Indigene Andenbewohner: Geheimnis ihrer Verdauungssuperkraft könnte in der Kartoffel liegen

Heute weisen indigene Nachfahren in Peru die bei Menschenpopulationen bisher höchste bekannte Kopienzahl eines Gens für die Stärkespaltung auf.

Eine neue Studie, die und der University at Buffalo gemeinsam geleitet wurde, ergab, dass die natürliche Selektion etwa zur Zeit der ersten Kartoffelbewirtschaftung in den andinischen Hochgebirgen, vor etwa 6.000 bis 10.000 Jahren, indigene Andenbewohner mit ungewöhnlich vielen Kopien des Speichelamylase-Gens, bekannt als AMY1, begünstigte.

Ihre Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Technik und Auswirkungen

Personen, die mehr Kopien des Gens AMY1 tragen, produzieren im Allgemeinen mehr Amylase-Enzym in ihrem Speichel, was dazu beiträgt, Stärke effizienter abzubauen, so Abigail Bigham, Associate Professor für Anthropologie an der UCLA, die Gemeinschaften in den peruanischen Anden und im Himalaya Nepals untersucht.

Für diese Studie sammelten Bigham und ihr Team aus evolutionären Anthropologen DNA.

Anschließend verglichen sie diese Proben mit genomischen Datenbanken, die Tausende ärtiger menschlicher Populationen enthalten. „Die Hochgebirgsregion der Anden gilt als reichhaltiger Bereich zum Verständnis der menschlichen evolutionären Anpassung – beispielsweise an Hypoxie, bei der Gewebe nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden", so Bigham, deren vorherige Arbeit mit der Co-Autorin Kelsey Jorgensen, damals Postdoktorandin bei Bigham, Hinweise auf eine Selektion im Stoffwechselweg der Stärkeverdauung bei Andenbewohnern lieferte.

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Diese neue Forschung zeigt, wie die Anden dazu beitragen, die menschliche evolutionäre Anpassung an andere selektive Umweltfaktoren wie die Ernährung zu verstehen.

Co-Autor Omer Gokcumen, Professor für Biowissenschaften an der University at Buffalo, hatte zuvor nachgewiesen, dass die erste Duplikation von AMY1 beim Menschen vor mindestens 800.000 Jahren stattfand.

Er betonte, dass die neuen Ergebnisse besonders klare Belege dafür liefern, dass die natürliche Selektion in den Anden einsetzte, nachdem Menschen mit der Kartoffelkultur begonnen hatten. „Biologen haben lange vermutet, dass verschiedene menschliche Gruppen genetische Anpassungen an ihre Ernährung entwickelt haben," sagte er, „doch es gibt nur sehr wenige Fälle, in denen die Beweise so eindeutig sind." Die Evolution ist ein Bildhauer, kein Bauherr Laut den Forschern besaßen die Vorfahren der indigenen Andenbevölkerung bereits vor ihrer Ansiedlung in den Hochgebirgen und der Domestizierung der Kartoffeln unterschiedliche Kopienzahlen von AMY1.

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Manche trugen weniger Kopien, andere mehr. Sobst Kartoffeln zu einer Hauptnahrungsquelle wurden, scheint es, dass Menschen mit einer höheren Anzahl von AMY1-Kopien einen evolutionären Vorteil erlangten.

Ab etwa vor 10.000 Jahren hatten Personen mit rund 10 oder mehr Kopien pro Generation einen Überlebens- oder Fortpflanzungsvorteil von 1,24 %, wie die Forscher feststellten. „Die Evolution meißelt eine Skulptur, sie baut kein Gebäude", sagte Gokcumen. „Es ist nicht so, als hätten indigene Andenbewohner zusätzliche AMY1-Kopien erhalten, sobald sie Kartoffeln zu essen begannen.

Stattdessen wurden über die Zeit diejenigen mit niedrigerer Kopienzahl aus der Population eliminiert, möglicherweise weil sie weniger Nachkommen hatten, während die mit höherer Kopienzahl verblieben." Heute tragen indigene Völker in Peru im Durchschnitt 10 AMY1-Kopien.

Was die Studie zeigt

Das entspricht etwa zwei bis vier weiteren Kopien im Vergleich zu allen 83 in der Studie einbezogenen Populationen. Indigene Geschichte im Genom: Spielt der Kontakt mit Europäern eine Rolle?

Im Durchschnitt trugen indigene Bevölkerungsgruppen in Peru mehr AMY1-Kopien als die Maya, eine indigene Bevölkerung in Mexiko, die einen Teil ihrer evolutionären Geschichte mit den Peruanern teilt, jedoch keine Tradition des Kartoffelanbaus hat. Der Vergleich ergab 10 gegenüber 6 Kopien.

Die Forscher vermuteten, dass die höhere Anzahl an AMY1-Kopien bei den Andenbevölkerungen mit der langen Geschichte des Kartoffelanbaus zusammenhängt. Zudem mussten sie jedoch den starken Bevölkerungsrückgang unter den indigenen Völkern Amerikas nach dem europäischen Kontakt im 15.

Jahrhundert berücksichtigen, als Krankheiten, Hungersnöte, Gewalt,

Jahrhundert berücksichtigen, als Krankheiten, Hungersnöte, Gewalt, Konflikte und ein rascher genetischer Verlust Gemeinschaften auf dem gesamten Kontinent traf.

Eine zentrale Frage war, ob dieser demografische Flaschenhals – und nicht die natürliche Selektion – Menschen mit niedrigerer Anzahl an AMY1-Kopien in ungewöhnlich hohen Raten eliminiert haben könnte. Die Trennung dieser beiden Möglichkeiten stellte eine der Hauptaufgaben der Studie dar.

Unter Verwendung fortschrittlicher Sequenzierungstechnologien für extrem lange DNA-Doppelstränge und neu verfügbarer Vergleichsdatensätze zeigten die Forscher, dass hohe Kopienzahlen des AMY1-Gens bereits Tausende der Europäer in den Anden häufiger wurden. Was bedeutet dies nun, wenn wir alle Pommes frites essen?

Was die Studie zeigt

Bigham erklärte, die Studie eröffne neue Möglichkeiten, um das Leben untersuchen, in denen Gemeinschaften sich an begrenzte Nahrungsquellen, extreme Kälte und hohe UV-Strahlung anpassen mussten.

Die Ergebnisse werfen zudem breitere Fragen auf, wie sich der Mensch weiterentwickeln könnte, um auf moderne Ernährungsmuster zu reagieren, insbesondere da viele Menschen heute Zugang zu einer Vielzahl Welt haben.

Bigham betonte, dass genetische Anpassungen weiterhin Teil der Geschichte sind: „Es gibt Ideen wie die paläolithische Diät, die an die Umwelt der Steinzeit angepasst ist und besagt, dass wir nicht dafür geeignet seien, Lebensmittel zu konsumieren, die erst nach der Domestikation entstanden sind", sagte sie. "Aber ich glaube, diese Forschung zeigt, dass menschliche Populationen auf veränderte Ernährungsbedingungen innerhalb der letzten 10.000 Jahre reagiert und sich entwickelt haben.

Technischer Hintergrund

Unsere Stoffwechselwege sind nicht einfach nur ein Produkt dieser paläolithischen Vergangenheit." Quelle: "Rapid adaptive increase of amylase gene copy number in Indigenous Andeans", Luane J. B. Landau, Kelsey Jorgensen, Charikleia Karageorgiou, Lindsey Siao, Can Alkan, Angelis M. Morales Rivera, Christopher Osborne, Obed A.

Garcia, Laurel Pearson, Melisa Kiyamu, María Rivera-Ch, Fabiola León-Velarde, Frank S. Lee, Tom Brutsaert, Abigail W. Bigham und Omer Gokcumen, 5. Mai 2026, Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-026-71450-8 Die Arbeit wurde durch die National Science Foundation, die National Institutes of Health und die Leakey Foundation unterstützt.