Axel Lange: „Evolutionstheorie im Wandel“

Nachfolgend eine Rezension von Reinhard Junker:

Hat man schon einmal vernommen, dass die Gravitationstheorie im Wandel sei?[1] Allein die Tatsache, dass die Evolutionstheorie in starkem Wandel begriffen ist, macht deutlich, dass es sich nicht um eine naturwissenschaftliche Theorie handelt wie Theorien, die physikalische oder chemische Gesetzmäßigkeiten beschreiben, jedenfalls wenn es um Makroevolution geht, also um innovative Evolution, was das Thema des Buches von Lange ist (vgl. Junker & Widenmeyer 2021). Folgt man Axel Lange, werden die Vorstellungen von Charles Darwin und der weiterentwickelten „Modernen Synthese“ der Evolutionstheorie teilweise geradezu auf den Kopf gestellt: Evolution verläuft demnach weder zufällig noch graduell noch genzentriert. Mit „nicht zufällig“ ist gemeint, dass die Zufallsmutationen nicht die erste Geige bei den evolutionären Veränderungsprozessen spielen. Stattdessen sollen phänotypische* Änderungen eine Art Schrittmacherfunktion der Evolution ausüben. Entsprechend bedeutet „nicht genzentriert“, dass Evolution nicht nur durch Änderungen des Erbguts durch Mutationen eingeleitet werde, sondern dass auch epigenetische* Mechanismen und epigenetische Vererbung evolutionär bedeutsam seien.

Angesichts dieser Neuerungen handelt es sich bei den neuen Ansätzen nicht nur um eine Ergänzung oder Weiterentwicklung bisheriger Evolutionstheorien, sondern um einen teils erheblichen Umbau. Lange schreibt: „Darwin gibt allerdings keinen Grund dafür an, warum und wie Variationen überhaupt entstehen. Eine Lücke“ (5). Diese Lücke wird nicht-darwinistisch gefüllt. Allerdings ist die Frage nach der Entstehung des Neuen in der Evolution so grundlegend, dass der Begriff „Lücke“ für das Fehlen einer Antwort irreführend ist. Es handelt sich nicht um eine Lücke, sondern es fehlt die Hauptsache.

„Erweiterte Evolutionäre Synthese“

Mit dem Werk „Evolutionstheorie im Wandel“ liefert Lange erstmals im deutschsprachigen Raum eine ausführliche zusammenfassende Darstellung neuerer evolutionärer Erklärungsansätze. Vieles von den Ideen und Beispielen, die Lange vorstellt, wurde im Rahmen der Arbeit der SG Wort und Wissen bereits vorgestellt und kommentiert; dazu mehr im Anhang zu dieser Rezension. Im Wesentlichen geht es um folgende Faktoren und Mechanismen, die teilweise unter dem Schlagwort „Evo-Devo“ diskutiert und als „Erweiterte Evolutionäre Synthese“ zusammengefasst werden (ausführlicher Junker & Widenmeyer 2021, Junker 2015):

• Sogenannte Entwicklungszwänge („constraints“) begrenzen die mögliche zufallsbedingte Variation von Merkmalsausprägungen. Diese constraints ergeben sich durch Wechselwirkungen mit äußeren und inneren Einflüssen während der ontogenetischen* Entwicklung.
• Durch die Plastizität* der Lebewesen (Änderungen infolge von Umweltreizen, ohne Änderungen des Erbguts!) ist eine schnelle Anpassung und sogar die Offenlegung bisher verborgener Merkmale möglich, die nachfolgend durch passende Mutationen dauerhaft fixiert werden können (sogenannte „genetische Assimilation“).
• Epigenetische Veränderungen (z. B. in der Gen-Regulation) können wie die Gene selbst verändert und vererbt werden und Evolution u. U. sprunghaft beeinflussen.
• Die Umweltbedingungen haben nicht nur eine passive Rolle als Selektionsfaktoren, sondern werden durch die Lebewesen aktiv mitgestaltet (Nischenkonstruktion); dadurch beeinflussen die Lebewesen selbst auch ihre eigene Evolution.

Wie oben bereits angesprochen, ist ein bedeutsamer Unterschied zum klassischen (Neo-)Darwinismus, dass evolutive Änderungen nicht allein von den Genen (durch Mutationen) ausgehen sollen, sondern auch vom Phänotyp: Ursache-Wirkungsketten und -richtungen verändern sich, es gibt neue Kausalitäten und neue Vorhersagen (232, Tab. 6.1). Die neuen Ansätze beinhalten „richtunggebende Entwicklung“, diskontinuierliche Variation, Umwelteinflüsse auf die Variation“ (196).

Nach einem historischen Rückblick (Kapitel 2) werden in den Kapiteln 3-5 die neuen Konzepte vorgestellt und durch eine Reihe von Beispielen aus der aktuellen Forschung illustriert. Kapitel 6 bringt eine Zusammenfassung der „Erweiterte Evolutionäre Synthese“. In den beiden abschließenden Kapiteln geht es um Theorien zur Evolution des Denkens und um die Evolution des Menschen in seiner (nicht-)biologischen Zukunft.

Der Grundgedanke von Evo-Devo („evolution and development“) besteht darin, dass durch geringfügige Änderungen in der Ontogenese*, vor allem durch Änderungen von Regulationsgenen und Regulationsnetzwerken, größere Änderungen sprunghaft möglich sind. Allerdings wurde bisher nicht gezeigt, dass bei solchen sprunghaften Änderungen wirklich Neues entsteht. Lange stellt selbst fest, dass Mutationen in Regulationsgenen meist tödlich sind (57). Das ist angesichts der engen Verflechtungen organismischer Strukturen und Prozesse nicht verwunderlich. Entwicklungszwänge können nicht ohne negative Folgen aufgehoben werden, wenn sie grundlegende Ebenen der biologischen Organisation betreffen. Die experimentell nachvollzogenen Beispiele, die Lange vorstellt und diskutiert, betreffen denn auch zum einen eher relativ periphere Merkmale wie den Vogelschnabel, zum anderen zeigen sie, dass bereits vorhandene bzw. angelegte Optionen genutzt werden. Zu konkreten Beispielen sei auf die Zusammenstellung im Anhang verwiesen.

Schöpferische Kraft in den Organismen

Es fällt auf, dass nach den neuen Evolutionstheorien eine Art schöpferische Kraft in die Organismen gelegt wird. Dies zeigt sich an entsprechenden Formulierungen. So zitiert Lange den Biologen James E. Shapiro, der das Konzept eines „natural genetic engineering“ entwickelt hat. Die Forscher entdecken klare Hinweise auf Plan und Ziel in den Lebewesen, machen dafür aber nicht einen personalen Schöpfer verantwortlich, sondern befördern die Lebewesen zu handelnden Pseudosubjekten. So bezeichnet Lange den Organismus als freien Agenten. Nicht allein das Erbgut, sondern der Organismus bestimme gemeinsam mit zufälligen Effekten das phänotypische Muster (189). Die Evolution könne „schneller reagieren und Evolutionsverläufe verkürzen“,  Organismen würden „blinde Zufälligkeit nutzen, um funktionale Lösungen zu generieren, und damit zu Akteuren werden“ (195).[2]

Überhaupt kann man an vielen Stellen des Buches eine versteckte Teleologie entdecken, also Formulierungen, die eine Zielgerichtetheit beinhalten, die es aber in der Evolution nicht gibt (wie Lange selbst auf S. 10 vermerkt). Das ist der Fall, wenn gesagt wird, dass die natürliche Selektion für den Erhalt von Vielfältigkeit sorge oder dass sie dafür sorge, dass neutrale Mutationen erhalten bleiben, „denn sie dienen als Vorsorge für Neues. Wo sie fehlen, wo Robustheit fehlt, entsteht nichts Neues“ (68; Hervorhebungen nicht im Original).[3] Oder wenn festgestellt wird, „dass instruktive Prozesse zur Erzeugung von Variation existieren“ (93) und lebende Zellen und Organismen kognitive, sensible Einheiten seien, die zweckgebunden handeln und interagieren, um Überleben, Wachstum und Ausbreitung zu sichern“ (93; nach J. E. Shapiro). „In jüngerer Zeit wird statt von autonomen Reaktionsmöglichkeiten auch von Handlungsinstanzen und Akteuren des Organismus gesprochen“ (142; Hervorhebungen nicht im Original).

Die Aussage, dass die natürliche Selektion dafür sorge, dass neutrale Mutationen erhalten bleiben, da sie als Vorsorge für Neues dienen, ist besonders bemerkenswert und widersprüchlich. Denn neutrale Mutationen sind gerade dadurch definiert, dass sie nicht selektierbar sind, sondern sich – wenn überhaupt – nur zufällig durchsetzen. Es ist daher ausgeschlossen, dass natürliche Selektion für eine Art Vorrat an neutralen Mutationen sorgen kann.

Ist das Neue wirklich neu?

Die Mechanismen der neuen Evolutionstheorien ermöglichen es, vorhandene Programme oder Ausprägungsmöglichkeiten abzurufen. Das ist besonders klar zu sehen bei der Plastizität, denn sie beruht auf vorhandenen Variationsprogrammen und sie wird entsprechend definiert: Ausprägung von (angelegten) Merkmalen aufgrund von Umweltreizen ohne Änderung des Erbguts. Das ist beispielsweise der Fall, wenn Umweltbedingungen unterschiedliche Musterungen von Schmetterlingsflügeln auslösen. Das Potenzial zur Ausprägung der alternativen Muster war natürlich bereits im Organismus vorhanden.

Auch Variationen durch epigenetische Änderungen beinhalten nichts Neues, sondern rufen ebenfalls nur vorhandene Möglichkeiten ab. Zudem bleiben sie nicht dauerhaft über viele Generationen bestehen, sondern können unter geänderten Umweltbedingungen rückgängig gemacht werden und tragen daher nichts zur postulierten innovativen Evolution bei.

Nischenkonstruktion ist allenfalls eine Rahmenbedingung für Veränderungen, aber geänderte Umweltänderungen an sich erschaffen keine neuen Konstruktionen; dabei spielt es keine Rolle, ob die Umwelt durch Lebewesen oder abiotisch geändert wurde. Schließlich sind Entwicklungszwänge nur einschränkender Natur und verhindern nennenswerte Evolution statt sie zu fördern. Daher muss eine sogenannte Dekanalisierung erfolgen, um nennenswerte Evolution überhaupt möglich zu machen. Entwicklungszwänge müssen aufgehoben werden. Lange schreibt: „Die Entwicklung wird dekanalisiert oder auf das neue Phänotypmerkmal neu kanalisiert“ (49). Die entscheidende Frage ist aber, woher dieses neue Merkmal kommt bzw. wie es entsteht. Auch Dekanalisierung an sich wäre nur eine Voraussetzung, aber keine Ursache für Änderungen.

Lange räumt ein, dass Merkmale nur „in Blöcken“ evolvieren können (59). Das liegt an den vielfältigen Verflechtungen der Lebensprozesse, die zudem mehrere Ebenen umfassen (von der Genetik bis zum Verhalten). Eine blockweise Evolution sei mit geringem Aufwand aber beispielsweise durch Heterochronie* möglich. Das ist eine zeitliche Verschiebung von ontogenetischen Entwicklungsprozessen. Aber auch dadurch entsteht nichts Neues, sondern Vorhandenes wird unterschiedlich ausgeprägt; Heterochronie ist ein Aspekt der Plastizität der Lebewesen (s. o.).

Lange setzt wie andere Evo-Devo-Forscher darauf, dass Evolution durch Veränderung der genetischen Schalter (63) oder durch neue Kombinationen der Schalter (65) erfolgen kann. Das sei weitaus effizienter, als Hunderttausende solcher Schalter vorzuhalten“ (63; in diesem Satz steckt wieder Teleologie). Aber es gibt keine dokumentierten Beispiele dafür, dass Veränderungen in der Gen-Regulation zu konstruktiven Veränderungen führen; es sei denn, es handelt sich um Abruf vorhandener Möglichkeiten. Das Beispiel der Entstehung von Hörnern bei Käfern ist hierzu instruktiv (131ff.). Forscher fanden kürzlich heraus, dass bei der Ausbildung von Hörnern am Kopf teilweise dieselben Regulationsgene aktiviert werden wie bei der Ausbildung der Flügel. Evolutionstheoretiker mutmaßen, dass vorhandene Gene, die für die Ausbildung der Flügel benötigt werden, neu verschaltet wurden. Aber zum einen ist nicht bekannt, wie eine solche Verschaltung bei einem ganz anderen Organ (Horn statt Flügel) erfolgt. Zum anderen erklärt diese Neuverschaltung nicht den Bauplan für das Horn; dieser müsste neu hinzukommen. Lange meint in diesem Zusammenhang, Realisierungsbedingungen für Innovationen könnten Schwelleneffekte und Selbstorganisationsfähigkeit sein (139). Diese Begriffe erklären jedoch nichts, der Prozess der evolutiven Entstehung ist unbekannt.[4]

Fazit

Die Biologen, die die „Evolutionstheorie im Wandel“ sehen, realisieren die grundlegenden Defizite der Modernen Synthese der Evolutionstheorie (Neodarwinismus). Bei der Suche nach neuen Evolutionsfaktoren nehmen sie verstärkt Bezug auf angelegte Optionen wie Plastizität, Epigenetik, Heterochronie und andere Faktoren. Aber diese Faktoren erfordern noch mehr als einzelne Merkmale Plan und Programmierung. Beispielsweise ist es sehr viel anspruchsvoller, Variationsprogramme zu entwickeln, die auf Umweltreize reagieren (Plastizität) und somit die Realisierung verschiedener Merkmalsausprägungen ermöglichen, als ein bestimmtes fixes Merkmal zu entwerfen. Man kann die Befunde so interpretieren: Die „neuen“ Evolutionsmechanismen leben von einem geschaffenen Potenzial.

Glossar

Epigenetik: In der Epigenetik geht es darum, welche Faktoren die Aktivität von Genen beeinflussen, also z. B. wann welche Gene abgelesen oder blockiert werden.

Heterochronie: zeitliche Verschiebung von -> ontogenetischen Entwicklungsprozessen.

Ontogenese: Entwicklung eines Individuums von der befruchteten Eizelle bis zum ausgewachsenen Organismus.

Phänotyp: äußere Erscheinungsform einschließlich physiologischer Merkmale

Plastizität: Fähigkeit eines Organismus, Merkmale je nach auftretenden Umweltreizen in unterschiedlicher Weise auszubilden, z. B. dickere Hornhaut bei mechanischer Beanspruchung, größerer Zahl von roten Blutkörperchen in dünnerer Luft.

Literatur

Junker R (2015) „Brauchen wir eine neue Evolutionstheorie?“ Stud. Integr. J. 22, 48–51.

Junker R & Widenmeyer M (2021) Gibt es eine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie? In: Junker R & Widenmeyer M (Hrsg.) Schöpfung ohne Schöpfer? Holzgerlingen.

Anhänge

1. Einzelne Aspekte

Widersprüchliche Aussagen zur natürlichen Selektion. Der Autor schreibt Widersprüchliches zum Wirken der natürlichen Selektion. Einerseits: Allein die natürliche Selektion ist der Hebel, der Mechanismus oder Prozess, der das evolutionäre Geschehen auf der Erde bestimmt“ (4). Andererseits: „Selektion kommt für das Entstehen von Neuem nicht infrage, denn Selektion kann erst angreifen, wenn ihr etwas zum Angreifen geboten wird“ (135). Natürliche Selektion verliere die Alleinregie. Sie bewirke ein Finetuning , „‘nickt‘ unter Umständen ein Merkmal ab, das die Ontogenese konstruiert hat“ (250).

Evolution ist selbstverständlich und steht als Antwort immer schon fest. „Niemand zweifelt mehr ernsthaft daran, dass … Merkmale hundertprozentige Produkte der Evolution sind. Antworten, die noch fehlen, wird es irgendwann geben“ (11). Zweifel an der Evolution hätten „nur noch die Ewiggestrigen“ (11). „Ich, Bewusstsein und Geist sind aus naturwissenschaftlich-monistischer Sicht Produkte neuronaler Elemente und Prozesse, die wir wahrscheinlich in Zukunft erklären können“ (282). An vielen Stellen des Buches wird Evolution als Selbstverständlichkeit vorausgesetzt, auch wenn man praktisch nichts über sie weiß: So wird z. B. der Nestbau als „eine großartige Innovation und Nischenkonstruktion in der Evolutionsgeschichte“ angesehen (212), ohne dass die Entstehungsweise bekannt ist. An die Stelle von Erklärungen treten bloße Geschichten: „Morphologische Strukturen und Organsysteme variieren und evolvieren als integrierte Einheiten, wobei viele Änderungen koordiniert erfolgen, sodass komplexe Variation möglich ist, ohne dass der Organismus funktionsunfähig wird“ (72). Sätze wie „Organismische Diversität kann durch Evolvierbarkeit und Constraints des Entwicklungssystems erklärt werden“ (252) sind Worthülsen ohne Erklärung.

Einerseits „weiß“ der Autor, dass menschliches Bewusstsein ein Ergebnis der Evolution des Gehirns ist. Die Selbstrepräsentation verbessere die evolutionäre Fitness und stehe daher im Rahmen der Evolutionstheorie (271). „In ihrem Verlauf ist die Evolution irgendwann an einen Punkt gelangt, an dem derartige Sinnzusammenhänge in Form von Artefakten in Erscheinung traten“ (275). Andererseits stellt Lange fest: „Die Biologie kann die geistige Fähigkeit des Menschen bis heute nicht ‚verstehen‘. Sie hat keinen Zugang zum geistigen Ursprung …“ (280).

Veraltete Argumente. Der menschliche Embryo habe einen Schwanz im Mutterleib, der zurückgebildet wird (9). Es gebe Mängel wie „schwache Wirbelsäule, der enge Geburtskanal der Frau, der blinde Fleck auf der Netzhaut des Auges und zahlreiche weitere“; wir würden „unsere Vergangenheit als Fisch nicht los“ (35).

Unlogische Argumentation. Lange erklärt, dass die Entstehung einer embryonalen Entwicklung im Mutterleib und die Entstehung einer Plazenta nach einem „gewaltigen evolutionären Sprung“ aussieht, um anschließend festzustellen: „Allzu kompliziert kann es wiederum nicht gewesen sein, gibt es doch zahlreiche Fische, …, die lebend, und andere, die nicht lebend gebären“ (10). Das ist etwa so wie wenn man sagen würde: Die Entwicklung von Weltraumraketen kann nicht allzu kompliziert gewesen sein, schließlich haben das neben den Amerikanern auch die Russen und die ESA geschafft.

Vorhersagen der Evolutionstheorie. Aus der Evolutionstheorie lassen sich Vorhersagen ableiten, z. B. „dass die Artenvielfalt in den nächsten Jahrzehnten weiter abnehmen wird“ (9).

2. Publikationen der SG Wort und Wissen zu Beispielen und Konzepten des Buches

Borger P (2021) Standing Variation: Das Rätsel der Buntbarsche gelöst? Stud. Integr. J. 28, 63–64.

Junker R (2006) Evolution vom Wasser ans Land: gar nicht so schwer? Stud. Integr. J. 21, 107–109. (Flösselhecht)

Junker R (2006) Schnabelvariation bei Darwinfinken: nur ein Schalter. Stud. Integr. J. 13, 50–51.

Junker R (2006) Rezension: M.W. Kirschner & J.C. Gerhart. The Plausibility of Life. Resolving Darwin’s Dilemma. Stud. Integr. J. 13, 53–56.

Junker R (2008) Evo-Devo als Schlüssel für Makroevolution? Genesisnet.

Junker R (2007) Evolution eines Polyphenismus – Beleg für  Evolution oder für polyvalente Stammform? Stud. Integr. J. 14, 97–98. (Tabakschwärmer)

Junker R (2015) „Brauchen wir eine neue Evolutionstheorie?“ Stud. Integr. J. 22, 48–51.

Junker R (2016) In 50 statt in 12 000 Jahren: Wiederholte Anpassungen bei Stichlingen. Stud. Integr. J. 23, 121–122.

Junker R (2020) Wie Käfer zu ihren Hörnern kamen. Stud.  Integr. J. 27, 44–45.

Junker R & Widenmeyer M (2021) Gibt es eine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie? In: Junker R & Widenmeyer M (Hrsg.) Schöpfung ohne Schöpfer? Holzgerlingen, S. 35–64.

Vedder D (2012) Gründereffekt bei Eidechsen: ein Freilandexperiment auf Inseln. Stud. Integr. J. 19, 107–109.

Winkler N (2005) Über genetische Schalter bei Stichlingen. Stud. Integr. J. 12, 32–34.

Winkler N (2007) Fleckige Flügel für Fruchtfliegen. Evolution komplexer Eigenschaften: veränderte Regulation oder echter Neuerwerb? Stud. Integr. J. 14, 20–25.

Anmerkungen

[1] Der Autor Axel Lange meint, die Evolution des Lebens sei ein „Fakt, genau wie die Gravitation“ (9). Gemeint ist Makroevolution, die gesamte hypothetische evolutionäre Geschichte des Lebens.

[2] Weitere Zitate: Organismen können zu „Akteuren bei der Konstruktion ihrer eigenen neuen Merkmale werden“ (248). Es kommt „ das eigene formbildende und funktionale Gestaltungspotenzial  des Organismus und seiner Ebenen …zur Geltung“ (249). „Der Zufall (‚zufällige Mutation‘) verliert einerseits Gewicht …, andererseits nutzt die Entwicklung Stochastizität aktiv“ (250).

[3] Lange meint, dass neutrale Mutationen, die sich im Erbgut ansammeln, zur Robustheit beitragen, also Fehler abpuffern. Zugleich sollen die das Potenzial für Neues bieten.

[4] Ein Beispiel dafür, wie vage die Entstehung evolutionärer Innovationen beschrieben wird: „Die wichtigste Aussage in diesem Zusammenhang ist die, dass weder die Selektion noch das Genom den geschilderten Prozess allein steuern. Er wird gesteuert durch autonome Reaktionsmöglichkeiten des Entwicklungssystems auf kleine Störgrößen. Das spezifische morphologische Produkt, in diesem Fall die Innovation, wird diktiert von der Antwort des Entwicklungssystems (Müller 2010)“ (142).