Kann Gedächtnis vererbt werden?

Wenn es in der Biologie leicht zu beantwortende Fragen gibt, sollte diese zu den einfachsten gehören: Kann Gedächtnis vererbt werden? Die Antwort, so scheint es, ist ein klares Nein. Erinnerungen werden im Gehirn in Form von neuronalen Verbindungen oder Synapsen gespeichert, und es gibt keine Möglichkeit, diese Informationen auf die DNA der Keimzellen zu übertragen, das Erbe, das wir von unseren Eltern erhalten; wir erben nicht das Französisch, das sie in der Schule gelernt haben, sondern wir müssen es selbst lernen. Und doch gibt es seit Jahren immer mehr Hinweise, die dieses klassische Dogma der Biologie in Frage stellen: Zumindest bei einigen Arten können bestimmte Formen des Gedächtnisses an die Nachkommen weitergegeben werden.

Im weitesten Sinne bezieht sich der Begriff des Gedächtnisses auf ein phänotypisches Merkmal – messbar oder beobachtbar -, das im Laufe des Lebens des Individuums erworben wird. Zur Zeit der Entstehung der Evolutionstheorie wurde der französische Naturforscher Jean-Baptiste Lamarck zum Verfechter einer Theorie der Vererbung erworbener Merkmale, z. B. der Entwicklung eines Muskels durch Übung. Lamarcks Thesen wurden schließlich widerlegt, aber Ende des 20. Jahrhunderts begann die Forschung zu zeigen, dass es eine Vererbung erworbener Eigenschaften gibt, die den Namen Epigenetik (wörtlich: „über den Genen“) erhielt.

Umwelteinflüsse wie Nahrung, Schadstoffe und andere können chemische Spuren auf den Genen hinterlassen, die zwar nicht ihre Sequenz, aber ihre Aktivität verändern. Da diese epigenetischen Markierungen über die Keimzellen-DNA an die nächste Generation weitergegeben werden könnten, stellen sie eine Art vererbbares Gedächtnis dar: die Gene der Kinder erinnern sich an die Umweltfaktoren, denen ihre Eltern ausgesetzt waren. Obwohl die Epigenetik noch viele ihrer Geheimnisse verbirgt, zeigen diejenigen, die bekannt werden, dass wir ihre Grenzen noch nicht ausloten konnten.

Übertragung von Erinnerungen von einem Tier auf ein anderes

Im Jahr 1962 veröffentlichte der Biologe James V. McConnell ein umstrittenes Experiment, in dem er behauptete, einen Lernprozess von einem Wurm auf einen anderen zu übertragen, indem er letzteren mit den zermahlenen Überresten des ersteren fütterte. McConnell war davon überzeugt, dass das Engramm eines Gedächtnisses – ein hypothetischer Begriff für die physische Spur eines Gedächtnisses – in RNA-Molekülen enthalten ist und dass diese das Gedächtnis von einem Tier auf ein anderes übertragen können.

Obwohl McConnells Experimente von der wissenschaftlichen Gemeinschaft diskreditiert wurden, wurden kurz darauf andere Studien veröffentlicht, die eine Übertragung von Erinnerungen von einem Nagetier auf ein anderes durch Injektionen von Gehirnextrakten zu belegen schienen. Auch in diesen Fällen stellten die negativen Ergebnisse anderer Forscher eine ohnehin schon schwer verdauliche Theorie in Frage. Doch in den letzten Jahrzehnten wurde bekannt, dass RNA-Moleküle nicht nur zu den häufigsten epigenetischen Mechanismen gehören, sondern auch an der Bildung des Langzeitgedächtnisses beteiligt sind.

In jüngster Zeit wurde McConnells Hypothese aus ihrer Asche wiedergeboren, unabhängig davon, ob die von ihm in seinen Experimenten beschriebenen Effekte real waren oder nicht. Im Mai 2018 zeigte eine Studie von David Glanzman von der University of California, Los Angeles, dass die Injektion eines RNA-Extrakts von Exemplaren der Meeresschnecke Aplysia californica – einem klassischen Tier in der Gedächtnisforschung -, die darauf trainiert wurden, auf einen elektrischen Reiz zu reagieren, in der Lage ist, dieses Lernen auf andere, nicht trainierte Individuen zu übertragen. Außerdem zeigte Glanzman, dass die RNA des ersten Tieres die Neuronen des zweiten, in einer Petrischale isolierten Tieres stimuliert. „Es ist, als ob wir das Gedächtnis übertragen“, sagt Glanzman. „Wenn Erinnerungen an Synapsen gespeichert würden, hätte unser Experiment auf keinen Fall funktioniert.“

Bislang haben andere Experten Glanzmans Studie zurückhaltend bewertet. Aber sie ist nicht die einzige, die auf Mechanismen hinweist, die in der Lage sind, epigenetische Engramme – d.h. Erinnerungen – von einem Individuum auf ein anderes zu übertragen. Andere Experimente haben zudem auf die künstliche Methode der Injektion verzichtet, die in der Natur nicht vorkommen dürfte, und zeigen, dass das vermutete RNA-Gedächtnis von Kindern an ihre Eltern vererbt werden könnte.

Vererbung von Verhaltensweisen

Damit dies möglich ist, müsste zunächst ein Weg für die Übertragung von RNA von Neuronen auf Keimzellen eröffnet werden, den es nach dem Dogma nicht gibt. Doch genau das hat ein Forscherteam der University of Maryland im Jahr 2015 getan, als es entdeckte, dass im Wurm Caenorhabditis elegans bestimmte RNA-Stränge, die in Neuronen produziert werden, zu Keimzellen wandern und Gene in den Nachkommen zum Schweigen bringen können, sogar bis zu 25 Generationen später.

Im Juni 2019 hat eine von Wissenschaftlern der Universität Tel Aviv (Israel) veröffentlichte Studie diese Ergebnisse erweitert und gezeigt, dass die in den Neuronen des Wurms produzierte RNA das Futtersuchverhalten der Nachkommen durch die Übertragung auf die Keimzellen beeinflusst und dass dieses Lernen über mehrere Generationen weitergegeben wird. Nach Ansicht des Leiters der Studie, Oded Rechavi, „widersprechen diese Ergebnisse einem der grundlegendsten Dogmen der modernen Biologie.“

Im darauffolgenden Monat zeigte eine Studie von Giovanni Bosco von der Geisel School of Medicine in Dartmouth (USA), dass die Fruchtfliege Drosophila melanogaster das Verhalten bei der Eiablage, das bei den Eltern durch den Kontakt mit Wespen, die ihre Larven parasitieren, ausgelöst wird, von ihren Eltern erben kann; ihre Nachkommen übernehmen dasselbe Verhalten, ohne die Bedrohung selbst erlebt zu haben.

Es muss jedoch betont werden, dass das, was bei Würmern oder Fliegen beobachtet wird, nicht unbedingt auf den Menschen zutrifft. Aber es könnte. Bereits 2013 zeigte eine Studie der Emory University, dass die bei Mäusen ausgelöste Angst vor einem bestimmten Geruch durch epigenetische Mechanismen auch auf ihre Nachkommen übertragen werden kann. Und eine Maus ist uns schon viel ähnlicher.

„Gibt es das auch bei anderen Tieren als Fruchtfliegen und Würmern?“, fragt Bosco. „Ja, davon bin ich überzeugt, und wir brauchen nur jemanden, der sich das richtige Experiment ausdenkt, um es tatsächlich zu testen, zum Beispiel beim Menschen“, sagt er gegenüber OpenMind. „Ein neuer Weg wird nun endlich für Experimente zugänglich, so dass wir beginnen können, die molekularen Mechanismen und spezifischen Moleküle zu verstehen, die es den Tieren ermöglichen, bestimmte Verhaltensweisen und Erinnerungen zu erben.“

Javier Yanes

@yanes68