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20:01 10.06.2016
Neuer Modellorganismus für die Altersforschung: Der Killifisch
Neuer Modellorganismus für die Altersforschung: Der Killifisch altert im Zeitraffertempo. Wissenschaftler erhoffen sich von ihm Durchbrüche bei der Suche nach den Ursachen des Alterns. Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
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Der Weg zur Unsterblichkeit führt über zwei Wasserlöcher. Sie heißen Sazale und Malugwe und liegen am Fluss Guluene in Simbawe. Sie sind stets von Austrocknung bedroht. Und sie sind der erste verbürgte Fundort des türkisfarbenen Killifisches, der den lächerlichen lateinischen Namen Nothobranchius furzeri trägt. Der Fisch gehört zu den kurzlebigsten Wirbeltieren der Welt. Er lebt nur wenige Wochen.

Er ist damit der Gegenentwurf der Natur zur tausendjährigen Eiche und zur über 150 Jahre lebenden Galapagos-Riesenschildkröte. Auf den ersten Blick macht ihn sein kurzes Dasein nicht unbedingt zum idealen Organismus, um das Geheimnis des langen Lebens zu lüften. Und doch ist dieser Fisch aus Simbabwe die neue Hoffnung der Altersforschung. Er könnte uns verraten, was das Altern mit unseren Zellen macht.

Ein Leben in 16 Wochen

Dario Valenzano ist einer der Forscher, die an den Killifisch glauben. "Er hat eine komprimierte Lebensspanne, dabei altert der ganze Organismus", sagt Valenzano. Der Biologe steht vor einem Aquarium im Keller des Max-Planck-Instituts für die Biologie des Alterns in Köln. In diesem Keller hat die Zeit einen Zahn zugelegt.

In weißen Stahlregalen stapeln sich Kunststoffaquarien mit grünem Wasser. Darin schwimmen einzelne Killifische. Jede Woche bekommt Valenzano Anfragen von Laboren aus aller Welt, die ihn um Eier bitten. Die Forschergemeinde wächst. Im letzten Jahr gab es das erste Killifisch-Symposium.

Dario Valenzano kann der Vergreisung seiner Fische förmlich zusehen. Sie altern wie im Zeitraffer. Klebestreifen an den Becken verraten ihre Geburtsdaten. Manche schillern, sie haben noch bunte Flossen und flitzen durch die Becken. Doch sind die Fische nur wenige Wochen älter, hängen sie träge in den Becken, blass, mit vorgeschobener Unterlippe, manche haben Tumore. "Dieses Weibchen hier ist sehr alt, zehn Wochen", sagt Valenzano. 16 Wochen lebt der türkisfarbene Killifisch im Labor im Schnitt und doch vollzieht er alle Stufen des Alterns. In wenigen Wochen von der Larve zum Greis.

Mit dem Killifisch Nothobranchius furzeri will Max-Planck-Forscher Dario Valenzano ergründen, warum Organismen altern. Quelle: Frank Vinken / MPG

Der 37-jährige Forscher will herausfinden, warum wir altern. Wie entsteht eine bestimmte Lebensspanne in der Evolution? Hat es vielleicht sogar Vorteile, kürzer zu leben? Valenzano glaubt, dass diese Fragen mit dem kurzlebigen Fisch beantwortet werden können. "Man sieht an den Fischen in sieben Wochen, wofür man bei einem Menschen 70 Jahre bräuchte", sagt er. Vor den Aquarien in diesem Keller am Ende des Flurs wird die Vergänglichkeit spürbar. Die Zeit scheint an einem vorbeizurauschen in Gegenwart der jungen Greisenfische.

Die Haut wird fleckig, der Rücken wird krumm, die Haare werden weniger: Die Zeichen des Alterns sind beim Menschen unübersehbar. Auch die Fischgreise magern ab, ebenso krümmt sich ihre Wirbelsäule. Die Nieren arbeiten schlechter. Tatsächlich sind wir den Fischen beim Altern sehr ähnlich. Durch Schadstoffe, Strahlung und während der Energieerzeugung in der Zelle, auch bei jeder Zellteilung wird das Erbgut beschädigt.

Viele Defekte werden ausgebügelt. Um Defekten entgegenzuwirken, besitzt unser Erbgut spezielle Schutzkappen, die Telomere. Man kann sich ihre Funktion vorstellen wie die Plastikkappen am Ende von Schnürsenkeln. Die Schutzkappen des Erbguts werden gepflegt und erneuert. Doch mit jeder Zellteilung werden die Telomere kürzer.

Nahrungsknappheit verlängert das Leben

Es gehört zu den wichtigsten Erkenntnissen der Alterswissenschaft, dass die Abnutzung der Telomere das Altern beschleunigt. In Stammzellen, der eisernen Reserve des Erbguts, ist das Enzym Telomerase aktiv. Sie verhindert das Kürzerwerden der Telomere. Aber auch in Krebszellen gibt es den Stoff, der ermöglicht, dass der Tumor wuchern kann.

Wissenschaftler entschlüsseln die grundlegenden Mechanismen des Alterns an Modellorganismen, an Mäusen, Ratten, Zebrafischen. Doch das Altern braucht Zeit. Eine Maus lebt zweieinhalb Jahre, bei einem Zebrafisch sind es fünf. Das ist für eine Doktorarbeit meist zu lang. Deshalb arbeiten viele Alterswissenschaftler mit schnelllebigen niederen Organismen wie Fadenwürmern oder Fruchtfliegen, die genetisch allerdings weiter vom Menschen entfernt sind. Der türkisfarbene Killifisch als vergleichsweise naher Verwandter des Menschen könnte diese Lücke schließen.

Nicht nur die Abnutzung, auch die Umweltbedingungen haben Einfluss auf die Lebenserwartung aller Lebewesen. Für die Killifische gilt: Ist das Wasser kühler, werden die Fische älter. Auch wenn die Nahrung knapp ist, leben die Fische länger. Ähnliches ist schon von Fruchtfliegen und Fadenwürmern bekannt. Valenzano hat eine pragmatische Vermutung über das längere Leben: "Bei tiefen Temperaturen und wenig Nahrung ist es besser, mit der Fortpflanzung noch etwas zu warten. Der Fisch muss länger am Leben bleiben, um sich bei besseren Bedingungen vermehren zu können."

Ein Schlammloch im Gonarezhou-Nationalpark in Simbabwe ist einer der wenigen natürlichen Lebensräume des Killifisches. Quelle: Max-Planck-Gesellschaft

Auch bei optimalen Bedingungen im Aquarium leben die Killifische nicht deutlich länger. Ihr Blitzaltern ist genetisch in den Zellen der Lebewesen programmiert. Valenzano fragte sich, ob die Versuchsfische erst durch Inzucht auf das kurze Leben "fehlprogrammiert" wurden. Denn Valenzano hatte nur einige Exemplare, die von wenigen Vorfahren abstammten, die 1968 in Afrika gefangen wurden. Vielleicht war die kurze Lebenserwartung ein Effekt der Inzucht über Generationen im Aquarium?

Valenzano beschloss, das herauszufinden und reiste nach Afrika. Es dauerte fünf Jahre, bis er die Genehmigung bekam, zu den Wasserlöchern zurückzukehren, wo einst die ersten Fische gefunden wurden. In der Wildnis Ostafrikas fand Valenzano einige Stämme des türkisfarbenen Fisches, die deutlich länger lebten, bis zu neun Monate lang. "Warum leben einige dreimal so lang wie andere Stämme?", fragt Valenzano.

Er hofft, dass er im Genom der wilden Stämme das Gen zur Langlebigkeit findet, das den Unterschied ausmacht. Dafür setzt er die neue Crispr-Technik ein: Molekulare Scheren schneiden einzelne Teile der Killifisch-DNA heraus und ersetzen sie durch andere. Wenn es gelingt, das Langlebigkeitsgen zu finden und ins Erbgut der kurzlebigen Fische einzubauen, könnte das dem Tod ein erstes Schnippchen schlagen.

Von Jakob Vicari

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