Stellen Sie sich vor, Menschen aus Kansas und Kalifornien würden sich genetisch so stark voneinander unterscheiden wie Menschen aus Deutschland von Menschen aus Japan. Das ist die Art von bemerkenswerter genetischer Vielfalt, die Wissenschaftler jetzt in Mexiko gefunden haben, dank der ersten detaillierten Studie der menschlichen genetischen Vielfalt in diesem Land. Diese lokale Vielfalt könnte den Forschern dabei helfen, die Geschichte der verschiedenen indigenen Bevölkerungsgruppen des Landes zurückzuverfolgen und bessere Diagnoseinstrumente und medizinische Behandlungen für Menschen mexikanischer Abstammung zu entwickeln, die überall auf der Welt leben.
Das Team hat eine „großartige Arbeit“ geleistet, indem es eine „Blaupause der gesamten genetischen Vielfalt in Mexiko“ erstellt hat, sagt Bogdan Pasaniuc, ein Populationsgenetiker an der Universität von Kalifornien (UC), Los Angeles, der nicht an der Forschung beteiligt war.
In Mexiko gibt es 65 verschiedene indigene ethnische Gruppen, von denen 20 in der Studie vertreten sind, sagt Andrés Moreno-Estrada, ein Populationsgenetiker an der Stanford University in Palo Alto, Kalifornien, und der Hauptautor der Studie. In Zusammenarbeit mit Carlos Bustamante, einem weiteren Populationsgenetiker der Stanford University, nahm das Team Proben von Genomen indigener Populationen in ganz Mexiko, von der nördlichen Wüste Sonoras bis zum Dschungel von Chiapas im Süden. Im Laufe der Jahrhunderte, in denen sie so weit voneinander entfernt lebten – und oft aufgrund von Gebirgsketten, riesigen Wüsten oder anderen geografischen Barrieren isoliert waren – entwickelten diese Populationen genetische Unterschiede zueinander, erklärt Bustamante. Viele dieser Varianten bezeichnet er als „global selten, aber lokal häufig“. Das bedeutet, dass eine genetische Variante, die in einer ethnischen Gruppe wie den Maya weit verbreitet ist, bei Menschen anderer Abstammung, etwa bei Menschen europäischer Abstammung, kaum vorkommt. Wenn man nur die Genome der Europäer untersucht, wird man die Maya-Variante nie finden. Und das ist ein großes Problem für Menschen mit Maya-Abstammung, wenn diese Variante ihr Krankheitsrisiko erhöht oder die Art und Weise verändert, wie sie auf verschiedene Arten von Medikamenten reagieren. „Alle Politik ist lokal, richtig? Was wir herauszufinden beginnen, ist, dass auch viel Genetik lokal ist“, sagt Bustamante.
Als das Team die Genome von 511 indigenen Personen aus ganz Mexiko analysierte, fanden sie eine auffallend große genetische Vielfalt. Die am stärksten voneinander abweichenden indigenen Gruppen in Mexiko unterscheiden sich so stark voneinander wie Europäer von Ostasiaten, berichten sie heute online in Science. Diese Vielfalt spiegelt sich auch in der Geografie Mexikos selbst wider. Je weiter ethnische Gruppen voneinander entfernt leben, desto unterschiedlicher sind ihre Genome.
Die meisten Menschen in Mexiko oder mit mexikanischer Abstammung sind heutzutage jedoch nicht indigen, sondern mestizisch, das heißt, sie haben eine Mischung aus indigenen, europäischen und afrikanischen Vorfahren. Unterscheiden sich ihre Genome auch danach, aus welcher Region Mexikos sie stammen, oder wurden all die lokalen Unterschiede durch die jahrhundertelange Begegnung, Vermischung und Zeugung von Kindern zwischen den verschiedenen Gruppen ausgeglichen?
Um diese Frage zu beantworten, arbeitete das Team mit dem Nationalen Institut für Genomische Medizin Mexikos zusammen, das seit vielen Jahren genetische Daten von Mestizen sammelt. Etwas überraschend fanden sie heraus, dass Mestizen in einem bestimmten Teil Mexikos tendenziell die gleichen „seltenen“ genetischen Varianten aufweisen wie ihre indigenen Nachbarn. Die Genome der Mestizen „stimmen so gut mit denen der indigenen Gruppen überein, dass wir die genetische Vielfalt der Mestizen nutzen konnten, um Rückschlüsse auf die Vorfahren zu ziehen“, so Pasaniuc. Starke genetische Marker für die Abstammung von den Maya tauchen zum Beispiel in den Genomen moderner Menschen auf, die auf der Halbinsel Yucatán und im nördlichen Teil der mexikanischen Golfküste im heutigen Bundesstaat Veracruz leben, was wahrscheinlich auf eine präkolumbianische Handels- oder Migrationsroute der Maya zurückzuführen ist. „Das gibt uns ein historisches Verständnis davon, was diese Populationen gemacht haben“, sagt Christopher Gignoux, Postdoc in Bustamantes Gruppe in Stanford.
Noch wichtiger sind die klinischen Auswirkungen der Studie. Um festzustellen, ob die genetische Variation in Mexiko das Krankheitsrisiko und die Genauigkeit von Diagnoseinstrumenten beeinflussen könnte, analysierte Esteban Burchard, ein Lungenspezialist an der UC San Francisco, wie ein gängiges Maß für die Lungenfunktion mit der genetischen Variation in Mexiko zusammenhängt. Er fand heraus, dass Menschen mit genetischen Varianten, die im Osten des Landes verbreitet sind, bei dem Lungenfunktionstest andere Ergebnisse erzielten als Menschen mit Varianten aus dem Westen des Landes. Das bedeutet, dass Ärzte wahrscheinlich nicht dieselben Kriterien für die Diagnose von Lungenkrankheiten in beiden Bevölkerungsgruppen verwenden sollten, sagt er. „Was wir gezeigt haben, ist, dass je nach Art der indianischen Abstammung die Diagnose einer Lungenerkrankung dramatisch beeinflusst werden kann, und zwar in positiver oder negativer Hinsicht“, erklärt Burchard.
Die Lungenfunktion ist nur ein Beispiel dafür, wie sich die genetische Variation in Mexiko auf Krankheiten und Diagnosen auswirken könnte, sagt das Team. Für Bustamante machte diese Fülle an potenziellen klinischen Anwendungen die Teilnahme an der Studie besonders spannend. „Wir wollen über die Fragen hinausgehen, auf die wir uns in der Populationsgenetik zu konzentrieren pflegen, und wirklich versuchen, uns damit zu befassen, wie wir dies in einer Weise umsetzen können, von der moderne Menschen profitieren können.
*Korrektur, 13. Juni, 11:28 Uhr: In Mexiko gibt es 65 verschiedene indigene ethnische Gruppen, nicht 55, wie zuvor berichtet. Dies wurde korrigiert.