Zufall unter Zwang

Archiv: Schöne Biologie

Ralf Neumann


Rauschen

Als Stephen Jay Gould 1989 das Buch „Zufall Mensch: das Wunder des Lebens als Spiel der Natur“ [Wonderful Life: the Burgess Shale and the Nature of History] herausbrachte, wollte er durchaus provozieren. Drehte man die Zeit zurück, erklärte Gould darin, und ließe die Erdgeschichte nochmals identisch ablaufen, würde das Leben dennoch nach dem „Reset“ völlig neue Formen entwickeln. Und auch der Mensch würde so wahrscheinlich nicht noch einmal auf Erden wandeln.

Gould wollte mit seinen Thesen insbesondere gegen die weitverbreitete Ansicht antreten, dass die Evolution deterministisch nach festen Plänen und klaren Gesetzmäßigkeiten vorgehe. Stattdessen, so Gould, sei vielmehr Kontingenz das dominierende Prinzip in der Evolution – ganz nach dem Motto: Unendlich viel ist möglich, und die Selektion wählt stets zufällig aus diesen Möglichkeiten aus. Und einer dieser reinen „Zufälle“ sei eben der Mensch.

Die Wahrheit liegt, wie Gould selbst später einräumte, irgendwo in der Mitte. Schließlich operiert dieser „Gould‘sche Zufall“ innerhalb physikalischer, chemischer, biologischer, aber auch ökologischer Zwänge, die sein freies Spiel klar einschränken. Und dies offenbar stärker, als bisher gedacht.

Dass der Zufall in der Evolution nicht so radikal wütet, wie Gould proklamierte, zeigen schon die vielen Beispiele konvergenter Evolution. Davon spricht man bekanntlich, wenn zwei oder mehr Organismen mit getrennter evolutionärer Vorgeschichte unabhängig voneinander ähnliche Anpassungen an Probleme entwickeln, die eine nahezu identische Umwelt an sie stellt.

Siehe etwa den stromlinienförmigen Körperbau von Fischen, Delphinen und Pinguinen. Oder die Flügel von Insekten, Vögeln, Fledermäusen und Flugsauriern. Wer fliegen will, unterliegt offenbar dem Zwang, Flügel entwickeln zu müssen. Anders scheint es nicht zu gehen. Immerhin gab es dazu aber offenbar mehrere analoge Möglichkeiten: dass Vorderextremitäten komplett befedert wurden, dass Haut zwischen immer länger werdenden Zehen aufgespannt wurde, oder dass Haut direkt zu Flügeln ausgestülpt wurde.

Ähnliches findet man auch auf der molekularen Ebene. Wer kein Warmblüter ist und in kalten Zonen lebt, muss sich bisweilen gegen Einfrieren schützen. Und so bildeten Fische, Pflanzen, Insekten und Einzeller vielfach unabhängig voneinander ganz verschiedene Proteine zu unterschiedlichen, jedoch funktionell analogen Typen von Anti-Gefrierproteinen (AFPs) um.

Doch konvergente Evolution geht bei weitem nicht nur analog. Strukturen mit gleicher Funktion, die verschiedene Organismen konvergent entwickelt haben, müssen keineswegs immer verschiedene Baupläne oder Gene zugrunde liegen. Manchmal scheinen vielmehr die entsprechenden Zwänge derart stark, dass nur sehr ähnliche Variationskaskaden letztlich eine Lösung des Problems liefern können.

Neuestes Beispiel: Die ­Echolokation von Delphinen und Fledermäusen. Dass beide das gleiche Protein, Prestin, auf nahezu deckungsgleiche Weise umformten, um es für die Wahrnehmung sehr hoher Frequenzen fit zu machen, war bereits bekannt. Jetzt jedoch fanden europäische Forscher in mehreren Delphin- und Fledermaus-Genomen, dass überall die gleichen rund 200 Gene in das Echolokationsverhalten eingebunden waren. Und alle zeigten zudem sehr ähnliche, also konvergente Mutationsmuster (Nature, Publ. online 04 Sept. 2013).

Offenbar ließ das Wechselspiel aus Zwängen, Möglichkeiten und Zufall der Evolution bisher nur diesen einen Weg, ein effektives Echolokationsverhalten zu entwickeln.





Letzte Änderungen: 01.10.2013


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