Die ernährungswissenschaftliche Forschung wird sich in der Zukunft vermehrt damit beschäftigen wie unsere Gene von unserer Ernährung beeinflusst werden. Lebensmittel die sicherer und nährreicher sind, neue Medikamente und neue Wege, die helfen, die Umwelt zu schützen - dies sind nur einige der möglichen Vorteile, die aus dieser Forschung entstehen können.

Die Genetik-Forschung kann auf dem Gebiet der Ernährung auf unterschiedlichste Weise angewandt werden, sei es, um den Nährwert der Lebensmittel zu verbessern, um die Risiken Einzelner für bestimmte Krankheiten zu reduzieren oder eine optimale, gesundheitserhaltende Ernährung festlegen zu können. Mit der Veröffentlichung der ersten "Blaupause" des menschlichen Genoms wurde ein völlig neues Kapitel für unser Verständnis von Gesundheit und Ernährung aufgeschlagen.

Bis zum Februar 2000 lieferten sich zwei unabhängige Forscher-Teams einen sprichwörtlichen Wettlauf, um ihre Ergebnisse parallel und zeitgleich in den zwei bedeutendsten Wissenschaftsmagazinen der Welt - Nature und Science - zu veröffentlichten. Danach war die erste "Rohfassung" des menschlichen Genoms entschlüsselt. Dies ist ein erstaunlicher Erfolg, wenn man bedenkt, dass die vollständige Sequenz des menschlichen Genoms aus 3,2 Milliarden "Buchstaben" besteht und so umfangreich ist, dass sie nur im Internet veröffentlicht werden kann. Schätzungen gehen davon aus, dass 75.000 Zeitungsseiten benötigt würden, um die komplette Sequenz zu drucken!

Die Forschung am menschlichen Genom setzt ein gründliches Verständnis der Funktion und der Vermehrung von Zellen voraus. Um unbeteiligten Laien am Thema Genetik zu helfen, ein Grundverständnis der damit verbundenen Wissenschaft zu erlangen, werden in den folgenden Abschnitten einige Aspekte der Struktur und der Funktion des menschlichen Genoms kurz wiederholt.

Es gibt vier mögliche Basen von denen jede mit einem bestimmten Partner der gegenüberliegenden Kette zusammenpasst. Adenin (A) und Thymin (T), sowie Guanin (G) und Cytosin (C) bilden die Paare. Die gesamte Information für die Funktion oder die Vermehrung einer Zelle ist in einer Sequenz aus diesen vier Basen enthalten. Diese Sequenz liegt in millionen- oder gar milliardenfacher Kopie im gesamten Genom vor. Da jede Lebensform auf unserem Planeten diese universelle "Codesprache" verwendet, ist die spezifische Abfolge der Basen - Adenin, Thymin, Guanin, und Cytosin - besonders wichtig, denn sie ist es, die einen Mensch erst zum Menschen macht und nicht etwa zu einen Regenwurm. Anders ausgedrückt unterliegt die Vielfalt der Organismen der Sequenz der Basen. Das Geheimnis jeder Lebensform, von den Bakterien bis zu den Menschen, liegt in den DNA-Sequenzen und die Wissenschaft hat heute die Möglichkeiten, all diese Bücher des Lebens, die Genome, zu entschlüsseln.

Das Genom - die gesamte DNA

Ein Genom besteht aus allen DNA-Molekülen eines Organismus, einschließlich der Gene. (ein Gen ist eine Untereinheit der DNA, die die vererbten Eigenschaften eines Einzelnen, wie zum Beispiel die Augenfarbe, festlegt).
Genome sind, abhängig von ihrer Herkunft, unterschiedlich groß. Eines der kleinsten bekannten Genome zum Beispiel stammt von einem Bakterium und besteht aus 600.000 Basenpaaren (kurz: bp). Das menschliche Genom besteht aus etwa drei Milliarden Basenpaaren.
Während alle über Gene sprechen, sind es die Proteine, die die gesamte Arbeit erledigen. Die Gene bringen die Information ein, die es der Zelle ermöglichen, Proteine herzustellen. Die Proteine wiederum bestimmen eine enorme Menge von Kennzeichen, zum Beispiel wie der Organismus aussehen wird, wie gut er funktionieren wird und vielleicht sogar wie er sich verhält.

Die Zukunft

Die auf dem Wissen des "Human-Genom-Projektes" aufbauende Forschung wird es den Wissenschaftlern eines Tages ermöglichen, die Funktion der menschlichen Gene und die Gesetze, die ihr An- und Ausschalten regeln, zu verstehen. Dieses Wissen wird ihnen Informationen über das Zusammenspiel von Genen und Nährstoffen und über die Auswirkungen individueller genetischer Unterschiede auf Ernährung und Diäten liefern. Zum Beispiel ist die tatsächliche Art und Weise, wie manche Nährstoffe, etwa die aus Milch, Obst und Gemüse, erwünschte Veränderungen im Stoffwechsel hervorrufen, heute größtenteils unbekannt. Die Forschung könnte helfen, diese Auswirkungen zu identifizieren und zu verstehen, warum bestimmte Inhaltsstoffe und Nahrungsmittel positive Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Parallel dazu könnte die genetische Basis identifiziert werden, die für die unterschiedliche Art und Weise, wie manche Menschen auf bestimmte Nahrungsmittel und Nährstoffe reagieren, verantwortlich ist. Anhand dieser Erkenntnisse könnte man dann die Lebensmittel und Diäten, die für den Einzelnen am gesündesten sind, empfehlen. Untersuchungen zu den Interaktionen zwischen Genen und Nährstoffen werden auch helfen, neue Informationen für die Entwicklung besserer Bio-Marker (Indikatoren) zur wesentlich schnelleren Entdeckung verschiedener Krankheiten zu liefern. Außerdem könnten die Gene entdeckt werden, die man über ernährungsgesteuertes Eingreifen beeinflussen kann, um ebendiese Krankheiten zu verhindern.
Die nächste Ausgabe von FoodToday wird sich genauer mit den Verflechtungen dieser Forschung mit den zukünftigen Fortschritten auf den Gebieten Gesundheit und Ernährung beschäftigen.

Literatur

• The Human Genome, Science, 291; 5507, Feb 16, 2001
• Primer on Molecular Genetics, United States Department of Energy, 2001
• United States Department of Energy, Human Genome Project www.ornl.gov/hgmis
• European Parliament and Council Directive 98/44/EC, 6 July 1998. Official Journal L213, 30-7-98.
• Roberts MA, Mutch DM and German JB. Genomics: food and nutrition. Current Opinion in Biotechnology 2001,12:516-522

FOOD TODAY 09/2002