Seit Jahren halten wir Speichel für selbstverständlich, eine Flüssigkeit, die für die Verdauung, die Mundgesundheit und die Abwehr von Krankheiten von entscheidender Bedeutung ist. Der evolutionäre Weg des menschlichen Speichels ist jedoch bislang weitgehend unbekannt. Eine aktuelle Studie von Forschern der University at Buffalo hat ein neues Licht auf die Entwicklung des menschlichen Speichels geworfen und dabei häufige Duplikationen, Verluste und regulatorische Änderungen von Proteingenen aufgedeckt, insbesondere innerhalb der Primatenlinie. Diese Entdeckungen bieten wertvolle Erkenntnisse darüber, wie Ernährung und Krankheiten die Primatenbiologie und die menschliche Evolution geprägt haben.
Wichtige Erkenntnisse der Genomanalyse
Die in Genome Biology and Evolution veröffentlichte Forschung baut auf der früheren Zusammenarbeit zwischen Stefan Ruhl, DDS, Ph.D., Professor und Lehrstuhlinhaber für Oralbiologie, und Omer Gokcumen, Ph.D., außerordentlicher Professor für Biowissenschaften, auf. Die Studie unter der Leitung des ehemaligen Ph.D. Student Petar Pajic und aktueller Doktorand. Die Studentin Luane Landau nutzte DNA- und RNA-Datensätze zum Vergleich von Arten und zeigte, wie sich sekretorische Gene für kalziumbindendes Phosphoprotein (SCPP) im Laufe der Evolution veränderten und erweiterten – ein Prozess, der mit der Entwicklung von Skeletten, der Entstehung von Zahnschmelz bei Fischen und der Milchproduktion bei Säugetieren zusammenhängt.
Menschlicher Speichel: Überraschend deutlich
Zunächst stellten die Forscher die Hypothese auf, dass der menschliche Speichel aufgrund seiner hohen genetischen Homologie (über 98 %) dem Speichel von Affen sehr ähneln würde. Sie waren jedoch überrascht, zahlreiche Unterschiede in der Zusammensetzung zu entdecken. Diese Entdeckung führte zu einer umfassenderen vergleichenden Analyse verschiedener Tierarten und verdeutlichte einen starken Zusammenhang zwischen Ernährung und Speichelproteinzusammensetzung.
Diät treibt die Speichelentwicklung voran
Die Ergebnisse zeigten, dass die Ernährung von Tieren eine Schlüsselrolle bei der Bildung ihres Speichels spielt. Beispielsweise haben nichtmenschliche Primaten relativ geringe Mengen an Amylase – dem Enzym, das Stärke abbaut – in ihrem Speichel, im Gegensatz zu Menschen, die deutlich höhere Werte aufweisen. Dieser Unterschied ist auf die frühe Einführung des Stärkekonsums beim Menschen zurückzuführen, während dies bei Affen nicht der Fall war.
Evolutionäre Verbindungen zur Milchproduktion
Weitere Untersuchungen ergaben, dass einige Schlüsselgene, die für reichlich vorhandene Speichelproteine beim Menschen kodieren, mit denen gehäuft sind, die für die Kaseinproduktion in der Milch verantwortlich sind. Diese Gene liefern Kalzium für das Knochenwachstum von Säuglingen und spiegeln die Rolle des Speichels beim Schutz der Zähne durch Mineralisierung wider. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Diversifizierung der Speichelgene hauptsächlich innerhalb der Primatenlinie erfolgte – ihrer Ansicht nach eine Folge der vielfältigen Ernährung nichtmenschlicher Primaten, die ihnen hilft, Geschmäcker zu unterscheiden und sich gegen schädliche Substanzen zu verteidigen.
Potenzial für zukünftige Forschung und personalisierte Medizin
Diese Forschung eröffnet mehrere Möglichkeiten für zukünftige Erkundungen. Der Vergleich der Speichelzusammensetzung verschiedener Kulturen mit unterschiedlichen traditionellen Ernährungsweisen könnte Zusammenhänge zwischen Ernährung, Speichel und der Anfälligkeit für Munderkrankungen aufzeigen. Forscher schlagen außerdem vor, den Speichel von Fledermäusen zu untersuchen, die für ihre vielfältige Ernährung bekannt sind, um festzustellen, ob eine ähnliche Proteindiversifizierung stattgefunden hat.
„Wenn Sie zuverlässige Biomarker für Krankheiten und Störungen finden wollen, müssen Sie zunächst eine belastbare Basislinie festlegen“, sagt Ruhl. „Wir wissen, dass es bei verschiedenen Individuen Biomarker gibt, aber wir wissen nicht, wie hoch ihre normalen Ausgangswerte im Speichel sind, ob das mit unserem genetischen Hintergrund zusammenhängt oder wo und wie wir leben und essen.“
Letztendlich unterstreicht die Studie das Potenzial des Speichels als Diagnoseinstrument und legt nahe, dass Zahnärzte und Zahnmedizinforscher Speichel als wertvolle Bioflüssigkeit nutzen sollten. Darüber hinaus könnte die schnelle Entwicklung von Genen, die die Mundgesundheit beeinflussen, zu personalisierten medizinischen Ansätzen beitragen, die sich sowohl mit der Mundgesundheit als auch mit der systemischen Gesundheit befassen. Diese Forschung bietet einen faszinierenden Einblick in die Entstehung und Diversifizierung neuartiger Gene zwischen den Arten und bietet wertvolle Einblicke in die komplexe Beziehung zwischen Evolution, Ernährung und Mundgesundheit.
