Unsere genetischen Verwandtschaften


Von Karl Sumereder

Dieser Begriff steht für die entwicklungsgeschichtlich erblich bedingten Zusammenhänge aller Lebensformen. Gemäß unserer physikalischen Erkenntnisse leben wir in einem unermesslichen Universum, das fast gänzlich aus von „normaler“ Materie entleertem Raum besteht und von masselosen Elementarteilchen des Lichts und elektromagnetischer Strahlung erfüllt ist. Das Universum enthält, abgesehen von der rätselhaften „dunklen Materie“ und „dunklen Energie“, nur relativ wenig „normale“ Materie, die meiste davon in heftiger Bewegung; davon einen verschwindend kleinen Anteil lebender Materie. Diese ist mit Eigenschaften wie einem niederen und höheren Bewusstsein ausgestattet. Wie Detlev Ganten („Naturwissenschaft“, Deutscher Taschenbuch Verlag, 2006) meint, hat man heute wissenschaftlich eine gute Vorstellung davon, wie die Stationen auf dem Weg zum Phänomen Leben ausgesehen haben müssen.

Die wissenschaftliche Schöpfungsgeschichte in Kurzform

Nach dem Abklingen des großen Meteoritenbombardements aus dem Weltall war die Atmosphäre der Erde sauerstofffrei, reduzierend, dicht, nass, heiß und giftig. Erfüllt von Blitzen, vulkanischem Staub und aus heißen Quellen austretenden Dampfwolken. Die Urgase CO2, NH3, CH4, H2O und H2 reagierten untereinander und bildeten während langer Zeiträume Aminosäuren, Alkane, Säuren, Lipide. Es entstanden erste zellähnliche Strukturen, welche erstaunlicherweise begannen, sich selbst zu vervielfältigen. Aus den ursprünglichen drei Hauptstämmen Bacteria, Archaea und Eukaryonten entstanden in der Folge Millionen kleinere oder größere Abzweigungen von Lebensformen. Gemäß Charles Darwin (1809–1882) setzte schon in der Vorzeit durch (genetische) Variation und natürliche Selektion die biologische Evolution ein. Die Erde wurde zur Heimat von Chemobakterien und schleimigen grünen Biomatten, den Urgebilden aller Pilze, Pflanzen und Tiere. Lebensformen sind komplexe Ansammlungen von biologischen Zellen. Etwas, das nicht aus Zellen besteht, lebt auch nicht. Die „primitivsten“ Lebewesen sind die Einzeller. Wir Menschen haben etwa 100 Billionen Zellen. Aus einer letztlich nicht erklärbaren kooperativen Wechselwirkung zwischen Nukleinsäure- und Proteinmolekülen ist die genetische Information zum Aufbau körperlicher Strukturen hervorgegangen. In derartigen ursprünglichen Netzwerken wurden im Rahmen der seinerzeitigen Umweltbedingungen hinreichend lange Kernsäureketten gebildet und gleichzeitig die Fehlerhäufigkeit bei der Replikase gesenkt. Von der Molekularbiologie erfahren wir, dass die Entstehung von Leben aus lebloser Materie ein Ereignis von extremer Unwahrscheinlichkeit gewesen ist. Die Wahrscheinlichkeit von wahllos aus dem Universum herausgegriffenen Atomen und Molekülen, innerhalb einer beliebigen noch so langen Zeiteinheit, Teil eines lebenden, sich replizierenden Organismus zu werden, sei von null nicht unterscheidbar. Andererseits gibt es auch Ansichten, wie jene von Hans Joachim Bogen („Mensch aus Materie“, Droemer-Knaur Verlag, 1976) wonach die Entstehung des Lebens kein singuläres Ereignis, keine Sache des Zufalls, sondern eine Konsequenz der naturgesetzlichen Bedingungen, die in der Urgeschichte der Erde geherrscht haben mochten, gewesen ist. Gemäß dem Biochemiker und Genforscher Jacques Monod (1910–1976) hingegen, war die Wahrscheinlichkeit eines ursprünglichen, ungeschützten, zufällig synthetisiertem Gens, sich in einer Flüssigkeit mit Enzymen zu finden, gleich null. Dass Enzyme, selbst hochkomplexe und hoch spezialisierte Moleküle, gerade zu einem DNA-Molekül (Gen) passen und ihm bei seiner zweiten Hauptfunktion, der Erzeugung neuer Enzyme, und bei seiner Replikation helfen würden, sei nicht einfach nachvollziehbar.

Das Erbgut im Zellkern (Genom)

Die in den letzten Jahrzehnten molekularbiologischer Forschung gewonnenen Erkenntnisse über hochkomplexe Genome, Enzyme und Chromosomen sowie über die vermutlichen Minimalbedingungen des Lebens sind sehr erstaunlich. Ein Protein, auch ein Grundbaustein des Lebens, ist bereits so komplex, dass es nicht durch bloßen Zufall hätte entstehen können. Der Biochemiker Isaac Asimov (1920–1999) hat berechnet, wie viele Möglichkeiten es gibt, die Bausteine des Blutfarbstoffs Hämoglobin anzuordnen, ohne dass Hämoglobin entsteht. Sein Rechenergebnis hat 190 Nullen. Keine kleine Zahl, wenn man bedenkt, dass die Zahl der Atome im Universum lediglich 80 Nullen zu bieten hat. Konrad Lorenz (1903–1989) erläutert in „Die Rückseite des Spiegels“ (Deutscher Taschenbuch Verlag, 1979), dass jeder Zellkern der Körperzelle eines Lebewesens einen kompletten Satz des Erbguts (Genom), zirka 30.000 pro Zelle, enthält. Gene sind Nukleinsäureabschnitte (DNA) in einer molekularen Folge von vier chemischen Bausteinen, den Basen Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Thymin (T), die immer paarweise (AT und CG) angeordnet sind. Unser Erbgut besteht aus etwa 3,2 Milliarden dieser Basenpaare, die in jedem Zellkern auf 46 größere eng gewickelte DNA- und Proteinpakete, die Chromosomen, verpackt sind. Eine rätselhafte und für uns kaum begreifliche Faszination des mikroskopisch Kleinen. Das DNA-Großmolekül fungiert als Informationsträger. Der „codierte“ Bauplan für jede Art von Lebewesen ist in den Doppelsträngen der Nukleinsäure-Kettenmoleküle niedergelegt. Dieser „Code“ wird bei jeder Zellteilung redupliziert, indem der Doppelfaden des Nukleinsäure-Moleküls in zwei Hälften zerfällt, deren jede sich alsbald wieder zu einem Doppelfaden ergänzt. Bei der Reduplikation der Nukleinsäure-Fäden passieren gelegentlich kleine Fehler, was zur Folge hat, dass der Code der neu gebildeten Doppelschraubenhälfte in kleinen Einzelheiten von dem der vorgegebenen abweicht. Dies wird als eine Mutation, eine Veränderbarkeit der Gene bezeichnet.

Diese kleinen Veränderungen, durch die eine Neukombination von Erbanlagen verursacht wird, haben in den meisten Fällen eine Verminderung der Aussichten zur Folge, die ein betroffenes Individuum bezüglich Energiegewinnung und zum Überleben hat. In Ausnahmefällen aber setzt eine Mutation oder Neukombination von Erbanlagen einen Organismus in den Stand, seine Umwelt besser zu nützen. Im gleichen Ausmaß steigen die Überlebens- und Fortpflanzungsaussichten des begünstigten Organismus und sinken die der nicht in gleicher Weise neu ausgestatteten.

Geheimnisvolle Lebensfunktionen

Die Entdeckung der Molekülstruktur der Desoxyribonukleinsäure (DNA) durch James Watson und Francis Crick im Jahr 1953 gehört zu den großen Schlüsselereignissen der Wissenschaftsgeschichte. Mit der Genomanalyse wurde die Arbeit am „Stammbaum des Lebens“, welchen man sich aber eher wie ein stark verwurzeltes und verzweigtes Gebüsch vorzustellen hat, auf ein neues Fundament gestellt. Seither ist es möglich, die Verwandtschaft von Lebewesen nicht nur durch den mühsamen Vergleich von versteinerten Knochen und Zähnen und Ähnlichem zu rekonstruieren, sondern auch durch den Vergleich der Genome, der Erbanlagen eines Organismus. Unter anderen ist der Serum-Präzipitin-Test eine Methode zum Nachweis von Verwandtschaften, bei der eine Proteinähnlichkeit durch Antigen-Antikörper-Reaktionen untersucht wird. Da alle Lebensarten spezifische Proteine besitzen, ermittelt dieser Test einen Vergleich der Struktur der Eiweiße, was Rückschlüsse auf eine genetische Übereinstimmung zulässt.

Mikroorganismen wie Bakterien, Blaualgen (Cyanobakterien), ein- und wenigzellige Pilzformen, sowie Algen und einzellige Tiere (Protozoen), sind die Vorfahren aller höheren Lebensformen auf der Erde. Die ältesten fossilen Bakterien wurden in 3,4 Milliarden altem Sedimentgestein gefunden. Die ältesten höheren Einzeller, die bereits einen Zellkern enthielten (Eukaryonten) und auch erste mehrzellige Organismen sind aus Formationen bekannt, die vor 1–1,3 Milliarden Jahren abgelagert wurden. Im jüngeren Präkambrium (Zeit vor etwa 600–1000 Millionen Jahren) sind vermutlich primitive Tiergruppen entstanden, die aber wie einfache Hohltiere (Coelenteraten) bereits Nerven-, Sinnes-, Muskel- und Drüsenzellen besaßen. Von derartigen Formen, lehrt die Biologie, führten Stammeslinien über einfache, im Meer lebende Hemichordaten zu den Chordaten, Tiere mit Rückenmark- und Kiemenspalten im Vorderdarm, zu denen auch alle Wirbeltiere gehören.

Zoologische Verwandtschaften

Von entscheidender Bedeutung für die Beurteilung des phylogenetischen Zusammenhanges aller pflanzlichen und tierischen Lebewesen ist der Befund, dass zellige Lebewesen immer nur von zelligen Lebensformen abstammen (Bernhard Rensch: „Das universale Weltbild, Evolution und Naturphilosophie“, Fischer Taschenbuch Verlag, 1977). Die Zellen aller Organismen weisen die gleichen chemischen Elemente und molekularen Strukturen auf. Alle aktiven Zellen enthalten ein Protoplasma aus Eiweißen, Nukleinsäuren, Lipoiden und Wasser. Alle Gruppen und Formen oberhalb der Bakterien und Blaualgen besitzen Chromosomen als Erbträger. Sämtliche pflanzlichen und tierischen Lebewesen sind näher oder ferner miteinander verwandt.

Aber schon Aristoteles (384–322 v. u. Z.) hat im 2. Buch seiner „Naturgeschichte der Tiere“ (Kapitel 8,9) auf die großen Ähnlichkeiten im Körperbau von Affen und Menschen hingewiesen. Der anatomische Bau eines Schimpansen wurde dann vom englischen Arzt E. Tyson 1751 genauer studiert. Durch J. Lamark, der 1809 die Abstammungslehre begründete, wurde der Mensch in den tierischen Stammbaum einbezogen. 1871 stellte Charles Darwin ausführlich seine Evolutionstheorie vor. Doch der griechische Philosoph und Naturforscher Theophrastos verfasste bereits um 300 vor unserer Zeitrechnung eine Naturgeschichte der Pflanzen, die 1500 Jahre lang als Standardwerk diente.

Eine Einsicht

Was haben wir mit einer Fruchtfliege, einer Qualle oder einer Ringelnatter gemeinsam? Evolutionsforscher leiten aus der Abstammungsgeschichte ab, dass in uns nicht nur eine gehörige Portion Affe steckt, sondern so manches von tierischen Urahnen, wie Fischen und Reptilien. Die Abstammungslinie, aus der wir hervorgingen und beispielsweise jene, die zur heutigen Maus führte, trennte sich vor etwa 100 Millionen Jahren. Jene zwischen Fisch und Mensch schon vor etwa 420 Millionen Jahren. Wir Menschen haben gemeinsame DNA-Basispaarketten mit allen Säugetieren und auch anderen Lebewesen. Diese Ketten stimmen mit Schimpansen zu 96–98 %, mit der Maus zu 97,5 %, mit Schweinen zu 90 % oder zu 60 % mit der Taufliege oder zu 30 % mit dem Hefepilz überein. Zwei beliebige Menschen, egal aus welchem Winkel der Erde sie stammen, stimmen zu 99,9 % genetisch überein.

Es ist aber eine völlig offene Frage, ob die Höher- oder Weiterentwicklung von Lebewesen, die Stufenreihe von bestimmten Gruppen von Ur-Wirbeltieren, von Fischen, Amphibien, Reptilien, Säugetieren, Affen, Vormenschen zum Menschen ausreichend durch das Zusammenwirken von zufälligen Mutationen, Genkombinationen, natürlicher Selektion oder genetischer Isolation erklärt werden kann. Laut Joachim Illies („Der Jahrhundertirrtum – Würdigung und Kritik des Darwinismus“, Umschau-Verlag 1983) entarte die Sichtweise, unsere verwandtschaftliche Abfolge von Einzellern über Fische, Reptilien, Säugetiere als völlig befriedigend zu erklären und als einen zwangsläufig ablaufenden Prozess darzustellen, zu einer Groteske.

Zu den großen Aufgaben von Naturwissenschaft und Philosophie gehört unter anderem, das Phänomen Leben in seiner Vielfalt zu erfassen, Abstammungslinien nachzuzeichnen, um so unseren Körper und Geist besser verstehen zu können. Darzustellen, wie alles was auf der Erde lebt oder je gelebt hat, miteinander verwandt ist, ist aber eine gewaltige und kaum zu bewältigende Aufgabe. Von der Konstruktion eines irrtums- und fehlerfreien Lebensgebäudes, das den wirklichen Verlauf der Evolution wiedergibt, ist man noch weit entfernt. Um Vollständigkeit zu erreichen, müssten auch alle lebenden Arten und die Millionen jener, die je gelebt haben, erfassbar sein. Die Wissenschaft weiß, dass „höhere“ Organismen aus „niedrigeren“ hervorgegangen sind, dass sie aus diesen aufgebaut sind und diese noch heute als Bausteine enthalten. Es kann aber, wie Konrad Lorenz meint, nie gelingen, die Entstehung höherer lebendiger Wesen aus den niedrigeren Vorfahren restlos und aufschlussreich zu erklären. Ein höheres Lebewesen ist, wie der Philosoph und Chemiker Michael Polanyi (1891–1976) betont, nicht auf seine einfachen Vorfahren reduzierbar. Noch weniger kann das lebende System auf anorganische Materie und die in ihr sich abspielenden Vorgänge deduziert werden. Dies bleibt alles ein tiefes Geheimnis, ein Mysterium. Wir als analytisch und abstrakt denkerisch begabte Wesen, mit einem kulturbedingten überindividuellen Wissen, sind zwar im Wesen verschieden von den nächsten tierischen Verwandten, die näheren oder weiteren genetischen Verknüpfungen sind aber zur Kenntnis zu nehmen. Jeder Akt des Aufbaues von Lebendigem trug den Charakter von unerwartet aufgetauchtem und unvorhersehbarem Neuem, trug, wenn man so will, den Charakter von Erfindungen. Wir sind nicht in der Lage, die Welt umfassend zu verstehen.

Bearbeitungsstand: Donnerstag, 31. Juli 2014
 
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