Evolution: Theorien, Bedeutungen und Beispiele

Dr. Utz Anhalt
Buchrezension: „Evolution in vier Dimensionen“ von Eva Jablonka und Marion J. Lamb
Natur begleitet unser Denken. Anhänger der Naturheilkunde setzen Natur oft mit sanft gleich oder romantisieren sie als Gegenpol zu Entfremdung oder den Nebenwirkungen „unnatürlicher“ Methoden medizinischer Behandlung. Dabei fehlt oft das Grundwissen über natürliche Zusammenhänge, insbesondere darüber, wie die Evolution der Lebensformen funktioniert. Stattdessen ziehen manche „Naturheiler“ vorwissenschaftliche Ideen heran, mit denen sich Menschen vor der Darwinschen Revolution versuchten, das Geschehen des Lebens zu erklären.

Jablonka und Lamb kritisieren die Synthetische Evolutionstheorie, den Standard der Evolutionswissenschaften. Sie halten es für notwendig, diese zu erweitern. Molekular-, Entwicklungs- und Verhaltensbiologie belegten heute, dass sich Vererbung auch außerhalb von Genen und DNA abspiele.

Vorstellung der Autorinnen

„Man sollte alles so einfach wie möglich sehen – aber auch nicht einfacher,“ so zitieren Eva Jablonka und Marion J. Lamb Albert Einstein und geben mit ihrem Werk „Evolution in vier Dimensionen. Wie Genetik, Epigenetik, Verhalten und Symbole die Geschichte des Lebens prägen“ ein Beispiel für diesen Anspruch. Sie geben nämlich einen neuen Impuls über die Vererbung bei Lebewesen, ohne einerseits in Wissenschaftsjargon abzugleiten, den Außenstehende nicht verstehen und ohne andererseits so zu verkürzen, dass die Information falsch wird.

In ihrem Buch „Evolution in vier Dimensionen: Wie Genetik, Epigenetik, Verhalten und Symbole die Geschichte des Lebens prägen“ beschreiben Eva Jablonka und Marion J. Lamb eine erweiterte und differenziertere Evolutionstheorie. (Bild: hecke71/fotolia.com)

Eva Jablonka, 1952 in Polen geboren, arbeitet als Biologin, Evolutionstheoretikerin und Genetikerin in Israel und forscht zu nicht genetischen Vererbungen von Verhaltensweisen bei Tieren als Professorin am Cohn Institut für Wissenschaftsgeschichte und Wissenschaftstheorie der Universität Tel Aviv. Marion J. Lamb lehrte am Birkbeck College der University of London und forscht seit mehreren Jahrzehnten zusammen mit Eva Jablonka über epigenetische Vererbung.

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Das englischsprachige Original ist bereits 12 Jahre alt und liegt jetzt endlich im Hirzel-Verlag in deutscher Übersetzung vor.

Ein harter wissenschaftlicher Brocken

Die Evolutionswissenschaften sind derweil außerordentlich komplex, und die Wissenschaftsgeschichte der Evolutionstheorien ist seit Darwin von Kontroversen geprägt. Zudem sammelt die Biologie ständig neue Erkenntnisse über die Art und Weise, wie Gene wirken.

Die amerikanischen Biologinnen Jablonka und Lamb konzentrieren sich auf einen „entwicklungs- und systemorientierten Ansatz von Vererbung und Revolution“ und befassen sich mit Konzepten, die entwicklungsinduzierte erbliche epigenetische Veränderungen als Ursprung von neuen Varianten einschließt, was pure Genetiker verneinten.

„Evolution in vier Dimensionen“ behandelt einen harten wissenschaftlichen Brocken. Der ist für Medizin indessen von großer Bedeutung: Das Wissen darum, wie Vererbung funktioniert, wirkt sich unmittelbar darauf aus, genetische Dispositionen zu Krankheiten zu beurteilen und die folgerichtigen Methoden anzuwenden, diese zu behandeln.

Um die Materie verständlich zu vermitteln, endet jedes Kapitel mit einem fiktiven Dialog, in dem die Autorinnen den kritischen Fragen eines Advoctus Diaboli Rede und Antwort stehen.

Populärwissenschaft

„Evolution in vier Dimensionen“ richtet sich ausdrücklich auch an biologische Laien. Gerade der erste Teil mag deshalb akademisch ausgebildete Biologen langweilen, da die Autorinnen Darwins, Lamarcks und Weismanns Vorstellungen detailliert schildern und das Geschriebene auch wiederholen. Damit Laien aber erst einmal verstehen, worum es überhaupt geht, sind diese Wiederholungen im Wortsinn verständlich.

Sie sind vielleicht sogar notwendig, denn im zweiten Teil geht es um einen erweiterten Evolutionsbegriff, der die Weitergabe von Informationen wie Verhaltensweise, Symbole, Schrift und Sprache einbezieht. Ohne umfassend zu erklären, was Vererbung bei Darwin, Lamarck, Weismann, in der modernen Synthese, der Molekularbiologie, bei Richard Dawkins und Stephen Jay Gould ermöglichte, werden Leser und Leserinnen, die nicht vom Fach sind, kaum begreifen, was die Autorinnen an der Fixierung auf das Gen als Träger der Vererbung kritisieren.

Laut Lamb und Jablonka steuert der Mensch seine Evolution durch Sprache und Kultur, die dabei mindestens so wichtig wurden wie die genetische Selektion.

Die Autorinnen zeigen auf, dass für die Vererbung nicht nur die Gene ausschlaggebend sind. (Bild: Sashkin/fotolia.com)

Wie funktioniert Vererbung?

Das Buch handelt von Vererbung, und die Autorinnen setzen den Fokus auf vier Thesen:

1) Biologische Vererbung umfasst mehr als nur Gene

2) Einige erbliche Variationen entstehen nicht rein zufällig.

3) Einige Formen erworbener Informationen sind erblich.

4) Der Artenwandel ist nicht nur das Ergebnis von Selektion, sondern auch von Lernen.

Damit widersprechen sie der traditionellen Darwinschen Auffassung, dass Anpassung immer das Ergebnis natürlicher Selektion von zufällig entstandenen genetischen Varianten sei. Dabei beruhen ihre Thesen auf experimentellen und empirischen Befunden, die, Jablonka und Lamb zufolge, ein neues Konzept von Vererbung notwendig machen.

Nicht nur die Gene?

Nicht nur Gene steuerten die Vererbung, sondern Vererbung hat, laut den Autorinnen, drei weitere Dimensionen: So hätte die Molekularbiologie gezeigt, dass Körperzellen Informationen an Tochterzellen durch epigenetische Verbreitung weitergäben. Tiere würden Informationen durch spezifische Verhaltensweisen weitergeben, also ein weiteres Vererbungssystem besitzen – das soziale Lernen. Menschen verfügten mit der symbolgestützten Vererbung sogar über ein drittes Vererbungssystem, zum Beispiel durch Sprache und Schrift. So hätte die Sprache in der Evolution des Menschen eine entscheidende Rolle gespielt.

Nicht nur genetische, sondern auch epigenetische Prozesse, Verhalten und symbolgestützte Vererbung brächten zusätzliche Varianten hervor, unter denen die natürliche Evolution auswähle. Umweltabhängig erworbene Fähigkeiten spielten ebenfalls eine wesentliche Rolle für evolutionäre Prozesse. Statt allein die Gene als Urheber der Vererbung zu sehen, wählen die Autorinnen also eine vierdimensionale Perspektive, wie der Buchtitel es ankündigt.

Dabei geht es im ersten Teil des umfangreichen Werkes um das genetische System. Dessen erstes Kapitel umreißt die Theorie von Charles Darwin und zeigt, warum deren Entwicklung im 20. Jahrhundert sich auf die Gene konzentrierte. Kapitel 2 zeigt, wie die Molekularbiologie diesen Fokus aufbrach und Kapitel 3 erörtert, dass nicht alle Mutationen das Ergebnis zufälliger Ereignisse sind.

Drei weitere Dimensionen der Vererbung

Der zweite Teil behandelt die drei weiteren Dimensionen der Vererbung, zuerst die epigenetischen Vererbungssysteme wie das architektonische Gedächtnis, also die Vererbung von Strukturen oder das Gedächtnis der Chromosomen sowie die Weitergabe epigenetischer Variationen an die Nachkommen.

Darauf folgen in Kapitel 5 die verhaltensspezifischen Vererbungssysteme wie die Weitergabe von Information durch soziales Lernen, die Vererbung durch die Weitergabe Verhalten beeinflussender Substanzen oder die Vererbung durch nichtimitierendes soziales Lernen wie das Öffnen von Milchflaschen, das Lernen durch Imitieren zum Beispiel bei singenden Walen und das Lernen durch Traditionen und kumulierende Evolution.

Vererbung durch die Weitergabe Verhalten beeinflussender Substanzen: Die späteren Nahrungspräferenzen werden bei Säuglingen bereits durch die Muttermilch geprägt. (Bild: stanislav_uvarov/fotolia.com)

Das sechste Kapitel geht auf Symbolsysteme der Vererbung ein. Dazu gehören symbolisch vermittelte Kommunikation als Vererbungssystem, kulturelle Evolution und Kommunikation durch Symbole, das „egoistische Mem“, die evolutionäre Psychologie, das Lese- und Schreibmodul und letztlich der Übergang von der Evolution zur Geschichte.

Synthese zwischen genetischen und nicht genetischen Vererbungen

Im dritten Teil setzen die Autorinnen die Teile wieder zum großen Ganzen zusammen. In Kapitel 7 beleuchten sie die Wechselwirkungen zwischen Genen und epigenetischen Vererbungssystemen. Wie nehmen epigenetische Systeme Einfluss auf das Erzeugen genetischer Variabilität? Wie wirken sich genomische Prägungen und Genselektion aus? Was bedeutet genetische Assimilation?

Kapitel 8 umreißt Gene und Verhalten ebenso wie Gene und Sprache. Dazu gehören Gene, Lernen und Instinkte ebenso wie kulturelle Nischenkonstruktion. Die Autorinnen widmen sich der Frage: Was ist Sprache?, und erklären wie Sprache die Gene veränderte.

Kapitel 9 heißt „Lamarck‘sche Mechanismen: Die Evolution der „begründeten Vermutung“. Hier zeigen Jablonka und Lamb den Ursprung und die Genetik interpretativer Mutationen wie den Ursprung epigenetischer Vererbungssysteme. Weiter geht es um Strukturvererbung, RNA-Interferenz und die Ursprünge der Tradition bei Tieren. Die Autorinnen untersuchen: Unter welche Voraussetzungen kommt es zur Evolution von Kommunikation durch Symbole?

Darwins Idee von Vererbung

Es handelt sich also um komplexen Stoff, den die beiden Biologinnen versuchen, so verständlich wie möglich darzulegen. Sie zeigen zuerst einmal, dass es die eine „unstrittige, wissenschaftlich allseits akzeptierte Evolutionstheorie, die jeder Biologe in gleicher Weise versteht“, nicht gibt. Damit stützen sie aber nicht die Pseudowissenschaft von Intelligent Design, die den christlichen Schöpfungsglauben in moderne Worthülsen packt, sondern zeigen vielmehr die Vielschichtigkeit der Theorien innerhalb der Evolutionswissenschaft.

Sie fragen: Vermag allein die natürliche Selektion jede Form des evolutionären Wandels zu erklären? Woher stammen, wie entstehen all diese erblichen Varianten, unter denen die Selektion auswählen soll?

Darwin selbst lieferte, den Autorinnen zufolge, keine hinreichende Antwort auf diese Fragen. Die entscheidenden Lebensgesetze waren, ihm zufolge, Vervielfältigung (Reproduktion), Vererbung, die Unterschiede zwischen den Individuen und der Kampf ums Dasein.

Darwins Konzept ist auch ohne Gene möglich

Dieses Darwinsche Konzept kritisieren die Autorinnen als äußerst allgemein; es sage nichts über die Prozesse der Vererbung und Vervielfältigung aus, „nichts darüber, wie erbliche Variation entsteht und ebenso wenig über die Natur der Entität, die sich durch natürliche Entität mit der Zeit verändern soll.“ Es wäre, so Jablonka und Lamb, möglich, konsequenter Darwinist zu sein, ohne zugleich den Mendel‘schen Gesetzen, mutierenden Genen und DNA-Kodes zu folgen.

Aus Sicht der Autorinnen ist Darwins Evolutionstheorie sehr allgemein und sagt unter anderem nichts darüber aus, wie erbliche Variation entsteht. (Bild: zinkevych/fotolia.com)

Darwin, so die Autorinnen, vermutete einerseits eine erbliche Variabilität durch direkte Auswirkungen der Umwelt auf den Organismus, zum anderen aber einen indirekten Mechanismus durch „Gebrauch und Nichtgebrauch von Organen“.

Darwin war demnach in der Vorstellung, dass erworbene Eigenschaften vererbt werden können, von Lamarck nicht weit entfernt, und „praktisch alle Biologen zu Beginn des 19. Jahrhunderts“ teilten diese Auffassung. Dabei wären sich Darwin und seine Anhänger im Klaren darüber gewesen, dass eine tragfähige Vererbungstheorie fehlte.

Erst der Neodarwinist Weismann lehnte seit den 1880er Jahren, den Autorinnen zufolge, die Vererbung erworbener Eigenschaften ab. Im Unterschied zu Darwin schloss er eine evolutionäre Wirkung des Gebrauchs oder Nichtgebrauchs von Organen aus. Die Sexualvorgänge bedingten die erblichen Unterschiede zwischen den Individuen, so Weismann.

Moderne Synthese

In den 1930er Jahren kam es zu einer modernen Synthese Darwinscher und Weismannscher Vorstellungen. Diese ging von folgenden Voraussetzungen aus:

1) Vererbung erfolgt durch die Weitergabe von Keimzellgenen

2) Erbliche Variationen sind die Folge zufälliger Kombinationen von Allelen, die im Zuge verschiedener Sexualprozesse erzeugt werden.

3) Selektion erfolgt zwischen Individuen.

Innerhalb der Evolutionsbiologie gab es zu diesen Thesen Widerspruch. So kritisierten viele Biologen, dass Vererbung mehr umfasse als die Weitergabe nukleärer Gene von einer Generation zur anderen. Auch die Eizelle hätte eine wesentliche Bedeutung bei der Entwicklung von Artmerkmalen.

Der molekulare Neodarwinismus seit den 1950er Jahren stellte schließlich die DNA in den Mittelpunkt, von der Darwin nichts wusste. Molekulargenetische Studien hätten indessen gezeigt, dass Populationen erheblich mehr erbliche Variabilität aufwiesen als vermutet. Biochemische Befunde in den 1960er Jahren belegten, dass der Zufall eine erhebliche Bedeutung dafür hätte, wie sich natürliche Populationen entwickelten.

Richard Dawkins und Stephen Jay Gould

Richard Dawkins schließlich erklärte, der Körper eines Individuums sei ein Vehikel, kein Replikator. Individuelle Anpassungen hätten, Dawkins zufolge, keine Auswirkungen auf die Vererbung.

Der amerikanische Paläontologe Stephen Jay Gould kritisierte Dawkins scharf. Er meinte, jede Gen-zentrierte Sicht auf die Evolution müsse zwangsläufig in die Irre führen. Denn immer überlebten Individuen, Gruppen oder Arten – nicht die Gene. Stattdessen müsse man, so Gould, erdgeschichtliche Ereignisse ebenso berücksichtigen wie Zufälle, die die genetischen Varianten in Populationen beeinflussten – die natürliche Selektion sei lediglich einer von vielen Faktoren in der Welt der Lebewesen.

Diese Kontroverse hielt bis zu Goulds Tod 2002 an. Die Polemik, mit der die beiden Lager die Auseinandersetzung führte, verdeckte, so die Autorinnen, dass Gould und Dawkins in zwei Punkten über die Vererbung einer Meinung waren: Zum einen sahen beide bei Lebewesen (außer dem Menschen) Gene als einzige wesentliche Vererbungseinheiten an und zweitens erworbene Eigenschaften als nicht erblich.

Die epigenetische Forschung beschäftigt sich mit erblichen Veränderungen in der Genomfunktion, die nicht auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen. (Bild: Dan Race/fotolia.com)

Mutationen einzelner Gene irrelevant

Laut den Autorinnen sind einzelne Mutationen statistisch selektionsneutral, erst in der Wechselwirkung mit anderen Genen und unter bestimmten Umweltbedingungen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit, Nachkommen zu produzieren – sind die Umweltbedingungen und Wechselwirkungen mit Genen andere, kann sich die gleiche Mutation hingegen zum Nachteil auswirken. Evolutionärer Wandel als Ergebnis einzelner Mutationen sei insofern unhaltbar. Einheiten des evolutionären Wandels seien vielmehr Netzwerke und nicht einzelne Gene.

Lässt sich ein Vererbungssystem ersetzen?

In Kapitel III des ersten Teil erörtern Jablonka und Lamb, dass sich das genetische Vererbungssystem durch andere Formen der Vererbung nicht ersetzen ließe, obwohl dies in der Theorie möglich sei. Den diversen epigenetischen Vererbungssystemen sei gemein, dass sie Informationen von Zelle zu Zelle übertrügen.

Epigenetisch vererbt hieße ausdrücklich nicht notwendig „gut“. Krebszellen zum Beispiel vermehrten sich und breiteten sich im Gewebe aus und schadeten dabei dem Organismus. Eine epigenetische Varianten müsse hingegen auf gesamtorganischer Ebene Vorteile bringen, damit sie sich in einer Population ausbreite.

Auch für die epigenetische Vererbung gelte. „In einem vielzelligen Organismus ist jeder Typ von Variabilität vielfach begrenzt – jede einzelne Variante muss zuallererst durch die Flaschenhals der Entwicklung, bevor ein lebensfähiger Organismus daraus hervorgeht.“

Gesellschaftliche Fragen

Lamb und Jablonka schreiben: „Da viele Biologen den genetischen Aspekt im Verhalten des Menschen betonen, ziehen Laien daraus häufig den Schluss, allgemeine Verhaltensweisen (vor allem verwerfliche) seien „genetisch bedingt“, somit „natürlich“ und (…) unausweichlich. Das ist Unsinn (…).“

Menschen hätten hingegen eine Geschichte, könnten ihre Zukunft planen und gemeinsame imaginäre Welten erschaffen. Gene hingegen hätten weder Verantwortlichkeit noch Erklärungskraft. Soziobiologen betrieben bisweilen „wissenschaftliche“ Soft-Pornografie und würden so vielleicht den Wunsch nach einfachem Kausaldenken befriedigen – ohne signifikante empirische Belege.

Gene hätten als „Verbindung zu unserer fernen Vergangenheit“ etwas, das uns auf irrational-mystische Weise berühre; die Evolutionsgeschichte vieler Human-Soziobiologen bewege sich an dieser eigenartigen Kombination von Romantik und Wissenschaft.

Neue Sichtweisen

Die Autorinnen führen aus: „Was wir „eine Pflanze“ oder „ein Tier“ nennen, ist in Wirklichkeit eine integrierte Gemeinschaft von Arten, die zusammen leben, sich zusammen entwickeln und zusammen evolvieren.“ Systembiologie sei heute von einer Idee zum Mainstream innerhalb der Biologie geworden. Deren primärer Fokus läge auf den Netzwerken der Zelle. Ob ihr Ansatz ein entscheidender Perspektivenwechsel im Evolutionsdenken sei, würden vielleicht Wissenschaftshistoriker der Zukunft entscheiden.

Medizinische Folgen

Wenn, wie die Autorinnen vermuten, individuelle Erfahrungen Auswirkungen auf die Nachkommen haben, also genetische und nicht genetische Vererbungen aufeinander einwirken, hat das Folgen, wie Jablonka und Lamb an Beispielen erklären. Sie schildern, wie in Nordschweden der Zugang eines Großvaters zur Nahrung in dessen Kindheit das Sterblichkeitsrisiko seiner Enkel beeinflusste, und die Essensversorgung der Großmutter die Sterblichkeit der Enkelinnen.

Eine englische Studie aus den 1990er Jahren hätte gezeigt, dass die Söhne früher Raucher als Erwachsene einem höheren Risiko ausgesetzt seien, an Fettleibigkeit zu erkranken.

Sowohl bei Männern als auch bei Frauen hätten außergenetische Faktoren also einen Einfluss auf ihre Nachkommen. Jedes langfristig erlernte Verhalten würde sich epigenetisch auf die Vererbung auswirken.

Sie zitieren dazu Lawrence Parson: „Das Gehirn ist ein kulturelles Artefakt, es konstruiert nicht nur, sondern es reflektiert auch Kultur.“

Jablonka und Lamb vermuten, dass individuelle Erfahrungen einen Einfluss auf die Nachkommen haben. Sie berichten beispielhaft von einem Fall aus Schweden, wo sich die Nahrungsversorgung eines Großvaters in dessen Kindheit auf das Sterblichkeitsrisiko seiner Enkel auswirkte. (Bild: A_Lein/fotolia.com)

Für die Behandlung von Krankheiten, die eine genetische Komponente haben, bedeutet der Ansatz von Lamb und Jablonka: Es gibt nicht das eine Gen, das darüber entscheidet, ob eine Krankheit ausbricht oder nicht, und das durchschnittlich erhöhte Risiko bei einer solche genetischen Disposition sagt nichts über den Einzelfall aus.

Eine Behandlung, die für einen Betroffenen sinnvoll ist, kann für einen anderen von dieser genetischen Besonderheit Betroffenen sogar schädlich sein – es kommt nicht auf das einzelne gen an, sondern auf Netzwerke verschiedener Gene, die wiederum im Wechselspiel mit außergenetischen Faktoren stehen.

Die Autorinnen diskutieren als Biologinnen, die sich mit Grundsatzfragen der Evolutionswissenschaft beschäftigen, nicht als Medizinerinnen.

Doch wirft ihre Betonung der epigenetischen Strukturen und die Abkehr von einem „Gen-Determinismus“ wesentliche Fragen für Krankheiten mit starker genetischer Komponente auf, von Autismus und Alzheimer über manche Krebsarten bis zur Schizophrenie: Soziale und kulturell in der Familie tradierte Erfahrungen beeinflussen hier die „genetische Disposition“. Nur, wenn genetische, epigenetische und symbolisch-kulturelle Aspekte berücksichtigt werden, lässt sich diesen Krankheiten vorbeugen.

Wer sich für Naturheilkunde interessiert und sich informieren möchte, was Natur, Gene, DNA oder Vererbung sind, dem ist dieses Buch als Grundlage zu empfehlen und flüssiger zu lesen als andere Standardwerke zur Evolutionswissenschaft. (Dr. Utz Anhalt)

Evolution in vier Dimensionen
Wie Genetik, Epigenetik, Verhalten und Symbole die Geschichte des Lebens prägen
von Eva Jablonka und Marion J. Lamb
Hirzel Verlag 2017
566 Seiten, 42,00 EUR
ISBN 978-3-7776-2626-0