Das weiße Gold

Genmutation bei Nordeuropäern

In Ländern wie Deutschland, Dänemark oder Schweden ist Frischmilch allerdings ein beliebtes Getränk: Gut 80 Prozent der Nordeuropäer können ein großes Glas Milch leeren, ohne gesundheitliche Probleme zu bekommen. Ursache ist eine Mutation am sogenannten Laktase-Gen: Das 13910*-T-Allel sorgt dafür, dass die Fähigkeit zur Spaltung der Laktose bis ins höhere Alter erhalten bleibt. „Diese Mutation“, erklärt Joachim Burger, „betrifft nicht das Laktase-Gen selbst, sondern einen daran befindlichen Gen-Schalter. Dieser Schalter reguliert, wann und in welchem Maß wir Laktase produzieren.“

Das 13910*T-Allel mischte die Karten bei der biologischen Selektion in Nordeuropa offenbar neu – zugunsten der Milchtrinker. Die Entwicklung begann früh, jedoch nur langsam. Vor 4500 Jahren trug in Mitteleuropa erst ein einstelliger Prozentsatz der Bauern der sogenannten Schnurkeramischen Kultur das 13910*-T-Allel. Vor 3000 Jahren dürfte der Anteil der laktosetoleranten Menschen im heutigen Norddeutschland rund zehn Prozent ausgemacht haben, wie Burger und Kollegen bei einer Gen-Untersuchung von mehr als 20 Skeletten ermittelt haben. Diese Individuen waren alle nachweislich in derselben Schlacht um 1000 v.Chr. gestorben.

„Zwischen dem Zeitpunkt des Todes dieser Kämpfer und heute muss etwas Einschneidendes passiert sein“, sagt Joachim Burger. „Der Anteil der laktosetoleranten Nordeuropäer stieg von zehn auf 80 Prozent, in ‚nur‘ 3000 Jahren.“ Evolutionsgeschichtlich ist das ein Wimpernschlag. Dabei ist die Weitervererbung des 13910*-T-Allels kein Selbstläufer: „Mindestens ein Elternteil muss das Allel haben“, erklärt Burger. „Ist es in einfacher Ausprägung vorhanden, liegt die Wahrscheinlichkeit, dass das Kind das Allel bekommt, bei 25 Prozent.“ Und doch hat die Mutation Nordeuropa geradezu überrollt – je weiter nördlich, desto weiter verbreitet ist die Laktosetoleranz: Unter den Schweden ohne jüngeren Migrationshintergrund beträgt der Anteil der Allel-Träger heute über 90 Prozent.

Suche nach der treibenden Kraft

„Die Fähigkeit, Frischmilch zu verdauen, ist die stärkste evolutionäre Kraft, die je im Genom der Europäer untersucht worden ist“, betont Burger, der sich vor allem für drei Fragen interessiert.

Erstens: Worin genau bestand der evolutionäre Vorteil der Laktosetoleranz? Zweitens: Wie erklärt sich der sprunghafte Anstieg der Mutation in den zurückliegenden 3000 Jahren? Und drittens: Warum hat sich die Mutation des Laktase-Gens ausgerechnet in Nordeuropa so stark verbreitet, woanders hingegen nicht? Burger kennt einige Antworten, aber (noch) nicht alle.

„Um das Phänomen Nordeuropa zu ergründen“, so Burger, „lohnt sich zunächst ein Blick auf die Ausbreitung der Milchviehhaltung.“ Die lässt sich bis auf das Gebiet des Fruchtbaren Halbmondes zwischen den heutigen Staaten Irak und Israel zurückverfolgen. „Von dort aus setzten schon bald nach der Erfindung der Milchwirtschaft, vor gut 8000 Jahren, große Migrationsströme ein. Einer führte über die Ägäis in Richtung Balkan“, erklärt Burger. „Später zogen Nachfahren dieser Siedler weiter entlang der Donau bis nach Mittel- und Nordeuropa und brachten das Lebensmodell Land- und Tierwirtschaft mit.“ Im Schlepptau hatten diese Gruppen verschiedene, noch recht urtümliche, Arten von Milchvieh – neben Schafen und Ziegen auch Rinder.

Laut Gen-Analysen gehen alle gängigen Milchkuh-Rassen Europas auf vorderasiatische Wildrinder zurück. Anfangs wurden sie vermutlich als Fleisch-, später jedoch auch als Milchlieferanten gehalten. Schon früh hatten die weit überwiegend laktoseintoleranten Menschen in Kleinasien gelernt, das „weiße Gold“ gewinnbringend für sich zu nutzen.

Verträglich und haltbar

Auch die meisten Individuen ohne 13910*T-Allel können nämlich Milch vertragen, allerdings nur, wenn deren Laktoseanteil durch Reifung bzw. Gärung stark reduziert ist. Dabei gilt: Je länger die Reifung, desto geringer der Milchzuckergehalt. Kefir enthält 2,2 Prozent Laktose, Butter 0,6 Prozent, mancher Hartkäse gar nur 0,1 Prozent – und damit in etwa so wenig wie „laktosefreie“ Milch aus dem heutigen Supermarkt. Zu deren Herstellung wird das Enzym Laktase aus Schimmel- oder Hefepilzen gewonnen und der Milch beigemischt. So wird die Laktose schon vor ihrer Ankunft im Darm aufgespalten; Glukose und Galaktose entfalten ihr Aroma, was laktosefreie Milch leicht süßlich schmecken lässt.

Laktosereduktion per Reifung gibt es schon weitaus länger als laktosefreie Milch, wie Sarah McClure nachweisen konnte. Die US-Archäologin von der Pennsylvania State University analysierte verschiedene Tonscherbenfunde aus den Küstenregionen Dalmatiens (heute Kroatien) und staunte nicht schlecht: An einigen, etwa 7200 Jahre alten Scherben fanden sich eindeutig Käsespuren.

Wobei Käse und andere gereifte Milchprodukte neben besserer Verträglichkeit einen weiteren Vorteil haben: Sie sind länger haltbar als Milch und eignen sich als Vorrat oder Proviant.

Sarah McClure geht davon aus, dass die Weiterverarbeitung von Milch insgesamt „zu einer verbesserten Ernährungssituation der Erwachsenen sowie zu einer Senkung der Säuglingssterblichkeit“ führte, weil die menschliche Muttermilch fortan einen höheren Nährstoffgehalt aufwies. Auch wurde Tiermilch vermutlich als Muttermilch-Ersatz verwendet. So konnten Frauen früher abstillen und in geringeren Abständen schwanger werden. Die Milch dürfte damit in der Ursprungsregion der Milchviehhaltung in Kleinasien schon bald für Bevölkerungswachstum gesorgt haben, wodurch der Flächendruck stieg – auch wegen des Weidebedarfs; was wohl zu den Abwanderungen geführt hat.

Für manche Migrationsbewegungen könnten Milchprodukte direkt der ausschlaggebende Treibstoff gewesen sein – etwa für die der halbnomadischen Hirten der Jamnaja-Kultur, die zu Beginn der Bronzezeit – vor rund 5000 Jahren – von der pontisch-kaspischen Steppe in Kleinasien nordostwärts bis ins heutige Nord-Kasachstan zogen. Diese rund 1500 Kilometer lange, extrem beschwerliche Wanderung durch karge und trockene Landstriche konnten sie vermutlich nur dank ihres krisensicheren Proviants meistern. DNA-Untersuchungen von insgesamt 56 Skeletten aus verschiedenen Zeitabschnitten legen nahe, dass die durchweg laktoseintoleranten Steppenbewohner vor etwa 5000 Jahren gelernt hatten, gut verträgliche Lebensmittel aus Milch herzustellen: etwa Kefir. Der diente den Halbnomaden während ihrer Züge nicht nur als Energielieferant, er sicherte auch die Flüssigkeitszufuhr.

Den Nachweis erbrachte ein Team um Shevan Wilkin. Die Bio-Anthropologin von der Universität Zürich, die auch am Jenaer Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte forscht, unterzog die an den 56 Skeletten befindlichen Zähne speziellen Molekularuntersuchungen. Der dem Zahnschmelz anhaftende Zahnstein gilt als wahres Langzeit-Archiv für Proteine aller Art.

Demineralisiert man die Plaque-Belege auf chemischem Wege, lassen sich verschiedenste Milch-Eiweiße identifizieren und anhand von bestimmten Peptiden sogar ihren jeweiligen tierischen Lieferanten zuordnen. „Das Muster war unglaublich stark“, bilanziert Wilkin. „Die Mehrheit der von uns getesteten prä-bronzezeitlichen Individuen – über 90 Prozent – zeigten absolut keine Hinweise auf den Verzehr von Milchprodukten. Im Gegensatz dazu waren 94 Prozent der Menschen in der frühen Bronzezeit bereits Milchkonsumenten.“

Dass die Nordostwärts-Wanderung der Jamnaja in etwa zeitgleich mit dem Genuss von Milchprodukten in Gang kam, ist vermutlich kein Zufall. „Was wir hier sehen, ist eine Form von Kulturrevolution“, erklärt Wilkin. Die Milchverarbeitung und die neu gewonnene Resilienz haben „enorme Expansionen dieser Gruppen in der Steppe“ ermöglicht.

Laut Wilkins Proteinbefunden konsumierten die Jamnaja übrigens Produkte aus Kuh-, Schaf- und Ziegen-, aber auch aus Stutenmilch, was einen bemerkenswerten Zusatzbefund ermöglichte: Anders als die Wissenschaft lange angenommen hatte, begann die Menschheit nicht erst vor 3500 Jahren, Pferde zu domestizieren, sondern spätestens vor 5000 Jahren.

Kurz nach 3000 v.Chr. kam die Nutzung von Pferdemilch im Verbreitungsgebiet der Jamnaja allerdings zum Erliegen und lebte erst um 1500 v.Chr. im Norden von Kasachstan wieder auf, diesmal dauerhaft: Bis heute reichen viele Bewohner der zentralasiatischen Steppen, etwa in Kasachstan, Kirgisistan und der Mongolei, ihren Gästen vergorene Stutenmilch, die nur noch wenig Laktose, dafür aber rund 1,6 Prozent Alkohol enthält. Frischmilch steht in Zentralasien eher nicht auf der Getränkekarte. Die dortigen Menschen sind, trotz langer Tradition der Milchviehhaltung, überwiegend laktoseintolerant.

Genmutation als Zufallsvorteil

Ganz anders in Nordeuropa: „Dass ausgerechnet hier eine Mutation am Laktase-Gen auftrat, darf man wohl als Zufall bezeichnen“, sagt Joachim Burger: „Entscheidend war, dass die Mutation auf eine Kultur traf, in der Milchvieh gehalten und zumindest gelegentlich Rohmilch getrunken wurde.“

So wurde aus einer Laune der Natur ein evolutionärer Vorteil, vor allem, wenn andere Nahrungsmittel knapp waren. Tierische Milch, so Burger, könnte vor allem Kindern über Hungerphasen hinweggeholfen haben. „Somit dürfte die Kindersterblichkeit unter denen, die Laktose vertrugen, geringer gewesen sein, was dann ein wichtiger evolutionärer Vorteil war.“ Auch Erwachsene waren durch das „weiße Gold“ besser gegen schlechte Versorgungslagen gewappnet. Der in Milch enthaltene Fettanteil von bis zu 5,5 Prozent half ihnen, körperliche „Reserven“ für die langen, harten Winter anzulegen.

Und so wuchs der Anteil der laktosetoleranten Menschen kontinuierlich, zumal Milchtrinker neben Fett und Protein auch viele lebenswichtige Mikronährstoffe wie Kalzium, Magnesium, Zink oder verschiedene Vitamine regelmäßig aufnahmen.

„Zudem“, ergänzt Joachim Burger, „dürfte Milch die Gefahr von Infektionskrankheiten reduziert haben: Man muss nur mal an die Cholera denken, die sich in der Menschheitsgeschichte immer wieder durch kontaminiertes Wasser verbreitet hat, weshalb man beispielsweise im Mittelalter lieber Wein oder Bier trank. Der darin enthaltene Alkohol tötete die meisten Mikroorganismen ab und schützte vor lebensbedrohlichen Erkrankungen.“ Auch Milch sei im Vergleich zu Wasser eher wenig kontaminiert gewesen, sagt Burger. „Addiert man all die Vorteile der Milch“, fasst der Populationsgenetiker zusammen, „kommt man leicht darauf, dass laktosetolerante Menschen und ihre Nachfahren durchschnittlich länger am Leben blieben, sich häufiger fortpflanzten und ihre Sippen mehr helfende Hände zur Ernährungssicherung hatten.“

Ab dem 17. Jahrhundert schwappte der genetische Vorteil der Laktosetoleranz dann mit den großen Migrationswellen von Nordeuropa aus über die Ozeane – etwa ins südliche Afrika oder nach Nordamerika, wo mit den Menschen aus Europa auch ihr Milchvieh von Bord ging: Mehr als 80 Prozent der heutigen „weißen“ US-Bürger gelten als laktosetolerant. Die meisten Afroamerikaner hingegen sind wie ihre afrikanischen Vorfahren laktoseintolerant.

Ähnliche Genmutation in Afrika

Gebietsweise hat sich jedoch auch in Afrika eine Mutation am Laktase-Gen-Schalter etabliert, die ihren Trägern das Milchtrinken ermöglicht. „Hier sehen wir eine etwas andere Mutation als in Europa, aber sie hat letztlich denselben Effekt“, erklärt Joachim Burger. „Auch die Ausbreitung der afrikanischen Mutation ist sehr klar mit einer Kultur der Milchviehhaltung assoziiert.“

Die ältesten Nachweise für Milchwirtschaft in Afrika sammelte ein Team um die Bio-Archäologin Madeleine Bleasdale vom Max-Planck-Institut für Menschheitsgeschichte in Jena. Demnach konsumierten Menschen im heutigen Sudan und Kenia bereits vor 4000 bis 6000 Jahren Milchprodukte. Dazu passt, dass die kenianischen Massai mit ihrer langen Rinderzüchter-Tradition eine Laktosetoleranz-Quote von immerhin 40 Prozent aufweisen.

Als afrikanisches Paradebeispiel für einen Zusammenhang zwischen Milchviehhaltung und Laktosetoleranz nennt Burger jedoch das heutige Ruanda, das 1994 in die Welt-Schlagzeilen geriet, weil die dortige Bevölkerungsmehrheit der Hutu einen grausamen Genozid an der Minderheit der Tutsi verübte. Bei Populationsgenetikern stehen die beiden Ethnien jedoch aus einem anderen Grund im Fokus: „Die Tutsi sind von der Tradition her nomadische Viehhalter, unter ihnen ist die Mutation am Laktase-Gen mit einem Anteil von 80 Prozent ähnlich stark verbreitet wie in Nordeuropa“, so Burger. „Die Hutu leben traditionell eher vom Pflanzenanbau – und tragen die Mutation kaum in sich.“