Montag, 6. August 2012

Evolution in der Gegenwart

Escherichia coli
Da die letzten Teile sich mit dem Blick in die Vergangenheit befassten, will ich nun noch ein kurzes Wort über Evolution in der Gegenwart verlieren, denn es handelt sich dabei mitnichten bloß um ein historisches Phänomen.

Beim nächsten Mal will ich dann darauf schauen, was sich denn hinter dem Begriff "Evolutionstheorie" eigentlich verbirgt. Ich setze dafür dann allerdings bei den Lesern diese Serie voraus, dass zumindest die einleitenden Abschnitte eischlägiger Wikipedia-Artikel gelesen wurden (Evolution, Mutation, Natürliche Selektion, Artbildung; Letzterer ist bereits für diesen Eintrag Vorausgesetzt!), denn was ich hier mache ist kein Biologieunterricht und ich betrachte es überdies als unsinnig, Dinge zu erklären, die man bereits im zweistündigen Biounterricht lernt oder sich auch einfach in 10 Minuten auf Wikipedia anlesen kann. (Ich rate auch denen, die das irgendwann mal in der Schule hatten, die Artikel zu lesen, es ist gut, auf der Höhe zu sein.) Was ich hier behandle sind die Dinge, die man oft nicht in der Schule erfährt und die dazu dienen, diesen bedeutenden Teil moderner Naturwissenschaft ins Rechte Licht und den breiteren Kontext zu stellen.

Ich hoffe dann ab dem übernächsten Mal endlich zu der Frage nach dem Verhältnis von Wissenschaft und Religion bzw. dann konkret auch von Evolution und Schöpfung zu gelangen. Auch die Fundamentalismen auf beiden Seiten, namentlich Evolutionismus und Kreationismus (und deren verschiedene Spielarten, etwa das Intelligent Design), werde ich behandeln. Befürchtungen, ich würde hier einen radikalen Evolutionismus als einzige Alternative zum fundamentalistischen Kreationismus propagieren, sei mit einem Verweis auf das Thema dieses Blogs und dem bereits zu diesem Thema in dieser Serie Geschriebenen geantwortet. Tatsächlich begehen beide Fundamentalismen am Ende die gleichen Fehler im Denken und sind darum im Irrtum. Das ist doch immer so... man vergleiche nur mal manche Äußerungen von ZdK und Piusbruderschaft.

Dass ich nun einige Einträge lang so sehr auf dem Faktum der Evolution rumgehackt habe, hat einfach nur den Grund, dass ich betonen möchte, dass die angebliche Debatte, die um "Evolution" besteht, tatsächlich, soweit sie die Faktizität von Evolution betrifft, furchtbar unsinnig ist (genauso unsinnig wie die "Debatte", ob die Erde sphärisch oder flach ist).


Apropos Thema:
Es sollte bereits klar geworden sein, dass es, im Hinblick auf die zur Verfügung stehenden (zunächstmal geologischen) Fakten, zu dem biologischen Prozess den wir "Evolution" nenne, keine sinnvolle Alternative gibt. Wie genau dieser Prozess funktioniert, was darüber so gedacht wurde und wird, was sich bewährt hat und was verworfen wurde, dazu beim nächsten Mal mehr.

Der mit abstand wichtigste, zuverlässigste und universalste Beleg für die Tatsächlichkeit eines solchen Prozesses -- den wir "Evolution" nennen und der in seiner ganzen Umfänglichkeit leider nicht zu betrachten ist, weil er zuviel Zeit in Anspruch nimmt -- ist freilich die Genetik (vgl. hier): Wir können heute z.B. die Gene zweier beliebiger Tiere hernehmen und vergleichen. Die Ähnlichkeiten und Unterschiede dieser Gene ergibt immer ein "Muster", das einen Stammbaum, eine, wenn man so will, familäre Struktur, eine Verwandtschaft aufzeigt. Man kann dadurch auf den gemeinsamen Vorfahre dieser beiden Spezies schließen sowie auf die Zeit und die Veränderungen, die seit dem geschehen sind. Die Fossilien die wir finden widersprechen diesen Befunden nicht (siehe das präkambrische Karnickel). Tatsächlich hat die moderne Genetik mit überwältigender Genauigkeit die Stammbäume bestätigt, die man, vor der Existenz dieser genetischen Analyseverfahren, nur aufgrund von Fossilien zusammengestellt hatte. So wie man die Verwandtschaft (= gemeinsame Abstammung) von Familienmitgliedern zuverlässig bestimmen kann, so kann man dies auch für beliebigen Lebewesen artübergreifend machen.


Tatsächlich können wir Evolution auch heute live beobachten! Wir brauchen garkeine Fossilien zu bemühen. Es gibt genaug Beispiele für Evolution die direkt vor unserer Nase bzw. vor den Augen der Wissenschaftler passieren. Das betrifft natürlich v.a. das was man Mikroevolution nennen kann, wenn man dies wünscht, etwa die Züchtung verschiedener Rassen einer Spezies oder Antibiotikaresistenzen bei Krankheitserregern. Hier will ich aber v.a. das behandeln, was man "Makroevolution" nennen kann: die Entstehung neuer (reproduktiv isolierter) Arten bzw. völlig neuer Eigenschaften und Fähigkeiten von Organismen. Wie schon öfters erwähnt, geschieht das i.d.R. zwar über recht lange Zeitperioden, aber manchmal eben auch schneller, da es auch eine Frage der rechten Umstände ist.
Also: Gibt es dokumentierte Fälle der Entstehung neuer Spezies? Ja!


Ein paar Beispiele mögen genügen:

Da wäre zum einen jener Mosquito (auf schlau: Culex pipiens f. molestus), der ausschließlich in U-Bahnschächten lebt und reproduktiv von oberirdischen Arten isoliert ist. Da es U-Bahnen noch nicht allzulange gibt, muss sich diese Spezies also vor relativ kurzer Zeit entwickelt haben.
Oder dies: Vor 500 Jahren wurden Mäuse auf der Insel Madaire eingeführt. Stellt sich heraus, dass sich dort inzwischen gleich mehrere Spezies entwickelt haben, die sich deutlich von ihren dort einst eingeführten Vorfahren unterscheiden: Sie haben zwischen 22 und 30 Chromosomen; die Ursprungsart, die dort eingeführt wurde, hatte 40!
Ironischerweise konnte man ausgerechnet anhand der Finken auf Galapagos, die Charles Darwin seinerzeit entscheidende Hinweise zu seiner Hypothese gaben, in neuerer Zeit die Aufspaltung einer Art in Zwei beobachten.
Interessant ist auch dies: Man hat bei einer Population von Chlorella vulgaris die Entwicklung vom einzelligen zum mehrzelligen Organismus live beobachten können! Die in Verbänden zu je 8 Zellen an einander hängenden Zellen reproduzieren sich als Verband und sind so geschützt vor ihrem einzelligen Fressfeind.
Etwas ähnliches haben (ziemlich aktuell) einige US Forscher auch bei der Hefe beobachtet.
Und natürlich wäre diese beispielhafte Aufzählung nicht so toll, wenn man nicht das vllt. coolste Beispiel anführen würde: Die Evolution einer E. coli Linie die auf Zitzronensäure wachsen kann und sich davon ernährt. Das ist bemerkenswert, weil die Unfähigkeit mit Zitronensäure umzugehen eigenbtlich ein Bestimmungsmerkmal von E. coli ist (etwa als Unterscheidungsmerkmal gegenüber Salmonellen); E coli kann das (eigentlich) nicht!
Was ist passiert? Ein Forscher, Richard Lenski, hält seit 1988 12 getrennte Populationen von E. coli die alle aus einer einzige Population stammen, also am Beginn des Experiments "gleich" waren. Im Jahr 2010 hatten diese getrennten Populationen bereits je 50.000 Generationen hinter sich (Escherichia coli hat eine Generationsdauert von etwa 20 Minuten). Im Jahr 2008, etwa bei Generation 33.127, merkten die Forscher, dass eine der Populationen die Fähigkeit entwickelt hatte, aus Zitronensäure Energie zu gewinnen. Weil die Forscher in regelmäßigen Abständen Proben aus allen Populationen entnehmen, untersuchen und einfrieren, konnten sie sogar recht genau feststellen, wann dieser evolutionäre Schritt erfolgt ist: zwischen Generation 31.000 und 31.500.


Diese ganzen Entwicklungen mögen klein erscheinen, aber es sei daran erinnert, dass alle Lebewesen die "gleiche" DNA besitzen und es keinen Mechanismus gibt, der diese DNA daran hindern könnte, sich völlig zu verändern, bis dahin, dass sich über extrem große Zeiträume aus einfachsten Organismen die ganze Vielfalt entwickeln kann, die wir heute sehen. Sind zwei Spezies einmal reproduktiv isoliert, können sie sich theoretisch beliebig weit "von einander weg" entwickeln.
Ansonsten versteht es sich wohl von selbst, dass man solche evolutionären Vorgänge v.a. bei recht simplen Lebewesen mit kurzer Generationsdauer beobachten kann, da man etwa von einer Kuh nicht mal eben 50.000 Generationen abwarten und untersuchen kann -- das dauert einfach zu lange und es gibt die moderne Biologie nunmal erst seit etwa 150 Jahren! Es dürfte also kein allzu großer kognitiver Akt sein, die Beobachtungen bei diesen "einfachen" Organismen auf ihre komplexeren Verwandten zu übertragen.

Kommentare:

  1. "Befürchtungen, ich würde hier einen radikalen Evolutionismus als einzige Alternative zum fundamentalistischen Kreationismus propagieren, sei mit einem Verweis auf das Thema dieses Blogs und dem bereits zu diesem Thema in dieser Serie Geschriebenen geantwortet"

    :-) Mein Kommentar das letzte Mal bezog sich nicht auf Deine Argumentation, sondern die typisch amerikanische Art das eine Extrem mit dem anderen zu bekämpfen. Weil es im Bible-Belt einige Leute gibt, die der wörtlichen Auslegung der Bibel frönen, gefällt sich der wissenschaftliche Pädagoge in der Propagandisierung des Evolutionismus, in der Verkennung der Grenzen seiner Wissenschaft, die nur beschreibt, wie sich das Leben entwickelt hat, aber nicht warum es sich entwickelt hat.

    Wirst Du auch auf die Erkenntnisse der Irrtümer der Evolutionstheorien eingehen? Ich meine damit etwas, was ich vor längerer Zeit las, daß man herausgefunden hat, daß manche Entwicklungen zu schnell erfolgten, als daß ein zielloses Mutieren und schauen, ob die Veränderung einen Nutzen bringt (quasi Massen-Trial&Error-Prinzip) zu so schnellen positiven Anpassungen geführt haben könnte.

    Herzliche Grüße
    Marcus, der mit dem C

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    1. Soetwas wie "Irrtümer einer Theorie" kann es nicht geben (siehe dazu "'Nur eine Theorie'?"): Menschen können irren; Theorien können höchstens unvollständig sein.
      Was das von dir Angesprochene betrifft, bist du da wohl einem Missverständnis oder kreationistischer Propaganda aufgesessen. Gerade aus den von mir oben genannten Beispielen müsste offensichtlich werden, dass es durchaus im Rahmen der bestehenden Theorie durchaus nicht ausgeschlossen ist, dass beträchtliche (und auch durchaus "positive") Veränderungen/Anpassungen relativ schnell erfolgen können.
      Dem Missverständnis liegt warscheinlich die Hypothese des "punctuated equilibrium" zugrunde, wie sie von Niles Eldredge und Stephen Jay Gould in den 70ern postuliert wurde. Und, ja: Darauf werde ich zu sprechen kommen.

      Die Frage die man sich immer stellen muss ist: Wie sähe eine alternative Erklärung aus, wenn die gegenwärtige es (angeblich) nicht tut?

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    2. Kreationistische Propaganda war das auf keinen Fall, denn ich habe es entweder bei Vox oder einem der Nachrichtensender als Doku gesehen, die bringen meistens BBC Produktionen und die sind des Kreationismus so unverdächtig wie die hiesigen Meanstreammedien der neutralen und fairen Berichterstattung.

      Es ging darum, daß man bei einer Spezies die Entwicklungsgeschichte als auch den zeitlichen Rahmen kannte mit viel analysierbarem genetischen Material. Aus dem Genmaterial hat man mathematische Modelle erstellt und die Veränderung des Genmaterials über die verschiedenen Funde analysiert und quantifiziert. Aus den Zeiträumen zwischen zwei Funden und den Veränderungen, gemutmaßten Populationsgrößen des Genpools etc, war die bis dato gängige These der Reinen Trial&Error-Mutationen nicht mehr haltbar, denn die Veränderung ging zu schnell. Inzwischen weiß man ja auch beim Menschen, daß Erfahrungen zu gewissen Zeitpunkten Auswirkungen auf das Genmaterial haben, was wir weitergeben, und es nicht nur ein Mix aus den elterlichen Genen ist. Ob es nun daran liegt, daß beeinflußt werden kann, welche Gene aktiv werden oder inaktiv bleiben, ich weiß es nicht, ich bin kein Evolutionsbiologe oder Genetiker. Quintessenz der o.g. Doku war, daß durch reines Mutationslotto die Populationen zu klein waren, um positive (die sich durchsetzenden Veränderungen) Mutationen keimfähig in ausreichender Zahl zur Verfügung zu stellen, daß diese Veränderung sich im Genpool durchsetzt.

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    3. Ohne jetz auf die spezifische Story einzugehen: 80%-90% von dem, was man in Mainstreammedien über "(Natur)Wissenschaft" und deren Erkenntisse hört/ließt/sieht ist entweder grob unvollständig ("dumbed down" ist da noch ein Euphemismus) oder falsch. Das sagt man uns nicht nur in den Vorlesungen (wenn man eine solche Wissenschaft studiert), das kann man bereits nach einer Einführungsvorlesung(!), etwa in Genetik, ständig selber beobachten. Und man weiß nicht recht, ob man lachen oder weinen soll. Es sei nur an den schon längst vergessenen Cholesterinhype oder so manche Epi- oder Pandemie erinnert, die spätestens im nächsten Sommerloch verendete.
      Gerade Katholiken wissen wie hanebüschen selbst seriös anmutende "Geschichts"- oder Kultursendungen daherkommen können. Warum erwartet irgendwer, dass sie bei "naturwissenschaftlichen" Sendungen mehr Qualität liefern? Übrigens muss man nicht nur in den Geisteswissenschaften immer gut aufpassen, dass man nicht an irgendwelche (medienwirksame und immer wieder gern zitierte) Hans Küngs ihrer Zunft gerät. Die gibt es nämlich überall!
      Glaub mir: Die wirkliche und wissenschaftlich bedeutende Arbeit, sieht seltenst das Licht der Öffentlichkeit... das is so in jeder Disziplin und es ist nicht zu ändern: Die Öffentlichkeit könnte damit meist eh nichts anfangen und es würde nur kostbare Sendezeit klauen.

      Zu der Story: Das klingt alles so vage und voller fragwürdiger Voraussetzungen, dass es mich schaudert. Wenn das soetwas Bedeutendes ist, gibt es darüber sicher etwas im WWW. Für eine Quelle wäre ich sehr dankbar, dann könnte ich darauf eingehen.

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Ich freue mich über Meinungen, (sinnvolles) Feedback und Hinweise aller Art. Fragen sind auch immer willkommen, eine Garantie ihrer Beantwortung kann ich freilich nicht geben. Nonsens (z.B. Verschwörungstheorien, atheistisches Geblubber und Esoterik) wird gelöscht. Trolle finden hier keine Nahrung.