Die Evolution der intellektuellen Fähigkeiten des Menschen

Prof. Dr. med. Horst Hameister

Selektionsmerkmal Intelligenz

Der large X chromosome effect gilt in der Natur universell allerdings nicht nur, wie gezeigt, für die nach der Paarung wirksamen Mechanismen bzw. Gene der Artbildung, sondern auch für die Mecha-nismen vor der Paarung, und zwar insbesondere in Bezug auf sexuell selektierte Merkmale. Es besteht auch für diese Merkmale eine besondere Häufung auf dem X-Chromosom.
Eines dieser Merkmale scheint beim Menschen die Intelligenz bzw. kognitive Fähigkeiten zu sein. Nach diesem Merkmal muss bereits seit prähistori-schen Zeiten selektiert worden sein, denn nur ein seit Jahrmillionen stattfindender Prozess konnte zu einer so umfassenden genetischen Veränderung führen, dass sie heute als Umverteilung der Gene auf den Chromosomen wiederzufinden ist. Medizinisch genetische Befunde zeigen bereits seit über 100 Jahren, dass unter den geistig retar-dierten Patienten das männliche Geschlecht über-wiegt: In enstprechenden Einrichtungen finden sich etwa 1/3 mehr männliche Patienten als weibliche. Dafür sind in der Vergangenheit verschiede-ne soziokulturelle Gründe verantwortlich gemacht worden; doch die Forschung der letzten 20 Jahren hat gezeigt, dass stattdessen insbesondere gene-tische Gründe vorliegen. Die Gene, die im mutier-ten Zustand zu einer geistigen Behinderung bzw. einer Einschränkung der kognitiven Fähigkeiten führen, sind im Normalzustand an der Ausbil-dung dieser kognitiven Fähigkeiten beteiligt. Eine Datenanalyse zeigt, dass diese Gene auf dem X-Chromosom 4-mal häufiger vorkommen als auf den anderen Chromosomen (Tab. 1). Mit anderen Worten, das X-Chromosom trägt etwa 1/5 zu dem Merkmal der kognitiven Funktionen bei, obwohl es nur ein 20stel der DNA-Menge ausmacht. Es besteht also für Intelligenz oder kognitive Funkti-onen ein large X chromosome effect, wie es für ein typisches Speziationsmerkmal zu erwarten war.
Seit den 60er Jahren existiert allerdings auch be-reits ein weiterer überzeugender Hinweis auf die besondere Bedeutung des X-Chromosoms für die Vererbung von kognitiven Eigenschaften. Damals wurden in Familien mit Vater, Mutter, Sohn und Tochter die IQ-Werte untersucht und Korrelationen untereinander berechnet (Tab. 2). Zu sehen ist ei-ne hohe Korrelation zwischen Vater und Mutter, was indes nicht auf Genetik, sondern auf „assor-tative mating“ beruht, also der Auswahl des Partners basierend auf Merkmalen, die den eigenen ähnlich sind (siehe auch Abb. 4). Eine hohe Kor-relation der Intelligenz besteht auch zwischen Vater und Tochter und ebenso zwischen Mutter und Tochter und Mutter und Sohn. Es besteht aber praktisch keine Korrelation zwischen der Intelligenz des Vaters und der des Sohnes, da der Vater dem Sohn lediglich das Y-Chromosom weitergibt, mit allen Genen für das „Männlichwerden“ und für die Spermatogenese. Die für Intelligenz besonders günstige Kombination seines X-Chromosoms gibt der Vater nur an seine Töchter weiter.




Abbildung 4: Einseitige Z-Chromosomenevolution bei Vögeln im männlichen Geschlecht und der obligate Austausch zwischen den Geschlechtern bei der X-Chromosomenevolution in Säugetieren, was als Voraussetzung für die Evolution unseres Gehirns gesehen wird.

Henne oder Ei?
Es stellt sich jedoch die Frage: Ist diese Anreiche-rung der Merkmale für sowohl kognitive Funktionen als auch Sex und Reproduktion auf dem X-Chromosom das Resultat einer langfristigen, konti-nuierlichen Selektion, oder wurde ein bestimmtes Chromosom mit einer schon vorher bestehenden Anreicherung für diese Gene als Geschlechtschro-mosom ausgewählt? Durch eine vergleichende Betrachtung der Genomdaten von vielen weiteren Spezies kann diese Frage heute beantwortet wer-den. Wie bereits erwähnt, wurde das heutige X-Chromosom vor etwa 160 Mio. Jahren eingeführt. Diese recht genaue Festlegung ist möglich, da un-ser heutiges X-Chromosom erstmals bei den Beu-teltieren (vor ca. 148 Mio. Jahren) auftritt und bei den Schnabeltieren (ca. vor 165 Mio. Jahren) noch nicht vorhanden ist (Abb. 3). Ein Vorläufergenom für alle Säugetiere stellt das außerordentlich kon-servierte Genom der Vögel dar, bei denen noch kein X/Y-, sondern ein Z/W-Geschlechtschromoso-mensystem vorliegt.
Bei den Vögeln wurde als Beispielgenom das des Huhns als erstes sequenziert. Durch vergleichende genomische Betrachtungen kann man im Genom des Huhns direkt die Bausteine identifizieren, aus denen später das X-Chromosom gebildet wurde (Abb. 1). Mit den heute relativ einfach durchzu-führenden genomweiten Expressionsanalysen per Chip-Technik war es möglich zu zeigen, dass für die spätere Bildung des X-Chromosoms tatsäch-lich vor etwa 160 Mio. Jahren die Bausteine aus-gewählt wurden, die schon von vornherein die höchste Dichte an gehirnspezifisch exprimierten Genen aufwiesen. Das gilt jedoch nicht für die Ge-ne für Sex und Reproduktion, die heute ebenfalls auf dem X-Chromosom angereichert sind. Diese Gene wurden tatsächlich in einem langen Prozess selektioniert und unterliegen also dynamischen Veränderungen, die die Gene für Gehirnfunktionen nicht aufweisen.