Projekt-Tag des Q2 Bio-LK in der CebiTec der Uni Bielefeld

Wie sind wir Menschen eigentlich nach Europa gekommen und weshalb kann uns die Biotechnologie bei dieser Frage helfen? Eine mögliche Erklärung zu diesen Fragen haben Wissenschaftler durch die Analyse der Vererbung der Mitochondrien und durch die „Out-of- Africa“-Theorie gefunden. Doch was ist an unseren Mitochondrien so besonders und was besagt die „Out-of-Africa“-Theorie im Detail?

Auf die menschlichen Mitochondrien wurden Forscher aufmerksam, da diese nur mütterlich (maternal) vererbt werden. Das bedeutet, dass das Erbgut dieser Zellorganellen (die mitochondriale DNA oder mtDNA) keiner Rekombination unterliegt und dass eine Person ihr genetisches Profil der mtDNA von ihrer Mutter erbt, die es ebenfalls von ihrer Mutter geerbt hat, usw. Demnach müssten alle Menschen auf eine gemeinsame Vorfahrin zurückzuführen sein, die wir vereinfacht die „mitochondriale Eva“ nennen.

Durch Mutationen kann es allerdings zu Veränderungen der mtDNA kommen, sodass eine Vielfalt an mitochondrialen Profilen vorliegt. So ein Profil ist allerdings nur vorzufinden, wenn es sich im Laufe der Menschheitsgeschichte erhalten hat, indem die erste Frau mit dieser Mutation ihr genetisches Profil der mtDNA an ihre Töchter vererbt hat und diese es wiederum an ihre Töchter vererbt haben. Hatte eine Trägerin eines anderen mitochondrialen Profils keine Töchter, konnte ihre mtDNA nicht an ihre Enkelkinder weitergegeben werden, sodass dieses Profil ausgestorben ist. Heutige Personen mit demselben mtDNA Profil besitzen demnach eine gemeinsame Vorfahrin, sodass durch eine ununterbrochene Abstammungslinie auf diese gemeinsame Vorfahrin, die gemeinsame „Urmutter“, geschlossen werden kann. Aufgrund dessen erscheint es erstaunlich, dass sich die heutige europäische Bevölkerung in nur 9 genetische Profile (Haplogruppen) einteilen lässt, die 9 Urmütter Europas.

Ziel des Praktikumstages:

Es wurden verschieden DNA-Sequenzen einer Haplogruppe zugeordnet werden. Dafür wurden von den Schülerinnen und Schülern die eigene DNA extrahiert und mittels Polymerase- Kettenreaktion die HV1- und HV2-Regionen der mtDNA vervielfältigt. Anschließend wurde durch eine Gelelektrophorese der Erfolg der PCR untersucht. Bei erfolgreicher Amplifikation wurden die entstandenen PCR-Produkte aufgereinigt. Nach der Aufreinigung wurde die Basenfolge der mtDNA mittels Sanger-Sequenzierung analysiert und mit dem Computerprogramm MEGA einer Haplogruppe zugeordnet. Anhand dieser Zuordnungen wird abschließend im Unterricht ein Stammbaum erstellt.