Evolution: Als die Milch das Ei ersetzte

(c) AP (Ralf Schedlbauer)

Erst die Entwicklung der Milch erlaubte es den frühen Säugetieren, allmählich auf den Dotter als Kraftnahrung für ihre Embryonen zu verzichten.

Wenn wir uns, etwa für Ostern, einen üppigen Striezel backen, dann sind es vor allem zwei Zutaten, die ihn üppig machen: Eidotter und Milch, beide nehmen wir von Tieren, die sie als Kraftnahrung für ihre ganz Kleinen verwenden. (Die dritte energiereiche Komponente des Kuchens, der Zucker, ist ein Speicherstoff mancher Pflanzen; seine massive Verwendung ist eine späte Errungenschaft der Zivilisation, sie macht unserem Stoffwechsel auch am meisten zu schaffen.)


Gelb wie Dotter, Karotte, Safran

Eidotter und Milch: Die beiden stehen auch für zwei Strategien von Wirbeltieren, ihren Nachwuchs zu versorgen. Den Dotter geben Reptilien und Vögel ihren Kindern im Ei mit – die Eier von Amphibien und Fischen sind viel ärmer an Dotter, da bei diesen niederen Wirbeltieren die Larven schnell schlüpfen und sich selbst ernähren. Dotter enthält u.a. Protein, Fett, Phosphor und Kalzium; seine gelbe Farbe verdankt er fettlöslichen Karotinoiden (wie sie auch den Safran und damit wieder den Kuchen gelb färben). Dotter entsteht hauptsächlich aus Vitellogenin („Dottermacher“), einem Glyco-lipo-protein (also einer Verbindung, die Zucker, Fett und Protein vereint), das in der Leber erzeugt wird.

Die Säugetiere, die ja von den Reptilien abstammen, haben diese Versorgung des Nachwuchses durch zwei andere Formen der Versorgung ersetzt: die Milch und (zumindest teilweise) die Plazenta. Und zwar allmählich und schrittweise: Diese Entwicklung, vom Eidotter zur Milch, analysieren Schweizer Genetiker um Henrik Kaessmann (Universität Lausanne) in einer umfassenden Arbeit (PLoS Biology, 20.3.).


Dotter-Gene stillgelegt

Erzeugt wird das Vitellogenin nach der Bauanleitung von VIT-Genen. In Reptilien und Vögel sind drei davon aktiv; in der Evolution der Säugetiere wurden sie allmählich stillgelegt, wurden zu „Pseudogenen“, Reste, die nicht mehr aktiv sind. Dabei haben die primitivsten, den Reptilien ähnlichsten Säugetiere, die „Ursäuger“, z.B. das Schnabeltier, noch ein intaktes VIT-Gen: Sie legen auch noch Eier, die Dotter enthalten, allerdings im Vergleich zur Körpergröße kleiner sind als die Eier von Reptilien und Vögeln.

Bei den Beuteltieren und Plazentatieren dagegen wurden alle VIT-Gene funktionslos, am frühesten das VIT3: vor 110 bis 240 Millionen Jahren, also wahrscheinlich, bevor sich Beutel- und Plazentatiere voneinander trennten. Aus den Überresten von VIT1 in den Genomen von Mensch und Hund liest man, dass die Inaktivierung passiert ist, bevor sich deren Vorfahren (und damit die Plazentatier-Überordnungen Laurasiatheria und Euarchontoglires) voneinander trennten, das war vor ca. 100 Millionen Jahren.

Während in der Evolution der frühen Säugetiere die Eier immer dotterärmer wurden und die Jungen immer kürzer im Ei blieben, bildete sich bereits das Getränk, das den Dotter ersetzen sollte: die Milch, entstanden vermutlich aus einer Flüssigkeit, mit denen Vorfahren der Säugetiere die Eier benetzten. Bei den Schnabeltieren kommt sie noch nicht aus Zitzen, sondern aus einem „Milchfleck“, an dem das Junge leckt.

Das Pendant zu den Vitellogeninen des Dotters sind in der Milch die Caseine. Die Schweizer Forscher analysierten auch die Evolution der Gene, die die Produktion dieser nahrhaften Proteine diktieren. Ergebnis: Sie sind vor 200 bis 310 Millionen Jahren entstanden, also noch in gemeinsamen Vorfahren aller Säugetiere. Erst durch die Entwicklung der Caseine und der Milch wurde es möglich, die Dotterproduktion zurückzufahren und auf Lebendgebären umzustellen.


Plazenta kam erst später

Die Plazenta (Mutterkuchen) als dritte Möglichkeit der Ernährung entwickelte sich offenbar erst später, wahrscheinlich aus dem Dottersack. Auch die Beuteltiere haben eine Plazenta, allerdings ist sie viel kleiner als bei den Plazentatieren. Dafür stillen sie länger, und die Milch ändert im Lauf des Reifens der Jungen ihre Zusammensetzung.

Wieder zwei verschiedene Strategien, und doch ermöglichten sie beide dasselbe: die Inaktivierung des letzten VIT-Gens, des VIT2 – sowohl bei den Plazentatieren als auch bei den Beuteltieren, bei diesen erst vor 30 bis 70 Millionen Jahren. Damit den endgültigen Verzicht auf den Dotter – zumindest, bis wir begannen, Vogeleier zu essen...

("Die Presse", Print-Ausgabe, 18.03.2008)