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Wie beeinflusst das Alter der Mutter die Zellen der Folgegenerationen?
Das Alter einer Mutter kann Lebensdauer und Fortpflanzung ihrer Nachkommen beeinflussen. Experimente mit Rädertierchen zeigen nun, dass solche Effekte über mehrere Generationen nicht zwangsläufig stärker werden, sondern sich bei einzelnen Merkmalen sogar innerhalb einer Generation umkehren können. Welche Folgen auftraten, hing zugleich deutlich vom untersuchten Genotyp ab.
Woods Hole (U.S.A.). Dass das Alter der Mutter Merkmale ihrer Nachkommen prägen kann, ist bei vielen Tierarten bekannt, wobei besonders häufig negative Folgen eines hohen Mutteralters beschrieben wurden. Dazu gehören je nach Art und Merkmal etwa eine kürzere Lebensspanne oder eine geringere Fortpflanzungsleistung der Nachkommen. Wie lange solche Effekte über Generationen erhalten bleiben und ob sie sich dabei verstärken, war dagegen kaum untersucht.
Schon 1947 hatte der Biologe Albert Lansing bei einem Rädertierchen beobachtet, dass Nachkommen alter Mütter von Generation zu Generation kürzer lebten und sich weniger fortpflanzten. Dieser sogenannte Lansing-Effekt wurde als Hinweis auf einen übertragbaren und sich anhäufenden Alterungsfaktor gedeutet, doch ob ein solches Muster generell gilt, blieb offen.
Forscher des Marine Biological Laboratory (MBL) um Alyssa Liguori haben diese Frage nun an zwei genetisch unterschiedlichen Stämmen des mikroskopisch kleinen Rädertierchens Brachionus manjavacas untersucht. Sie hielten über drei Nachkommengenerationen Linien, deren jeweilige Mütter entweder jung oder alt waren. Junge Mütter waren drei Tage alt, alte je nach Stamm und Generation zehn oder elf Tage alt.
Für jedes Tier erfasste das Team die gesamte Lebensspanne und die tägliche Fortpflanzung. In der dritten Nachkommengeneration tauschten die Forscher das Muster gezielt aus, indem sie aus einer Linie alter Mütter nun Nachkommen von jungen Müttern gewannen und umgekehrt. Dadurch ließ sich prüfen, ob frühere Mutteralter-Effekte bestehen bleiben oder durch das Alter der unmittelbaren Mutter zurückgesetzt werden.
Das wichtigste Ergebnis war, dass sich die Effekte des Mutteralters in keinem der beiden Stämme über die Generationen hinweg aufschaukelten. Bei BmanL5 lebten Nachkommen junger Mütter in den ersten beiden Generationen im Mittel etwas mehr als zwei Tage länger als Nachkommen alter Mütter. In der dritten Generation war dieser Unterschied verschwunden, während Nachkommen alter BmanRUS-Mütter im Mittel etwas länger lebten, ohne dass diese Unterschiede statistisch signifikant waren.
Auch bei der lebenslangen Nachkommenzahl zeigte sich kein einheitlicher Nachteil hohen Mutteralters. Bei BmanRUS produzierten Nachkommen alter Mütter über ihr Leben mehr Nachwuchs als Nachkommen junger Mütter, bei BmanL5 war es genau umgekehrt. Die Richtung dieser Effekte blieb über die Generationen stabil, ihre Stärke nahm aber nicht zu. An ihrem produktivsten Tag erzeugten Nachkommen alter Mütter in beiden Stämmen zudem mehr Nachwuchs.
Der Wechselversuch machte die Muster noch deutlicher. Bei BmanL5 war der Effekt des Mutteralters auf die lebenslange Nachkommenzahl vollständig innerhalb einer Generation reversibel, während er sich bei BmanRUS nur in einer Wechselrichtung zurücksetzen ließ. Einige Merkmale hingen außerdem noch vom Alter der Großmutter ab. So lag die höchste tägliche Nachkommenzahl in der dritten Generation bei Tieren mit alten Großmüttern höher.
Die Ergebnisse sprechen gegen ein einfaches Modell, bei dem sich altersbedingte Mutationen der Kern-DNA oder andere dauerhafte Zellschäden von Generation zu Generation anhäufen und dadurch immer stärkere Nachteile verursachen. Auch eine rein über die Versorgung der Eier vermittelte Erklärung erscheint den Autoren weniger wahrscheinlich. Stattdessen vermuten sie dynamische epigenetische Prozesse, etwa Veränderungen an Histonen, oder eine Beteiligung der mütterlich vererbten Mitochondrien.
Untersucht wurden diese molekularen Mechanismen in der aktuellen Arbeit allerdings nicht. Die Studie liefert deshalb Hinweise auf m