Im Hochland der Anden ist die Kartoffel seit Jahrtausenden das wichtigste Grundnahrungsmittel, und sie hat offenbar Spuren im Erbgut der dort lebenden Menschen hinterlassen. Eine genetische Untersuchung zeigt, dass indigene Andenbewohner in Peru mehr Kopien eines bestimmten Verdauungsgens tragen als jede andere bislang untersuchte Bevölkerung der Welt. Der Befund verknüpft eine alltägliche Feldfrucht mit einem messbaren evolutionären Vorteil. Warum ausgerechnet die stärkereiche Knolle diesen Wandel angestoßen haben dürfte, ordnet der folgende Überblick ein.
Wenn ein Mensch in Brot, Nudeln oder eine Kartoffel beißt, beginnt die Verdauung nicht erst im Magen, sondern bereits im Mund. Dort spaltet das Enzym Amylase die langen Zuckerketten der Stärke in kleinere, verwertbare Bausteine. Wie viel von diesem Enzym der Speichel bereitstellt, hängt unter anderem davon ab, wie viele Kopien des zugehörigen Amylase-Gens ein Mensch in seinem Erbgut trägt. Dieses Gen, in der Fachsprache AMY1 genannt, ist besonders variabel: Manche Menschen besitzen nur wenige Kopien, andere ein Vielfaches davon. Genau diese Schwankung im Erbgut steht im Zentrum der Forschung zur Kartoffel und ihrer Rolle in den Anden. Mehr Kopien bedeuten in der Regel mehr Enzym im Speichel und damit eine potenziell effizientere Stärkeverdauung, was in einer Ernährung mit hohem Kohlenhydratanteil einen spürbaren Unterschied ausmachen kann.
Die Anden zählen zu den anspruchsvollsten Lebensräumen der Erde: dünne Luft, geringer Sauerstoffgehalt, Kälte und ein begrenztes Nahrungsangebot prägen das Leben in großen Höhen. Genau hier domestizierten die Vorfahren der heutigen Bevölkerung vor etwa 6.000 bis 10.000 Jahren als Erste die Kartoffel und machten sie lange vor ihrer weltweiten Verbreitung zum Grundpfeiler der Ernährung. Die Knolle hat einen hohen glykämischen Index, ihre Stärke lässt den Blutzucker also vergleichsweise schnell ansteigen. Wer diese Stärke besonders gut aufschließen konnte, verfügte in einer kalorienarmen Hochgebirgsumwelt über einen Vorteil. Damit wird die Region zu einem natürlichen Modellfall, um zu prüfen, wie sich eine dauerhafte Ernährungsumstellung im Erbgut niederschlägt und ob sich Anpassungen an eine bestimmte Kost über Generationen hinweg tatsächlich durchsetzen.
Das Amylase-Gen AMY1 gehört zu den variabelsten Abschnitten des menschlichen Erbguts. Einzelne Menschen tragen zwischen etwa 2 und 20 Kopien pro Zellkern, und diese Zahl beeinflusst, wie viel Amylase der Speichel produziert. Die eigentliche Herausforderung für die Forschung liegt in der Struktur dieser Region: Sie ist von wiederholten Verdopplungen, Verlusten und Umlagerungen geprägt, was eine präzise Zählung lange erschwert hat. Erst moderne, besonders lange Sequenzierverfahren erlauben es, die Kopienzahl zuverlässig zu bestimmen. Ähnliche Anpassungen sind auch aus dem Tierreich bekannt: Hunde erhöhten ihre Amylase-Kopienzahl, als sie begannen, mit ackerbauenden Menschen zusammenzuleben. Beim Menschen wird eine hohe Kopienzahl zudem mit Stoffwechselmerkmalen und sogar mit der Zusammensetzung der Darmflora in Verbindung gebracht. Wie ungewöhnlich einzelne Organismen mit ihrer Umwelt umgehen, zeigt sich auch bei ungewöhnlichen evolutionären Anpassungen im Pflanzenreich, die lange unentdeckt blieben.
Für die Untersuchung bestimmte ein Team der University of California, Los Angeles, und der University at Buffalo die AMY1-Kopienzahl bei 3.723 Menschen aus 85 Bevölkerungsgruppen weltweit. Das Ergebnis fiel deutlich aus: Quechua-sprechende Andenbewohner in Peru tragen im Mittel rund zehn Kopien des Amylase-Gens und damit zwei bis vier mehr als der globale Mittelwert von etwa sieben. Damit stehen sie bei der genetischen Ausstattung für die Stärkeverdauung an der Weltspitze. Die Fachleute verglichen das gesammelte Erbgut mit umfangreichen Datenbanken und stützten sich auf Sequenziertechniken, die die komplizierte Genregion erstmals sauber auflösen, wie in der in Nature Communications veröffentlichten Analyse dokumentiert ist. Auffällig ist, dass bereits die frühen Vorfahren sowohl niedrige als auch hohe Kopienzahlen in sich trugen, bevor sich die hohen Varianten im Hochland durchsetzten.
Der entscheidende Punkt ist nicht die reine Zahl, sondern ihr Zusammenhang mit dem Überleben. Nach den Berechnungen verschaffte eine Ausstattung von etwa zehn oder mehr Kopien den Menschen in den Anden ab rund 10.000 Jahren einen Vorteil von etwa 1,24 Prozent pro Generation. Das klingt gering, ist über Tausende von Jahren jedoch erheblich und reicht aus, um die natürliche Selektion in eine klare Richtung zu lenken. In einer Umwelt, in der die Kartoffel die wichtigste Kalorienquelle war, konnten Menschen mit effizienterer Stärkeverdauung diese Nahrung besser nutzen, hatten größere Überlebens- oder Fortpflanzungschancen und gaben ihre Genausstattung häufiger weiter. Damit wird sichtbar, wie eng Ernährung und Stoffwechsel im Körper verknüpft sind. Ergänzend zeigten sich weitere Anpassungen der Andenbevölkerung an Kälte, Höhe und starke UV-Strahlung, die dieselbe Region zu einem Brennpunkt menschlicher Evolutionsforschung machen.
Der Fall gilt als besonders belastbares Beispiel dafür, wie Kultur Biologie formen kann. Die bewusste Entscheidung ackerbauender Gemeinschaften, sich auf eine stärkereiche Feldfrucht zu stützen, hinterließ eine dauerhafte Spur im menschlichen Erbgut. Frühere Arbeiten zeigen, dass die erste Verdopplung des Amylase-Gens beim Menschen bereits vor mindestens 800.000 Jahren stattfand; die starke Vermehrung in den Anden setzte jedoch erst mit der Kartoffel ein. Die Forschenden betonen zugleich die Grenzen: Eine hohe Kopienzahl bedeutet nicht automatisch, dass jeder Träger Stärke messbar besser verwertet, denn Speichelzusammensetzung, Darmflora und weitere Faktoren spielen mit hinein. Dennoch öffnet der Befund ein Fenster in die jüngere Evolution des Menschen und in die Frage, wie sich die moderne Ernährung künftiger Generationen ebenso in ihren Genen niederschlagen könnte, wie es die Kartoffel einst tat. Die Arbeit verweist damit auf einen breiteren Zusammenhang zwischen Nahrung, Stoffwechsel und Gesundheit.
Nature Communications, Rapid adaptive increase of amylase gene copy number in Indigenous Andeans; doi:10.1038/s41467-026-71450-8