Pferde gehören zu den leistungsstärksten Athleten der Welt und übertreffen in Kraft und Ausdauer nahezu alle anderen Lebewesen. Eine aktuelle Studie hat nun enthüllt, dass eine seltene genetische Mutation entscheidend zur außergewöhnlichen Leistungsfähigkeit dieser Tiere beiträgt. Diese Mutation steigert nicht nur die Energieproduktion in den Zellen, sondern schützt sie auch vor oxidativem Stress.

Die Fähigkeit von Pferden, enorme Mengen an Sauerstoff effizient zu nutzen, ist bemerkenswert. Im Vergleich zu den besten menschlichen Sportlern können sie beim Galopp pro Kilogramm Körpergewicht doppelt so viel Sauerstoff verbrauchen. Dieser Sauerstoff ist entscheidend für die Produktion von Adenosintriphosphat (ATP), dem Energieträger der Zellen, der es den Muskeln ermöglicht, Höchstleistungen zu erbringen. Doch die schnelle ATP-Produktion hat ihren Preis: Sie führt zur Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), die potenziell schädlich für die Zellen sind.

Ein Forscherteam um Gianni Castiglione hat nun einen bedeutenden Teil des Geheimnisses entschlüsselt, das hinter der hohen Leistungsfähigkeit von Pferden steckt. Die Wissenschaftler identifizierten eine uralte genetische Mutation im KEAP1-Gen, die es Pferden ermöglicht, große Mengen an ATP sicher zu produzieren und gleichzeitig Zellschäden zu vermeiden. Diese Anpassung könnte erklären, warum Pferde im Verhältnis zu ihrer Körpermasse einen hohen Muskelanteil aufweisen und eine hohe Konzentration an Mitochondrien in ihren Muskelzellen haben.

Die Bedeutung dieser Entdeckung reicht über die Tierwelt hinaus: Die Mechanismen hinter dieser genetischen Anpassung könnten auch neue Ansätze für die Behandlung neurodegenerativer Erkrankungen wie Alzheimer oder für Therapien zur Bekämpfung des natürlichen Alterungsprozesses bieten.

Castiglione und sein Team untersuchten Gene aus dem gesamten Tierreich und entdeckten dabei eine spezifische Veränderung bei Pferden, die erklärt, wie diese Tiere ihre außergewöhnliche Antriebskraft erreichen. Interessanterweise ist diese Mutation eng verwandt mit einer ähnlichen Veränderung bei Vögeln, was auf konvergente evolutionäre Entwicklungen hinweist.

Allerdings stellte sich heraus, dass die genetische Anpassung bei Pferden komplexer ist als bei Vögeln. Die Forscher identifizierten eine Nukleotidveränderung im KEAP1-Gen, das normalerweise die Proteinproduktion stoppen würde. Stattdessen zeigt das Pferde-KEAP1-Protein eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber oxidativen Stressfaktoren und reagiert effektiver auf freie Radikale.

Dieser Prozess wird als Rekodierung bezeichnet: Eine Gensequenz, die normalerweise als Stoppsignal interpretiert wird, wird in eine Aminosäure übersetzt und ermöglicht so den Aufbau eines funktionalen Proteins. Diese Art der Rekodierung wurde bisher nur bei Viren beobachtet und eröffnet neue Perspektiven für das Verständnis genetischer Anpassungen bei komplexen Organismen.

Die Evolution der Pferde war ein intensiver Prozess voller Herausforderungen. Um sich gegen Raubtiere durchzusetzen und in ihrem Lebensraum zu überleben, mussten sie sich anpassen – ein evolutionärer Druck, der wahrscheinlich zur Entwicklung ihrer beeindruckenden Fähigkeiten führte.

Insgesamt zeigt diese Forschung eindrucksvoll, wie tiefgreifende genetische Veränderungen nicht nur das Überleben einer Art sichern können, sondern auch deren sportliche Exzellenz fördern – ein faszinierendes Beispiel für die Wunder der Evolution.

Hier könnt ihr die Studie „Running a genetic stop sign accelerates oxygen metabolism and energy production in horses”  nachlesen.