Gene, Eiweiß und Evolution

Gentechnik
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gibt, das dann zur „Rationalisierung“ gegen ihn und
seinesgleichen verwendet werden kann). Sie zeigen,
dass Patent und Monopol buchstäblich über (unse-
Was ist ein Patent?
Ein Patent gibt seinem Inhaber das ausschließliche Recht, den Gegenstand
der Erfindung zu verwerten. Patentfähig sind nur technische Erfindungen
(daher z.B. nicht wissenschaftliche Lehren, Entdeckungen, Heilmethoden
etc.). Ein Patent sichert dem Inhaber das alleinige Recht der Verwertung
zu. Er kann es z.B. in Form einer Lizenz (Nutzungserlaubnis gegen Entgelt)
an Dritte überlassen. Die Dauer eines Patents beträgt unterschiedlich nach
nationalen Gesetzen zwischen 16 und 20 Jahren. Das Patent wird von nationalen Institutionen (in der BRD das Deutsche Patentamt in München)
bzw. in der EU durch das Europäische Patentamt, ebenfalls in München,
auf schriftlichen Antrag und nach Prüfung der Voraussetzungen erteilt.
Das deutsche Patentamt kann anordnen, dass eine Erfindung, die ein
Staatsgeheimnis ist, nicht bekannt gemacht wird. Sie darf im Ausland
nur mit Genehmigung des Patentamts (in der BRD dem Bundesjustizministerium unterstellt) angemeldet werden (Geheimpatent).
Derzeit sind weltweit mehr als vier Millionen Patente in Kraft. Jährlich
werden ca. 700 Tausend Erfindungen neu zum Patent angemeldet, aber
die Erteilungsquote z.B. beim Europäischen Patentamt schwankte in den
letzten Jahren zwischen rd. 90% (1997) und rd. 50% (2000). Die Kosten
eines EU-Patents belaufen sich auf etwa 25.000 bis 30.000 Euro. (vgl.
Handelsblatt v. 4.3.2003)
In der DDR gab es ebenfalls Patente, allerdings wurden die Nutzungsrechte typischerweise dem Patentinhaber mit einer einmaligen Abfindung entgolten, die 30.000,- Mark nicht überschreiten durfte.
Dieses Patentrecht in der DDR war Ausdruck davon, dass beim Übergang zum Sozialismus Zugeständnisse an aus dem Kapitalismus überkommene Denk- und Verhaltensweisen gemacht werden müssen. So lange,
bis die Vergesellschaftung der Produktion und das gesellschaftliche Bewusstsein so weit fortgeschritten und gefestigt sind, dass der gesellschaftliche Beitrag der Individuen selbstverständlich und freiwillig ist und
auf individuelle „materielle Anreize“ verzichten kann. Zur Entwicklung
dieses Bewusstseins sollten die Neuerer- und Erfinderbewegungen dienen. Damit trug die DDR auch dazu bei, die Mär zu widerlegen, dass
Fortschritt und Patent/Privateigentum unlösbar miteinander verbunden
wären. Schließlich war lt. UN-Statistiken die DDR noch 1988 an 10. Stelle
in der Welt bei der Industrieproduktion – auch ein Ergebnis des Erfindungsreichtums und gesellschaftlichen Engagements der Werktätigen.
6 Er züchtet und bebaut seinen Boden mit Raps.
Aus den benachbarten Feldern wurde genmanipulierter herbizidresistenter Raps der Fa. Monsanto angebaut, also Raps der nicht etwa sich besser
gegen Unkraut durchsetzt, sondern der Unkrautvernichtungsmittel „überlebt“ und damit das
Überleben der Chemieindustrie sichert. Der Raps
von Percy Schmeiser wurde mit Pollen aus den
angrenzenden Feldern bestäubt. Der Züchtungserfolg von Jahrzehnten beim eigenen Raps war
dahin. Und: Die Fa. Monsanto verklagte ihn wegen Patentrechtsverletzungen, da er illegal den
Monsanto-Raps nutze. Monsanto bekam in der
ersten Instanz recht. Percy Schmeiser kämpft weiter. Er sieht es als Kampf gegen eine moderne
Form der Leibeigenschaft, bei der die Fürsten die
Saatgutmonopole sind. Diese Technologien sind
in erster Linie bei Groß- und Plantagenbetrieben einsetzbar. Damit verbunden ist also auch
eine verstärkte Verdrängung von Kleinbetrieben.
7 Die Behandlung der BSE-Krise hat gezeigt, der
kleinbürgerliche Widerstand fängt an, wenn der
Magen betroffen ist. Wie die Produzenten arbeiten, die Bauern, die Arbeiter, die Wissenschaftler, die werktätigen Intellektuellen in den
Labors rückt nicht ins Blickfeld. In der Produktion entscheidet sich aber alles, nicht in der
Konsumtionssphäre. In der Produktion müssen
die Verhältnisse geändert werden. In welchen
Eigentumsverhältnissen produziert wird, entscheidet darüber, was konsumiert wird.
8 Spiegel 30/2000
9 Winnacker will wohl die Fußstapfen seines Vaters austreten. Der, Karl Winnacker, sagte lügnerisch als Vorstandsvorsitzender der Hoechst
AG auf der ersten außerordentlichen AktionärsHauptversammlung nach dem Krieg: „In einem
in großer Härte geführten Prozess konnten sich
die verantwortlichen Leiter der IG-Farbenindustrie, und damit unser gesamtes Unternehmen, von den diskriminierenden Anklagen des
Kriegsverbrechertums, des Raubes und der
Plünderung reinigen. Wir fühlen uns mit den
Herren des alten Aufsichtsrates und Vorstandes der IG Farbenindustrie AG, sowie mit allen alten Freunden dieser Firma eng verbunden und sind glücklich darüber, ein große Anzahl alter Freunde aus dieser Zeit bei uns heute begrüßen zu können.“ (E. Bäumler, Ein Jahrhundert Chemie, Festschrift zum 100-jährigen
Jubiläum der Farbwerke Hoechst AG, Düsseldorf 1963, S. 113). 13 hochrangige IG Farbenvertreter waren 1948 zu 1,5 bis 8 Jahren Gefängnis u.a. wegen Raub und Plünderung, Versklavung und Massenmord rechtskräftig verurteilt – und in der BRD wieder in höchste Ränge
von Wissenschaft und Wirtschaft eingerückt.
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re) Leichen gehen. Das Kruppsche Granatzünderpatent z.B. ging in Lizenz an englische, französische
usw. Waffenhersteller und wurde während des 1.
Weltkriegs eifrig genutzt; die Lizenzgebühren an
Krupp wurden pünktlich überwiesen. Krupp verdiente an jeder Granate, die einen Soldaten zerfetzte – gleich welche Uniform er trug.
Patente stehen auch gegen das Kleinbürgertum,
das durch die Lizenzen nicht nur ökonomischen
Tribut abführen muss, sondern auch in Knechtschaft
von den Monopolen gehalten wird. Beispielhaft sei
hier nur der Fall des kanadischen Farmers Percy
Schmeiser6 genannt. Patente manifestieren darüber
hinaus das Joch, unter das die Entwicklungsländer
gebunden werden. Sie liefern Wissen über Heilpflanzen, Wirkstoffe etc. an Monopolschnüffler, die
sich das - wieder „zu Hause“ - patentieren lassen, um
dann dieses Wissen gnädig und für Geld wieder an
die Länder zu verkaufen („Biopiraterie“). Dadurch
wird die Kluft zwischen den imperialistischen Ländern, den Unterdrückernationen, und den vom Imperialismus abhängigen, den unterdrückten Nationen, vergrößert. Die Demokratie, d.h. die Gleichheit
der Nationen, wird noch weiter untergraben und
den abhängigen Länder eine eigenständige, selbst kapitalistische Entwicklung, erschwert.
Patente sind schließlich Waffen in der Auseinandersetzung zwischen den Monopolen (monopolistische Konkurrenz) und zwischen den imperialistischen Staaten. Dass der Import von Hormonfleisch verboten und von genmanipuliertem Mais,
Raps oder Tomaten aus den USA in die EU unterbunden ist, liegt nicht etwa daran, dass die unter
der Dominanz der BRD stehende EU sich nun zum
Vorkämpfer für den Schutz der Konsumenten oder
Freiheit der Forschung gemausert hätte.7 Hier geht
es um einen Handelskrieg mit den USA, um Interessen der europäischen Futtermittelmonopole und
um Patente, die überwiegend in der Hand von USMonopolen sich befinden. Und genauso bei den
Genpatenten: „Parallel dazu versucht die Ministerin [Bulmahn] eine internationale Allianz zu
schmieden, um die amerikanische Praxis der GenPatente zu unterlaufen. Zumindest bei Hiroo Imura, dem Wissenschaftskoordinator der japanischen
Regierung, traf sie bereits auf Unterstützung.“8 Und
im Hintergrund der unvermeidliche Präsident der
Deutschen Forschungsgemeinschaft, Prof. ErnstLudwig Winnacker, dem Mann der IG Farben, dem
„Erfinder“ eines Interferon-Gens, das 1987 von der
IG-Farben Nachfolgerin Hoechst AG patentiert
wurde. (Süddt. Zeit. 23.4.1992).9
Insofern stellt der patentierte Zugriff auf das
menschliche Genom nichts Neues dar und zeigt nur
wie methodisch der Wahnsinn vorangetrieben
wird. Er stellt den Menschen und seine Bestandteile ganz offen unter das Privateigentum und seine Verwertung und den Verwertungszwang. Das
lässt nichts Gutes ahnen und die Heilsversprechen
der Gentechnik in düsterem Licht erscheinen. Denn
Medikamente müssen verkauft werden, schnell auf
den Markt kommen, Risiko hin, Risiko her. Und
wer Krankheiten bekämpfen kann, kann sie auch
erzeugen. Biowaffen zahlen sich allemal aus. Damit stellt sich die Frage wieder und drängend, wie
verkommen und stinkend dieses System noch werden muss, bis es zum Teufel gejagt wird. Und gejagt
muss es werden. Nichts Reaktionäres fällt, das nicht
zu Boden geschlagen wird.
Corell/Arbeitsgruppe Gentechnik
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Gene, Eiweiß und Evolution
Das Leben ist ...
Auf die Frage, was Leben ist und woher es
kommt, gab und gibt es unterschiedliche Antworten. Die Religionen haben ihre Schöpfungsgeschichte, frühe Gelehrte spekulierten auf eine
„Urzeugung”. So zweifelte z.B. Aristoteles nicht
daran, dass sich Frösche, Mäuse sowie kleinere
Tiere und Pflanzen spontan durch Urzeugung bildeten. Der im 17. Jahrhundert lebende holländische Gelehrte Johann Baptist von Helmont entwikkelte ein „Rezept”, nach dem man aus Weizenkörnern und schweißverschmutzter Wäsche Mäuse
erhält. Ein Umbruch der Anschauungen zeichnete sich ab, als der Toscaner Arzt Francesco Redi
1668 nachweisen konnte, dass die weißen Würmer im verwesenden Fleisch nichts anderes als
Fliegenmaden sind. Nochmals 100 Jahre später
brachte der französiche Gelehrte Louis Pasteur
das Lehrgebäude von der spontanen Urzeugung
endgültig zum Einsturz. Von ihm stammt der Satz:
„Alles Leben kommt vom Leben”. Aber was ist das
Leben und von woher kommt es?
Friedrich Engels hat da eine kurze Antwort:
„Leben ist die Daseinsweise der Eiweißkörper,
deren wesentliches Moment im fortwährenden
Stoffwechsel mit der äußeren sie umgebenden
Natur besteht und die mit dem Aufhören dieses
Stoffwechsels auch aufhört und die Zersetzung
des Eiweißes herbeiführt.”1
Damit ist „die Negation des Lebens als wesentlich im Leben selbst enthalten, so dass das Leben
stets gedacht wird mit Beziehung auf sein notwendiges Resultat, das stets im Keim mit ihm liegt,
den Tod. Weiter ist die dialektische Auffassung
des Lebens nichts. Aber wer dies einmal verstanden, für den ist alles Gerede von der Unsterblichkeit der Seele beseitigt. Der Tod ist entweder Auflösung des organischen Körpers, der nichts zurücklässt als die chemischen Bestandteile, die
seine Substanz bildeten, oder er hinterlässt ein
Lebensprinzip, mehr oder weniger Seele, das alle
lebenden Organismen überdauert, nicht bloß den
Menschen. Hier also einfaches Sichklarwerden
vermittelst der Dialektik über die Natur von Leben und Tod hinreichend, einen uralten Aberglauben zu beseitigen. Leben heißt Sterben.”
Als Materialist ging Engels natürlich nicht davon aus, dass hinter dem Leben ein unveränderliches „Lebensprinzip” steht, das von irgendwoher
„eingeflogen” werden muss. Dieser Ansicht waren
berühmte Naturwissenschaftler, wie z.B. der Physiker Helmholtz und der Chemiker Liebig. Sie spekulierten, „ob das Leben je entstanden, oder nicht
ebenso alt wie die Materie sei, ob nicht seine Keime, von einem Weltenkörper zum anderen herübergetragen sich überall entwickelt hätten, wo
sie günstigen Boden gefunden?”
Ein Argument dafür war, „dass all unsere Bemühungen scheitern, Organismen aus lebloser
Substanz sich erzeugen zu lassen”. Engels hält
dagegen: „Solange wir von der chemischen Zu-
sammensetzung des Eiweißes nicht mehr wissen
als jetzt, also an künstliche Darstellung wahrscheinlich auf 100 Jahre noch nicht zu denken
können, ist es lächerlich zu klagen; dass alle unsere Bemühungen etc. ,gescheitert sind’!”
Die 100 Jahre sind gut um, was hat sich seitdem getan, erscheint die Grenze zwischen belebter und unbelebter Natur noch immer so unüberwindlich?
Von wissenschaftlicher Seite her heißt die Antwort heute klar: Nein
Ein wichtiger Baustein für diese Ansicht waren Arbeiten des russischen Wissenschaftlers Alexander Oparin, der bereits 1930 feststellte, dass die
heutige Atmosphäre (und damit auch die die Erdoberfläche ereichende Sonnenstrahlung) mit der
Uratmosphäre vor ca. 3,8 Milliarden Jahren nicht
übereinstimmt (Sie enthielt kaum Sauerstoff, die
UV-Einstrahlung war höher).
1953 rekonstruierten die Wissenschaftler L.
Miller und Harold C. Urvey an der Universität von
Chicago diese Uratmosphäre und ließen sie auf eine
den damaligen Ozeanen entsprechende Lösung anorganischer Stoffe (z.B. Methan, Ammoniak) einwirken. Nach nur einer Woche fanden sich in der
Lösung Zucker, Aminosäuren und stickstoffhaltige Basen, alle Bausteine der biologisch wichtigen
Eiweiße (s.o.), Nukleinsäuren (s.u.) und Fette.
Der Miller Versuch wurde in der ganzen Welt
in zahlreichen Abwandlungen wiederholt. Mit
welchen Mitteln auch immer man die Bedingungen der Ur- Erde zu kopieren versuchte, in praktisch jedem Fall entstanden die komplizierten Moleküle, deren „abiotische Genese” deren Entstehung ohne die Anwesenheit von Lebewesen so
vielen vorangegangenen Forschergenerationen bis
dahin so geheimnisvoll erschienen war. Sich in der
„Ursuppe” formierende Eiweiße, die in der Lage
1 Friedrich Engels „Die Dialektik
der Natur”, geschrieben 1875,
hier zitiert nach der Ausgabe des
Volksverlages Peking, 1976,
S.369 ff.
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sind sich zu „vermehren” (indem sie Bausteine aus
der Ursuppe an sich anlagern) und zu „sterben”,
(z.B. Zerfall unter UV-Einstrahlung) standen so
mit großer Wahrscheinlichkeit am Beginn des Lebens. Auf jeden Fall vermitteln Eiweiße alle wichtigen Lebensfunktionen, Engels hatte wieder mal
einen ganz guten „Riecher” auch für naturwissenschaftliche Sachverhalte.
EIWEISSE (PROTEINE)
Die Wissenschaft kennt heute viele Funktionen
der Proteine im Lebensprozess: Proteine sind für
die Reaktionen der Immunabwehr zuständig, sie
bringen als Hämoglobin den Sauerstoff in die Zellen und erlauben dem Muskel sich zu kontrahieren. Insbesondere sind sie für die Stoffwechselreaktionen in allen Zellen notwendig: Die Fähigkeit
einer Zelle Tausende verschiedener Stoffe aufzubauen, umzusetzen und zu verarbeiten, hängt von
ihrer Ausstattung mit Enzymen ab. Enzyme, auch
Biokatalysatoren genannt, sind hochmolekulare
(große) Proteine. Sie besitzen eine ganz bestimmte
räumliche Struktur mit einer Bindungstelle für ganz
bestimmte Stoffe. (Man nennt diese Stoffe die Substrate dieses Enzymes.) Die genannte Bindungsstelle, das aktive Zentrum des Enzymes, ist räumlich
so gebaut, dass sich die zugehörigen Substrate exakt einfügen. Das Enzym und sein Substrat passen
wie Schlüssel und Schloss zueinander. Manche
Enzyme unterstützen die Spaltung des Substrates,
andere bewirken den Zusammenschluss von Molekülen. Enzyme werden bei den katalytischen
Vorgängen nicht verbraucht. Sie binden das Substrat kurzfristig, gehen aus einer Reaktion aber
unverändert hervor, sodass ein Enzym zahlreiche
Moleküle umsetzen kann. Häufig bilden mehrere
Enzyme eine Reaktionskette, wobei ein Ausgangsstoff durch eine hintereinander gereihte Abfolge
von chemischen Reaktionen in ein bestimmtes Endprodukt umgesetzt wird.
So vielfältig das Spektrum der Aufgaben ist, die
Proteine abdecken, so einheitlich ist der Grundplan ihres Aufbaues. Proteine sind kettenartig
konstruiert und jedes Kettenglied ist jeweils eine
Aminosäure. (Von denen es insgesamt 20 Verschiedene gibt.) Die Reihenfolge der Aminosäu-
K 304
ren bezeichnet man als Primärstruktur eines Proteines. Man kann die Primärstruktur mit einem
Wort vergleichen, das aus einer Reihenfolge von
20 verschiedenen Buchstaben (den Aminosäruren)
besteht. So wie man aus den Buchstaben des Alphabetes sehr viele verschiedene Wörter bilden
kann, lassen sich aus den 20 Aminosäuren fast unendlich viele verschiedene Proteine bilden.2
Wie oben geschildert ist für die Funktion des
Proteins als Biokatalysator die räumliche Struktur
entscheidend. Sie bildet das „Schloss”, in das der
„Schlüssel” (das Substrat) passen muss. Die räumliche Gestalt, die so genannte Tertiärstruktur, welche die spezielle Funktion ermöglicht, wird durch
die Primärstruktur (die Reihenfolge der Aminosäuren) wesentlich bestimmt, aber nicht eindeutig festgelegt. Die so genannte Faltung, bei der die Aminosäurenkette eine bestimmte räumliche Gestalt annimmt (die ihre Funktion entscheidend bestimmt)
erfolgt im wässrigen Milieu und hängt von den dort
herrschenden Bedingungen ab.3
Die Faltung der Eiweiße ist ein Beispiel dafür,
dass sich das „Proteom” (wie man die Gesamtheit
der Proteine eines Lebewesens nennt) nicht in starrer Abhängikeit bewegt vom Genom, der Gesamtzahl der Gene einer Zelle oder eines Organismus.
Es ist heute unbestritten, dass ohne Proteine die
chemischen Reaktionen in der Zelle nicht ablaufen könnten, dass ohne ihre unendlich mannigfaltige Tätigkeit keine Zelle wachsen würde oder
atmen könnte, also ihr Leben sehr bald zu Ende
gehen würde.
Aber hinter den Proteinen, den Werkzeugen der
Merkmalsausprägung eines Individuums, steht für
die Idealisten und Vulgärmaterialisten „der heilige Gral”, das Genom, nach dessen Plan die Werkzeuge tanzen müssen. Die Faltung der Eiweiße ist
ein Beispiel, dass sie bei diesem Tanz nicht nur
auf die Musik des Genoms hören.
Die Suche nach dem Gral
Das Genom bzw. die Substanz, aus dem es besteht (die DNA, näheres dazu weiter unten) wird
gerne als „autoreplizierend” bezeichnet. Sie produziert also Kopien ihrer selbst für jede neue Zelle
und alle Nachkommen (allerdings nur mit Hilfe von
Enzymen, also Eiweißen). Zweitens wird gesagt die
DNA „mache” alle die Proteine, aus denen Enzyme und Strukturelemente der Zelle bestehen. Insofern passt die Metapher vom Gral4. Auch ihm
wird nachgesagt er sei selbsterneuernd (wenn auch
nur am Karfreitag) und biete jedem Nahrung, der
an ihm „sans serjant et sant senechal”, ohne Diener
oder Tafelmeister, teilhabe.
So ein „Gral” ist natürlich ein gefundenes Fressen für alle Idealisten.
Jaques Monod, Rockefeller Stipendiat und Nobelpreisträger für Medizin will damit den dialektischen Materialismus widerlegen5:
„... die Theorie vom Gen als der durch Generationen und sogar durch Kreuzungen unveränderten Erbanlage war in der Tat mit den dialektischen Prinzipien ganz und gar nicht zu
versöhnen.Das ist per definitionem eine idealistische Theorie, da sie auf dem Postulat der Invarianz beruht. ...Das ganze System ist folglich total
konservativ, streng in sich abgeschlossen und
absolut unfähig, irgendeine Belehrung aus der
Außenwelt anzunehmen. Durch seine Eigen-
K 304
schaften wie durch seine Funktion als eine Art
mikroskopischer Uhr, die zwischen DNS und
Protein wie auch zwischen Organismus und
Umwelt Beziehungen ausschließlich in eine
Richtung herstellt, wiedersetzt sich dieses System
jeder dialektischen Beschreibung. Es ist von Natur aus kartesianisch und nicht hegelianisch: Die
Zelle ist sehr wohl eine Maschine”.
Einer der bedeutendsten Molekularbiologen,
Sydney Brenner, äußerte einmal vor einer Gruppe
von Kollegen, dass er, hätte er die komplette DNA
Sequenz eines Organismus und einen ausreichend
leistungsstarken Computer zur Verfügung, den entsprechenden Organismus berechnen könnte.6
Dies erinnert an die Präformationstheorie des
18. Jahrhunderts, die davon ausging der Organismus sei bereits im befruchteten Ei vorgeformt und
müsse nurmehr auswachsen.
Diese Sichtweise ist falsch in Bezug auf die tief
greifenden Änderungen, die der Embryo während
seiner Entwicklung erfährt (siehe dazu weiter unten) und auch in Bezug auf sein Verhältnis zum mütterlichen Organismus, das sich als Kampf der Gegensätze beschreiben lässt: „Es ist nicht so, dass die
Natur in kluger Vorsaussicht der gemeinsamen
Interessen ein Optimum bei der Verteilung der
Nährsstoffe zwischen Mutter und Embryo gefunden hätte. Tatsächlich sondert der Embryo Enzyme und Zellen ab, die ohne Rücksicht auf die
Gesundheit der Mutter die Nährstoffversorgung
der Plazenta vergrößern. Der Körper der Mutter
wiederum reagiert mit chemischen Gegenmaßnahmen. Im Ergebnis wird das Blut der Mutter
mit zahlreichen gegensätzlich wirkenden Substanzen überschwemmt, jeweils in Überdosis.
Diese gegeneinander gerichteten Aktionen treiben die Gesamtaufwendungen für Mutter und
Kind „unnötig” in die Höhe und verhindern eine
ideale Gesamt-Effizienz”.7 Die Form, in der sich
die Widersprüche bewegen, entspricht halt nicht
unbedingt der Buchführung einer „weisen Natur”.
Der Homunculus
Moderne Biologiebücher zeigen gerne als Kuriosität eine Zeichnung von Nicolaas Hartsoeker,
der sich im 17. Jahrhundert mit Mikroskopie beschäftigte. Man sieht darauf ein Spermium mit einem winzigen Kind in embryonaler Haltung. Angenommen wurde, dass dieses Kind während der
fötalen Entwicklung nur noch wächst, wozu es
vom mütterlichen Ei mit den notwendigen Nährstoffen versorgt wird (dazu siehe oben).
Bis auf die Tatsache, dass die Mutter auch „Informationen” zur „Blaupause” beitragen darf, ist
die in diesen Büchern vertretene Theorie der komplette Plan eines Organismus sowie alle zu seiner
Entstehung notwendigen Informationen seien in
der DNA enthalten von dem als Kuriosität hingestellten Homunculus im Spermienkopf nicht wesentlich verschieden.
Die heute die Entwicklungsbiologie dominierende Präformationstheorie greift lediglich auf flott
und modern klingende Metaphern aus der Computerwelt zurück: wenn alle zur Entwicklung eines
Lebewesens notwendige Information schon in der
DNA der befruchteten Eizelle enthalten ist, stellt
das Genom praktisch die Software des Lebens dar,
die im „Zellcomputer” nurmehr abgespielt werden
muss, um zu einem bei Kenntnis des Programmes
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vorhersehbaren Ergebnis zu führen.8 Dass, wie
immer klarer wird, die Kenntnis der „Programmzeilen” nur wenig über den resultierenden Organismus aussagt, liegt nicht nur daran, dass man noch
zu wenig über die Programmiersprache und den
Compiler weiß (der den Primärcode übersetzt),
sondern auch daran, dass das Programm mit der
Hardware, der Zelle (und den Einflüssen, denen sie
ausgesetzt ist) interagiert. Anders als im Konzept
der Programmierung kann man bei der Entwicklung eines Organismus Plan und Ausführung nicht
streng trennen. Ob es in Gestalt von Hartsoekers
Homunculus oder als „genetisches Programm”
2 Dies gilt erst recht, wenn man bedenkt, dass
die „Wörter”, die bilogisch aktiven Proteinen
entsprechen meist sehr lang sind. So ist z.B.
das Stoffwechselhormon Insulin, das die Aufnahme von Zucker in die Zellen steuert mit
seiner 51 Aminosäuren langen Kette für biologische Verhältnisse ein „kurzes Wort”( deshalb
war es auch eines der ersten Eiweisse, deren
Primärstruktur bekannt ist, „entziffert” wurde.)
3 „Falsch“ gefaltete Eiweiße sind vermutlich an
vielen Krankheiten beteiligt. So greift z.B. bei
den sog. „Autoimunkrankheiten” (wie jugendlicher Diabetes, viele Rheumaformen, multiple
Sklerose) das Immunssytem des Körpers fälschlicherweise eigene Zellen (insulinproduzierende Zellen, Knorpelzelle etc. ) an. Ein raffinierter Auswahlmechanismus beseitigt eigentlich Abwehrzellen, die aufgrund ihres genetischen Programmes für den Köper gefährliche Antikörper
herstellen. Neuere Forschungen zeigen, dass bei
Autoimmunkrankheiten der eigentlich von der
Primärstruktur her „richtige” Antikörper zum
„falschen” wird ,indem er seine Faltung ändert,
„umklappt”. Bei BSE wird angenommen, dass ein
„falsch” gefaltetes Eiweiß (ein sog. Prion) andere Eiweiße dazu veranlasst ebenfalls eine „falsche” Teritärstruktur anzunehmen (wodurch sie
sich an ungünstiger Stelle ablagern).
4 Das Projekt der Sequenzierung des humanen
Genoms wird von Molekularbiologen gerne als
„Suche nach dem Gral” bezeichnet, so z.B.
Walter Gilbert, A vision of the Grail, zitiert
nach R. Lewontin, Die Dreifachhelix, Gen, Organismus und Umwelt, Springer 2002, S. 10
5 J. Monod, Zufall und Notwendigkeit, Philosophische Fragen der moderen Biologie, Münschen 1975, S.50 und S.104
6 zitiert nach Lewontin, a.a.o. S.9
7 Winkler in „Was ist der Mensch?” Hrsg: H.L.
Schreiber, Göttingen 2002
8 Wobei die „Programmzeilen” dieser Software
mit der „Entschlüsselung des Genoms” jetzt prizipiell bekannt wären. (vgl. Artikel zum HGP).
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daherkommt, das Problem des Erklärungsmusters,
das von einer präformierten Entwicklung ausgeht
„besteht darin, dass es schlicht schlechte Biologie ist” (Lewontin, a.a.O. S.16).
DNA und Chromosomen
Seit Gregor Mendel 1865 entdeckt hatte, dass
Merkmale nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten
vererbt werden, hatte sich die Frage nach dem
materiellen Träger der Vererbung, der „Erbsubstanz” gestellt. Lange Zeit waren die Proteine der
aussichtsreichste Kandidat, 1944 konnte Oswald
T. Avery beweisen, dass bestimmte Nukleinsäuren
(abgekürzt DNS oder engl. DNA) die Träger der
Erbanlagen sind. Jede dieser Nukleinsäuren (Nuklein nach dem Zellkern, dem Nukleus, wo sie in
hoher Konzentration gefunden werden) enthält
unter anderem je eine von vier Stickstoffbasen (abgekürzt A,T,G und C). Je 2 dieser Basen (A und T
sowie C und G) nennt man „komplementär”: Sie
ziehen sich im wässrigen Milieu über sog. Wasserstoffbrücken an. Je drei dieser Basen, so genannte
Tripletts, haben eine besondere Affinität zu einer
der 20 Aminosäuren (woraus ja die Proteine bestehen s.o.). Da sich mit 4 Basen 64 verschiedene
Tripletts bilden lassen kann jeder der 20 Aminosäuren mehr als ein Triplett (oder Codon) zugeordnet werden, man sagt der Code, der den Aminosäuren Basen zuordnet ist redundant.
Wie sich gezeigt hat, ist dieser Code universell,
für alle Lebewesen gleich. Dies verweist auf einen
gemeinsamen Ursprung allen Lebens.
1953 konnten Crick und Watson erstmals die
räumliche Struktur der DNA beschreiben: Einem
langen DNA-Strang, einer Kette, die sich durch die
Reihenfolge der vier Basen (die so genannte Basensequenz) beschreiben lässt, ist ein zweiter dazu
komplementärer (s.o.) Strang zugeordnet und die
beiden Stränge sind in Form der berühmten Doppelhelix angeordnet, einer Art Wendeltreppe, bei
der die komplementären über Wasserstoffbrücken
verbundenen Basen die innenliegenden vom Rest
des Moleküls geschützten Treppen bilden.
Bei der Replikation (Verdoppelung) werden
die Wasserstoffbrücken der Basenpaare durch
Enzyme (also bestimmte Eiweiße) wie ein Reißverschluss in der Mitte getrennt und an jedem Einzelstrang wird durch Anlagerung einzelner Nukle-
insäuren ein komplementärer Strang neu synthetisiert. Dadurch entstehen 2 identische DNA Doppelketten, wobei jeweils eine von der alten DNA
stammt und eine neu gebildet ist. Mit diesem Mechanismus kann bei der Zellteilung (Mitose) die
Basensequenz identisch an die Tochterzelle weitergegeben werden.
Bevor die DNA gefunden wurde, hatte man
schon die Chromosomen9 gekannt. Sie bestehen
aus einem langen DNA-Faden (beim Menschen ca.
1,8 Meter lang) und stabilsierenden Proteinen
(sog. Histonen, die eine Rolle spielen, wenn Signale
von außen versuchen, die Aktivität von Gensequenzen zu regeln) Chromsomen verhalten sich
bei Zellteilungen so, wie man es von den von
Mendel postulierten Erbelementen erwartet.10
Gene und Eiweiße
Das Wort Gen ist 1909 aufgekommen, um den
„Erbelementen” von Mendel einen Namen zu geben.
Dann wurde gefunden, dass sie einen Ort in der Zelle haben, wo sie aufbewahrt werden: die Chromosomen. Mit der Entdeckung der Doppelhelix und
dem genetische Code schien dann alles klar: Die
DNA war nicht nur in der Lage sich identisch zu replizieren (s.o.), sondern enthielt auch den Code für
die Produktion der für die Zelle so notwendigen
Eiweiße: Je 3 Basen (Tripletts oder Codons) sind
einer Aminosäure zugeordnet. Einer DNA-Kette mit
einer bestimmten Basensequenz entspricht demnach
eine Aminosäurenkette mit einer bestimmten Reihenfolge von Aminosäuren, also die Primärstruktur
eines bestimmten Proteins. Die Information über die
Sequenz wird dabei zunächst auf einen Boten übertragen, die so genannte Messenger-RNS. Dazu wird
in der sog. Arbeitsphase der Chromsomen die Doppelhelix wieder aufgetrennt und an den freiliegenden Strang lagert sich ein komplementärer m-RNA
Strang an. Dieser Vorgang heißt auch Transskription, er wird durch Enzyme katalysiert und ist reversibel.11 Die m-RNA verlässt dann den Zellkern und
trifft in den „Proteinfabriken” der Zelle, den Ribsomen auf kürzere, komplementäre Transport (t-)RNA,
welche die Aminosäure heranschleppen. Jede t-RNA
hat eine Bindungstelle für eine bestimmte Aminosäuren und ein zur m-RNA komplementäres sog. Anticodon, mit dem es sich am komplementären Codon der m-RNA anlagert. Sog. Start-und Stoppcodons steuern den Anfang bzw. das Ende der Proteinsynthese, die auch Translation heißt.
Damit hatte man das Gen ja wirklich zu fassen
gekriegt. Es war die Sequenz der Basenpaare zwischen einem Start- und einem Stoppcodon und in
dieser Sequenz war die Information zur Produktion eines Eiweißes kodiert, das dann praktisch als
Exekutive das ausführen durfte, was die Legislative, die DNA, festgelegt hatte.
Doch die Vorstellung „Ein-Gen-ein Protein”
hatte auch ihre Probleme: Zur Immunabwehr steht
dem Organismus eine solche Vielfalt von abwehrenden Proteinen (Antikörpern) zur Verfügung,
dass unklar war, wie die alle in der DNA kodiert
sein sollten. Es stellte sich heraus, dass der Organismus das Problem durchaus dialektisch löst:
Teile des Erbmaterials werden fortwährend umgebaut und neu kombiniert, um diese Vielfalt zu
schaffen.
Bereits in den 70er Jahren hatte der Brite Fred
Sanger festgestellt, dass dem von ihm untersuch-
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ten Virus X 174 mehr Proteinprodukte (mindestens 9) zur Verfügung standen, als mit seiner
DNA eigentlich zu codieren wären (es fehlten
rund 700 Basen). Es zeigte sich, dass in einem
Chromsom ein Gen nicht notwendig neben dem
anderen liegt, dass sich Gene nicht nur überlappen, sondern vollständig ineinander enthalten
sein können. Dazu wird das Genom neu arrangiert, insbesondere durch die Verschiebung von
Start- und Stopcodons.
Bei vielen Arten, z.B. den Menschen sind die
ein Eiweiß codierenden Sequenzen scheinbar regellos in kleine Stücke über das Genom verteilt
und diese Stücke können noch auf verschiedene
Weise zu unterschiedlichen Proteinen zusammengesetzt werden. Durch diese Mosaikstruktur, die
auf vielfältige Weise gelesen werden kann, kann
ein Gen mehr Proteine bereitstellen, die dann
auch mehr Funktionen übernehmen und eine Zelle reaktionsfähiger machen können.
Auf der anderen Seite scheinen weite Teile des
humanen Genoms nur „sinnlose Verdoppelungen”
anderer Abschnitte zu sein und keine aktiven Aufgaben zu übernehmen. Weil unterschiedliche Organismen die DNA unterschiedlich nutzen, von
den ganz „Sparsamen” (kurze DNA Abschnitten,
die mehrere verschiedene Eiweiße codieren) zu
den „Verschwendern”, die nutzlosen (?) „junk”
über die Generationen schleppen, spricht man vom
„genetischen Stil” eines Organismus. Dieser Stil,
also die unterschiedliche Nutzung von Genen charakterisiert einen Organismus ebenso wie die verfügbare Genmenge, im Laufe der Evolution haben
sich nicht nur die Gene, sondern auch deren Regulationsmuster verändert.
Die amerikanische Genetikerin Barbara Mc
Clinton, die wesentlich mitentdeckt hat wie ein
Gen verschiedene Proteine codieren kann und
1983 den Nobelpreis für Medizin erhielt, schlägt
deshalb vor das Genom als ein hochsensibles Zellorgan zu bezeichnen, das ungewohnte und unerwartete Ereignisse registriert und darauf reagiert.
So „in die Funktionale gerutscht”, wie Brecht hätte
sagen können12, ist es keine passive Aneinanderreihung von Buchstaben, kein altes „ehernes Gesetz” mehr, sondern ein aktives, in der Auseinandersetzung mit der Umwelt stehendes Organ.
Genom und Umwelt
Das heute zumindest „populärwissenschaftlich” vorherrschende Verständnis von Entwicklung als Entfaltung eines vorherbestimmten genetischen Programmes hätte umfangreiche Folgen für
die Erklärung der offensichtlichen Unterschiede
zwischen Organismen einer Art – wenn es denn
richtig wäre.
Schauen wir zur Verdeutlichung einmal an, wie
das „genetische Programm” in Form eines Spermiums, auf seine zweite Hälfte, die DNA der Eizelle,
zurauscht. Da ist zunächst einmal die Eizelle. Die
sie umgebende Membran ist schon da und mit ihrer Hilfe wird im Zellinneren ein Milieu aufrechterhalten, das den Stoffwechsel überhaupt erst ermöglicht und natürlich beeeinflusst. Bestimmte
Marker auf dieser Membran sind in der DNA codiert, die Grundstuktur nicht. Weiter: Die Eizelle
lässt nur bestimmte Spermien an sich ran und welche das sind, steht auch nicht nur in der DNA geschrieben. Gehört das befruchtete Ei dann z.B. ei-
Gentechnik
51
nem Rettichblattkäfer,
hat die Ernährungsweise der Weibchen
im Reifestadium der
befruchteten Eier beträchtlichen Einfluss
auf die Wahl der Nahrung durch die jungen
Larven. Welche Stoffe
aus dem Mutterorganismus in das befruchtete Ei überwechseln
und dann die Wahl des
Futters durch die Larve entscheidend bestimmen, weiss man
nicht genau13.
Hat sich das befruchtete Ei dann eingenistet, folgt der oben
beschriebene Kampf mit dem mütterlichen Organismus und damit auch die zahlreichen Abhängigkeiten von den Bedingungen, in denen die
Mutter lebt.14
Bei Tieren mit einem zentralen Nervensystem
werden im Laufe der Entwiccklung zahlreiche Synapsen (Verbindungen) zwischen Nervenzellen gebildet, von denen die gestärkt werden, die auch
genutzt werden, d.h. entsprechende Reize aus der
Umwelt erhalten. Auf dieser Grundlage erfolgt vermutlich auch der Spracherwerb. Auf jeden Fall lernt
9 Das Wort stammt aus dem 19. Jahrhundert und
heißt „farbiges Körperchen”. Wenn man Zellen
anfärbt, kann man die Chromsomen bei der
Zellteilung und der Keimzellbildung mit dem
Lichtmikroskop sehen. Anzahl und Form der
Chromosomen sind artspezifisch. So enthalten
menschliche Körperzellen 46 Chromosomen.
10 Vor der Zellteilung (Mitose) bestehen die
Chromosomen aus 2 Längshälften (Chromatiden), die am Zentromer zusammenhängen.
Nach der Zellteilung enthält das Chromsom
einen DNA-Strang (Ein-Chromatid-Chromsom).
Anschließend wird das DNA-Molekül identisch
verdoppelt, ein Zwei-Chromatid-Chromosom
mit zwei genetisch identischen Chromatiden
(Schwesterchromatiden) entsteht.
Die (im Idealbild) identische Replikation, wie
sie bei der Zellteilung erfolgt, kann nicht die
bei der sexuellen Fortpflanzung beobachtete Erscheinung erklären, dass die Folgegeneration
oft deutlich von der Elterngeneration abweicht.
Mendel hatte bei Versuchen mit den Blütenfarben von Erbsen Gesetzmäßigkeiten aufgestellt, nach denen jedes Elternteil nur die Hälfte
seiner Gene weitergibt. Zu dieser Vorstellung
passen die Beobachtungen, die man bei der Bildung und Verschmelzung von Keimzellen (Eizellen, Samenzellen) gemacht hat. Die Keimzellbildung (Meiose) unterscheidet sich wesentlich von der Mitose, der Zellteilung von Körperzellen, weil bei ihr die homologen Chromosomen getrennt werden.
Homologe Chromosomen sind paarweise auftretende Chromosomen, die eine einander entsprechende Gestalt aufweisen. Je eines der beiden homologen Chromosomen stammt ursprünglich vom Vater bzw. der Mutter. Dies
wird erreicht indem bei der Keimzellbildung
(Meiose) im ersten Teilungsschritt nicht die
Chromatiden auf die Tochterzellen verteilt
werden, sondern jeweils die homologen Chromsoomen. Durch diese zufällige (wobei hinter
„zufällig” ein Fragezeichen angebracht ist) Verteilung wird das Erbgut in den Keimzellen neu
kombiniert. Zudem kann es durch den Bruch
von Chromatidstücken bei zwei homologen
Chromosomen von Nicht-Schwesterchromatiden zum Austausch zwischen mütterlichem und
väterlichem Chromosom kommen (sog. Cros-
sing over). Bei der anschließenden 2. Reifeteilung werden die Schwesterchromatiden, wie bei
der mitotischen Teilung, getrennt, sodass aus
den beiden Teilungsschritten vier Keimzellen
mit dem jeweils einfachen Chromsomensatz
(beim Menschen also 23) resultieren.
Erbmaterial kann auch durch parasexuelle
Vorgänge ausgetauscht und rekombiniert werden. Bakterien können Teile durch Ausstülpungen in der Zellwand zu anderen Zellen „rüberschieben”, Viren ihr Material ins Erbmaterial anderer Zellen einschleusen. Im Verlauf
der Evolution sind durch solch einen „horizontalen Gentransfer” Gene aus Bakterien ins
menschliche Genom geraten (man vermutet ca.
400). Die parasexuellen Mechanismen werden
auch in der Gentechnologie genutzt, um mit
den sog. „Genfähren” Erbmaterial in eine Zelle einzubringen.
11 So wird bei der Aids-Erkrankung die DNA von
Abwehrzellen durch Einbau der Virus-RNA
verändert.
12 E.P. Fischer, Das Genom, Frankfurt 2002, S. 62
13 Dass die Erbaanlagen nicht nur vom Zellkern
und dessen Genen, sondern auch vom Zellplasma übertragen werden, hat schon der bekannte
sowjetische Biologe T.D. Lyssenko festgestellt.
Da das Zellplasma mit der Umwelt des Organismus in ständigem Stoffwechsel steht und sich
den Umweltbedingungen entsprechend ändert,
nahm er an, dass die Erbanlagen durch die Lebensbedingungen verändert werden können.
14 So werden z.B Eigenschaften wie die Fellmuster von mehrfarbigen Katzen oder auch die
menschlichen Fingerabdrücke (also das Idenitätskennzeihen par excellence) erst im Mutterleib festgelegt. Eine amüsante Geschichte darüber, wie wenig Genkopien dem Orginal ähneln, findet sich im Spiegel 13/2003: Die im
Auftrag des tiernärrischen Multimillinärs John
Sperling geklonte Katze „Copycat” ähnelte eher
einem Tierheimbewohner als ihrem Genzwilling. „Die Idee, dass Klone perfekte Kopien
seien, ist falsch. Zwar haben Klone miteinander alle Gene in ihren Zellkernen gemeinsam, doch aus seinen Genen macht jedes Individuum etwas anderes.” (S. 192)
52
K 304
Gentechnik
jeder Mensch, wo immer er geboren wurde, jede auf
der Erde gesprochene Sprache und insbesondere
die zugehörige spezielle Lautbildung – wenn er als
Kind damit aufwächst. Es gibt keinen Hinweis auf
eine angeborene Fähigkeit z.B. die schwierigen
Klicklaute afrikanischer Sprachen zu erlernen. Umgekehrt kann ein isoliert aufwachsender Mensch
(wie die sog. Kaspar-Hauser-Kinder) später das
Sprechen nicht mehr richtig erlernen. Menschen
können sprechen, weil sie über die richtigen Gene
UND das ensprechende soziale Umfeld verfügen.
Zum Verhältnis „Genom und Umwelt” zitiert
der Harvard Professor R. Lewontin ein interesssantes Experiment (a.a.O., S. 18): Dabei werden sieben verschiedene Pflanzen in jeweils 3 (genetisch
identische) Teile gebrochen und je ein Teil in unterschiedlicher Höhenlage ausgepflanzt. Im Ergebnis zeigt sich, dass aus dem Wuchsverhalten, das
z.B. die Pflanze A bei einer bestimmten Höhenlage zeigt, nicht auf ihr Wuchsverhalten in den anderen Höhenlagen geschlossen werden kann. Vielmehr ergibt sich ein regelloses Bild. Wie bestimmt
also die genetische Ausstattung den Wuchs der
Pflanze? Man kann dies ohne Kenntnis der Höhenlage nicht angeben, jede erreicht ihr Maxima
bei einer anderen Höhenlage. Auch die Metapher
vom „leeren Eimer” (die genetische Ausstattung
stellt unterschiedlich große Eimer zur Verfügung,
die die Umwelt dann mehr oder weniger füllen
kann) sowie die Suche nach einer „Tendenz” führt
nicht weiter: Welches soll die idealtypische Umgebung sein, in welcher die Eimer gefüllt oder in
dem die Tendenz beobachtet werden soll?
Es sind nicht die Umwelt oder die Gene, die zu
einem bestimmten Ergebnis führen, sondern die
Interaktionen von Umwelt und Genen.
Dabei ist die Umwelt schon vom Begriff her
keineswegs, wie Monod meint (s.o.), nur in einer
Richtung mit dem Organismus verbunden. So wie
kein Organismus ohne Umwelt existieren kann,
kann auch keine Umwelt ohne Organismus existieren. Natürlich dreht sich die Erde weiter auch
ohne Lebewesen, brechen Vulkane aus, gibt es
Regen und Schnee. Aber all das bedeutet noch nicht
Umwelt. Es sind physikalische Voraussetzungen,
unter denen sich eine Umwelt überhaupt erst bilden kann. Eine Umwelt ist etwas, das umgibt oder
umschließt. Dazu muss allerdings auch etwas im
Zentrum stehen, das umhüllt werden kann. „Die
Umwelt eines Organismus ist so etwas wie der
Halbschatten der äußeren Bedingungen, die deshalb für den Organismus relevant sind, weil es
effektiv interagiert mit diesen Aspekten der äußeren Welt” (Lewontin S. 47). Ohne Organismus
keine Umwelt, keine „ökologische Nische”. Die
Nische kann nicht ohne Organismus bestehen und
der Organismus nicht ohne Nische. Da ein Organismus seine Nische selbst mit konstruiert, lässt
sich die Frage, warum der Organismus so ausieht
wie er aussieht, nicht allein durch die Beschreibung der Nische, durch die Anpassung an äußere
Bedingungen, an „die Umwelt” erklären. Dieses
Problem wird auch im Folgenden, wenn es um die
Evolution geht, noch eine Rolle spielen. Wie soll
die Richtung der Evolution durch ständig verbesserte Anpassung an die Umwelt erklärt werden,
wenn die Umwelt nicht als ein von außen gegebener fester Faktor existiert?
Evolution
Der Nachweis, dass alle lebenden Zellen ihr Eiweiße nach dem gleichen genetischen Code produzieren, verweist zwingend auf einen gemeinsamen
Ursprung allen Lebens auf der Erde, eine Theorie,
für die auch viele andere Fakten sprechen. Wie hat
sich das abgespielt? Die Erde entstand vor ca. 4,6
Milliarden Jahren aus einer Scheibe aus Staub und
Gas, die die Sonne umkreiste. Vor etwa 3,8 Milliarden Jahren kühlte die Erde so weit ab, dass sich eine
harte Kruste bilden konnte. Vulkanausbrüche sorgten dann dafür, dass die Oberfläche das gebundene
Wasser freigab und sich Ozeane bilden konnten. In
dieser „Ursuppe” (s.o.) entstanden komplexe organische Verbindungen, die sich reproduzieren konnten und eine Art Stoffwechsel ausbildeten. Auch
Stoffe, die Membranen bilden können, waren in dieser „Suppe” reichlich vorhanden. 300 Millionen
Jahre nach Beginn der Abkühlung, also vor ca.
3,5 Milliarden Jahren gab es dann die ersten durch
zahlreiche Fossilienfunde nachweisbaren Lebensformen: Bakterien. Dies sind Einzeller mit einer
Hülle (Zellwand), aber ohne Zellkern, d.h. die DNA
schwimmt bei ihnen frei im Zellinnneren. Bakterien vermehren sich durch Zellteilung, der Tochterzelle wird eine Kopie der DNA mitgegeben.15
In den ersten 1,5 Milliarden Jahren bestand das
Leben auf der Erde ausschließlich aus Bakterien,
sie sind bis heute praktisch das „Erfolgsmodell” der
Evolution. Vor ca. 2 Milliarden Jahren versteinerten dann die ersten komplexeren Organismen, die
so genannten Eukaryonten. Diese Zellen, die sich
dann bei allen Vielzellern finden, enthalten einen
abgegrenzten Zellkern und sog. Organellen.16
K 304
Gentechnik
53
Die frühesten, vereinzelten Fossilien (meist nur
Spuren grabender Würmer) von mehrzelligen Lebewesen sind ca. 600 Millionen Jahre alt, im Kambrium, einer geologischen Zeitperiode, die etwa von
530 bis 500 Mio Jahre dauerte, entwickelte sich dann
plötzlich eine so große Zahl verschiedener Lebensformen, dass Forscher gerne von einer „kambrischen
Explosion” sprechen. Die ersten echsenähnlichen
Tiere tauchten vor ca. 300 Millionen Jahren auf, die
frühesten Säugetierfossileien sind ca. 200 Millionen
Jahre alt. Nach allem, was man weiß spielten sie auf
der Erde eine untergeordnete Rolle. Die meisten
waren nicht größer als Frettchen, man spricht von
den „Ratten des Dinosaurierzeitalters”. Ihre Chancen verbesserten sich, nachdem die Dinosaurier vor
ca. 65 Millionen Jahren ausstarben, vermutlich im
Gefolge eines Zusammenstoßes der Erde mit einem
Asteroiden (insgesamt sind bis heute mehr als 99%
aller je lebenden Arten ausgestorben, die Anpassung
war also nie perfekt).
Der Mensch stammt nicht vom
Affen ab
Wie man mittlerweile weiß, stammt der Mensch
nicht vom Affen ab (wie Darwin meinte), sondern
hat nur gemeinsame Vorfahren mit ihm. Vor ca.
5 Mio Jahren verzweigten sich die Entwicklungslinien von Mensch und Affe.
Die ersten Mitglieder der Gruppe Homo heißen Homo habilis. Sie gingen aufrecht, benutzten
Werkzeuge, ihr Gehirn war in etwas so groß wie
das eines Schimpansen, wie sie sich artikulieren
konnten lässt sich nicht nachweisen.
Aus ihnen oder aus einer Linie von ihnen ging
vor ca. 1,6 Millionen Jahren der Homo erectus
hervor. Er war der Erste, der in Höhlen lebte und
Feuer benutzte. Sein Gehirnvolumen betrug ca.
1.000 Kubikzentimeter gegenüber den 600 des
Homo habilis. Fossilien von Vertretern dieser Gruppe wurden in verschiedenen Erdteilen gefunden,
z.B. in Australien der Java Mensch, der ca. 500.000
Jahre alte Pekingmensch und der von ca. 100.000
bis vor 35.000 Jahre lebende Neandertaler.
Der Homo erectus unterscheidet sich deutlich
von dem vor ca. 250.000 Jahren auftretenden heute alllein mehr existierenden modernen Homo sapiens. Dieser Art gehören alle heuten lebenden
Menschen an.
Lange Zeit wurde angenommen, dass sich die
Frühmenschen (Homo erectus) in verschiedenen
Teilen der Welt unabhängig voneinander zum
modernen Homo sapiens weiterentwickelt hätten17. Heute weiß man, dass das nicht der Fall ist.
Der Frühmensch hat sich mit großer Wahrscheinlichkeit nur in Afrika zum modernen Homo sapiens weiterentwickelt und Teile dieser Population sind dann in andere Teile der Welt gewandert.
Ankömmlinge dieser Art waren z.B. die vor 40.000
Jahren in Höhlen an der Dordogne lebenden Cro
Magnon Menschen (das sind die mit den berühmten Höhlenmalereien von Lascaux). Diese „modernen” Menschen lebten einige zehntausend Jahre parallel mit dem Neandertaler. Vermischungen
der eingewanderten modernen Menschen mit den
archaischen Vorbewohneren sind nicht ganz auszuschließen, gelten aber als unwahrscheinlich. Auf
jeden Fall ist der Neandertaler dann vor ca. 35.000
Jahren ausgestorben. Zwischenformen zwischen
dem Neandertaler und den Cro Magnon Menschen wurden in Europa nicht gefunden.18
Nach dem heute anerkannten „Out of Africa
Modell “ (s.u.) war der Mensch, wie wir ihn heute überall finden, vor ca. 200.000 Jahren biologisch „fertig”.
Die Population, von der wir alle abstammen, war
nicht sehr groß (Forscher gehen von ca. 20.000
Menschen aus) und lebte in der Savanne Ostafrikas. Ein kleiner Teil von ihnen, vermutlich nur
wenige Familien verließen vor ca. 100.000 Jahren
Afrika Richtung Osten. 100.000 Jahre alte Fossilien aus Israel bezeigen seine Ankunft dort. Vor
70.000 Jahren erreichte er Südchina, vor 50.000
Jahren (das damals noch mit einer Landbrücke angeschlossene) Australien, vor 40.000 Europa, vor
14.000 Jahren (über die Behringstraße) Amerika
und erst vor 8.000 Jahren die pazifischen Inseln.
Wenn die Entwicklung des modernen Menschen weitgehend abgeschlossen war, bevor er vor
gerade 7.500 Generationen (also einer in evolutionären Zeiträumen lächerlichen Zeitspanne)
auszog die Welt zu besiedeln, wenn jeder Mensch
der heute lebt, Afrikaner ist oder von Afrikanern
abstammt, wenn verschiedene Kontinente keine
unterschiedlichen Evolutionsgeschichten besitzen
– wo ist da Platz für die Differenzierung verschiedener „ Menschenrassen”?
Rassismus hat keinerlei
wissenschaftliche Basis
Die Menschheitsgeschichte hätte nicht so verlaufen müssen, wie sie es getan hat. Angenommen
eine archaische menschliche Spezies wie der
Homo erectus hätte sich in einer Zeit, als der Meeresspiegel niedrig lag, fest in Amerika etabliert. Als
der Meeresspiegel stieg, hätten die modernen Menschen die Alte Welt nicht mehr verlassen können
oder wollen. In diesem Fall hätte Kolumbus, als
er die Küste der Westindischen Inseln erreichte,
nicht Menschen vorgefunden, die sich erst in jüngster Vergangenheit von seinen eigenen Vorfahren
getrennt haben, sondern eventuell Menschen, die
sich vom modernen Menschen deutlich unterscheiden: mit primitiver Sprache, fliehender Stirn
und einer Gehirnkapazität, die nur zwei Drittel
15 Bakterien können aber auch untereinander Erbsubstanz austauschen (s.o.) ein Mechanismus,
der erklärt, warum sich Resistenzen so schnell ausbreiten
können.
16 Wichtige Organellen sind die Mitochondrien in tierischen und
Chloroplasten in pflanzlichen
Zellen. Mitochondrien und Chloroplasten sind die „Kraftwerke”
der Zellen, sie setzen die aufgenommene Energie (Sonnenlicht
oder Nahrungstoffe) in eine Form
um, die die Zelle verwerten
kann. Diese Organellen sind aus
Bakterien hervorgegangen, die
als Symbionten in und mit den
ersten eukaryonten Zellen lebten. Die Chloroplasten in eukaryotischen Zellen produzierten
deutlich mehr Sauerstoff als die
dazu fähigen Bakterien. Seit ca.
2 Milliarden Jahren gibt es nachweislich Sauerstoff auf der Erde,
vor etwas 1,5 Milliarden Jahren
war seine Konzentration fast so
hoch wie heute. Für die meisten
davor lebenden Organismen war
Sauerstoff Gift, der Anstieg eine
ökologische Katsastrophe.
17 Bei Gültigkeit diese sogenannten
multiregionalen Modelles wären
die Vorfahren der Europäer
hauptsächlich die Neandertaler,
die der Asiaten der Pekingmensch etc.
18 Die Fossilienfunde sind ein Baustein der sog.: “Out of Africa”
Theorie (der Name geht auf den
1985 verfilmten Roman von Tania Blixen zurück), die das multiregionale Modell abgelöst hat.
Die anderen sind gentische (siehe dazu weiter unten) und linguistische Untersuchungen (bei denen es um Unterschiede und Gemeinsamkeiten der verschiedenen Sprachen geht).
54
Gentechnik
der unseren beträgt. In einem solchen Fall wäre
es zumindest möglich gewesen Menschen in klar
unterschiedene Gruppen einzuteilen.
Dass eben dies nicht möglich ist, hat „Wissenschaftler” nie daran gehindert, Menschenrassen
oder gar Untermenschen zu postulieren. Anderen
ihr Menschsein abzusprechen war eben schon immer ein Weg, ihre Unterdrückung und Ausrottung
zu rechtfertigen.
So findet sich Ende des 19. Jahrhunderts in
Deutsch-Südwestafrika auf einer Liste, die alle von
Siedlern und Polizisten innerhalb eines Jahres erschossenen Tiere aufführte (Tierschutz!), unter der
Rubrik „Säugetiere” der Eintrag: „weibliche
Buschmänner”: 400.19
Wie unterscheiden sich Buschmänner von „normalen” Menschen Zunächst erkennt man sie auf
Anhieb. Sie sind klein, drahtig (vermutlich von der
pflanzlichen Ernährung und der vielen Bewegung)
und haben eine rötlich braune bis nahezu gelbe
Hautfarbe. Ihr Haar wächst in dicken Lockenbüscheln und ist so spröde, dass es von selbst abbricht.
Unter dem Mikroskop ist ihre äußerste Hautschicht
nicht von jener anderer Menschen auf der Welt zu
unterscheiden. Unter dieser transparenten Schicht
befinden sich die so genannten Melanocyten, melaninhaltige Zellen, die der Haut ihre Farbe verleihen.
Bei den Buschmännern enthalten diese Zellen etwas
mehr Pigment als bei Europäern und Asiaten, aber
weniger als bei Afrikanern, die näher am Äquator
leben. Unterhalb der Melanocyten verschwinden die
Unterschiede zwischen Buschmännern und anderen
Menschen wieder. Jeder andere Zelltyp ihres Körpers unterscheidet sich durch nichts von den entsprechenden Zellen anderer Menschen.
Doch halt, da ist ja noch die Erbsubstanz, in der
das „Geheimnis des Lebens” verborgen ist. Hier
müssen doch Unterschiede sein? Die Out of Africa Theorie wurde doch gerade auch durch DNA
Untersuchungen bewiesen.20 Hat man da kein „Rasse Gen” gefunden?
Was findet man, wenn man die DNA der „Buschmänner” (also vereinfacht gesagt, derer, die in Afrika geblieben sind) mit der von „Auswanderern” vergleicht?21 Bei diesen Untersuchungen kommt ein
bestimmtes Maß an Übereinstimmung innerhalb
einer Gruppe und eine bestimmte Variabilität innerhalb einer Gruppe zu Tage, die man auch als genetischen Abstand bezeichnet. Wie immer man es anstellt, kann man aus diesen Variabilitäten keine Rassen ableiten. Es gibt kein Gen, das nur bei einer „Rasse” vorkommt, die genetische Variabilität innerhalb
einer Population ist größer als der genetische Abstand verschiedener Gruppen. Natürlich kommen
gewisse Gene (z.B. für die Blutgruppe A) bei der
Population mancher Erdteile häufiger vor als in anderen Populationen. Dies kann daran liegen, dass die
kleine in eine bestimmte Richtung ausgewanderte
Population vornehmlich eine bestimmte Blutgruppe hatte oder auch an einem Vorteil, den ein bestimmtes Gen in einer bestimmten Umgebung brachte bzw. der in einer anderen Umgebung nicht mehr
benötigt wurde. (z.B. Schutz vor Sonneneinstrahlung
oder eine erhöhte Resistenz gegen die Malaria).
Der kurze zeitliche Abstand vom gemeinsamen
Ursprung (eben nur ca. 7500 Generationen) und
die fehlende „genetische Isolation” (durch die
nachgewiesenen fortlaufenden Vermischungen
des sehr wanderfreudigen Menschen) haben aber
dafür gesorgt, dass der genetische Abstand zweier
K 304
niederbayrischer Hasenpopulationen tatsächlich
bedeutend größer ist als der zwischen Niederbayern und Buschmännern.
Das gerade in Deutschland verbreitete „jus sanguis” (Recht des Blutes), das z.B. die Staatsangehörigkeit „am Blut”, an der Herkunft festmacht, wird
absurd, wenn man nur einige Generationen zurückgeht. Das exponentielle Wachstum der Zahl unserer
Vorfahren verknüpft uns eng mit der Vergangenheit.
Geht man nur 40 Generationen zurück, so hatte jeder von uns mehrere Millionen Vorfahren. Das sind
so viele, wie damals auf einem Erdteil lebten. Stammt
nur einer von unseren Millionen Vorfahren von einem anderen Kontinent (womit praktisch sicher zu
rechnen ist), sind wir mit fast allen Erwachsenen
verwandt, die damals auf diesem Kontinent lebten.
Die Untersuchung der sog. „Erbkreise” zeigt nicht
nur, dass jeder von uns seine Herkunft mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit von einer prominenten Figur der Weltgeschichte ableiten kann (wenn sie nur
vor ca. 1.600 Jahren lebte und Kinder hatte, die wiederum Kinder hatten), sondern auch dass die Welt
„zu klein” für verschiedene Rassen ist.22
Kann die Marktwirtschaft von
Darwin lernen?
1859 erschien Darwins „On the Origin of Species by means of Natural Selection”. Es nimmt keinen Bezug auf die 1865 von Mendel publizierten
Untersuchungen zur Vererbung. Sie waren in der
Versenkung verschwunden und somit auch Darwin
nicht bekannt. Erst 1900 wurden sie von drei europäischen Biologen unabhängig voneinander wieder
ausgegraben. 1903 kam dann das Wort Gen auf und
entwickelte sich die Wissenschaft der Genetik. In
den folgenden Jahrzehnten vereinten Biologen und
Genetiker ihre Theorien zur so genannten „Neodarwinistischen Synthese”: Danach unterscheiden
sich die Individuen einer Population in ihren Genen. Diese Unterschiede bestehen z.T. schon bei der
Entstehung der Art, sie werden geschaffen durch die
Rekombination des Erbgutes bei der Fortpflanzung
und durch zufällige, z.B durch Strahlen ausgelöste
Änderungen, den so genannten Mutationen. Viele
dieser genetischen Differenzen zwischen den Individuen sind gar nicht sichtbar (an ihnen kann also
die Selektion gar nicht angreifen), manche wirken
sich auf das Erscheinungsbild und die physischen
Charakteristiken (den sog. Phänotyp) aus. Gelingt
es einem bestimmten Phänotyp sich in einer bestimmten Umgebung schneller zu vermehren als andere23, so werden seine Gene sich im Laufe der Zeit
in der Population ausbreiten, die der Konkurrenten verschwinden eher. Durch diese Selektion soll
die Evolution eine Richtung erhalten, die Organismen werden immer besser an die Umwelt angepasst.
Als „Kampf ums Dasein” eignet sich dieses Modell
dann gut, um zu beweisen, dass nur die Marktwirtschaft die Welt retten kann: Nur der Druck der Konkurrenz erzwingt Neues und erhält die Stabilität,
konkurrierende Verhältnisse tragen die Gesellschaft. Und für den Schwachen bleibt ja noch die
Heilsarmee ...
Ein Problem an diesem Bild ist, dass es schon
für die Evolution im Tierreich nicht gilt.
Wie oben ausgeführt ist im Stoffwechsel jeder
Akt der Konsumption auch ein Akt der Produktion, schafft der Organismus seine Umwelt selbst und
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beinflusst die der anderen. Aus dieser Wechselwirkung, die sowohl Harmonie einschließt (mit jedem
Atemzug mache ich eine Blume glücklich, die das
von mir ausgeatmete Kohlendioxid brauchen kann)
als auch Kollision (der Löwe frisst die Antilope)
einseitig den Kampf herauszunehmen gibt ein falsches Bild, erklärt nichts.24
Ein schönes Beispiel, wie evolutionäre Fortschritte (wobei man sich über den Begriff „Fortschritt”
natürlich streiten kann) ohne „den erbarmungslosen
Druck der Selektion” entstehen können, geben der
Harvard Zoologe Richard Lewontin und sein weltberühmter Harvard Kollege (Zoologe und Geologe)
Stephan Jay Gould mit ihrem Bild von den „Spandrillen”:25 ihr amüsant zu lesender Artikel, der die
„Fachwelt” seit 1979 gehörig aufmischt, beginnt mit
einer Beschreibung des zentralen Turms der Kirche
San Marco in Venedig. Gestützt wird dieser Turm
von zwei im rechten Winkel zueinander stehenden
Bogen. Die Bogen teilen den Turm in vier spitz zulaufende dreieckige Abschnitte. Gould und Lewontin wiesen darauf hin, dass diese Abschnitte ein Nebenprodukt des Turmbaus auf zwei Rundbogen sind;
die Bogen konnten den Raum nicht anders aufteilen.
In diesen Abschnitten – Spandrillen (oder „Gewölbezwickel” genannt) – sind Mosaike der vier Evangelisten und Abbildungen der Flüsse Tigris, Euphrat,
Nil und Indus zu finden. Die Spandrillen wurden
aber nicht geschaffen, um Mosaike aufbringen zu
können, sondern sind Nebeneffekte der gewählten
architektonischen Konstruktion: Wenn der Turm
von zwei Bögen getragen werde, so müssen die Spandrillen verwendet werden und können dann auch
ausgemalt werden.
Nach Gould und Lewontin geschieht in der
Evolution etwas sehr ähnliches. Es existiert eine
Reihe von Eigenschaften, die nicht durch die natürliche Selektion entstanden sind. Diese Eigenschaften sind Nebenprodukte von etwas anderem
(was nicht bedeutet, dass sie keinen Zweck erfüllen). Sobald eine Spandrille entstanden ist, kann
die natürliche Selektion dafür sorgen, dass sie eine
Funktion bekommt: genau so wie die Baumeister
von SanMarco erkannten, dass man die Gewölbezwickel aussschmücken kann.
Gould zieht die menschliche Eigenschaft zu lesen und zu schreiben als Beispiel für eine Spandrille heran. Er sagt, das menschliche Gehirn ist deshalb
so groß geworden, „weil es ein paar gute Gründe
dafür im Leben in der afrikanischen Savanne gab”.
Als es aber groß geworden war, hatte das Gehirn eine
Reihe von Fähigkeiten, die mit den ursprünglichen
Gründen für das Wachstum gar nichts zu tun hatten.
Sind wesentliche Eigenschaften der Lebewesen
als „Spandrillen” entstanden, kann man Lebewesen
nicht als Sammlung von Eigenschaften betrachten,
die aus Strukturen bestehen, die von der natürlichen
Selektion optimal für ihre Funktion entwickelt wurden. Die Evolution kann nicht auf den „Kampf ums
Dasein” reduziert werden, wer es unbedingt so sehen will, hat Gründe dafür, die nicht „in der Natur
der Sache” liegen.26 Welche das sind, hat schon Engels in der Dialektik der Natur (S.382) geschildert:
„Die ganze Darwin’sche Lehre vom Kampf ums
Dasein ist einfach die Übertragung der Hobbeschen Lehre vom „Krieg aller gegen Alle” und der
bürgerlichen ökonomischen von der Konkurrenz,
sowie der Malthusschen Bevölkerungstheorie aus
der Gesellschaft in die belebte Natur. Nachdem
man dieses Kunststück fertig gebracht ... ist es sehr
Gentechnik
55
leicht, diese Lehren aus der Naturgeschichte wieder in die Geschichte der Gesellschaft zurückzuübertragen, und eine starke Naivität, zu behaupten, man habe damit diese Behauptungen als ewige Naturgesetze der Gesellschaft nachgewiesen.”
Ist es schon falsch den „Kampf ums Dasein” und die
dadurch bewirkte Anpassung als „Motor” der Evolution Tierreich zu sehen, gilt dies erst recht für den
Menschen. Wieder Engels (S.382): „... der Mensch
produziert, er stellt Lebensmittel im weitesten Sinn
des Wortes dar, die die Natur ohne ihn nicht produziert hätte. Damit jede Übertragung von Lebensgesetzen der tierischen Gesellschaften so ohne
weiteres auf menschliche unmöglich genmacht.
Die Produktion bringt es bald darin, dass der sog.
,Kampf ums Dasein’ sich nicht mehr um reine Existenzmittel, sondern um Genuss- und Entwicklungsmittel dreht. Hier schon – bei gesellschaftlich
produzierten Entwicklungsmitteln – die Kategorien aus dem Tierreich total unanwendbar. Endlich
erreicht unter der kapitalistischen Produktionsweise die Produktion eine solche Höhe, dass die
Gesellschaft die produzierten Lebens-, Genussund Entwicklungsmittel nicht mehr verzehren
kann, weil der großen Masse der Produzenten der
Zugang zu diesen Mitteln künstlich und gewaltsam versperrt wird; dass also alle 10 Jahre eine
Krisis das Gleichgewicht wieder herstellt durch
Vernichtung nicht allein der produzierten LebensGenuss- und Entwicklungsmöglichkeiten, sondern auch eines großen Teils der Produktivkräfte
selbst – dass der sog. Kampf ums Dasein also die
Form annimmt: die von der bürgerlichen kapitalistischen Gesellschaft produzierten Produkte und
Produktivkräfte gegen die vernichtende, zerstörende Wirkung dieser kapitalistischen Gesellschaftsordnung zu schützen, indem die Leitung der gesellschaftlichen Produktion und Verteilung der
dazu unfähig gewordenen herrschenden Kapitalistenklasse abgenommen und der produzierenden
Masse übertragen wird – und das ist die sozialistische Revolution.”
Flo/Arbeitsgruppe Gentechnik
19 Steve Olson, Herkunft und Geschichte des
Menschen, Berlin 2003.
20 Eine Gruppe um die amerikanische Genetikerin Rebecca Can hatte 1987 Erbsequenzen von
heutigen Frauen verschiedener Weltregionen
verglichen und aus den Gemeinsasmkeiten und
Unterschieden die Wanderungsbewegungen des
Homo sapiens rekonstuiert (und war zu demselben Ergebnis gekommen wie die Fossilienforscher und die Linguisten). Dabei ging es zuächst der Einfachheit halber nur um das Erbgut der Mitochondrien (der Kraftwerke der Zellen mit eigener DNA, s.o.), welche über die
Eizelle an Söhne und Töchter vererbt jedoch
nur von den Töchtern weitergegeben werden.
Man kann deshalb die Spur der heutigen (Mitochondrien) DNA bis zu einer „Ureva” (auch
Mitochondrieneva genannt) zurückverfolgen.
Der Ausdruck Eva ist dabei irreführend, da es
so klingt, als hätte sie allein auf der Welt gelebt. Dies ist natürlich nicht zutreffend, lediglich ihre Mitochondrien-DNA ist die einzige
ihrer Zeit, die überlebt hat.
Bei den Chromosomen ist der Weg natürlich
schwieriger zu verfolgen, da ein Mensch immer
nur eine Hälfte davon weitergibt. Man nimmt
an, dass die gesamte heute vorhandene menschliche DNA auf ca. 86.000 Individuen zurückgeht,
von denen die mitochondriale Eva (und der
Adam des Y-Chromsoms) nur zwei sind.
21 Dabei darf man sich nicht vorstellen, dass dieser
Vergleich die ganze DNA umfasst. Diese wurde, mit allen Mängeln, bisher gerade für 4 Men-
schen kartiert (vgl. Artikel zum HGP). Vielmehr
werden nur bestimmte Abschnitte oder einzelne
Gene verglichen (z.B. für die gut untersuchten
Blutgruppen oder die sog. HLA Gruppen)
22 Schöne Beispiele für die Erbkreise finden sich
z.B. bei Olson, a.a.O. S.66
23 Der bevorzugte Phänotyp muss nicht unbedingt „praktisch” sein. So wird z.B. ein Pfau
durch sein Rad eher gehindert. Die Theorie ist
dann, dass ein Pfau mit einem großen Rad sich
verstärkt vermehren kann, da Pfauenweibchen
auf Männchen stehen, die ein möglichst großes Rad schlagen können. Dass das Rad unpraktisch ist, verhindert dann lediglich, dass die
Räder immer größer werden.
24 Dazu Engels: „Aber ganz kindisch ist es, den
ganzen mannigfaltigen Reichtum der geschichtlichen Ent- und Verwicklung unter die magere
und einseitige Phrase ,Kampf ums Dasein’ zu
subsumieren.” (Dialektik der Natur, S.382)
25 Der 1979 erschienene Artikel heisst „The
Spandrells of San Marco and the Panglossian
Paradigm: A critique of the Adaptionsit programme” vgl. auch R. Morris, Darwins Erbe,
Hamburg 2002, S.91.
26 Zu finden, was man finden will; darauf bezieht
sich auch der Ausdruck „Pangloss Paradigma”
im Artikel von Lewontin und Gould. Dr. Pangloss
ist eine Figur aus Voltaires Roman „Candide”,
die immer eine Erklärung findet – und sei sie
noch so an den Haaren herbeigezogen – warum wir in der besten aller Welten leben.