Teil Ⅳ

Kapitel 20: Eine darwinistische Sicht des Lebens
(englische Version: Kap. 22)
Die westliche Kultur widersetzte sich evolutionären Sichtweisen
des Lebens
Die darwinistische Evolutionstheorie und das Werk Darwins Die Entstehung der Arten stellen einen
radikalen Umbruch der damaligen Weltansicht, die auf religiöse Vorstellungen beruhte, wie z. B. die
Erde sei nur wenige tausend Jahre alt und von unveränderlichen Lebensformen bevölkert, die
während der einen Woche erschaffen wurden, in der Gott das gesamte Universum entstehen liess.
Die Stufenleiter des Lebens und die natürliche Theologie
Weltanschauungen
griechischer
Philosophen,
welche
die
westliche
Kultur
am
meisten
beeinflussten:
 Platon: Er vertrat die Philosophie des Essentialismus, die besagt, dass die Welt aus zwei Welten
besteht. Die eine ist vollkommen und unsichtbar (Ideenwelt) und die andere unvollkommen aber von
unseren täuschenden Sinnen wahrnehmbar (Sinnenwelt). Für ihn waren die Variationen, die wir in
Pflanzen- und Tierpopulationen beobachten unvollkommene Abbilder
idealer Formen. Diese
Philosophie schloss eine Evolution aus, da diese nicht viel Sinn macht in einer Welt, in der alle
Lebewesen bereits perfekt an ihre Umwelt angepasst sind.
 Aristoteles (Schüler Platons): Auch er schloss eine Evolution aus. Er war der Meinung, der Meinung,
dass alle Lebensformen auf einer Skala zunehmender Komplexität angeordnet werden konnten,
welche die Römer später scala naturae (Stufenleiter der Natur) nannten. Dabei blieb jede Art
unveränderlich.
Die Evolutionstheorie geriet in der jüdisch-christlichen Kultur zunehmend in Verruf, weil diese nicht
im Einklang mit den biblischen Schriften des Alten Testaments stand (Kreationismus). Das
kreationistisch-essentialistische Dogma, die Arten seien individuell geschaffen und für die Ewigkeit,
grub sich fest in das westliche Denken ein. Die Biologie war auch von der natürlichen Theologie
beherrscht, einer Philosophie, die sich der Aufdeckung des göttlichen Schöpfungsplanes durch das
Studium der Natur widmete. Ein Hauptziel der Naturtheologen war, jede Art einer Stufe der göttlichen
scala naturae zuzuordnen.
Im 18. Jhd. begründete Carl von Linné (1707-1778) die Systematik oder Taxonomie. Seien Art der
Einteilung ist noch heute gebräuchlich. Als Vertreter der natürlichen Theologie entwickelte er seine
1
Klassifizierung der Lebewesen, um Gottes Plan zu offenbaren nach dem Motto: Gott erschafft, Linné
ordnet.
Cuvier, Fossilien und die Katastrophentheorie
Die meisten Fossilien findet man in Sedimentgesteinen, Gesteinen, die sich aus dem Sand und
Schlamm bilden, die sich am Grund von Meeren, Seen und Sümpfen abgelagern. Durch den Druck,
den die oberen Schichten auf die darunterliegenden ausüben, wandeln sich diese in Gestein um.
Durch Erosion werden dann ältere Schichten freigelegt.
Die Paläonthologie, die Erforschung der Fossilien, wurde v. a.durch den französischen Anatomen
George Cuvier (1769-1832) begründet. Er stellte fest, dass jede Sedimentschicht durch eine
einzigartige Flora und Fauna charakterisiert ist und je tiefer man gräbt, desto weniger ähneln die
Fossilfunde heutigen Lebewesen. Obwohl es ihm durch seine Beobachtungen klar wurde, dass das
Aussterben und Erscheinen von neuen Arten ein häufiges Ereignis war, war er ein Gegner der
Evolutionsforscher. Er begründete diesen Widerspruch, indem er die Katastrophentheorie aufstellte.
Diese Theorie besagt, dass die Grenzen zwischen Fossilschichten auf Naturkatastrophen
zurückzuführen sind, welche die Ausrottung zahlreicher Spezies bewirkten.
Er erklärte sich also das Auftreten neuer Arten durch die Neubesiedlung eines Gebiets mit
Fremdarten, die aus den Angrenzenden Gebieten zuwanderten, nachdem die lokale Flora und Fauna
durch eine Naturkatastrophe ausgerottet worden waren.
Das Konzept des geologischen Gradualismus ebnete der
Abstammungslehre den Weg
Im Jahre 1795 stellte der schottische Geologe James Hutton die Theorie des Gradualismus auf,
demzufolge tiefgreifende Veränderungen das Gesamtprodukt langsamer, aber kontinuierlicher
Prozesse sind, wie z. B. die Bildung von Sedimentgesteinen durch die Ablagerung von erodierten
Landpartikeln, die in den Flüssen ins Meer transportiert wurden.
Charles Lyell (1797- 1875) integrierte die Theorie des Gradualismus in die von ihm begründete
Theorie des Uniformitarianismus, die auch als Aktualismus bekannt ist. Diese Theorie besagt, dass
geologische Kräfte immer gleicher Art und Intensität sind.
2
Lamarck brachte die Fossilien in einen evolutionären
Zusammenhang
Im Gegensatz zu Aristoteles, der eine einzelne starre Stufenleiter des Lebens definiert hatte, war
Baptiste Lamarck (1744-1829) der Meinung, dass gegenwärtige Spezies das Produkt stufenloser
Abfolgen von Lebewesen waren. Diese Abfolgen begannen bei mikroskopisch kleinen Organismen,
die nach Lamarck ständig spontan aus unbelebter Materie entstanden. Im Laufe der Evolution wurden
die Organismen immer komplexer und somit besser an ihre Umwelt angepasst.
B. Lamarck erklärte die Entwicklung spezieller Anpassungen durch die folgenden zwei Ideen:
 1. Idee: Körperteile, die intensiv gebraucht werden, werden grösser und stärker, während
Körperteile, die nicht gebraucht werden verkümmern.
 2. Idee: Die während des Lebens erworbenen Merkmale können vererbt werden.
Die zweite Idee ist inkorrekt, da erworbene Merkmale, die Gene nicht verändern. Diese Vorstellung
wurde damals jedoch weitgehend akzeptiert. Die meisten verwiesen aber die Evolutionstheorie, denn
sie glaubten an den Essentialismus und die Schöpfungsgeschichte, welche die Arten festlegten.
Feldforschungen brachten Darwin darauf, seine Sicht des
Lebens zu entwickeln: Wie Forschung funktioniert
Die Reise der Beagle
Mit 22 Jahren reiste Darwin auf dem Forschungsschiff Beagle um die Welt. Die Hauptmission
dieser Reise war die Kartierung kaum bekannter Abschnitte der südamerikanischen Küstenlinie.
Während die Crew des Schiffes die Küste erforschte, verbrachte Darwin die meiste Zeit am Strand
und beobachtete und sammelte Tausende Exemplare exotischer südamerikanischer Tiere und
Pflanzen. Gleichzeitig konnte er bei der Umrundung des Kontinents die verschiedenen Anpassungen
der Tiere und Pflanzen an die unterschiedlichen Gegenden beobachten. Dabei stellte er fest, dass die
südamerikanischen Arten sich deutlich von den europäischen unterschieden und dass Arten aus den
gemässigten Zonen Südamerikas mehr Gemeinsamkeiten mit Arten aus den tropischen Regionen
Südamerikas als mit denjenigen in den gemässigten Zonen Europas. Auch die Fossilien Südamerikas
ähnelten die den lebenden Pflanzen und Tieren dieses Kontinents.
Ein besonders verwirrender Fall geographischer Verbreitung war die Fauna der Galapagos-Inseln.
Die meisten Tierarten der Galapagos kommen nirgends sonst auf der Welt vor, gleichen aber
gewissen Arten auf dem südamerikanischen Festland. Anscheinend gelangten Arten aus dem
Festland in diese Inseln, wo sie sich auseinanderentwickelten. Auf den Galapagos-Inseln sammelte
3
Darwin u. a. 13 Finkenarten, die sich sehr ähnlich waren. Er fand heraus, dass es sich um 13
verschiedene Arten handelte.
Zum Zeitpunkt, als die Beagle von den Galapagos-Inseln wegsegelte, hatte Darwin Lyells
Principles of Geology gelesen. Lyells Ideen und seine Entdeckungen auf den Galapagos-Inseln
liessen Darwin am Standpunkt der Kirche zweifeln, die Erde sei statisch und erst vor 6000 Jahren
erschaffen worden. Er kam zum Schluss, dass die Erde sehr alt sein musste und sich ständig
veränderte.
Darwin konzentriert sich auf die Anpassung
Allmählich erkannte Darwin, dass neue Arten aus altertümlichen durch graduelle Anpassung
entstehen. Eine Form der graduellen Anpassung kann durch geographische Barrieren zustande
kommen. Dadurch kann eine Population in mehrere Teilpopulationen aufgeteilt werden. Nach
mehreren Generationen können sich die Teilpopulationen aufgrund der Anpassung auf die
herrschenden Bedingungen der jeweiligen Regionen zu verschiedenen Arten auseinanderentwickeln.
Das war der Fall mit den Galapagos-Finken, was sich u. a. in der Form des Schnabels manifestierte.
Im Jahre 1844 schrieb Darwin eine lange Abhandlung über die Entstehung der Arten und die
natürliche Zuchtwahl. Obwohl zu dieser Zeit immer mehr Leute von der Evolutionstheorie überzeugt
waren, zögerte Darwin mit der Publizierung seiner Theorie. Sie war zu revolutionär.
Am 1. Juli 1858 legten Lyell und ein Kollege Auszüge von Darwins unveröffentlichter Abhandlung
der Linnaean Society of London vor. Darwin stellte rasch Die Entstehung der Arten fertig und
veröffentlichte sie im folgenden Jahr.
Innerhalb eines Jahrzehnts hatten Darwins Buch und seine Verfechter die Mehrzahl der Biologen
davon überzeugt, dass die biologische Vielfalt das Produkt der Evolution ist.. Es gelang ihm das
hauptsächlich, weil er seine Leser mit der makellosen Schlüssigkeit seines Konzepts und mit einer
Flut von Befunden, welche die Evolutionstheorie stützten, überzeugte.
Darwins Werk Die Entstehung der Arten behandelt zweierlei:
Die Evolution als historisches Ereignis und die natürliche
Selektion als ihr Mechanismus
Gemeinsame Abstammung mit fortwährender Modifikation
In der ersten Ausgabe von Die Entstehung der Arten verwendete Darwin den Ausdruck „gemeinsame
Abstammung mit fortwährender Modifikation“. Darwin leitete alle Lebensformen von einem
4
unbekannten gemeinsamen Prototyp her. Durch die Ausbreitung dieses Urlebewesens im Laufe der
Jahrmillionen kam es zu einer Anhäufung von Modifikationen infolge der Anpassung an die
verschiedenen Lebensräume. Aus Darwinscher Sicht ähnelt die Evolution einem Baum, dessen
Stamm zahlreiche Äste bildet, die sich immer weiter verzweigen bis hin zu den frischen Trieben,
welche die gegenwärtige Mannigfaltigkeit an Lebewesen symbolisieren. An jeder Gabelung des
evolutionären Stammbaumes steht ein Vorfahre, der allen Abstammungslinien, die von hier
abzweigen, gemeinsam ist.
Für Darwin spiegelte die natürliche Hierarchie des Systems von Linné den verzweigten
Stammbaum des Lebens wieder.
Natürliche Auslese und Anpassung
Der Evolutionsbiologe Ernst Mayr gliederte Darwins Theorie der natürlichen Selektion in drei
logische Schlüsse, die aus fünf Beobachtungen folgten:
Beobachtung 1: Alle Arten weisen ein derart hohes Fortpflanzungspotential auf, dass ihre
Populationsgrösse exponentiell zunehmen würde, wenn alle Individuen, die geboren werden, sich
erfolgreich fortpflanzten.
Beobachtung 2: Die meisten Populationen sind normalerweise mit Ausnahme saisonaler
Schwankungen in ihrer Grösse stabil.
Beobachtung 3: Die natürlichen Ressourcen sind begrenzt.
Folgerung 1: Die Produktion von mehr Nachkommen, als die Umwelt tragen kann, führt unter den
Individuen einer Population zu einem Kampf ums Überleben, wobei in jeder Generation nur ein
Bruchteil des Nachwuchses überlebt.
Beobachtung 4: Die Individuen einer Population variieren enorm in ihren Merkmalen; keine zwei
Individuen sind exakt gleich.
Beobachtung 5: Ein Grossteil dieser Variabilität ist erblich.
Folgerung 2: Das Überleben im Existenzkampf beruht nicht auf Zufall, sondern hängt unter
anderem von den Erbanlagen der überlebenden Individuen ab. Die durch ihre ererbten Merkmale am
besten an die Umwelt angepassten Individuen hinterlassen wahrscheinlich mehr Nachkommen als
weniger gut angepasste.
Folgerung 3: Die ungleichen Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeiten von Individuen würden zu
einem graduellen Wandel in einer Population führen, wobei sich vorteilhafte Merkmale im Laufe der
Generationen anhäufen.
Die natürliche Selektion ist dieser unterschiedlicher Fortpflanzungserfolg, und ihr Produkt ist die
Anpassung der Lebewesen an ihre Umwelt. Selbst wenn die Vorteile einiger Varianten gegenüber den
anderen nur geringfügig sind, werden sich die vorteilhafteren Varianten in einer Population
durchsetzen, weil sie durch die natürliche Auslese über viele Generationen hinweg in
überdurchschnittlichem Ausmass erhalten bleiben.
5
Somit erfolgt die natürliche Selektion durch eine Wechselwirkung zwischen der Umwelt und der in
einer Population vorhandenen Variabilität. In jeder Generation stellen Umweltfaktoren erbliche
Varianten auf die Probe und begünstigen einige gegenüber anderen. Der unterschiedliche
Fortpflanzungserfolg führt dazu, dass die begünstigten Merkmale in der folgenden Generation
überdurchschnittlich
repräsentiert
sind.
Solche
Variationen
entstehen
durch
die
zufälligen
Mechanismen der Mutation und genetischen Rekombination.
Darwin fand Hinweise auf wesentliche Veränderungen in einer Population durch Selektion bei der
künstlichen Selektion, der Züchtung domestizierter Pflanzen und Tiere. Über viele Generationen
veränderte der Mensch andere Arten durch Auswahl von Individuen mit erwünschten Merkmalen als
Zuchtgrundlage. Die Pflanzen und Tiere, die wir als Nahrungsmittel anbauen bzw. halten, ähneln ihren
wilden Vorfahren kaum noch.
Wenn sich durch künstliche Selektion in einem relativ kurzen Zeitraum so viele Veränderungen
erreichen lassen, so folgerte Darwin, dann sollte auch die natürliche Auslese imstande sein, über
Hunderte oder Tausende von Generationen hinweg beträchtliche Veränderungen herbeizuführen.
Nach Darwins Vorstellung evolvierten die unterschiedlichen Lebewesen durch eine allmähliche
Anhäufung geringfügiger Abänderungen (Gradualismus).
Einige Feinheiten der natürlichen Selektion
Eine Population ist die kleinste Einheit, die evolvieren kann. Die natürliche Selektion setzt zwar bei
den Wechselbeziehungen zwischen einzelnen Lebewesen und ihrer Umwelt an, aber Individuen
evolvieren nicht. Messen lässt sich Evolution nur, indem in einer Population über eine Reihe von
Generationen hinweg Veränderungen im prozentualen Anteil einer Variante erfasst.
Es muss auch betont werden, dass die natürliche Selektion regionale und zeitliche Besonderheiten
aufweist; Umweltfaktoren schwanken von Ort zu Ort und von Periode zu Periode.
Natürliche Selektion in Aktion: Zwei Beispiele
Daphne Major, eine winzige Insel der Galapagos-Inseln, ist der Lebensraum der Mittelgrundfinken.
Diese Finkenart verändert die Höhe ihrer Schnäbel je nach Nahrungsangebot. Während der
Feuchtenperiode ist diese kleiner, da in diesem Zeitraum kleine Samen in Hülle und Fülle vorhanden
sind, was denjenigen, die einen schlankeren Schnabel haben, einen Vorteil verschafft. Hingegen ist
die Schnabelhöhe grösser während der Trockenzeit, da die Mittelgrundfinken auch grosse, schwerer
zu knackende Samen fressen müssen, da es Samenknappheit herrscht. Da sind Vögel mit einem
stärkeren Schnabel bevorteilt.
Man muss sich im klaren sein, dass die Schnabelevolution dieser Inselvögel nicht aus der
Vererbung erworbener Merkmale herrührt. Nicht die Umwelt schuf je nach Niederschlagsmenge
unterschiedlich grosse Schnäbel, sondern deren Einwirkung auf bereits vorhandene Variationen, die
das Überleben und den Fortpflanzungserfolg unter solchen Bedingungen optimieren.
6
Bei einem anderen Forschungsprojekt wurde in einer Wiese im US-Bundesstaat Nevada die
rasche
evolutionäre
Anpassung
des
Scheckenfalters
Editha
editha
dokumentiert.
Die
Schmetterlingsfalter legen ihre Eier an die Nahrungspflanze der Raupen. Bis vor kurzem legten sie
ihre Eier hauptsächlich an Collinsia torreyi; sie identifizierten diese Pflanze mit Hilfe von
Geschmackssinneszellen an ihren Füssen. 1983 legten die Scheckenfalter beispielsweise rund 80
Prozent ihrer Eier auf Collinsia. In den folgenden zehn Jahren wanderte Spitzwegerich (Plantago
lanceolata) in die Wiese ein. Im Jahre 1993 – nach nur einem Jahrzehnt – legten die Falter 70 Prozent
ihrer Eier auf die zugewanderte Pflanze. Die Umstellung der Präferenz auf eine andere Pflanze ist
genetisch bedingt. Dieses Beispiel beweist, dass natürliche Selektion auch sehr schnell einwirken
kann.
Indizien aus vielen Bereichen der Biologie bestätigen die
evolutionäre Sicht des Lebens
Die biologische Evolution hinterliess Spuren in Form von Fossilien und in historischen Merkmalen,
die sich in rezenten Lebensformen zeigen.
Biogeographie
Biogeographie: geographische Verbreitung von Arten
Auf Inseln leben sehr viele endemische (d. h. dort und nirgendwo sonst heimische) Tier- und
Pflanzenarten, die aber nahe verwandt sind mit Arten des nächstgelegenen Festlandes oder einer
benachbarten Insel. Nach der Darwinschen Interpretation findet man moderne Arten dort, wo sie
leben, weil sie sich aus Vorfahren entwickelten, die diese Region einst besiedelten.
Die Fossilbelege
Die Abfolge fossiler Lebensformen steht in Einklang mit dem, was durch andere Indizien über die
Hauptäste am Baum des Lebens bekannt ist. Z. B. identifizieren Hinweise aus der Biochemie,
Molekularbiologie und Zellbiologie frühe Prokaryoten als Vorfahren allen heutigen Lebens, und folglich
sollten im Fossilnachweis Bakterien sämtlichem eukaryotischen Leben vorausgehen. Tatsächlich
handelt es sich bei den ältesten bekannten Fossilien um Prokaryoten.
7
Vergleichende Anatomie
Die gemeinsame Abstammung mit fortwährenden Modifikationen zeigt sich auch in anatomischen
Ähnlichkeiten zwischen Arten, die derselben taxonomischen Gruppe angehören. Beispielsweise
bestehen die Vordergliedmassen von Menschen, Katzen, Walen, Fledermäusen und allen anderen
Säugetieren aus den gleichen Skelettelementen, auch wenn die betreffenden Extremitäten sehr
unterschiedliche Funktionen erfüllen. Die grundlegende Ähnlichkeit dieser Vordergliedmassen ergibt
sich aus der Abstammung aller Säugetiere von einem gemeinsamen Vorfahren. Die Vorderbeine,
Flügel, Flossen und Arme verschiedener Säugetiere sind Variationen eines gemeinsamen
anatomischen Konzepts, das für unterschiedliche Funktionen modifiziert wurde.
Ähnlichkeiten in Merkmalen infolge gemeinsamer Abstammung bezeichnet man als Homologien
und solche anatomischen Zeichen der Evolution homologe Strukturen.
Die merkwürdigsten homologen Strukturen sind rudimentäre Organe, Rückbildungen von
geringfügigem oder überhaupt keinem erkennbaren Nutzen für das Lebewesen. Rudimentäre Organe
sind historische Überbleibsel von Körperteilen, die bei Vorfahren wichtige Funktionen erfüllen, nun
aber nicht mehr notwendig sind.
Vergleichende Embryologie
Nahe verwandte Lebewesen durchlaufen in ihrer Embryonalentwicklung ähnliche Stadien. In der
Tat sind in diesem Stadium der Entwicklung Ähnlichkeiten zwischen Fischen, Fröschen, Schlangen,
Vögeln, Menschen und allen anderen Wirbeltieren sehr viel offensichtlicher als Unterschiede. Wenn
die Entwicklung voranschreitet, differenzieren sich die verschiedenen Wirbeltiere immer mehr
auseinander und nehmen die charakteristischen Merkmale ihrer Klasse an.
Weil embryonale Vorgänge letztendlich auch das Funktionieren des erwachsenen Organismus
beeinflussen, sind sie ebenfalls der natürlichen Selektion unterworfen. In der Tat hat jede Art
zahlreiche spezifische embryonale Merkmale. Dennoch liefert die Ontogenie (die Entwicklung des
Individuums) Hinweise auf die Phylogenie (die Entwicklungsgeschichte der Art).
Molekularbiologie
Die evolutionären Beziehungen zwischen Arten spiegeln sich in deren Genen und Proteinen wider.
Wenn zwei Organismenarten Gen- oder Proteinsequenzen aufweisen, die deutlich miteinander
übereinstimmen, dann müssen diese Sequenzen auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgehen.
8
Darwins Spekulation – dass alle Lebensformen durch verzweigende Abstammung von den
frühesten Organismen in gewissem Masse miteinander verwandt sind – wurde ebenfalls durch die
Molekularbiologie erhärtet. Selbst taxonomisch weit voneinander entfernte Lebewesen wie Bakterien
und Menschen haben einige Proteine gemeinsam. Ein Beispiel dafür ist Cytochrom c, ein
Atmungskettenprotein, das man in allen aeroben Organismen findet. An manchen Stellen in der
Sequenz wurden während des langen Verlaufs der Evolution durch Mutationen Aminosäuren
ausgetauscht, aber dennoch ähneln sich die Cytochrom-c –Moleküle aller Arten sehr stark in ihrer
Struktur und Funktion.
Ein gemeinsamer genetischer Code stellt einen weiteren Hinweis darauf dar, dass alles Leben
miteinander verwandt ist. Offensichtlich wurde die Sprache des genetischen Codes seit ihrer
Erfindung durch eine frühe Lebensform in allen Ästen der Evolution beibehalten. Somit liefert die
Molekularbiologie die neusten Belege, die bestätigen, dass die Evolution die Grundlage für die
Gemeinsamkeiten und die Vielfalt des Lebens ist.
9
10