Rinder mit fehlendem Halswirbel – Wissenschaftler klären evolutionsbiologisches Phänomen auf

Prof. Christa Kühn zeigt die sechs Halswirbel eines Bullen. Seine Mutter war das auslösende Tier, das die Mutation verbreitet hat. Foto: FBN/Joachim Kloock

Rinderzüchter waren verunsichert. Seit längerer Zeit beobachteten sie in einigen Herden Kälber mit kurzen Schwänzen. Manche entwickelten sich völlig normal, andere wiederum zeigten deutliche gesundheitliche Probleme wie einen hoppeligen Gang. Die Kälber konnten teilweise nicht einmal stehen. Betroffen waren Tiere der Rasse der Holstein-Friesian, auch Holstein-Rind genannt.

Das war vor zwei Jahren, als sich der Förderverein Biotechnologieforschung, ein Zusammenschluss der Zucht- und Besamungsorganisationen beim Rind und Schwein, an das Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN) wandte, das dieser unbekannten Erkrankung schnellstmöglich nachgehen und die Ursachen finden sollte.

Die Dummerstorfer Wissenschaftler unter Federführung von Prof. Christa Kühn kamen einem evolutionsbiologischen Phänomen auf die Spur und lösten das Rätsel gemeinsam mit der Tierärztlichen Hochschule Hannover (tiho-hannover.de) und modernsten molekularbiologischen Methoden. Die Ergebnisse wurden jetzt im renommierten internationalen Fachjournal Genetics* (genetics.org) veröffentlicht.

„Zunächst hat der Veterinärmediziner Dr. Andreas Kromik verdächtige Kälber und andere Tiere gleichen Alters und Geschlechts auf den betroffenen Höfen untersucht. Dabei haben uns die Landwirte und die Tierzuchtpraxis mit ihren Besamungsstationen von Anfang an stark unterstützt“, betonte Prof. Christa Kühn vom Institut für Genombiologie am FBN.

Die ersten medizinischen Untersuchungen haben Deformationen an der Wirbelsäule, Veränderungen des Rückenmarks, zum Beispiel mit Flüssigkeit gefüllte Hohlräume, sowie die besagten kurzen Schwänze aufgezeigt. Dann machten die hannoveraner Veterinärmediziner die entscheidende Entdeckung, da sie die Tiere äußerst gründlich in Gänze analysiert haben.

„Ein Teil der sezierten Tiere hatte statt der üblichen sieben nur sechs Halswirbel. Seit über 200 Millionen Jahren gilt es jedoch als gegeben, dass Menschen wie auch alle Säugetiere über sieben Halswirbel verfügen und nur damit lebensfähig sind“, so die Molekularbiologin.

3 Mrd. Genbausteine – die Nadel im Heuhaufen im 21. Jahrhundert

Die Leibniz-Wissenschaftler vermuteten schnell einen genetischen Defekt hinter dem evolutionsbiologischen Wunder, das in der Form bisher noch bei keiner Tierart bekannt war. In der Wissenschaft sind vereinzelt genetisch bedingte Fälle von Schwanzmissbildungen, bei anderen Tieren, unter anderem bei Mäusen, Hunden und Katzen bekannt, nicht jedoch eine echte Verringerung der Halswirbelzahl. Auch bei Menschen bedeutet eine 6-Halswirbel-Fehlbildung eine stark eingeschränkte Lebenserwartung.

„Mit dem genetischen Material der erkrankten Tiere konnten wir im Abgleich mit gesunden Rindern die drei Milliarden genetischen Bausteine einer Kuh nach dem Ausschlussprinzip soweit selektieren und sequenzieren, bis wir die mutierte Chromosomenstelle eindeutig identifiziert haben“, erläuterte Kühn. „Anschließend konnten wir sogar das erste Tier mit dieser Mutation eindeutig ausfindig machen und somit zusammen mit einem entwickelten Gentest eine weitere Ausbreitung des Defektes in der Zuchtpopulation verhindern.“

Mutationen gehören zum Leben dazu, sie sind die Grundlage für die biologische Vielfalt auf der Erde“, sagte die Forscherin, die an der Universität Rostock an der Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät die neue Professur für Genetik der Krankheitsresistenz innehat. „Sie entstehen und haben manchmal gar keine, manchmal vorteilhafte oder wie in diesem Fall sehr schwerwiegende negative Folgen. Alle Lebewesen, auch wir Menschen, tragen sie in sich. Wichtig ist, wie wir mit diesen Mutationen umgehen, gerade auch in der Tierzucht in der Verantwortung für das uns anvertraute Tier. Die sehr gute Zusammenarbeit der Projektpartner hat jedoch gezeigt, dass wir gemeinsam solche seltenen Phänomene aufklären und Lösungswege aufzeigen können.“

Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 86 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an.

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*The Mammalian Cervical Vertebrae Blueprint Depends on the T (brachyury) Gene
http://www.genetics.org/content/early/recent
Genetics genetics.114.169680; Early online January 22, 2015,
doi: 10.1534/genetics.114.169680

Fotos FBN/Joachim Kloock:
Erinnerung an eine spannende Spurensuche – Prof. Christa Kühn zeigt die sechs Halswirbel eines Bullen. Seine Mutter war das auslösende Tier, das die Mutation verbreitet hat.

Leibniz-Institut für Nutztierbiologie (FBN)
Wilhelm-Stahl-Allee 2, 18196 Dummerstorf
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Abteilungsleiterin Genomphysiologie: Prof. Dr. Christa Kühn
E kuehn@fbn-dummerstorf.de
T +49 38208-68 709

Wissenschaftsorganisation Dr. Norbert K. Borowy
Wilhelm-Stahl-Allee 2, 18196 Dummerstorf
T +49 38208-68 605
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