Brauchen wir eine neue Evolutionstheorie?

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Leviathan Press:

Wenn eine Erklärung nicht auf die aktuelle Situation zutrifft, ist sie entweder falsch oder unvollständig, was bedeutet, dass es andere unbekannte Gründe gibt, die zu dieser Situation geführt haben. Aus diesem Grund haben viele Wissenschaftler nach einer „großen einheitlichen Theorie“ gesucht, genau wie Einstein es in seinen späteren Jahren tat. Dies gilt für Physik, Chemie und Biologie. Darwins Evolutionstheorie wurde seit ihrer Entstehung in Frage gestellt. Einige sagen, es sei falsch, andere sagen, es sei unvollständig. Die zugrunde liegende Hoffnung besteht natürlich darin, eine Theorie zu finden, die alle biologischen Phänomene so weit wie möglich erklären kann. Wenn sie also falsch ist, was genau ist falsch an ihr?

So seltsam es klingt: Einige der grundlegendsten Fragen zur Evolution des Lebens auf der Erde sind den Wissenschaftlern noch immer unbekannt – beispielsweise die Frage, wie die Augen entstanden sind. Die übliche Erklärung dafür, wie der Mensch zu einem derart hochkomplexen Organpaar kam, ist die Theorie der natürlichen Selektion.

Sie erinnern sich wahrscheinlich noch an den Biologieunterricht in der Schule. Wenn eine Art mit schlechtem Sehvermögen aufgrund einer zufälligen Mutation Nachkommen mit etwas besserem Sehvermögen hervorbringt, dann erhöht diese Verbesserung ihre Überlebenschancen. Je länger sie überleben, desto größer sind ihre Chancen, sich fortzupflanzen und ihre überlegenen Gene an die nächste Generation weiterzugeben.

Ebenso wird die nächste Generation wahrscheinlich über ein besseres Sehvermögen und größere Fortpflanzungschancen verfügen. Wenn dies über einen langen Zeitraum von Generation zu Generation so weitergeht, werden sich diese winzigen vorteilhaften Gene weiter ansammeln und schließlich, nach Hunderten von Millionen Jahren, wird diese Art über dasselbe scharfe Sehvermögen verfügen wie Menschen, Katzen oder Eulen.

Dies ist das Grundprinzip der Evolution, das häufig in wichtigen Lehrbüchern und populärwissenschaftlichen Bestsellern zu finden ist. Immer mehr Wissenschaftler bezweifeln jedoch, dass diese Aussage völlig falsch und irreführend ist.

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Erstens ignoriert diese Theorie die evolutionären Ursprünge und geht davon aus, dass Fotorezeptoren, Linsen und Iris natürlich vorkommen, ohne zu erklären, woher sie stammen. Es wird auch nicht erklärt, wie diese zerbrechlichen und verletzlichen Teile zusammen ein einziges Organ bilden. Und es sind nicht nur die Augen, auch andere traditionelle Theorien wurden in Frage gestellt.

„Wie entstanden das erste Auge, der erste Flügel, die erste Plazenta? Die Beantwortung dieser Fragen ist ein grundlegendes Anliegen der Evolutionsbiologie, aber wir haben noch keine überzeugenden Antworten“, sagte Armin Moczek, Biologe an der Indiana University. „Die traditionelle Theorie, dass die Evolution ein allmählicher Veränderungsprozess mit jedem unerwarteten Fortschritt ist, gilt nicht mehr.“

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Es gibt einige Grundprinzipien der Evolution, die von Wissenschaftlern nicht ernsthaft in Frage gestellt wurden. Sie sind sich beispielsweise einig, dass natürliche Selektion, Mutation und Zufallsfaktoren eine Rolle spielen. Doch wie genau interagieren diese Prozesse miteinander und spielen noch weitere Faktoren eine Rolle? Diese Themen rückten in den Mittelpunkt der Diskussion. „Wenn wir diese Fragen mit den uns heute zur Verfügung stehenden Mitteln nicht beantworten können, müssen wir andere Wege finden“, sagte mir Günter Wagner, ein Biologe an der Yale University.

Im Jahr 2014 veröffentlichten acht Wissenschaftler zu diesem Thema einen Artikel in der renommierten Fachzeitschrift Nature mit der Frage: „Müssen wir die Evolutionstheorie überdenken?“ Ihre Antwort war: „Ja, und zwar dringend!“

Die acht Wissenschaftler kommen aus hochmodernen wissenschaftlichen Bereichen, beispielsweise der Frage, wie Organismen ihre Umwelt verändern können, um den allgemeinen Druck der natürlichen Selektion zu verringern (ähnlich wie Biber, die Dämme bauen), und der neuesten Forschung zu chemischen Veränderungen der menschlichen DNA, die an die nächste Generation weitergegeben werden können. Sie fordern eine Revolution in der Evolutionstheorie, um die Forschung in anderen hochmodernen wissenschaftlichen Bereichen zu unterstützen. Sie nannten ihren neuen theoretischen Rahmen „Erweiterte Evolutionssynthese“ (EES) – ein wenig inspirierender Name, doch für viele ihrer Kollegen war ihr Vorschlag provokativ.

(www.nature.com/articles/514161a)

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Im Jahr 2015 hat die Royal Society of London zugestimmt, eine Konferenz mit dem Titel „Neue Trends in der Evolution“ auszurichten, auf der die acht Autoren des Artikels und eine Gruppe namhafter Wissenschaftler sprechen werden. Das Ziel des Treffens, so ein Organisator, sei es gewesen, „neue Erklärungen, neue Fragen und eine radikal neue kausale Architektur für die Biologie“ zu diskutieren.

Doch als das Treffen angekündigt wurde, reichten 23 Mitglieder der Royal Society einen gemeinsamen Protestbrief beim damaligen Präsidenten, dem Nobelpreisträger Sir Paul Nurse, ein. Einer der Unterzeichner erklärte: „Wir schämen uns, dass die Gesellschaft eine Konferenz abgehalten hat, denn dadurch würde die Öffentlichkeit denken, dass diese (neuen) Ideen dem akademischen Mainstream entsprächen.“ Nass war von dieser Reaktion überrascht. Er sagte: „Sie denken, ich glaube zu sehr an neue Ideen. Aber es kann nicht schaden, das Problem zu diskutieren.“

Traditionelle Evolutionstheoretiker waren zur Konferenz eingeladen, aber nur wenige kamen. Nick Barton, der 2008 die Darwin-Wallace-Medaille, die höchste Auszeichnung der Evolutionsbiologie, erhielt, sagte mir, er habe sich „dazu entschieden, nicht hinzugehen, weil das einen Hype um dieses seltsame Unterfangen ausgelöst hätte“. Brian und Deborah Charlesworth, zwei einflussreiche Biologen an der Universität Edinburgh, sagten mir, sie hätten nicht teilgenommen, weil sie die Prämisse der Theorie „aufregend“ fänden.

Der Evolutionstheoretiker Jerry Coyne schrieb später, dass die Wissenschaftler, die EES vorschlugen, den Namen „Revolutionäre“ eigentlich dazu benutzten, ihre eigene Karriere voranzutreiben. In einem Artikel aus dem Jahr 2017 wurde sogar behauptet, dass einige der Theoretiker hinter dem EES tatsächlich einen „wachsenden Post-Truth-Trend“ in der Wissenschaft verkörpern. Ein Wissenschaftler sagte, die persönlichen Angriffe und Anspielungen gegen EES-Wissenschaftler seien „empörend“ und „entsetzlich“. Aber selbst er steht EES skeptisch gegenüber.

(link.springer.com/article/10.1007/s12041-017-0787-6)

Warum gibt es eine so starke Widerlegung? Einerseits handelt es sich um einen Krieg der Ideen über das Schicksal der Evolution, einer großen Theorie, von der die Entstehung der modernen Gesellschaft in hohem Maße abhängt. Andererseits ist es auch ein Kampf um berufliche Anerkennung und Status – wer entscheidet, was zum Kern der Disziplin gehört und was zweitrangig ist?

„Die entscheidende Frage ist, wer die Führung beim Schreiben der großen Erzählung der Biologie übernehmen wird“, sagt Arlin Stoltzfus, Evolutionstheoretiker am IBBR Institute in Maryland. Darüber hinaus stellt sich eine tiefere Frage: Handelt es sich bei der gegenwärtigen großen theoretischen Erzählung der Biologie um ein Märchen, das letztlich aufgegeben werden muss?

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Hinter der aktuellen Debatte über die Evolution verbirgt sich ein zerbrochener Traum. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts sehnten sich viele Biologen nach einer einheitlichen Theorie, die die Biologie, wie Physik und Chemie, zu einer einfachen, mechanistischen wissenschaftlichen Disziplin machen würde, die die Welt in eine Reihe grundlegender Regeln zerlegt.

Sie befürchteten, dass die Biologie ohne eine einheitliche Theorie in eine Vielzahl unlösbarer Teilgebiete – von der Zoologie bis zur Biochemie – zersplittert bleiben würde und dass die Beantwortung jeder Frage in diesen Bereichen wahrscheinlich Dutzende von Experten erfordern würde, die sich untereinander uneinig wären, was zu endlosen Debatten führen würde.

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Aus heutiger Sicht kann man leicht zu dem Schluss kommen, dass Darwins Evolutionstheorie – eine einfache und geniale Theorie, die erklärt, wie ein einziger Faktor, die natürliche Selektion, die Entwicklung des Lebens auf dem gesamten Planeten beeinflusst hat – die Rolle des großen Einigers spielen würde. Doch im frühen 20. Jahrhundert, 40 Jahre nach der Veröffentlichung von „Über die Entstehung der Arten“ und 20 Jahre nach Darwins Tod, begannen seine Ideen an Bedeutung zu verlieren. Zu dieser Zeit erschienen wissenschaftliche Werke wie „Das Sterbebett des Darwinismus“.

Es ist nicht so, dass die Wissenschaftler das Interesse an der Evolution verloren hätten; Viele Menschen halten Darwins Darstellung dieser Tatsache lediglich für unbefriedigend. Eines der Hauptprobleme besteht darin, dass es keine Erklärung für die Genetik gibt. Darwin stellte fest, dass sich Organismen im Laufe der Zeit scheinbar veränderten, um sich besser an ihre Umwelt anzupassen. Aber er verstand nicht, wie diese winzigen Veränderungen von Generation zu Generation weitergegeben wurden.

Darwin schrieb einmal: „Die Natur macht keine Sprünge.“ Die Mutationisten sind anderer Meinung.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts lieferte eine erneute Untersuchung der Entdeckungen von Gregor Mendel (1822–1884), einem katholischen Mönch und Vater der modernen Genetik, Antworten auf diese Fragen. Wissenschaftler, die auf dem neuen Gebiet der Genetik arbeiten, haben die Gesetze entdeckt, die die Geheimnisse der Vererbung regeln. Doch anstatt Darwins Theorie zu bestätigen, wurde sie dadurch komplizierter.

Bei der Fortpflanzung kommt es offenbar zu einer überraschenden Neuorganisation der Gene, und dieses mysteriöse genetische Material bestimmt die körperlichen Merkmale, die wir letztendlich sehen. So wurden beispielsweise die roten Haare des Großvaters nicht an seinen Sohn, sondern an seine Enkelin vererbt. Wie funktioniert die natürliche Selektion, wenn winzige Variationen nicht einmal kontinuierlich in jeder Generation auftreten?

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Eine noch größere Bedrohung für die Darwinisten entstand in den 1910er Jahren durch das Aufkommen der „Mutationisten“. Ein berühmter Vertreter dieser Schule von Genetikern war Thomas Hunt Morgan, der zeigte, dass er durch die Züchtung von Millionen von Fruchtfliegen und die Markierung ihrer Nahrung mit radioaktivem Radium mutierte Merkmale in den Fliegen hervorrufen konnte, wie etwa neue Augenfarben oder zusätzliche Gliedmaßen. Bei diesen Veränderungen handelte es sich nicht um die zufälligen, kleinen Veränderungen, die Darwins Theorie vorschlägt, sondern um plötzliche, gewaltige Veränderungen.

Es stellt sich heraus, dass diese Mutationen vererbbar sind. Mutationisten glaubten, sie hätten die wahre Kreativität des Lebens entdeckt. Zweifellos trägt die natürliche Selektion dazu bei, ungeeignete Veränderungen auszumerzen, aber sie ist nur eine eintönige Kommentierung der kunstvollen Poesie der Mutation. Darwin schrieb einmal: „Die Natur macht keine Sprünge.“ Die Mutationisten sind anderer Meinung.

Thomas Hunt Morgan (1866–1945) war ein amerikanischer Genetiker und der Vater der modernen Genetik. Bei seinen Forschungen zu genetischen Mutationen der Fruchtfliege Drosophila melanogaster bestätigte er erstmals, dass Chromosomen die Träger von Genen sind und fand die Verteilungsorte mehrerer mutierter Gene auf Chromosomen, wofür er 1933 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin erhielt. Darüber hinaus entdeckte er das Gesetz der genetischen Kopplung. © Linda Hall Bibliothek

In der Evolutionsdebatte gibt es theologische Unterschiede. Es geht um die Macht, die alles regiert. Insbesondere für Darwinisten gilt, dass ihre Theorien entweder vollständig beibehalten oder vollständig verworfen werden müssen. Darwin schrieb in „Über die Entstehung der Arten“, dass seine gesamte Theorie des Lebens „vollständig auseinanderfallen“ würde, wenn eine andere Kraft als die natürliche Selektion die Unterschiede zwischen Organismen erklären könnte.

Wenn die Mutationisten Recht haben, müssen Wissenschaftler tiefer in die Logik der Mutation eintauchen, statt zu glauben, dass eine einzelne Kraft alle biologischen Veränderungen kontrolliert. Sie müssen untersuchen, ob die Mutation die Beine anders beeinflusst als die Lunge. Unterscheiden sich Mutationen bei Fröschen von Mutationen bei Eulen oder Elefanten?

Im Jahr 1920 schrieb der Philosoph Joseph Henry Woodger, dass es in der Biologie zu „Spaltungen und Divergenzen“ komme, die „eine einheitliche Disziplin wie die Chemie nie erleben würde“. Ihm fiel auf, dass es häufig zu Streitigkeiten zwischen unterschiedlichen Gruppen kam und diese eskalierten. Es scheint unvermeidlich, dass die Biowissenschaften immer stärker fragmentiert werden und die Möglichkeit, eine gemeinsame Sprache zu finden, gegen Null geht.

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Gerade als der Darwinismus im Staub begraben schien, tauchte eine wunderbare Kombination aus Statistikern und Tierzüchtern auf und hauchte ihm neues Leben ein. In den 1920er und 1930er Jahren schlugen Denker wie Ronald Fisher, der Vater der britischen wissenschaftlichen Statistik, und Sewall Wright, ein amerikanischer Genetiker, die an verschiedenen Orten arbeiteten, aber gelegentlich Kontakt hielten, eine überarbeitete Evolutionstheorie vor.

Die Theorie berücksichtigt die wissenschaftlichen Fortschritte seit Darwins Tod, versucht aber immer noch, alle Geheimnisse des Lebens mithilfe einiger einfacher Regeln zu erklären. Im Jahr 1942 nannte der britische Biologe Julian Huxley diese Theorie „die moderne Synthese“ . Achtzig Jahre später bildet es immer noch das Grundgerüst der Evolutionsbiologie und erscheint jedes Jahr in den Lehrbüchern von Millionen von Grundschülern und Studenten. Biologen, die sich mit moderner Synthese beschäftigen, gelten als „Mainstream“, während diejenigen, die dies nicht tun, als „Nicht-Mainstream“ gelten.

Der britische Biologe Julian Huxley (1887-1975) spricht vor der Gesellschaft. © Felix Man/Getty Images

Bei der „Modernen Synthese“ handelt es sich nicht um eine Synthese zweier Felder, sondern um die Verifizierung eines Feldes durch ein anderes. Durch die Erstellung statistischer Modelle von Tierpopulationen zur Erklärung der Muster von Genen und Mutationen haben moderne Synthesen gezeigt, dass die natürliche Selektion über lange Zeiträume hinweg immer noch wie Darwin vorhergesagt funktioniert und noch immer eine dominierende Rolle spielt. Über einen sehr langen Zeitraum hinweg sind Mutationen jedoch tatsächlich selten und haben nur geringe Auswirkungen, und die Vererbungsgesetze haben keinen Einfluss auf die Gesamtwirkung der natürlichen Selektion. Nach und nach bleiben die dominanten Gene erhalten und andere, nicht vorteilhafte Gene verschwinden.

Anstatt sich auf einzelne Organismen und ihre spezifischen Umgebungen in einer komplexen Welt zu konzentrieren, betrachten die Befürworter der modernen Synthese die Welt aus der Perspektive der Populationsgenetik. Für sie ist das Leben letztlich nur eine Geschichte vom Leben und Tod einer Reihe von Genen im langen Prozess der Evolution.

Die moderne Synthese kommt zur rechten Zeit. Neben der Wirksamkeit wissenschaftlicher Erklärungen gibt es noch zwei weitere historische bzw. soziologische Gründe. Erstens ist die mathematische Genauigkeit der Überprüfung beeindruckend und in der Biologie beispiellos. Wie die Historikerin Betty Smocovitis betont, bringt diese Stringenz das Fachgebiet näher an eine „Paradigmenwissenschaft“ wie die Physik heran. Gleichzeitig versprach das Projekt der Aufklärung zur Vereinheitlichung der Wissenschaften die Vereinheitlichung aller Biowissenschaften.

Im Jahr 1946 gründeten die Biologen Ernst Mayr und George Gaylord Simpson die Society for the Study of Evolution, einen Berufsverband mit einer eigenen Zeitschrift, von dem Simpson glaubte, dass er die verschiedenen Teilgebiete der Biologie auf „der gemeinsamen Grundlage der Evolutionsforschung“ zusammenführen würde. Alles sei möglich, argumentierte er später, denn „wir schienen endlich eine einheitliche Theorie in unseren Händen zu haben … die in der Lage war, alle klassischen Probleme in der Geschichte der Lebensforschung anzugehen und für jedes von ihnen eine kausale Lösung zu bieten.“

(www.jstor.org/stable/4331311)

(link.springer.com/article/10.1007/s10739-019-09569-2)

Zu dieser Zeit war die Biologie bereits eine etablierte Wissenschaft. An den Universitäten wurden Fakultäten eingerichtet, Geld floss in die Universitäten und Tausende frisch promovierte Wissenschaftler machten aufregende Entdeckungen. Im Jahr 1944 zeigten der kanadisch-amerikanische Biologe Oswald Avery und seine Kollegen, dass die DNA die physische Substanz der Gene und der Vererbung ist. Im Jahr 1953 entschlüsselten James Watson und Francis Crick die Doppelhelixstruktur der DNA und stützten sich dabei stark auf die Arbeiten von Rosalind Franklin und dem amerikanischen Chemiker Linus Pauling.

James Watson (links) und Francis Crick vor einem DNA-Modell im Cavendish Laboratory im Jahr 1953. © Cavendish Laboratory

Informationen häufen sich in einem Tempo an, das für einen einzelnen Wissenschaftler zu hoch ist, um sie alle zu verarbeiten, doch das gleichmäßige Tempo der modernen Synthese zieht sich durch alle Bereiche. Die Theorie besagt, dass letztlich alles durch die Gene geformt wird und dass die natürliche Selektion jedes Lebewesen untersucht, das Vorteile bietet. Ob es sich um das üppige Wachstum von Seetang in einem Teich oder das Paarungsritual eines Pfaus handelt, es kann als Ergebnis der natürlichen Selektion verstanden werden, die auf Ihre Gene einwirkt. Die lebendige Welt schien plötzlich wieder einfach zu werden.

Im Jahr 1959 veranstaltete die Universität von Chicago eine Konferenz anlässlich des 100. Jahrestages der Veröffentlichung von „Über die Entstehung der Arten“. Bei Modern Synthesis herrschte gute Stimmung, der Veranstaltungsort war voll und die großen Zeitungen im ganzen Land berichteten darüber (Königin Elisabeth war ebenfalls eingeladen, entschuldigte sich jedoch und sagte, sie könne nicht teilnehmen). „Zum ersten Mal in der Geschichte“, sagte Huxley stolz, „wird offen anerkannt, dass alle Aspekte der Realität von der Evolution abhängen.“

Bald jedoch wurde die Moderne Synthese von Wissenschaftlern genau der Abteilungen angegriffen, zu deren Aufbau sie beigetragen hatte.

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Von Anfang an gab es Neinsager.

Im Jahr 1959 beklagte der Entwicklungsbiologe CH Waddington, dass die moderne Synthese zur Marginalisierung wertvoller Theorien zugunsten „extremer Vereinfachungen geführt habe, die dazu neigen, uns einen falschen Eindruck vom Verlauf der Evolution zu vermitteln“. Im Privaten beklagte er sich darüber, dass jeder, der nicht der neuen evolutionären „Parteilinie“ entspreche, als jemand angesehen werde, der die moderne Synthese nicht unterstütze, und deshalb geächtet werden müsse.

In der Folgezeit wurden die Grundlagen dieser Theorie durch eine Reihe wichtiger neuer Entdeckungen in Frage gestellt. Diese Entdeckungen begannen in den späten 1960er Jahren, als Molekularbiologen sie machten. Der Skeptizismus behauptet, dass moderne Synthesen dem Beobachten des Lebens durch ein Teleskop gleichkämen, bei dem man die Evolution großer Populationen als Ganzes über einen langen Zeitraum hinweg studiere. Molekularbiologen hingegen beobachten das Leben durch ein Mikroskop und konzentrieren sich auf einzelne Moleküle. Sie stellten fest, dass die natürliche Selektion nicht die dominierende Kraft ist, die die Menschen angenommen hatten.

© Maria Nguyen/Quanta Magazine

Sie fanden heraus, dass die Moleküle in unseren Zellen und die darin enthaltenen genetischen Sequenzen unglaublich schnell mutieren. Dies ist überraschend, stellt jedoch nicht unbedingt eine Bedrohung für die gängige Evolutionstheorie dar.

Auch wenn Mutationen häufig vorkommen, ist modernen Theorien zufolge die natürliche Selektion noch immer die Hauptursache für Veränderungen im Laufe der Zeit, da nützliche Mutationen erhalten bleiben und nutzlose entfernt werden. Aber das ist nicht der Fall. Die Gene veränderten sich (das heißt, sie entwickelten sich), aber die natürliche Selektion blieb wirkungslos. Manche genetischen Veränderungen bleiben rein zufällig erhalten, und während dieser Zeit scheint die natürliche Selektion eingeschlafen zu sein.

Evolutionsbiologen waren darüber schockiert. Im Jahr 1973 moderierte David Attenborough eine BBC-Dokumentation, die ein Interview mit einem führenden modernen Synthesizer, Theodosius Dobzhansky, enthielt. Letzterer ist offenbar verärgert über die von einigen Wissenschaftlern vorgeschlagene „nicht-darwinistische Evolutionstheorie“.

„Wenn das der Fall wäre, wäre die Evolution bedeutungslos und es gäbe keinen Fortschritt“, sagte er. „Dies ist nicht nur eine Beschwerde von Experten. Die Evolution durch natürliche Selektion ist für jeden sinnvoll, der nach dem Sinn des Lebens sucht.“

Es gab einmal eine Zeit, in der Christen Darwins Theorie kritisierten, weil sie das Leben sinnlos mache, und heute üben Darwinisten dieselbe Kritik an Wissenschaftlern, die Darwin ablehnen.

Es folgten weitere Angriffe auf die vorherrschende Auffassung von der Evolution. Die einflussreichen Paläontologen Stephen Jay Gould und Niles Eldredge argumentierten, dass die Fossilienfunde zeigten, dass die Evolution oft in kurzen Schüben stattfinde und nicht in einem langsamen, allmählichen Prozess.

(www.jstor.org/stable/2400177)

Andere Biologen sind der Ansicht, dass die Moderne Synthese für ihre Arbeit wenig relevant ist. Da die Erforschung des Lebens immer komplexer wird, scheint eine Theorie, die darauf basiert, welche Gene in unterschiedlichen Umgebungen ausgewählt werden, irrelevant zu werden. Es kann nicht helfen, Fragen zu beantworten, wie etwa, wie das Leben im Ozean entstand oder wie sich komplexe Organe wie die Plazenta entwickelten.

© Haus der Lösungen

Die moderne Synthese zur Erklärung des Letzteren zu verwenden, sei „so, als würde man die Thermodynamik verwenden, um zu erklären, wie das Gehirn funktioniert“, sagt Günter Wagner, Entwicklungsbiologe an der Yale University. (Die Gesetze der Thermodynamik erklären, wie Energie übertragen wird, und sie werden tatsächlich in der Gehirnforschung verwendet, aber sie sind nicht hilfreich, um zu verstehen, wie Erinnerungen entstehen oder warum wir emotionale Erfahrungen machen.)

Wie befürchtet, hat sich die Biologie gespalten. In den 1970er Jahren gründeten Molekularbiologen an vielen Universitäten ihre eigenen Abteilungen und Zeitschriften und gründeten ihre eigenen Fakultäten. Auch andere Teilgebiete, wie etwa die Paläontologie und die Entwicklungsbiologie, spalteten sich allmählich ab. Doch der größte Bereich, die Mainstream-Evolutionsbiologie, bleibt weitgehend unverändert.

Um eine Destabilisierung der Situation zu vermeiden, reagierten die Befürworter der Modernen Synthese – die damals die biologischen Fakultäten der Universitäten dominierten – wahrscheinlich so, dass sie anerkannten, dass diese Prozesse nur gelegentlich auftraten (Subtext: selten) und nur für einige Experten von Bedeutung waren (Subtext: es war unklar, um welche Experten es sich handelte). Das aus der Modernen Synthese hervorgegangene Grundverständnis der Biologie änderte sich dadurch jedoch nicht grundlegend (Subtext: keine Sorge, wir werden es nicht ändern). Kurz gesagt, sie taten die neuen Erkenntnisse als bloße Kuriositäten ab.

Heute sei die Moderne Synthese „nach wie vor von zentraler Bedeutung für die moderne Evolutionsbiologie“, schrieb der Evolutionstheoretiker Douglas Futuyma 2017 in einem Aufsatz, in dem er die vorherrschende Ansicht verteidigte. Die modifizierte moderne Synthese lässt Mutationen und Zufall zu, betrachtet die Evolution jedoch immer noch als die Geschichte des Überlebens von Genen in großen Populationen. Die vielleicht größte Veränderung seit der Blütezeit der Theorie in den 1950er Jahren besteht darin, dass ihre ehrgeizigste Behauptung – nämlich, dass wir alles Leben auf der Erde verstehen können, wenn wir Gene und natürliche Selektion verstehen – aufgegeben wurde oder mit Vorbehalten und Ausnahmen versehen ist.

(royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rsfs.2016.0145)

Diese Transformation geschah im Stillen. Einige der Ideen dieser Theorie sind in der Fachwelt noch immer tief verwurzelt, ihr Scheitern und ihre Spaltung haben jedoch keine formellen Gegenreaktionen hervorgerufen. Für ihre Kritiker ist die Moderne Synthese wie ein Präsident, der seine Wahlversprechen gebrochen hat: Sie hat es nicht geschafft, die Koalition zufriedenzustellen und bleibt trotz ihres gesunkenen Prestiges an der Macht.

© Fact Retriever

Brian und Deborah Charlesworth werden von vielen als die Hohepriester der modernen Synthesetradition angesehen. Es handelte sich um brillante Denker, die ausführlich über den Stellenwert der neuen Theorie in der Evolutionsbiologie geschrieben hatten und keinen Bedarf für radikale Revisionen sahen. Manche haben sie als zu konservativ bezeichnet, sie bestehen jedoch darauf, dass sie lediglich darauf achten, ein bewährtes Rahmenwerk nicht zugunsten einer Theorie aufzugeben, für die es an Beweisen mangelt. Sie sind an den grundlegenden Wahrheiten der Evolution interessiert und nicht daran, jedes einzelne Ergebnis der Evolution zu erklären.

„Wir versuchen nicht zu erklären, warum Elefanten lange Rüssel haben oder warum Kamele Höcker haben, falls es eine solche Erklärung gibt“, sagte mir Brian Charlesworth. Stattdessen, sagte er, sollte die Evolution universell sein und sich auf die wenigen Faktoren konzentrieren, die für alles Leben gelten. „Man kann sich leicht daran aufhängen, warum man nicht erklären kann, wie ein bestimmtes System funktioniert. Aber das müssen wir nicht wissen“, sagte Deborah. Es ist nicht so, dass die Ausnahmen nicht interessant wären; sie sind einfach nicht so wichtig.

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Der Wissenschaftler Kevin Laland, einer der Organisatoren des umstrittenen Treffens der Royal Society, ist der Ansicht, es sei an der Zeit, dass sich die Befürworter dieses vernachlässigten Teilgebiets der Evolution zusammenschließen. Lalande und andere Unterstützer der EES fordern eine neue Denkweise über die Evolution – nicht im Sinne der Suche nach der einfachsten oder universellen Erklärung, sondern im Sinne der Suche nach der Kombination von Ansätzen, die die großen Fragen der Biologie am besten beantwortet. Letztendlich hoffen sie, dass ihre Teilgebiete – wie Plastizität, evolutionäre Entwicklung, Epigenetik und kulturelle Evolution – nicht nur anerkannt, sondern auch in den Kanon der Biologie aufgenommen werden.

In dieser Gruppe befanden sich auch einige Agitatoren. Die Genetikerin Eva Jablonka bezeichnet sich selbst als Neo-Lamarckianerin. Der Name stammt von Jean-Baptiste Lamarck, dem Biologen des 19. Jahrhunderts, der die Idee der Vererbung vor Darwin populär machte und in der wissenschaftlichen Gemeinschaft weithin verachtet wird. Unterdessen forderte der Physiologe Denis Noble eine „Revolution“ der traditionellen Evolutionstheorie. Doch Lalande, der Hauptautor zahlreicher Artikel der Bewegung, besteht darauf, dass es ihnen lediglich darum gehe, die aktuelle Definition der Evolution zu erweitern. Sie waren Reformer, keine Revolutionäre.

EES basiert auf einer einfachen Behauptung: In den letzten Jahrzehnten haben wir so viele bemerkenswerte Dinge über die Natur entdeckt, dass sie einen Platz in den Kerntheorien der Biologie verdienen. Eine der faszinierendsten dieser neuen Grenzen ist die Plastizität. Sie legt nahe, dass manche Organismen das Potenzial haben, sich schneller und radikaler an ihre Umgebung anzupassen, als man einst annahm. Die Beschreibungen der Plastizität sind verblüffend und erinnern an die Art verrückter Mutationen, die in Comics und Science-Fiction-Filmen vorkommen könnten.

Emily Standen, eine Zoologin an der Universität Ottawa, erforscht den Goldsaurier Polypterus senegalensis. Dieser Fisch hat nicht nur Kiemen, sondern auch primitive Lungen. Sie sagte, der gewöhnliche Goldsaurier könne an der Oberfläche atmen, lebe aber „vorzugsweise“ unter Wasser. Als Standen die kleinen goldenen Dinosaurier, die mehrere Wochen unter Wasser gelebt hatten, zur Zucht an Land brachte, begannen sich ihre Körper sofort zu verändern. Die Knochen ihrer Flossen wurden länger und spitzer, die Gelenkpfannen breiter und die Muskeln größer, was ihnen half, sich über trockenes Land zu ziehen. Ihre Hälse wurden flexibler, ihre primitiven Lungen dehnten sich aus und andere Organe veränderten sich entsprechend. Sie sind zu etwas völlig anderem geworden.

(www.nature.com/articles/nature.2014.15778)

Die Zoologin Emily Standen entdeckte, dass sich der Körper des kleinen goldenen Dinosauriers schnell veränderte, nachdem er zur Zucht an Land gebracht wurde. © blickwinkel/Alamy/Central Florida Aquarium Society

„Sie sind wie die Übergangsarten zwischen Meeres- und Landleben, die wir in den Fossilienfunden sehen“, sagte mir Standen. Nach der traditionellen Evolutionstheorie hätte dieser Wandel Millionen von Jahren gedauert. Doch ESS-Unterstützer Armin Moczek meinte, die goldenen Dinosaurier hätten sich „innerhalb nur einer Generation an das Leben an Land angepasst“. Er klang ziemlich stolz auf den Fisch.

Mochek untersucht eine andere, äußerst formbare Art: den Mistkäfer. Im Hinblick auf den zukünftigen Klimawandel testeten er und seine Kollegen, wie Mistkäfer auf unterschiedliche Temperaturen reagieren. Mistkäfer haben bei kaltem Wetter Schwierigkeiten beim Abheben, doch Forscher haben herausgefunden, dass ihnen zur Anpassung an die Kälte größere Flügel wachsen.

(www.science.org/doi/full/10.1126/science.aaw2980)

© Armin Moczek

Der Schlüssel zu diesen Beobachtungen liegt darin, dass diese plötzlichen Veränderungen alle auf denselben zugrunde liegenden Genen beruhen. Solche Entdeckungen stellen das traditionelle Verständnis der Evolution in Frage. Die Gene des Mistkäfers entwickelten sich nicht langsam von Generation zu Generation; Stattdessen verfügte es bereits in der Frühphase seiner Entwicklung über das Potenzial, auf unterschiedliche Weise zu wachsen, was ihm das Überleben in unterschiedlichen Umgebungen ermöglichte.

„Wir glauben, dass dies ein universelles Phänomen ist, das alle Arten betrifft“, sagt David Pfennig von der University of North Carolina in Chapel Hill, der die Knoblauchkröte erforscht, ein Amphibium von der Größe eines Streichholzschachtelautos. Schaufelfußkröten sind Allesfresser, aber wenn sie nur mit Fleisch gefüttert werden, entwickeln sie größere Zähne, stärkere Kiefer und einen zäheren, komplexeren Darm. Plötzlich werden sie zu kräftigen Fleischfressern, die sich von widerstandsfähigen Krebstieren und sogar anderen Kaulquappen ernähren.

(www.science.org/content/article/cannibalistic-tadpoles-and-matricidal-worms-point-powerful-new-helper-evolution)

Plastizität negiert nicht die Idee der sequentiellen Evolution durch Auswahl kleiner Änderungen, sondern bietet ein alternatives Evolutionssystem, das seine eigene Logik hat. Für manche Forscher könnte dies die Entstehung neuartiger Dinge in der Biologie sein, wie etwa das erste Auge, der erste Flügel und so weiter. „Plastizität könnte eine grundlegende Form sein, wie ein Organismus zur Entwicklung einer neuen Eigenschaft motiviert werden kann“, sagte Pfennig.

Plastizität ist in der Entwicklungsbiologie weitgehend anerkannt. Sie wurde von der bahnbrechenden Theoretikerin Mary Jane West-Eberhard vorgeschlagen und war eine zentrale Evolutionstheorie im frühen 20. Jahrhundert. Für Biologen in vielen anderen Bereichen ist dies jedoch praktisch unbekannt. Studienanfänger kommen damit wahrscheinlich nicht in Berührung, und in populärwissenschaftlichen Werken kommt es kaum vor.

Ähnliche Theorien finden sich überall in der Biologie. Andere neue Theorien zum EES beinhalten die Vererbung fremder Gene, auch bekannt als Epigenetik. Diese Idee besagt, dass das Erlebnis eines Elternteils, beispielsweise ein Trauma oder eine Krankheit, dazu führt, dass sich kleine chemische Moleküle an seine DNA anheften und an seine Kinder weitergegeben werden. Diese Theorie wurde bei einigen Tieren bestätigt und kann über mehrere Generationen hinweg vererbt werden. Kontroversen entstehen jedoch, wenn manche Leute vorschlagen, sie zur Erklärung generationsübergreifender Traumata beim Menschen zu verwenden.

(www.scientificamerican.com/article/how-parents-rsquo-trauma-leaves-biological-traces-in-children/)

Schematische Darstellung epigenetischer Mechanismen. © Novus Biologicals

Andere Befürworter der EES untersuchen die Vererbung von Dingen wie Kultur, einschließlich der Art und Weise, wie Delfingruppen sich im Laufe ihrer Entwicklung gegenseitig neue Jagdtechniken beibringen, und die nützlichen Mikrobiome im Darm von Tieren oder in Pflanzenwurzeln – sie fungieren als Werkzeuge, die gepflegt und von Generation zu Generation weitergegeben werden. In beiden Fällen, so vermuten die Forscher, hatten diese Faktoren möglicherweise einen ausreichenden Einfluss auf die Evolution, um eine zentralere Rolle zu rechtfertigen. Einige Ansichten waren kurzzeitig populär, bleiben aber umstritten. Andere lagen jahrzehntelang im Dunkeln und waren nur in einem kleinen Kreis von Experten im Umlauf. Wie schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts ist das Fachgebiet in Hunderte von Untergebieten aufgeteilt, von denen jedes nichts über das andere weiß.

(www.science.org/content/article/why-dolphins-wear-sponges)

Für die EES-Community handelt es sich hierbei um ein Problem, das dringend gelöst werden muss. Die einzige Möglichkeit, eine Antwort darauf zu finden, besteht in der Entwicklung einer umfassenderen, einheitlichen Theorie. Diese Wissenschaftler sind bestrebt, ihre Forschung auszuweiten und Daten zu sammeln, um die Skeptiker zu widerlegen. Sie erkannten jedoch auch, dass es nicht ausreichte, die Ergebnisse einfach in der Literatur festzuhalten. „Die moderne Synthese ist in der wissenschaftlichen Gemeinschaft tief verwurzelt, in den Finanzierungsnetzwerken, im Status und in der [Vergabe von] Fakultätspositionen“, sagt Gerd B. Müller, Leiter des Instituts für Theoretische Biologie an der Universität Wien und ein wichtiger Unterstützer der EES. „Es ist eine ganze Branche.“

Die Moderne Synthese war so einflussreich, dass es ein halbes Jahrhundert dauerte, ihre Ansichten zu korrigieren, selbst wenn sie völlig falsch waren. Die Mutationisten waren völlig im Dunkeln und trotz jahrzehntelanger Beweise dafür, dass Mutationen tatsächlich ein Schlüsselelement der Evolution sind, bleiben ihre Ansichten skeptisch. Noch im Jahr 1990 behauptete ein einflussreiches Lehrbuch zur Evolutionstheorie an einer Universität, dass „die Auswirkungen von Mutationen keine direkte Bedeutung hätten“ – eine Behauptung, die damals wie heute nur wenige Wissenschaftler tatsächlich glaubten. Wissen Sie, der Krieg der Theorien kann nicht allein durch Theorien gewonnen werden.

Massimo Pigliucci, Professor für fortgeschrittene Chemie an der Stony Brook University in New York, erklärt, dass eine Kombination von Strategien erforderlich sei, um die Biologie über das Erbe der modernen Synthese hinauszuführen und einen großen Schritt zu machen: „Man muss die Leute überzeugen, man braucht Studenten, die für diese Ideen empfänglich sind, man muss Stipendien bekommen, man muss Professuren schaffen.“ Sie brauchen sowohl Ehrgeiz als auch Einfallsreichtum.

Während einer Frage-und-Antwort-Runde mit Pigridge auf einer Konferenz im Jahr 2017 sagte ein Zuhörer, dass die Meinungsverschiedenheiten zwischen EES-Anhängern und konservativen Biologen sich manchmal eher wie ein Kulturkampf denn wie ein wissenschaftlicher lese. Einer der Teilnehmer berichtete: „Pigridge antwortete etwa: ‚Ja, das ist ein Kulturkampf, und wir werden gewinnen‘, und der halbe Raum jubelte.“

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Für einige Wissenschaftler ist die Debatte zwischen Traditionalisten und erweiterten Synthesen jedoch bedeutungslos. Sie sagen, es trage nicht nur nicht zum Verständnis der modernen Biologie bei, sondern sei auch unnötig. In den letzten zehn Jahren hat der einflussreiche Biochemiker Ford Doolittle eine Reihe von Artikeln veröffentlicht, die die Idee widerlegt, dass die Biowissenschaften kodifiziert werden müssen. "Wir brauchen keine neue, verdammte Synthese", sagte er mir. "Wir brauchen nicht einmal die alte Synthese."

(Journals.PLOS.org/PLOSGENETICS/Article?id=10.1371/journal.pgen.1008166)

Doolittle und andere gleichgesinnte Wissenschaftler fordern etwas radikaleres: die große Theorie ganz wegzuwerfen. Sie argumentieren, dass die Suche nach einer einheitlichen Theorie eine mittelalterliche, sogar modernistische und eingebildete ist, die keinen Platz in der postmodernen Ära der Wissenschaft hat.

Doolittle sagte, die Idee, dass es eine einheitliche Evolutionstheorie gibt, sei "ein Artefakt der biologischen Entwicklungen des 20. Jahrhunderts, die zu dieser Zeit möglicherweise nützlich gewesen ist, aber heute nicht mehr nützlich sind". Der richtige Weg, sich Darwin zu nähern, besteht nicht darin, seine Ideen aus Großhandel zu akzeptieren, sondern auf seinen Schultern zu stehen und auf neue Weise zu erklären, wie sich die gegenwärtigen Lebensformen aus der Vergangenheit entwickelt haben.

(BiologyDirect.biomedCentral.com/articles/10.1186/S13062-017-0194-1)

Doolittle und seine Verbündeten, wie der Computerbiologe Arlin Stoltzfus, sind Teil einer Gruppe von Wissenschaftlern, die Ende der 1960er Jahre die moderne Synthese in Frage stellen, indem sie die Bedeutung von Zufälligkeit und Mutation hervorheben. Die Idee von Doolittle und anderen wird als neutrale Evolution bezeichnet, und sein derzeitiger Superstar ist Michael Lynch, Genetiker an der Universität von Arizona.

(PubMed.ncbi.nlm.nih.gov/10441669/)

Genetiker Michael Lynch. © Arizona State University

Im Gespräch sprach Lynch immer leise, aber als er anfing zu schreiben, wurde er streng und aggressiv. „Für die überwiegende Mehrheit der Biologen ist die Evolution nichts weiter als natürliche Selektion, und diese blinde Akzeptanz hat zu viel schlampigem Denken geführt, was wahrscheinlich der Hauptgrund ist, warum die Evolution von vielen in der Gesellschaft als sanfte Wissenschaft angesehen wird“, schrieb er 2007. (Lynch ist auch kein Fan von EES.

In den letzten 20 Jahren hat Lynch gezeigt, dass viele der komplexen Arten, wie DNA in unseren Zellen organisiert ist, wahrscheinlich zufällig entstanden ist. Er glaubte, dass die natürliche Selektion die biologische Welt prägte, aber auch, dass eine unsichtbare und großräumige "genetische Drift" einen Einfluss hatte, der gelegentlich eine Ordnung außerhalb der Störung erzeugen konnte. Als ich mit Lynch sprach, sagte er, er würde seine Arbeit weiterhin in so viele Bereiche der Biologie wie möglich erweitern und er würde weiterhin Zellen, Organe und sogar ganze Organismen betrachten, um zu zeigen, dass diese zufälligen Prozesse universell sind.

Der Schlüssel zu Lynchs Argument, wie so viele der Debatten, die heute Evolutionsbiologen teilen, besteht darin, den Punkt zu finden. Konservativere Biologen bestreiten nicht, dass zufällige Prozesse auftreten, aber sie glauben, dass sie weitaus weniger wichtig sind, als Doolittle oder Lynch vorschlagen.

Der Computerbiologe Eugene Koonin glaubt, dass Menschen an theoretische Inkonsistenzen gewöhnt werden sollten. Einheitliche Theorie ist wie ein Trugbild. Er sagte mir: "Meiner Meinung nach gibt es keine einzige Evolutionstheorie, und es ist unmöglich, eine allmächtige Theorie zu haben. Selbst Physiker können keine umfassende Theorie finden."

Das ist wahr. Physiker sind sich einig, dass die Quantenmechanik -Theorie für sehr winzige Partikel gilt, während Einsteins allgemeine Relativitätstheorie für größere Partikel gilt. Diese beiden Theorien scheinen jedoch unvereinbar zu sein. In seinen späteren Jahren hoffte Einstein, einen Weg zu finden, um sie zu vereinen, aber er war erst zu seinem Tod erfolgreich. In den folgenden Jahrzehnten widmeten sich auch andere Physiker der Sache, aber sie blieben stagnierend, und viele glaubten, dass es einfach unmöglich war.

Wenn Sie heute einen Physiker fragen, ob wir eine einheitliche Theorie brauchen, könnte er Sie verwirrt ansehen. Sie werden fragen, worum geht es? Das Gebiet der Physik arbeitet noch und die Arbeit wird fortgesetzt.

Text/Stephen Buranyi

Übersetzt von Rachel

Korrektor/Apotheker

Originaltext/www.theguardian.com/science/2022/jun/28/do-wir-need-a-new-theory-of-Evolution

Dieser Artikel basiert auf der Creative Commons License (BY-NC) und wird von Rachel auf Leviathan veröffentlicht

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