebten, gut gedieh. „Sie waren eine der Hauptkalorienquellen in der alten Anden-Ernährung“, erklärte Kendra Scheer, Doktorandin an der University at Buffalo und Mitautorin der Studie.

Kartoffeln standen im Mittelpunkt der Nahrungsversorgung der Inka. Nach der spanischen Eroberung des Inka-Reiches im 16. Jahrhundert wurden sie nach Europa und in den Rest der Welt gebracht. „Ihre weltweite Verbreitung in der Küche zeugt von ihrer großen Beliebtheit“, sao Bigham. Auf Märkten im Andenhochland und anderswo in Peru verkaufen Quechua-Sprecher eine große Vielfalt an Kartoffeln mit Fruchtfleisch in verschiedenen Farben, darunter lila, blau, rot, gold, weiß und sogar schwarz. „In Peru gibt es etwa 3.000 bis 4.000 verschiedene Kartoffelsorten, aber der Großteil der Welt hat nur Zugang zu einigen wenigen Sorten. Daher gibt es eine ganze Welt verschiedener Arten von Pommes frites, die möglich sind“, betonte Scheer.