Löst die neue Theorie, die Physik und Evolution des Lebens zu vereinen versucht, ein Pseudoproblem?

Nature hat kürzlich einen Artikel zur „Assembly-Theorie“ veröffentlicht. Der Autor hofft, Physik und Biologie zu vereinen und versucht, die Evolution des Lebens gemäß den Gesetzen der Physik quantitativ zu erklären. Dieses Papier hat in der akademischen Gemeinschaft große Diskussionen ausgelöst und der berühmte theoretische Physiker George Ellis hat auch einen Kommentarartikel in Nature veröffentlicht (siehe „Wie kann aus zweckloser Physik zweckvolles Leben entstehen?“). Doch dieser Aufsatz hat viele Biologen verwirrt, die der Ansicht sind, dass der Artikel ein nicht vorhandenes Problem zu lösen scheint: Besteht Bedarf an einem neuen Paradigma, um die Evolution des Lebens und die Physik zu vereinen?

Geschrieben von Bill Bateman (Außerordentlicher Professor, Curtin University)

Übersetzung | Xiaopo

Im Oktober 2023 erschien im renommierten Wissenschaftsjournal Nature ein Artikel mit dem Titel „Assembly theory explaines and quantifies selection and evolution“ [1]. Die Autoren des Artikels sind ein Team unter der Leitung von Leroy Cronin von der University of Glasgow und Sara Walker von der Arizona State University. Sie behaupten, ihre Theorie sei eine „Brücke zwischen Physik und Biologie“, die erklären könne, wie komplexe Lebensformen entstanden seien.

Das Papier löste eine starke Resonanz aus. Einerseits gab es Schlagzeilen in den Medien wie „Kühne, innovative ‚Theorie von allem‘ könnte Physik und Evolution verschmelzen“[2]; Andererseits gab es Reaktionen von Wissenschaftlern. Ein Evolutionsbiologe sagte in den sozialen Medien: „Nachdem ich es mehrmals gelesen habe, habe ich immer noch keine Ahnung, was (in dem Artikel) passiert.“[3] Ein anderer Wissenschaftler sagte: „Nachdem ich den Artikel gelesen hatte, war ich noch verwirrter … Ich glaube, ich habe meinen eigenen Namen vergessen, nachdem ich diesen Artikel gelesen hatte.“[4]

Als Biologe, der sich mit der Evolution beschäftigt, fühlte ich mich verpflichtet, diesen Artikel selbst zu lesen. Ist die Assembly-Theorie wirklich ein so radikal neues Paradigma, wie die Autoren behaupten? Oder handelt es sich, wie Kritiker behaupten, um „wertloses Geschwätz“?

Sensationelle Behauptungen

Als ich mit der Lektüre dieses Artikels begann, traf mich der erste Satz der Zusammenfassung wie ein Schlag:

„Die Wissenschaftler haben sich schwer getan, die biologische Evolution mit den unveränderlichen Gesetzen des Universums in Einklang zu bringen, die durch die Physik definiert sind.“

Ich wusste nicht, dass Wissenschaftler an diesem Problem arbeiten. Kein mir bekannter Biologe hat ein Problem mit den Gesetzen der Physik oder sieht ein Problem darin, sie mit der Evolution in Einklang zu bringen.

In der Zusammenfassung wird weiter darauf hingewiesen, dass die Gesetze der Physik „den Ursprung und die Evolution des Lebens sowie die Entwicklung der menschlichen Kultur und Technologie“ nicht vorhersagen können. Außerdem wird behauptet, dass wir einen „neuen Ansatz“ benötigen, um zu verstehen, „wie aus der Physik eine große Vielfalt unterschiedlicher und uneingeschränkter Formen entstehen kann, ohne dass es einen inhärenten Konstruktionsplan gibt“. Beschwerden darüber, dass die biologische Evolution nicht mit den Gesetzen der Physik vereinbar zu sein scheint, gepaart mit der Verwendung vager Begriffe wie „Blaupause“, erinnern an die Argumente der Kreationisten für die Evolution. Kein Wunder, dass der Blutdruck von Evolutionsbiologen in die Höhe schießt. Ein Kritiker von Nature drückte es so aus: „Warum so viele kreationistische Klischees am Anfang des Artikels?“

Gibt es eine Barriere zwischen Biologie und Physik?

Bevor ich fortfahre, möchte ich darauf hinweisen, dass ich, wie einige der oben genannten Wissenschaftler, den Zweck des Artikels möglicherweise nicht ganz verstehe. Aber ich bin auch über Teile dessen, was ich verstehe, verwirrt. Erstens scheint die Behauptung, die Evolution widerspreche den Gesetzen der Physik, unbegründet. In dem Artikel heißt es, dass „die unbegrenzte Erzeugung neuen Lebens nicht so recht in das Paradigmensystem der Biologie oder Physik passt“, was wenig Sinn zu ergeben scheint.

Gibt es einen Konflikt zwischen Biologie und Physik, der erklärt werden muss? Bildnachweis: National Cancer Institute/ Unsplash

Im biologischen Paradigma verstehen wir, dass genetische Drift, Mutation und Selektion zu Veränderungen der biologischen Form führen. Muss dies „im Einklang mit dem Paradigma der Physik“ stehen, solange es keine physikalischen Gesetze verletzt?

Eine weitere beunruhigende Aussage lautet: „Um zu verstehen, wie vielfältige, uneingeschränkte Formen aus der Physik entstehen können, ohne dass es einen inhärenten Design-Bauplan gibt, ist ein neuer Ansatz zum Verständnis und zur Quantifizierung der Selektion erforderlich.“ Ist das wirklich notwendig? Einer der Grundsätze der Evolutionstheorie besteht darin, dass es in diesem Prozess keine „Teleologie“ gibt, das heißt, dass es kein Ziel oder Endpunkt gibt. Warum also muss das Fehlen eines „Design-Entwurfs“ erklärt werden?

Die Möglichkeit einer quantitativen Erklärung der Evolution

Was genau versucht also die Assembly-Theorie zu tun? Laut Professor Cronin von der Universität Glasgow[5] zielt es darauf ab, „Selektion und Evolution vor der Biologie zu erklären“; Ihr Ziel besteht daher darin, eine Theorie zu schaffen, die die Gesetze der unbelebten und der belebten Materie vereinheitlichen und ihre Komplexität oder andere Aspekte auf die gleiche Weise erklären kann. Der Artikel selbst bezeichnet es als „Rahmenwerk“, das „die Gesetze der Physik nicht ändert, aber den Begriff der ‚Objekte‘, auf die diese Gesetze einwirken, neu definiert.“

[Die Assemblage-Theorie] konzeptualisiert Objekte nicht mehr als Punktpartikel, sondern als Entitäten, die durch ihre möglichen Entstehungsgeschichten definiert sind. Dies ermöglicht den Versuchspersonen, den Nachweis einer Selektion innerhalb klar abgegrenzter Einzelpersonen oder ausgewählter Einheiten zu erbringen.

Daher sind die „Objekte“ in der Assembly-Theorie die Objekte, auf die die „Gesetze der Physik“ wirken. Für jedes Objekt können wir seinen „Assemblierungsindex“ berechnen, eine Zahl, die die Komplexität der Herstellung dieses Objekts misst. Ein Objekt, das sowohl häufig vorkommt als auch einen hohen Assemblierungsindex aufweist, ist wahrscheinlich nicht durch Zufall entstanden und muss daher ein Produkt der Evolution und Selektion sein. Dies ist an sich weder ein Problem noch neu – abgesehen von diesem berechneten „Index“.

Wie berechnen wir also diesen Assembly-Index? Wir müssen die Anzahl der Schritte zählen, die zur Herstellung eines Moleküls, eines Organs oder eines ganzen Organismus erforderlich sind. Je höher der Index, desto wahrscheinlicher ist es ein Produkt der Evolution. Die Assemblierungstheorie ist daher ein Versuch, die Komplexität einer Substanz und ihre mögliche Entwicklung zu quantifizieren.

Ein nicht vorhandenes Problem?

Ist das hilfreich? Das ist schwer zu sagen. Erstens impliziert es, dass es nur einen Weg gibt, der komplexe Objekte (mit hohem Assemblierungsindex) wie etwa biochemische Moleküle produzieren kann, was jedoch nicht der Fall ist. Ein anderer Wissenschaftler weist außerdem darauf hin: „Wenn ein Molekül komplex ist und viele Kopien hat, ist es wahrscheinlich durch einen evolutionären Prozess entstanden. Die meisten Chemiker können solche Fälle erkennen, ohne die Assemblierungstheorie anzuwenden. Allerdings ist es sehr schwierig, dies zu quantifizieren.“[6]

Ich persönlich bin der Meinung, dass es sich hierbei um ein schlecht geschriebenes Papier handelt. Dies zeigt sich darin, dass viele Biologen seine Absicht nicht verstanden haben und dass die negativen Reaktionen größtenteils auf die unverständliche Formulierung und die Verwendung kreationistisch anmutender Begriffe zurückzuführen sind. Was die Assemblierungstheorie selbst betrifft, so scheint sie von Cronin und Walker entwickelt worden zu sein, als sie nach einer allgemeinen Methode suchten, um Anzeichen von Leben auf fremden Planeten zu erkennen oder sogar künstliches Leben zu erschaffen. Vielleicht könnte es sich in diesen Situationen als nützlich erweisen.

Doch als umfassendes neues Paradigma, das Evolution und Physik vereinen will, schien die Assembly-Theorie – für mich und viele andere – ein Problem zu lösen, das gar nicht existierte.

Verweise

[1] Sharma, A., Czégel, D., Lachmann, M. et al. Die Assemblierungstheorie erklärt und quantifiziert Selektion und Evolution. Nature 622, 321–328 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06600-9

[2] https://www.sciencealert.com/assembly-theory-bold-new-theory-of-everything-could-unite-physics-and-evolution

[3] https://twitter.com/baym/status/1710815658890432679

[4] https://twitter.com/Irishpalaeo/status/1712450672476512424

[5] https://twitter.com/leecronin/status/1711356692720501103

[6] https://twitter.com/professor_dave/status/1710914156612710503

Dieser Artikel basiert auf der Creative Commons-Lizenzvereinbarung (CC-BY 4.0) und wurde von Bill Bateman übersetzt. Eine neue Theorie, die Evolution und Physik verbindet, verblüfft Wissenschaftler – aber löst sie ein Problem, das nicht existiert?

Ursprüngliche Adresse:
https://theconversation.com/a-new-theory-linking-evolution-and-physics-has-scientists-baffled-but-is-it-solving-a-problem-that-doesnt-exist-216639

Dieser Artikel wird vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützt

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.

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