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12. Februar 2016

Evolutionsbiologie: "Versteckte Architektur des Lebens"

 Von Frederik Jötten
Für den Wissenschaftler steht fest: Das Ei war zuerst da.  Foto: imago/UIG

Der Evolutionsbiologe Andreas Wagner erklärt im Interview, ob die Henne oder das Ei zuerst da war und warum er Gott eher in der Mathematik als in der Natur suchen würde.

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Bislang blieb ein Rätsel der Evolutionstheorie ungelöst: Ist wirklich nur zufällige Mutation die Ursache von Flügeln, Facettenaugen, Photosynthese und des ganzen Reichtums der Arten? Der Evolutionsbiologe Andreas Wagner sagt: Nein. Er hat Gesetze entdeckt, die es der Natur gestatten, neue Moleküle und Mechanismen herauszubilden, die eine schnelle Anpassung der Arten ermöglichen: wie der Kabeljau, der im Eiswasser dank eines Proteins überlebt, das den Gefrierpunkt seiner Körperflüssigkeit herabsetzt.

Herr Wagner, im Katalogtext zu Ihrem aktuellen Buch „Arrival of the Fittest“ heißt es, Sie hätten das letzte Rätsel der Evolution gelöst. Bedeutet das, Sie können endlich beantworten, ob die Henne oder das Ei zuerst da war?
Verlagsankündigungen sind immer ein bisschen vollmundig – ich zucke zwar zusammen, ergebe mich aber in Notwendigkeiten des Buchmarktes und ertrage stumm den Satz über die Lösung des letzten Rätsels der Evolution. Allerdings ist Ihre konkrete Frage nach Huhn und Ei gar kein Rätsel mehr.

Für die meisten Menschen wohl schon. Warum für Sie nicht?
Alle Wirbeltiere stammen von Süßwasser-Fischen ab, die ihre Eier als Laich ablegten – ohne Schale. Als sie das Land eroberten, wurde dies aber gefährlich, weil die Embryos leicht vertrocknen konnten. Dagegen waren Wirbeltiere, die Eier mit Schalen legen konnten, unabhängig vom Wasser und konnten neue Lebensräume erobern.

Aber trotzdem stellt sich doch die Frage, ob beim ersten Vogel das Ei zuerst da war oder das Weibchen, das dieses legte.
Ein Vorfahr legte wahrscheinlich Eier mit einer dünnen Haut, daraus wurde dann Stück für Stück mit der Evolution eine Schale. Das bedeutet, dass einst ein Tier eine Art Ei legte, dass noch gar kein Vogel war – aber aus dem Ei entwickelte sich der erste Vogel.

Das verlegt das Henne-Ei-Problem letztlich zurück ins Wasser. Dann stellt sich die Frage: Wer war zuerst da, der Fisch oder der Fischlaich?
Ein Vorfahr des Fisches, der den ersten Fischlaich legte. Bei der Befruchtung einer Eizelle entsteht eine neue Kombination von Genen, daraus kann eine neue Art hervorgehen. So kann man den Weg des Lebens von Vorfahr zu Vorfahr zurück gehen bis zu seinem Anfang. Dort stellt sich dann das wahre „Henne-Ei“-Problem des ersten Lebewesens. Was war zuerst da: Das genetische Material oder der Stoffwechsel?

Was denken Sie?
Meiner Ansicht nach muss der Stoffwechsel zuerst da gewesen sein, denn wenn man sich die Bausteine der Erbsubstanz anschaut, sind das bereits sehr komplizierte Moleküle. Klar, man hat gezeigt, dass sie zufällig entstehen können. Aber sobald das Leben sich selbst vermehrt, braucht es viele dieser Moleküle. Wenn kein Stoffwechsel vorhanden ist, dann hat das Leben auch keine Bausteine, um zu wachsen und dann kann die Evolution nicht wirken.

Wo soll dieser erste Stoffwechsel stattgefunden haben?
Heute deutet vieles daraufhin, dass er in der Tiefsee stattgefunden hat – in den porösen Wänden der „Black Smoker“, von Schloten, durch die vulkanisch erhitztes Wasser aus der Erdkruste aufsteigt. Dort kommen viele wichtige Substanzen vor und in den kleinen Kammern der Poren, konnten sie sich auf engem Raum anreichern. Ein Urstoffwechsel konnte sich mit dem genetischen Material zusammen schließen.

Zur Person

Andreas Wagner, Österreicher mit US-Pass, ist Professor für Evolutionäre Biologie und Umweltwissenschaften an der Universität Zürich. Nach der Promotion in Yale bestritt er Forschungsaufenthalte am Santa Fe Institute (USA), dem Institut des Hautes Etudes Scientifiques in Bures-sur-Yvette (Frankreich) und lehrte an der Universität von New Mexico (USA).

Er ist Mitglied der American Association for the Advancement of Science sowie der European Molecular Biological Organization (EMBO). Vor Kurzem ist die deutsche Übersetzung seines Buches „Arrival of the Fittest - Wie das Neue in die Welt kommt“ im S. Fischer Verlag erschienen. (jöt)

Sie allerdings arbeiten nicht in der Tiefsee, sondern in Zürich – wie haben Sie ein großes Rätsel der Evolution lösen können?
Das allgemeine Verständnis von Evolution ist heute, dass Neuerungen zufällig entstehen und dass die natürliche Selektion im Folgenden entscheidet, welche sich durchsetzen. Die Kraft der natürlichen Selektion steht außer Zweifel, aber diese Kraft hat ihre Grenzen. Natürliche Selektion kann Neuerungen bewahren, aber nicht erschaffen.

Sie sprechen von einer unsichtbaren Hand, die für Innovationen sorgt – das klingt nach „Intelligent Design“.
Ich achte sehr darauf, mich vom Intelligent Design fern zu halten, weil es eine sehr oberflächliche Herangehensweise ist. Das Konzept versucht nicht, die molekularen Mechanismen der Evolution zu verstehen. Die Natur ist durch Mutation und Selektion entstanden. Man braucht keinen intelligenten Designer dafür.

Für viele Menschen ist Evolution schlecht vorstellbar, weil die Natur so komplizierte Dinge hervorgebracht hat. Selbst Charles Darwin fand die Idee absurd, dass etwas so Kompliziertes wie das menschliche Auge von der Evolution hätte erschaffen werden können.
Darwin hatte keine Idee davon, woraus Augen bestehen. Er wusste nicht, dass die simpelsten Zellen Konglomerate von Milliarden von Molekülen, den Kristallinen, sind. Aber heute würde er sehen, dass Augen, die mit dem gleichen Prinzip funktionieren, mehrmals unabhängig entstanden sind in der Evolution. So haben zum Beispiel Wirbeltiere und Würfelquallen jeweils ein ganz ähnlich funktionierendes Auge entwickelt – jedoch zum Beispiel aus ganz unterschiedlichen Linsenmaterialien. Außerdem gibt es Entwicklungsstufen, die zeigen, dass sich verschiedene Augentypen auseinanderentwickelt haben. Alles Belege für die Evolution.
Das ist lange bekannt.
Die vielen Innovationen der Natur – von denen manche geradezu gespenstisch vollkommen sind – schreien nach natürlichen Gesetzmäßigkeiten, die die Innovations-Fähigkeit des Lebens erklären. Während der letzten 15 Jahre hatte ich das Glück, dass ich an der Aufklärung dieser Prinzipien mitwirken konnte.

Was sind diese Prinzipien?
Aus unseren bisherigen Befunden können wir ablesen, dass hinter der Evolution viel mehr steckt, als es auf den ersten Blick den Anschein hat. Es gibt eine geheime Architektur des Lebendigen, die eine überirdische Schönheit hat.

Sehr poetisch, aber wie soll diese Architektur aussehen?
In meiner Arbeitsgruppe haben wir die Metapher der Bibliothek entwickelt, um darzustellen, worin es in unserer Entdeckung geht. Diese Bibliotheken unterscheiden sich allerdings stark von unseren, menschlichen Bibliotheken. Wie sie organisiert sind, kann man eigentlich nur mit mathematischen Werkzeugen verstehen.

Lesen Sie bitte weiter auf der nächsten Seite.

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