Viele spannende Leserfragen zum Thema „ Evolution” haben die bdw-Redaktion nach dem Aufruf im Septemberheft erreicht. Die Experten waren stark gefordert.
Michael Odenwäller aus Dortmund fragt:
Wie kommt es, dass alle Entwicklungen abgeschlossen zu sein scheinen? Wenn die Evolution ein Prozess ist, der kontinuierlich fortschreitet, müsste es nicht nur fertig entwickelte Lebewesen geben, sondern auch Zwischenstadien, die noch nicht am Ende angekommen sind.
Axel Meyer: Genau das ist auch der Fall. Es gibt keine „fertig entwickelten” Organismen, sondern immer nur „Zwischenstadien” – obwohl ich diesen Begriff nicht benutzen würde, denn er deutet an, dass es irgendwohin ein Ziel gibt. Aber das stimmt nicht. Die Evolution hat keine Richtung, kein Ziel. Die Organismen verändern sich zwar ständig, aber das führt nicht unbedingt zu „ fortschrittlicheren” Lebewesen, sondern nur zu besser an eine veränderte Umwelt angepassten Lebensformen. Und manchmal nicht einmal das. Einige Lebewesen sind nur deshalb erfolgreich, weil sie das Glück haben, dass es in ihrem Lebensraum keine Konkurrenz gibt. Es ist unter Evolutionsforschern sogar umstritten, ob das Leben insgesamt komplexer wird. Es kann gut sein, dass die Vielfalt an Organismen vor einer halben Milliarde Jahren schon genau so groß war wie heute – nur ganz anders aussah.
Thomas Lasar aus Aschaffenburg will wissen: Gibt es einen wissenschaftlich belegten Fall, bei dem lückenlos nachgewiesen werden konnte, dass eine Art aus einer anderen Art hervorging?
Axel Meyer: Natürlich gibt es viele evolutionäre Linien, die man inzwischen anhand von Fossilienfunden sehr genau nachvollziehen kann: etwa die Linie vom kleinen waldbewohnenden Urpferdchen zum heutigen Steppentier Pferd. Die Fossilien zeigen sehr schön, wie die Tiere immer größer wurden und wie sich vier der fünf Zehen langsam zurückbildeten und das erste Glied der Mittelzehe immer länger wurde – bis es zu dem wurde, was wir heute als „Fuß” der Pferde kennen. Auch die Entwicklung von den Fischen zu den Amphibien ist inzwischen sehr gut belegt. Man sieht zum Beispiel sehr genau, wie sich bei der Anpassung an das Landleben das Innenohr und die Kieferaufhängung veränderten. Zu Darwins Zeit wusste man das alles noch nicht, aber heute gibt es reichlich Funde. Man kann die Artentstehung sogar bei heute lebenden Tieren nachvollziehen. Meine Arbeitsgruppe forscht an Kraterseen in Nicaragua. Diese Seen sind sehr jung, etwa 6000 Jahre alt, und haben keine Verbindung zu anderen Gewässern. Wie die Fische dort hineingekommen sind, weiß man nicht. In ihrem isolierten Gewässer können sie sich nicht mit anderen Tieren ihrer Art vermischen. Dadurch prägen sich neue Eigenschaften rasch aus. In den Kraterseen fanden wir Fische, die sich inzwischen so stark von ihren Verwandten in Nachbargewässern unterscheiden, dass man schon von einer neuen Art sprechen kann.
Dietmar Müller aus St. Wendel fragt: Wie erklärt die Wissenschaft die Entwicklung der Blutgerinnung aus darwinistischer Sicht? Die Blutgerinnung ist ein außerordentlich komplizierter Prozess, eine lange Kaskade aus biochemischen Vorgängen, die nur so funktionieren kann, wie sie es eben tut. Jede Abweichung führt beinahe zwangsläufig zum Tod eines Organismus.
Axel Meyer: Bei der Blutgerinnung kann wirklich viel schief gehen, und es gibt mehrere Krankheiten dieses Systems. Aber der Tod ist eben nicht zwangsläufig. Schon die Tatsache, dass es Menschen gibt, die mit der Bluterkrankheit leben und Kinder bekommen, zeigt, dass Überleben und Fortpflanzen auch bei starken Veränderungen möglich ist und dass die Träger solcher Gen-Veränderungen nicht zwangsläufig aussterben. Selbst bei komplexen biochemischen Vorgängen gibt es noch Veränderungsmöglichkeiten. So kann sich eines der daran beteiligten Gene verdoppeln, wenn das Erbgut bei der Meiose (der Reifeteilung der Keimzellen) in den Hoden oder Eierstöcken vervielfältigt wird. Das passiert immer wieder. Und dieses neue Gen ist nicht lebenswichtig, da das Original ja die ursprüngliche Aufgabe übernimmt. Es kann gefahrlos mutieren und so eine neue Funktion erlangen oder seinen Funktionsbereich erweitern.
Dr. Beate Brodmeier aus Bonn möchte wissen: Warum haben manche Tiergruppen das Evolutionspotenzial, sich zu vielen neuen Arten weiterzuentwickeln, während andere Tiergruppen dieses Potenzial nicht besitzen und deswegen aussterben?
Axel Meyer: Der Biologe Thomas Huxley hat einmal augenzwinkernd gesagt: „Gott muss eine große Vorliebe für Käfer haben, weil er so viele davon gemacht hat.” Es ist die artenreichste Gruppe aller Organismen. Warum manche Tiergruppen so erfolgreich sind, wissen wir nicht. Möglicherweise hat es etwas mit der Körpergröße zu tun. Von den kleinen Insekten gibt es viel mehr Arten als von den großen Wirbeltieren. Andererseits ist die Aufspaltung in viele Arten auch nicht das alleinige Maß für evolutionären Erfolg. Von den Brückenechsen gibt es nur zwei Arten, dafür gibt es diese Tiergruppe schon seit mehreren Hundertmillionen Jahren. Außerdem spielt der Zufall eine große Rolle dabei, warum eine Art zu einem bestimmten Zeitpunkt Erfolg hat oder auch nicht. Der US-amerikanische Evolutionsforscher Stephen Jay Gould war überzeugt: Wenn wir die Evolution an einem bestimmten Punkt neu starten würden, sähe das Ergebnis ganz anders aus, als wir es heute kennen. Über das Evolutionspotenzial wird unter den Forscher heftig debattiert: Waren die Dinosaurier evolutionär sowieso schon am Ende, als der Meteorit vor 65 Millionen Jahren einschlug, oder nicht? Und wären wir Säugetiere heute so erfolgreich, wenn die Dinosaurier nicht ausgestorben wären? Hätten wir das Potenzial dazu gehabt? Leider können wir keine Experimente machen, um dies herauszufinden.
Dr. Wilhelm von Kameke aus Karlsruhe stellt die Frage: Wie erklärt sich die Entwicklung rudimentärer Organe, zum Beispiel der Augen von Höhlenbewohnern? Gibt es dort einen selektiven Druck, dass die Augen so einheitlich gebaut sein müssen wie bei sehenden Tieren?
Axel Meyer: Augen herzustellen bedeutet für einen Organismus viel Aufwand und Energieverbrauch. Wenn Tiere in Höhlen einwandern und ständig im Dunkeln leben, fehlt der Selektionsdruck, das Sehvermögen aufrechtzuerhalten: Die Augen bilden sich zurück. Das geht erstaunlich schnell. Kollegen aus den USA haben mexikanische Höhlenfische untersucht. Bei denen dauerte die Rückbildung der Augen nur wenige Tausend Jahre. Wenn man sich diese Fische genauer anschaut, stellt man fest, dass es zwischen den einzelnen Individuen enorme Unterschiede gibt, je nachdem ob sie nah am Höhlenausgang leben oder fern davon. Manche haben rudimentäre Augen ohne Linsen, aber noch mit einer Netzhaut, andere haben keine Netzhaut mehr, sondern nur noch Augenflecke mit ein paar Sinneszellen.
Manfred Kleinhölter aus Neuenkirchen rätselt: Wie kann man sich das Fehlen eines Fells beim Menschen erklären? Alle Menschenaffen sind behaart, nur der Mensch kaum.
Friedemann Schrenk: Unsere Vorfahren verloren ihr Fell wahrscheinlich, als sie anfingen, Dauerläufer zu werden. Vermutlich geschah dies schon zu Zeiten von Homo erectus vor ungefähr einer Million Jahren. Für einen Langstreckenläufer ist eine gute Kühlung sehr wichtig, und das funktioniert mit Schwitzen ganz hervorragend. Zugunsten von Schweißdrüsen wurden die Haarzellen reduziert, und der Pelz ging verloren. Das Haupthaar ist nicht der Rest einer ehemaligen Körperbehaarung, sondern steht in Zusammenhang mit der Thermoregulation des Körpers. Die Behaarung im Schambereich hat möglicherweise beim Paarungsverhalten eine Signalfunktion übernommen.
Fritz K. H. Stäter aus Frankfurt/Main möchte wissen: Warum gibt es so viele Menschentypen mit so unterschiedlicher Körpergröße, Hautfarbe, Bartstärke und Augenform? Und das obwohl die Menschheit mit circa 150 000 Jahren sehr jung ist und unterschiedliche Typen oft sehr ähnliche Lebensräume besiedeln.
Friedemann Schrenk: Die Menschheit ist morphologisch tatsächlich sehr variabel. Sie kann sich das offensichtlich im Gegensatz zu anderen Tierarten leisten. Bei den frühen Hominiden war dies wohl nicht der Fall, aber nachdem Homo sapiens vor etwa 140 000 Jahren Afrika verlassen hatte, besiedelten kleine Gruppen völlig verschiedene Lebensräume. Sie mussten sich ihrer neuen Umwelt anpassen, und so setzten sich vorteilhafte Mutationen schnell durch. Außerdem lebten die Frühmenschen meist isoliert von anderen Gruppen und konnten sich deshalb kaum vermischen. So verbreiteten sich manche Mutationen sehr schnell innerhalb einer Gruppe. Dabei zeigen sich typische Trends: So haben Menschen in kälteren Klimazonen in der Regel einen größeren Rumpf und kürzere Extremitäten, um weniger Wärme zu verlieren. In warmen Regionen ist der Körper meist zierlicher, Arme und Beine sind länger. Ähnlich ist es mit der Hautfarbe: je schwächer die Sonneneinstrahlung, desto heller die Haut. So kann sie auch bei wenig Sonne noch ausreichend viel Vitamin D produzieren.
Reiner Straub aus Sternenfels schreibt uns: In Bezug auf den Menschen würde mich interessieren, ob dessen Entwicklung als abgeschlossen betrachtet wird oder ob hier noch weitere Entwicklungsschritte für denkbar gehalten werden.
Friedemann Schrenk: Heute ist die biologische Evolution des Menschen weitgehend abgeschlossen. Die ganze Welt ist von Menschen besiedelt. Es gibt keine unerschlossenen Lebensräume mehr, an die sich eine kleine Pioniergruppe anpassen müsste. Außerdem vermischt sich die Menschheit sehr stark. Es ist darum unwahrscheinlich, dass sich eine neue Mutation durchsetzen wird. In unserer modernen Welt spielen außerdem körperliche Anpassungen, zum Beispiel an das Klima, keine so entscheidende Rolle mehr. Die kulturelle Evolution ist für uns viel bedeutender. Allerdings wird der Verlust von nicht mehr benötigten Merkmalen weitergehen, zum Beispiel der Weisheitszähne, auf die der heutige Mensch aufgrund veränderter Ernährung und Nahrungsaufbereitung nicht mehr angewiesen ist. Und natürlich kann die biologische Evolution jederzeit weitergehen. Wenn ein Meteorit große Teile der Menschheit vernichten würde, gäbe es wieder kleine Gruppen von Menschen, die die entvölkerten Gebiete neu besiedeln und sich ihnen anpassen würden. Ähnliches wird geschehen, wenn wir tatsächlich den Weltraum erobern. Vielleicht treiben wir mit der Gentechnik aber auch unsere Evolution selber voran.
Michael Odenwaeller stellt noch diese Frage: Gibt es wissenschaftlich haltbare alternative Theorien zur Entstehung der Arten?
Ulrich Kutschera: Die Evolutionsbiologie ist heute ein komplexer Forschungszweig, in dem nicht nur Biologen, sondern auch Geophysiker, Chemiker und Mathematiker arbeiten. Das heutige Theoriensystem reicht von der molekularen bis zur ökologischen Ebene. So erklärt zum Beispiel die Endosymbionten-Theorie den Ursprung der ersten kernhaltigen Zellen mit Organellen, während andererseits die Theorie der Verwandtenselektion das Zusammenleben und altruistische Verhalten im Insektenstaat plausibel macht. Untersucht wird unter anderem, wie die ersten Zellen entstanden sind, wie sich Arten wandeln und im Verlauf der Jahrmillionen aufspalten. Diese komplexen Vorgänge werden unter Einsatz biochemisch-molekulargenetischer Methoden und der Geochronologie – der Altersdatierungen von fossilientragendem Sedimentgestein – erforscht und in Form verschiedener naturwissenschaftlicher Theorien dargelegt beziehungsweise erklärt. Wissenschaftlich sinnvolle Alternativen hierzu sind mir nicht bekannt, und ich sehe auch keinen Bedarf, denn trotz offener Fragen, die es in allen Forschungsgebieten gibt, erklärt das Theoriensystem „Evolutionsbiologie” die dokumentierten Veränderungen der Lebewesen im Laufe der Jahrmillionen recht gut. ■
Weitere Fragen und Antworten finden Sie im Internet unter www.wissenschaft.de
aufgezeichnet von Thomas Willke
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Biografie, Reportage und Reisebericht: Jürgen Neffe DARWIN Das Abenteuer des Lebens Bertelsmann Gütersloh 2008, € 22,95
Faktenbasierter biografischer Roman: Irving Stone DER SCHÖPFUNG WUNDERBARE WEGE Das Leben des Charles Darwin Rowohlt Hamburg 2005, € 9,90
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Vier große Werke in einem Band: Charles Darwin GESAMMELTE WERKE Zweitausendeins Frankfurt am Main, € 7,99
Josef H. Reichholf EVOLUTION Was stimmt? Die wichtigsten Antworten. Herder Freiburg 2007, € 7,90
Ulrich Kutschera EVOLUTIONSBIOLOGIE Ulmer, Stuttgart 3. Auflage 2008 , € 39,90
Ulrich Kutschera TATSACHE EVOLUTION Was Darwin nicht wissen konnte dtv, München 2009, € 14,90
AUSSTELLUNG
Ab 30. September 2009 in Stuttgart: DER FLUSS DES LEBENS 150 Jahre Evolutionstheorie Staatliches Museum für Naturkunde Baden-Württemberg www.naturkunde-bw.de Weitere Ausstellungen zum Darwin-Jahr sind in Berlin, Frankfurt, Jena, Osnabrück und anderen Städten geplant.
REISEN
VisitBritain, die Tourismus-Agentur Großbritanniens, hilft beim Planen einer Reise auf Darwins Spuren in England: www.visitbritain.de
INTERNET
Darwins Briefe im Internet: www.darwinproject.ac.uk
Deutsche Aktivitäten zum Darwin-Jahr: www.darwin-jahr.de
GESUCHT: EIN NEUER DARWIN
2009 wird Charles Darwin überall gefeiert. Einer feiert nicht mit: der Freiburger Mediziner Joachim Bauer. In seinem aktuellen Buch fordert er die Wissenschaft sogar auf, „Abschied vom Darwinismus” zu nehmen („Das kooperative Gen”, Hoffmann und Campe, € 19,95).
Ist Bauer ein Spielverderber? Oder gar ein fromm gewordener Wissenschaftler, der zur Schöpfungslehre übergetreten ist? Beides nicht. Der ehemalige Genforscher – Spezialgebiete: Immunsystem und menschliches Gehirn – hat nur die aktuelle Fachliteratur der Genomforscher genauer studiert als andere Evolutionstheoretiker. Und da hat er einiges gefunden, was zur alten Lehre von Mutation und Selektion als alleinigen Triebkräften der Evolution nicht recht passen will. Und schon gar nicht zu Darwins Vorstellung vom „Kampf ums Dasein”.
Zum Beispiel die „springenden Gene” oder „Transposons”, die sich auch im menschlichen Gen-Bestand reichlich finden. Entdeckt wurden sie in den 1940er Jahren von der amerikanischen Botanikerin Barbara McClintock beim Mais: Gene, die sich von ihrem angestammten Ort wegbewegen, anderswo eingliedern und dort Unfug anrichten – oder eine neue Mais-Variante erzeugen. Mit so etwas hatten die Kollegen der Genforscherin nicht gerechnet, und so dauerte es bis 1983, dass sie den Nobelpreis erhielt. Bis dahin hatte sie weitere Erkenntnisse über die springenden Gene gewonnen, die sie so zusammenfasste: „Ein Genom kann sich verändern, wenn es mit ungewohnten äußeren Bedingungen konfrontiert ist.” Das hat die moderne Genomforschung eindrucksvoll bestätigt.
Bauer beschreibt anschaulich und im Detail, was man darüber weiß: Genome verändern sich unter Umweltstress nicht blind zufällig, aber auch nicht exakt determiniert, sondern geradezu künstlerisch-kreativ, wie es nur das Leben selbst fertigbringt. Ein so verstandenes Genom ist eben nicht wehrlos dem Wüten des Zufalls ausgeliefert, und es muss nicht auf den Ausleseprozess der Umwelt (den Selektionsdruck) warten, um neue Lösungen für geänderte Zeiten zu produzieren.
Fazit: Die Evolution zeigt ein neues Gesicht, das nur ein neuer Darwin überzeugend beschreiben könnte. Bauer ruft dazu auf, den Jubilar zu korrigieren, wo es nötig ist. JR
Ohne Titel
