Hinter jedem großen Mann, so sagt man, steht eine große Frau. Und hinter jedem Spermium kann ein Gen des X-Chromosoms stehen. Beim Menschen macht das Y-Chromosom den Mann zum Mann, dachten Forscher: Es enthält Gene, die für die Geschlechtsbestimmung, die männliche Entwicklung und die männliche Fruchtbarkeit verantwortlich sind. Doch nun hat ein Team herausgefunden, dass auch das X-Chromosom – „das weibliche Chromosom“ – eine wichtige Rolle bei der Männlichkeit spielen könnte. Es enthält Dutzende von Genen, die nur in dem Gewebe aktiv sind, das für die Spermienbildung bestimmt ist. Die Entdeckung erschüttert unsere Vorstellungen darüber, wie Geschlechtschromosomen das Geschlecht beeinflussen, und deutet auch darauf hin, dass zumindest einige Teile des X-Chromosoms eine unerwartet dynamische Rolle in der Evolution spielen.

Jedes Säugetier hat ein Paar Geschlechtschromosomen. Weibchen haben zwei Kopien des X-Chromosoms und Männchen haben eine, zusammen mit einem Y-Chromosom. Da der Körper nur eine aktive Kopie des X-Chromosoms benötigt, ist bei den Weibchen die zweite Kopie deaktiviert. Vor fast 50 Jahren schlug ein Genetiker namens Susumu Ohno vor, dass diese Abschaltung die Evolution des X-Chromosoms verlangsamt hat, und er sagte voraus, dass seine Gene bei den meisten Säugetieren sehr ähnlich sind. David Page, Genetiker am Whitehead Institute for Biomedical Research in Cambridge, Massachusetts, wollte überprüfen, ob dies auch für Mäuse und Menschen gilt, die 80 Millionen Jahre Evolution trennen.

Obwohl die Genome beider Arten bereits entschlüsselt worden waren, gab es Lücken und Fehler in der DNA-Sequenz des menschlichen X-Chromosoms, die erst noch geschlossen oder korrigiert werden mussten. Mithilfe einer von Page entwickelten speziellen Sequenzierungstechnik bestimmte das Forscherteam die Reihenfolge der DNA-Basen in diesen Lücken – viele enthielten mehrfach duplizierte DNA-Regionen, die mit der bei der ersten Sequenzierung des X-Chromosoms verfügbaren Technologie nicht entschlüsselt werden konnten. Dann verglichen die Forscher die Gene in der Maus- und der menschlichen Version des Chromosoms.

Die beiden teilen einen Großteil ihrer etwa 800 Gene, berichten Page und seine Kollegen heute online in Nature Genetics. Diese gemeinsamen, relativ stabilen Gene sind sowohl bei Männchen als auch bei Weibchen aktiv und liegen als einzelne Kopien auf den Chromosomen vor. Mutationen in diesen bisher beschriebenen Genen sind für die so genannten X-chromosomal-rezessiven Krankheiten wie Hämophilie und Duchenne-Muskeldystrophie verantwortlich. „Dies sind die Gene des X-Chromosoms aus den Lehrbüchern“, sagt Page.

Aber die Suche seines Teams hat auch eine andere, wildere Seite dieses Chromosoms aufgedeckt. Es gibt 144 menschliche X-Chromosom-Gene, die bei Mäusen keine Entsprechung haben, und 197 solcher Mäusegene sind einzigartig. Von den 144 menschlichen Genen existieren 107 in mehreren Kopien in den neu sequenzierten duplizierten Regionen des X-Chromoms und scheinen sich schnell zu verändern. Aufgrund dieser Beweise kommt Page zu dem Schluss, dass diese Gene seit der Abspaltung der Vorfahren von Mäusen und Menschen entstanden sind.

„Ich bin überrascht von der großen Anzahl nicht geteilter Gene zwischen dem menschlichen X und dem Maus-X“, sagt Jianzhi Zhang, ein Evolutionsgenetiker an der Universität von Michigan, Ann Arbor, der nicht an der Arbeit beteiligt war. „

Wenn sich Gene verändern, haben sie die Möglichkeit, die Evolution zu beeinflussen, und Page glaubt, dass die neuen X-Chromosom-Gene besonders wirkungsvoll sein könnten. Einige zuvor identifizierte X-Chromosom-Gene scheinen zum Beispiel eine Rolle bei der Speziation der Maus gespielt zu haben. Er und seine Kollegen untersuchten acht menschliche männliche und weibliche Gewebe, um herauszufinden, was die Gene bewirken. Im Gegensatz zu den X-Genen aus dem Lehrbuch „werden diese Gene in vielen Fällen bei Frauen nicht einmal exprimiert“, sagt Page. Stattdessen sind sie in den Hoden aktiv, vor allem in dem Gewebe, das für die Spermienbildung bestimmt ist, berichtet das Team um Page. „Wir denken, dass das X-Chromosom ein Doppelleben führt“, sagt er, wobei ein Teil stabil ist und sich so verhält, wie es in den Lehrbüchern steht, und ein anderer Teil sich verändert und männliche Eigenschaften beeinflusst.

Andernorts im Genom sind verdoppelte Regionen „bereits von immenser biomedizinischer Bedeutung“ bei Krebs und anderen Krankheiten, sagt Page. Er hofft, dass andere Forscher genauer untersuchen werden, ob Gene in den duplizierten Regionen des X-Chromosoms ebenfalls von Bedeutung sind, insbesondere im Hinblick auf männliche Fruchtbarkeit und Hodenkrebs.

Zhang ist vorsichtig. „Wir müssen zuerst die Funktion dieser Gene kennen“, sagt er, um ihre Auswirkungen auf die Gesundheit und die Artbildung zu verstehen. Eines ist jedoch sicher: „Die Menschen werden anfangen, der jüngsten Entwicklung des X-Chromosoms Aufmerksamkeit zu schenken.“