Wichtige Erkenntnisse: Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass das Darmmikrobiom eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung größerer Gehirne bei Primaten, einschließlich Menschen, spielte, indem es den Gehirnstoffwechsel beeinflusste und möglicherweise zu neurologischen Entwicklungsstörungen beitrug.
Der Zusammenhang zwischen Darmbakterien und Gehirngröße
Seit Jahrzehnten rätseln Wissenschaftler darüber, warum Menschen im Vergleich zu anderen Primaten überproportional große Gehirne besitzen. Dies erfordert enorme Energie, insbesondere Glukose, was Forscher dazu veranlasst, zu untersuchen, ob Veränderungen im Darmmikrobiom diesen Evolutionssprung unterstützt haben könnten. Eine kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie liefert überzeugende Beweise dafür, dass Darmbakterien die Gehirnfunktion und Genexpression direkt beeinflussen können.
Um die Hypothese zu testen, wurden in der Studie keimfreie Mäuse verwendet, denen die eigenen Darmmikroben fehlen. Forscher transplantierten Darmbakterien von drei Primatenarten – Menschen, Totenkopfäffchen (große Gehirne) und Makaken (kleine Gehirne) – in die Mäuse. Innerhalb weniger Wochen zeigten sich signifikante Unterschiede in der Genexpression im Gehirn. Mäuse, die mit Darmmikroben von Menschen oder Totenkopfäffchen besiedelt waren, zeigten eine erhöhte Aktivität in Genen, die mit der Energieproduktion und der synaptischen Plastizität, also der Lernfähigkeit des Gehirns, zusammenhängen. Im Gegensatz dazu zeigten Mäuse mit Makaken-Darmmikroben bei denselben Prozessen eine geringere Aktivität.
Nachahmung des Primatengehirns bei Mäusen
Das auffälligste Ergebnis war, dass die Genexpressionsmuster im Gehirn von Mäusen denen der tatsächlichen Primatenart sehr ähnlich waren. Laut Katie Amato, Forscherin an der Northwestern University, „konnten wir die Gehirne von Mäusen so aussehen lassen, als wären sie die Gehirne der tatsächlichen Primaten, von denen die Mikroben stammten.“ Dies deutet auf einen direkten Kausalzusammenhang zwischen der Zusammensetzung des Darmmikrobioms und der Gehirnentwicklung hin.
Dabei geht es nicht nur um größere Gehirne. Die Forscher fanden auch heraus, dass Mäuse mit Primatenmikroben mit kleineren Gehirnen Genexpressionsmuster aufwiesen, die mit neurologischen Entwicklungsstörungen verbunden sind, darunter ADHS, Schizophrenie, bipolare Störung und Autismus. Während bereits früher ein Zusammenhang zwischen der Darmgesundheit und diesen Erkrankungen beobachtet wurde, legt diese Studie nahe, dass das Mikrobiom kausal zu ihrer Entwicklung beitragen könnte.
Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und Evolution
Diese Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf unser Verständnis der menschlichen Evolution. Wenn der Energiebedarf des menschlichen Gehirns teilweise durch Anpassungen der Darmmikroben gedeckt wurde, bedeutet dies, dass sich frühe Menschen möglicherweise auf bestimmte mikrobielle Gemeinschaften verlassen haben, um die kognitive Entwicklung zu unterstützen. Wenn ein menschliches Gehirn in jungen Jahren nicht auf die „richtigen“ Mikroben trifft, könnte seine Entwicklung verändert werden, was möglicherweise das Risiko neurologischer Entwicklungsstörungen erhöht.
„Diese Studie liefert weitere Beweise dafür, dass Mikroben ursächlich zu diesen Störungen beitragen können – insbesondere beeinflusst das Darmmikrobiom die Gehirnfunktion während der Entwicklung.“ – Dr. Katie Amato
Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung eines gesunden Darmmikrobioms für eine optimale Gehirnfunktion und verdeutlichen die potenzielle Rolle einer frühen mikrobiellen Exposition bei der Gestaltung der neurologischen Entwicklung. Weitere Forschung ist erforderlich, um das komplexe Zusammenspiel zwischen Darmmikroben, Gehirnstoffwechsel und neurologischen Entwicklungsbedingungen vollständig zu verstehen. Diese Studie stellt jedoch einen wichtigen Schritt zur Entschlüsselung der evolutionären Wurzeln der menschlichen Intelligenz dar.
Die Studie baut auf früheren Erkenntnissen auf, die zeigten, dass die Mikroben von Primaten mit größeren Gehirnen, wenn sie in Wirtsmäuse eingeführt wurden, mehr Stoffwechselenergie im Mikrobiom des Wirts produzierten – eine Voraussetzung für größere Gehirne, deren Entwicklung und Funktion energieintensiv ist.
