„Habe nun ach! Philosophie, Juristerei und Medizin, und leider auch Theologie! durchaus studiert mit heißem Bemühn. Da steh ich nun, ich armer Tor! und bin so klug als wie zuvor; heiße Magister, heiße Doktor gar, und ziehe schon an die zehen Jahr herauf, herab und quer und krumm meine Schüler an der Nase herum – und sehe, dass wir nichts wissen können!

Das will mir schier das Herz verbrennen!“ 

- Faust I, S. 354–365

Evolutionskritik und unfertige Zwischenformen

Biologische Strukturen sind meist komplexe Funktionseinheiten, die sich aus mehreren Komponenten zusammensetzen. Alle Teile harmonieren wie die Räder in einem Uhrwerk, sie bilden ein geschlossenes Ganzes. Aus diesem Grunde kommt es beim Ausfall auch nur eines Elements in der Regel zum völligen Versagen der Funktion, die Strukturelemente der Funktionseinheit "zerfallen" in zusammenhanglose Fragmente, eine sinnvolle Synorganisation kommt nicht mehr zustande.

 

Damit steht nun aber mit einem Male die Synthetische Theorie der Evolution scheinbar vor der Aussichtslosigkeit, die Bildung einer neuen Struktur additiv-typogenetisch, also über zahlreiche positiv selektionierte Zwischenstufen zu erklären, denn es scheint einsehbar, daß "unfertige" Baupläne und die Entstehung einzelner Strukturelemente als Teile eines komplexen Organisationstyps keine Selektionsvorteile besitzen können, weil sie allein noch keine Funktion erfüllen. Diese Tatsache wird von Antievolutionisten durchaus erkannt und geschickt genützt, um Zweifel an der Evolutionstheorie zu sähen. Sie legen Beispiele vor, denen nicht nur der Laie hilflos gegenübersteht, sondern bei denen auch Experten im Hinblick auf das Faktorensystem der Synthetischen Evolutionstheorie in Erklärungsnöte geraten.

 

Als beliebte Beispiele zur Illustration der Problematik haben sich etwa die Entstehung des Auges, die Bildung der raffinierten Insektenfalle des gemeinen Wasserschlauchs oder die Entwicklung des Fangapparats der fleischfressenden Kannenpflanze Nepenthes etabliert (vgl. JUNKER und SCHERER, 1998, S. 80 f.)

Im Falle der Kannenpflanze dient eine kannenförmig ausgebildete Blattspreite als Insektenfalle. Die "Beute" wird mithilfe eines farbigen Blattdeckels oder Nektardrüsen angelockt, die am glitschigen Kannenrand ins Falleninnere abrutscht. Die Tiere werden schließlich durch Enzyme verdaut. Solche Beispiele komplexer Funktionsbaupläne scheinen den Schluß nahezulegen, daß die Organe evolutiv entweder nur "komplett" entstehen konnten (was aus statistischen Gründen ausgeschlossen erscheint) oder aber gar nicht. Denn:

"Ein Selektionsvorteil ist nur im fertig ausgebildeten Zustand gegeben; "unfertige" Zwischenstufen sind biologisch wertlos und werden durch stabilisierende Selektionswirkung ausgemerzt (...) Die Darwinsche Selektion kann die Entstehung der betreffenden Struktur nicht nur nicht erklären, sondern hätte sie sogar verhindern müssen."
                                                        - JUNKER und SCHERER, 1998, S. 81

Offene Faktorenfragen sind noch keine Widerlegung der Abstammungslehre, denn sie kann sich ja unabhängig von der Kausalproblematik auf eine Reihe von Belegen stützen. Sie werden jedoch in Argumente umgemünzt um zu zeigen, dass diese Probleme vorerst noch ungelöst sind und mithilfe evolutionstheoretischer Mittel auch nicht lösbar seien:

"Dazu gibt es zwei Strategien. Der Evolutionsgegner appelliert entweder an die Intuition seines Gesprächspartners und versichert, daß etwas so Kompliziertes (und Schönes) wie das erste Lebewesen oder das menschliche Auge doch unmöglich 'durch Zufall' entstanden sein könne, wie es die Evolutionstheorie behauptet. Oder er gibt dem Einwand eine mathematische Scheinpräzision und weist nach, daß für die Entstehung des fraglichen Merkmals mindestens so und so viele Teilschritte erforderlich seien und daß die Wahrscheinlichkeit, alles diese Schritte zufällig und gleichzeitig zu bekommen, extrem klein und damit das Auftreten des Merkmals (also z.B. des Auges) praktisch unmöglich sei (...) Fast jede neue Entdeckung der Biologie verstärkt diesen Eindruck und macht die Alternative 'Komplexität oder Zufall?' sogar noch überzeugender."
                                                                            -  VOLLMER, 1986, S. 21 f.

Das Problem besteht in dieser Form jedoch nicht, weil "Makroevolution" nicht in der Weise stattfinden muß, wie es im Antievolutionismus Gegenstand der Diskussion zu sein scheint.

 

Zunächst ist festzustellen, daß auch komplexe Funktionseinheiten schrittweise entstehen können, wenn die tragende Rolle von Doppelfunktionen in der Evolutionsbiologie hinreichend Berücksichtigung findet. In diesem Sinne können einzelne Funktionselemente durchaus unabhängig voneinander entstanden sein und einen Selektionsvorteil besitzen, wenn sie Primärfunktionen erfüllen, die mit der Funktion der später daraus evolvierten Baupläne nicht im Zusammenhang stehen. Es kann nicht überraschen, daß sich die opportunistisch angelegte Evolution immer wieder Ressourcen, die schon vorhanden und unabhängig von der heutigen Funktion evolviert sind, bedient - ja geradezu bedienen muß - und unter Abwandlung der primären Funktion in eine andere neue Funktionstypen schafft.

"Die Frage, die sich der Evolutionsbiologe grundsätzlich stellen muß, wenn er kausalanalytisch interessiert ist, lautet also: 'Welche Doppelfunktion (Mehrfachfunktion) ist es, bei der die langfristige positive Bewertung der einen Funktion die andere Funktion ganz nebenbei zur Funktionsreife bringen konnte?' (...) In vielen Fällen erfordert die Antwort auf diese Frage gar keine neuen empirischen Fakten, sondern nur eine Änderung der Blickrichtung."
                                                                                - VOLLMER, 1986, S. 25

Die Hypothese, dass Organe ihre Funktion wechseln oder mehrere Funktionen gleichzeitig ausüben können, stellt nun beileibe keine wilde Spekulation dar, sondern gehört mittlerweile zu den empirisch wohluntermauerten Grundeinsichten in der Evolutionsbiologie. So kann etwa ein Insektenbein "Laufbein, Grabschaufel, Kiefer, Saugrüssel, Lauterzeugungsorgan, Ruder, Teil des Begattungsorgans oder der Legeröhre werden." Funktionswechsel und Vielfachfunktionen sind also "Grundtatsachen in der Phylogenese" (vgl. REMANE et al., 1973, S.122 ff.).

 

In Anlehnung an diese und ähnliche Beispiele sind wir nun in der Lage, den Nachweis, daß die Einzelschritte in Richtung auf das fertige Organ infolge des Bestehens von Doppelfunktionen tatsächlich positiv selektioniert werden, beim Auge oder beim Flugapparat der Vögel tatsächlich zu führen und weitere Beispiele für das Prinzips "Doppelfunktion" anzugeben:

Beispiele:

·      Der Augenfleck der einzelligen Grünalge "Euglena" dient der Erzeugung eines Schattens, der auf eine lichtempfindliche Stelle fällt. Der Einzeller weiß so, wo "Licht" und wo "Schatten" ist und kann sich entsprechend orientieren. Bei Mehrzellern können mehrere solcher spezialisierter Zellen zur Orientierung freigestellt werden, bei niederen Wirbellosen werden diese Zellen schließlich in einer schützenden Vertiefung untergebracht. Die ursprünglich als "Schutzfunktion" erworbene evolutive Neuheit erfüllte eine unabsehbare Doppelfunktion, die mit einem Male zufällig ein "Richtungs- und Bewegungssehen" ermöglichte: Das "Becherauge" war entstanden. Eine günstige Adaptation vergrößerte aus Schutzgründen die Vertiefung immer mehr und schloß das Becherauge bis auf eine kleine Lichtöffnung. Wieder war es eine Doppelfunktion, die den glücklichen Umstand fügte, daß sich so nebenbei ein Organ bildete, das erstmals neben dem "Richtungs- und Bewegungssehen" ein scharfes Abbild der Umwelt lieferte: Das "Lochkamera-Auge" ("camera obscura") vieler höherer Wirbelloser war entstanden. Und erneut wurde die Evolution aus Gründen des Schutzes dazu "veranlaßt", das Auge durch ein lichtdurchlässiges Häutchen zu schließen und es mit einer gallertartigen Substanz zu füllen. Wie nebenbei ergab sich so abermals eine Doppelfunktion, die die Möglichkeit zur Verbesserung der optischen Eigenschaften des Auges schuf, insbesondere zur Bildung einer Sammellinse, die dann Bildschärfe und Lichtstärke im Linsenauge der Wirbeltiere glücklich vereint.

·      Bei fossilen wechselwarmen, flugunfähigen Theropoden (Reptilien) wurden Protofedern gefunden, die offenbar der Wärmeisolation dienlich waren (vgl. PADIAN, 1999). Darüber hinaus waren leichte, aber stabile Knochen, wie man sie ebenfalls bei solchen Theropoden nachgewiesen hat, auch für ein flugunfähiges Reptil nicht wertlos, denn sie erhöhen die Bodenschnelligkeit, erleichtern das Klettern, Fallen und könnten sich bei Luftsprüngen als vorteilhaft erweisen. Erst viel später mag sich herausgestellt haben, daß die Federn, der reptilienartige Schwanz und die Hohlknochen zusammengenommen einen primitiven Gleitflug ermöglichten, also Doppelfunktionen ausübten.

·      Die frühesten Fische hatten noch keinen Kiefer. Die Kieferknochen entstanden erst später aus Knochen, die ursprünglich der Unterstützung der vordersten Kiemenbögen gedient hatten.

·      Die Lungensäcke des Quastenflossers bildeten sich aus Ausstülpungen der Speiseröhre. Durch Verschlucken von Luft (und anschließende Sauerstoff-Absorption) konnten die Tiere die Sauerstoffarmut der Devon-Sümpfe ausgleichen, worauf natürlich ein starker Selektionsdruck stand. Die Wandung der Speiseröhre übernahm damit offenbar eine Doppelfunktion.

 

·      Das Insulin erfüllt eine wichtige Funktion bei der Regulierung des Blutzuckerspiegels. Es hat sich herausgestellt, daß es einem Nervenwachstumsfaktor (NWF) im molekularen Aufbau ähnlich (homolog) ist. Darüberhinaus, zeigt das Insulin eine interessante Doppelfunktion, denn es ermöglicht das Überleben von Neuronen in Kultur und wirkt ebenso wie der NWF als neurotrophischer Faktor, so daß "es denkbar wäre, daß durch Genduplikation und Mutation das Gen für den Nervenwachstumsfaktor sich aus einem Urinsulingen entwickelt hat." (HAKEN, HAKEN-KRELL, 1989, S. 139)

Natürlich bleibt die Aufgabe, für jeden Bauplan und jedes Organ bei den über 2 Millionen rezenten Arten eine vollständige phylogenetische Erklärung über Doppelfunktionen (und Kopplung von Genen) zu liefern, ungeachtet der Tatsache, daß für sehr viele Beispiele immerhin Modellvorstellungen entworfen werden konnten, ein hoffnungsloses Unterfangen. Es wirft sich also die Frage auf, für wieviel Merkmale von Organismen denn noch Doppelfunktionen nachgewiesen werden müssen, damit die Evolutionstheorie endlich als hinreichend gesichert und die Evolutionsfaktoren als vollständig angesehen werden.

 

Sicherlich wird es einem uneinsichtigen Antievolutionisten nie an Beispielen mangeln, um auch nach hundert geglückten phylogenetischen Erklärungen zu zeigen, dass die Entstehung vieler Organe noch der evolutionstheoretischen Erklärung harrt.

"Dieses Argumentationsmuster wird sich aber schließlich doch leerlaufen; es muß einfach langweilig werden. Deshalb sei auf die pragmatische Frage 'wann sollen wir diesen Dialog endlich abbrechen?' auch pragmatisch antworten: 'Dann, wenn wir nicht mehr befürchten müssen, daß unseren Kindern in der Schule eine kreationistische oder deutlich anti-evolutionistische Lehre als mit der Evolutionstheorie gleichwertig, als wissenschaftlich vertretbar oder gar als überlegen angepriesen wird; dann also, wenn 'Affenprozesse' wirklich keine Aussicht mehr auf Erfolg haben.' "
                                                                                - VOLLMER, 1986, S. 28

Natürlich hat es nicht an Versuchen gefehlt, zwischen jeder aufgefundenen Doppelfunktion, die einen selektionsbegünstigten Zwischenschritt begründet, und einer nächsten weitere Doppelfunktionen und Zwischenschritte zu verlangen:

"Weiter ist der Schritt zur Feder von Reptilienschuppen ausgehend immer noch gewaltig, auch wenn die Federn zunächst nur zum Wärmen verwendet wurden (...) Selbst die besten Federn würden das Fliegen nicht ermöglichen, solange die Federn nicht zu einem passenden Federkleid organisiert sind."
                                                         - JUNKER und SCHERER, 1998, S. 89

Die Einforderung beliebig weiterer Zwischenschritte ist meist charakteristisch für die Argumentation des Kreationismus, kann jedoch aufgrund der oben ausgeführten Argumente letztlich nicht überzeugen. Daneben wird jedoch vermehrt eine grundsätzliche Kritik am "Modell der Doppelfunktion" geübt:

"Aber auch ein Federkleid würde ohne passende Veränderung und zusätzliche Anordnung von Muskeln, Sehnen, Nerven und Blutgefäßen sowie einem passend veränderten Gehirn noch nicht genügen. Welcher Selektionsdruck soll dann für dessen Entstehung bzw. für die Flugtauglichkeit einfacher 'Wärmefedern' sorgen?"

                                                         - JUNKER und SCHERER, 1998, S. 89

Die als "Koadaptations- oder Synorganisationsproblem" geläufige Thematik haben wir oben schon abgehandelt, und wir haben begründet, weshalb es sich in der Systemtheorie der Evolution, die als Weiterentwicklung der gewiß noch imperfekten Synthetischen Theorie der Evolution aufzufassen ist, nicht erhebt. Wir wollen nochmals herausstreichen, daß das epigenetische System ein komplex verschaltetes und hierarchisch gegliedertes Regulationssystem darstellt, so daß wir mit RIEDL zwingend fordern müssen, daß komplexe adaptive Veränderungen nicht durch eine Vielzahl von Einzelmutationen zustandekommen, sondern umgekehrt, jede Mutation stets mehr oder minder das ganze System beeinflußt. Es ist klar, daß die Systemisierung der Gene, die den Aufbau von Muskeln, Sehnen, Nerven und Blutgefäßen sowie von denjenigen Genen, die für die Ausbildung von Federn verantwortlich sind, ungeheure Selektionsvorteile mit sich bringt.

 

Es sei in diesem Zusammenhang nochmals betont, dass solche Regulationsnetze nicht spekulativer Natur sind, sondern tatsächlich existieren, das heißt, empirisch nachgewiesen werden konnten (wie wir etwa am Beispiel des Pax6-Gens bei Drosophila gesehen haben). Ebenso experimentell untermauert sind vielschichtige Veränderungen der Phänotypen durch einfache Eingriffe ins epigenetische System sowie das Phänomen der Pleiotropie, Phänomene, die makroevolutive, systemische Veränderungen überhaupt erst verstehbar machen (vgl. LORENZEN, 1988; WUKETITS, 1988, S. 145 sowie HARMS, 1934). Die Natur des epigenetischen Systems ermöglicht damit aufgrund einfacher Mutationen schon eine schrittweise Anpassung des gesamten Systems.

Gastbeitrag von: Martin Neukamm (Buch)

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