Die innere Uhr macht fit

Wenn unsere innere Uhr aus dem Tritt gerät, macht das mehr als nur müde: Forscher haben herausgefunden, dass ein aus dem Takt geratener Tagesrhythmus negative Folgen für Lebensdauer und Fortpflanzung hat. In ihrem Experiment lebten betroffene Mäuse nicht nur kürzer, sondern zeugten auch weniger Nachkommen. Ein Leben im natürlichen 24-Stunden-Takt hält die Tiere hingegen fit.

Ob es Zeit ist, schlafen zu gehen oder aktiv zu sein, weiß unser Körper auch ohne Wecker. Eine innere Uhr steuert unsere Schlaf- wie Wachphasen und orientiert sich dabei vor allem am natürlichen Rhythmus von Tag und Nacht. Gerät dieser Rhythmus durcheinander, beispielsweise durch Jetlag oder Schichtarbeit, hat das auch körperliche Folgen: Eine Störung der inneren Uhr fördert Übergewicht und Diabetes und kann sogar den geistigen Abbau beschleunigen.

Wissenschaftler um Kamiel Spoelstra vom Max-Planck-Institut für Ornithologie sind nun der Frage nachgegangen, wie sich ein gestörter Rhythmus auf Lebensdauer und Fortpflanzung auswirkt. In ihrer Studie untersuchten sie an Mäusen, welchen Einfluss ein Abweichen der Inneren Uhr vom natürlichen 24-Stunden- Rhythmus auf deren biologische Fitness hat.

Mäusehaltung im Freiland © Kamiel Spoelstra

Mutierte Mäuse folgen 22-Stunden-Tag

Für seine Studie beobachtete das Team Mäuse, bei denen eine Genmutation namens tau eine Veränderung des Tagesrhythmus bewirkt. Bei diesen Mäusen ist der Tag ungefähr zwei Stunden kürzer als normal. Die Tiere wurden gemeinsam mit Artgenossen ohne Mutation über ein Jahr lang in einer großen Außenanlage gehalten, wo sie auch ihren natürlichen Fressfeinden ausgesetzt waren.

Insgesamt beobachteten die Forscher 238 Mäuse in sechs identisch zusammengesetzten Gruppen. Jede der Gruppen bestand aus den gleichen Anteilen von Mäusen ohne Mutation, Mäusen mit einer Kopie der Mutation und Mäusen mit zwei Kopien der Mutation. Jede Maus bekam einen Transponder unter die Haut implantiert, mit dessen Hilfe die Zeiten ihres Besuchs der Futterstation aufgezeichnet wurden. So konnte der tägliche Aktivitätsrhythmus der Tiere gut ermittelt werden.

Richtiger Takt bringt Überlebensvorteil

Wie erwartet, zeigten Mäuse mit der tau-Mutation veränderte Aktivitätsrhythmen im Vergleich zu ihren Artgenossen. Die falsch gehende Innere Uhr beeinflusste aber nicht nur das Verhalten der Tiere, sondern wirkte sich auch negativ auf ihr Überleben aus. Sie lebten kürzer und zeugten weniger Nachkommen als Mäuse, deren Rhythmus dem natürlichen Schema folgte.

Allerdings sorgt die Natur auch dafür, dass dieses ungünstige Verhalten quasi von selbst wieder aus einer Population verschwindet – indem die Mäuse mit einem gestörten Tagesrhythmus häufiger gefressen werden als die mit korrekt gehender innerer Uhr. Als Folge verringerte sich die Häufigkeit des Gendefekts in den einzelnen Mauspopulationen im Laufe des Jahres um mehr als die Hälfte. Hatten am Anfang der Studie noch 50 Prozent der Individuen die Mutation, waren es am Ende des Experiments nach 14 Monaten nur mehr 20 Prozent.

Für die Wissenschaftler deutet dies darauf hin, dass sich Tiere mit einem gestörten Tagesrhythmus auf Dauer in einer natürlichen Umwelt nicht durchsetzen können. Sie werden von der Natur aussortiert. “Unsere Ergebnisse zeigen erstmals die grundlegende Bedeutung der zirkadianen Uhr für die Fitness von Individuen“, schließen die Forscher. Für den Menschen könnten Abweichungen von der inneren Uhr vergleichbare Effekte haben, glauben die Wissenschaftler. Ein gegen den internen Taktgeber gerichteter Tagesrhythmus – etwa durch ein Leben mit nächtlicher Schichtarbeit – könnte sich demnach ähnlich negativ auf unsere Lebensdauer auswirken wie bei den Mäusen. (PNAS, 2015, doi: 10.1073/pnas.1516442113)

(Max-Planck-Institut für Ornithologie, 05.01.2016 – DAL)