Weißes Rauschen

Evolution nennt man die Veränderung von Erbmerkmalen von Generation zu Generation.

Evolution bezeichnet dabei nicht primär das Durchmischen von vorhandenen Erbmerkmalen, wie das bei der Vermehrung der Fall ist (das Kind hat eine Mischung von Eigenschaften des Vaters und der Mutter). Vielmehr geht es um Mutationen, d.h. um Änderungen oder Neuerungen im genetischen Bauplan. Mutationen finden durch Veränderung des Erbguts, d.h. der DNS statt. Anschließend findet durch die Lebensbedingungen eine Zuchtauswahl statt. Nur die ausreichend angepassten Baupläne können überleben. Dieses Zusammenspiel von Mutation und Auswahl nennt man Evolution.

DNS

Die echte DNS in unseren Zellen besteht aus den "Buchstaben" A T G C. Die 4 Buchstaben stehen die für die 4 verschiedenen Moleküle, mit der in der DNS ein Bauplan geschrieben ist. Das Alphabet der DNS besteht also aus 4 Buchstaben, so wie unser Alphabet aus 26 Buchstaben (+ Umlauten) besteht. Im folgenden Beispiel benutze ich lieber ein 26 Buchstaben-Alphabet. Das kommt auf's gleiche heraus, ist aber anschaulicher.

Mutation & Auslese

Nehmen wir eine sehr simple Alphabet-DNS: MAUS. Durch leichte Mutation können neue Worte entstehen, anschließend wird die Überlebensfähigkeit bewertet. In der Natur würde das die unerbittliche Umwelt erledigen, wir nehmen den ebenso unerbittlichen Duden. Sagen wir mal, alle ordentliche Hauptwörter seien lebensfähige Baupläne.

Hier nun eine Veränderung des ersten Buchstabens: AAUS, BAUS, CAUS, DAUS, EAUS, FAUS, GAUS, HAUS, IAUS, JAUS, KAUS, LAUS, NAUS, OAUS, PAUS, QAUS, RAUS, SAUS, TAUS, UAUS, VAUS, WAUS, XAUS, YAUS, ZAUS. Wie man sieht, kommt dabei meist Unsinn heraus. Von den 25 Mutationen des ersten Buchstabens sind immerhin 2 sinnvolle Hauptworte: LAUS und HAUS. Wobei ein HAUS nicht fortpflanzungsfähig ist. Verglichen mit Ergebnissen biologischer Mutation ist das schon eine sehr gute Auslese, in der Biologie ist nur eine von Hunderten Mutationen fortpflanzungsfähig. Das ist wahrscheinlich auch der Grund, warum Lebende Zellen sich durch Fehlerkorrektur-Einrichtungen gegen Mutationen schützen. Zu viele Mutationen würden bedeuten, dass ein Lebewesen Hunderte mutierte Nachkommen zeugen muss, damit überhaupt etwas überlebensfähiges dabei heraus kommt.

Die Beispiel-Mutation der MAUS zeigt auch, dass Evolution kein Ziel hat. Sie macht einfach eine große Menge Experimente und einige davon Überleben (vielleicht), wenige davon sind fortpflanzungsfähig. Ein HAUS ist eine tolle Sache, aber es wird keine Kinder bekommen - aus Sicht der Evolution ist es eine Sackgasse, ein Fehlschlag.

Die Evolution kann auch nicht planen. Sie kann nicht planen aus der MAUS einen HUND zu mutieren um die MAUS gegen eine KATZE zu schützen. Der gelegentlich als Evolutionsbeweis angeführte Lederberg'sche Stempelversuch verleitet gelegentlich zu der Annahme, Lebewesen könnten angesichts einer Bedrohung ihren Bauplan anpassen. Das stimmt natürlich nicht. Bei einer Bedrohung werden die Lebewesen behindert oder getötet, die nicht schon vorher passend mutiert waren. "Survival of the fittest" bedeutet das Überleben der Best-Angepassten, nicht das Anpassen um zu Überleben.

Die MAUS bekommt also als Kinder MAUS, LAUS und HAUS. Das HAUS kann keine Kinder bekommen, MAUS und LAUS aber schon. Nun zeigt sich eine weiter Einschränkung der Evolution: sie hat kein Gedächtnis. Eines der Kinder der LAUS kann wieder zu einer MAUS mutieren, selbst wenn eine LAUS besser wäre als eine MAUS. Vor allem können die Kinder der LAUS wieder zu den 23 nutzlosen Worten mutieren.

Grenzen direkter Mutation

Evolutions-Wissenschaftler sind der Überzeugung, dass sich durch Evolution aus einer MAUS ein HUND entwickeln kann. In diesem einfachen Alphabet-DNS-Beispiel geht das nicht in einer Generation - zumindest wenn man bis zu 50% der DNS mutieren lässt (2 Buchstaben). Erlaubt man 75% Mutationen je Generation (3 Buchstaben), kann die MAUS als Kind einen HASE bekommen und der HASE bekommt einen HUND.

Im Gegensatz zu uns kennt die Evolution aber nicht das Ziel (den HUND) und muss herumprobieren. Erlaubt man 75% Mutationen je Generation, ergibt das bei unserer 4-Buchstaben-DNA etwa 17500 verschiedene DNA-Baupläne, von denen aber nur eine Hand voll überlebensfähig sind. Deshalb ist man mit so hohen Mutationsraten nicht ganz glücklich. Die Gefahr, dass eine ganze Generation von Nachkommen nicht fortpflanzungsfähig ist und die Art komplett ausstirbt, ist einfach zu hoch. Und in der Natur lassen sich so extreme Mutationsraten ohnehin nicht beobachten.

Schalter-Gene

Man fand aber heraus, dass es Schalter-Gene gibt, mit denen Abschnitte der DNS an- oder abgeschaltet werden können. Im genetischen Code der MAUS stünde quasi MAUS(HUND) und es bedürfte nur noch einer Mutation um den HUND einzuschalten und man hätte einen MAUSHUND. Vielleicht braucht man auch eine zusätzliche Mutation, um gleichzeitig die MAUS abzuschalten also von MAUS(HUND) auf (MAUS)HUND. Was in der Klammer steht, wirkt sich nicht auf die Fortpflanzungsfähigkeit des Tieres aus. Das ist gut, so kann die Evolution viel herum-mutieren: MAUS(FUND), MAUS(GUND), MAUS(IUND) sind alle Überlebens- und Fortpflanzungsfähig, weil der unfertige Teil abgeschaltet ist.

Diese Schalter-Gene verhindern ein sofortiges Sterben der ungünstig mutierten Lebensform - zumindest solange die Mutation nur in dem abgeschalteten Teil stattfindet und keine Mutation den Schalter umlegt, bevor der HUND fertig ist. Da die Gen-Schalter im Vergleich zum gesamten Bauplan klein sind, ist auch die Wahrscheinlichkeit klein, dass sie durch eine Mutation umgeschaltet werden.

Solange der Zusatz-Bauplan abgeschaltet ist, hat er keine Nachteile für die MAUS - aber auch keine Vorteile. Irgendwann muss trotzdem die Stunde der Wahrheit kommen und der Bauplan eingeschaltet werden. Da die Evolution keine Erinnerung und kein Ziel hat, braucht sie deshalb genauso viele Versuche wie eine direkt Mutation von MAUS zu HUND. Sie kann sich die hunderttausenden tödlichen Fehlschläge aber über tausende Generationen hinweg einteilen und tötet nicht gleich die ganze Art, wenn sie mal einen schlechten Tag hat. Die meisten dieser potentiell tödlichen Experimente erblicken nie das Licht der Welt, weil sie abgeschaltet bleiben.

Fazit

Die meisten Evolutionswissenschaftler sind fest überzeugt, dass es immer einen einfachen Weg gibt, aus einem vorhandenen genetischen Bauplan einen neuen, vielleicht sogar besseren Bauplan zu mutieren. Sei es nun über Schalter-Gene oder durch direkte Mutation. Richard Dawkins veranschaulichte das mit einem Berg, der von einer Seite steil und unerreichbar Hoch erscheint, aber von der anderen Seite einen flachen Anstieg hat und mühelos zu besteigen ist.

Nun sind genetische Baupläne eher Enzyklopädien als Bücher und nicht jeder Berg hat eine sanft ansteigende Seite.