Der Vortrag hat mich auf jeden Fall dazu bewegt, Vegetarier zu werden. Eine ganze Woche lang. Ich will mich gar nicht herausreden, es fehlte mir schlicht und einfach an Durchhaltevermögen, und Vegetarier zu werden war doch irgendwie mit Mühe verbunden.

Doch der Vortrag hat bei mir einen bleibenden Eindruck hinterlassen. Seit etwa zwei Jahren habe ich meine Ernährung umgestellt. Ich bin kein Vegetarier geworden, aber ich habe Fleisch zu einem großen Teil aus meinem Alltag verbannt. Wie inkonsequent, könnte man meinen. Das mag sein, aber ich behaupte ich wäre nicht konsequenter wenn ich Vegetarier wäre. Lasst mich kurz erklären ...

Es gibt für mich drei Gründe, kein Fleisch zu essen. 1) Weil wir dafür Tiere töten. 2) Weil diese Tiere Leid empfinden. 3) Weil die Tiere unter Bedingungen gehalten werden, bei denen unmöglich gesundes Fleisch bei rum kommen kann. In erster Linie Punkt 2 ist für meine Einstellung ausschlaggebend (Punkt 1, das muss ich zugeben, fällt überraschend gering ins Gewicht, wenn es z.B. um Fische oder Hühner geht). Daher weigere ich mich, Fleisch zu essen, wenn Tiere dafür unter Bedingungen gehalten werden, die nicht zu rechtfertigen sind. Allerdings werden ähnlich Tiere gehalten, die nur zur Produktion von Lebensmitteln herhalten müssen, und nicht als Fleischlieferanten dienen. Konsequenterweise müsste ich dann vegan leben, denn Eier, Milch und Käse sind leider immer noch Grund genug für Legebatterien und Tiere, die nie eine Weide sehen oder unter ihrem Übergewicht zusammen brechen.

Ich bin also wahrscheinlich inkonsequent, aber meiner Meinung nach nicht, weil ich kein Vegetarier sondern kein Veganer bin. Doch das wäre ein Schritt, der nicht nur die "armen Tiere" berücksichtigen muss, sondern - wenn man es ernst nimmt - den ganzen Alltag in Frage stellen sollte und die gesamte Ernährung von Grund auf umkrempeln muss. Jemand, der schon als Vegetarier versagt hat, kann da wahrscheinlich nicht lange mithalten ...

Wie kann man aber rechtfertigen, dass man Fleisch ist, ohne lediglich sein eigenes Gewissen zu beruhigen? Die New York Times haben das versucht, indem sie vor einigen Wochen dazu aufriefen, Gründe fürs Fleischessen zu finden. Aus allen Einsendern kann man sechs der Antworten auf der Webseite lesen. Eine argumentiert, dass mittlerweile Fleisch aus dem Labor kommen kann, gegen das es keinerlei Einsprüche gibt. Ein weiterer Artikel behauptet, dass das Essen von Tieren Teil eines natürlichen Gleichgewichtes wäre, das bewahrt werden muss (eine Argumentation, mit der ich nur wenig anfangen kann). Der wahrscheinlich menschlichste Standpunkt ist der, dass es weitaus Wichtigeres gibt als die Gesundheit von Zuchttieren. Unmittelbare Probleme wie Geld oder Familie, für die wir eine größere Verantwortung haben, sollten bei jeder Entscheidung den höheren Stellenwert bekommen und könnten in Einzelfällen weniger wichtige Entscheidungen verdrängen. Doch dieser Autor umgeht damit nur das eigentliche Problem. Eine weitere Sicht ist, dass wir - die Menschen - Tiere "wie Pflanzen" anbauen, also auch die Verantwortung für ihr Wohlbefinden haben, dafür jedoch in gewisser Weise auch das Recht haben, sie zu töten. Ich sehe das zwar nicht so, aber das dem zu Grunde liegende Argument ist, dass wir bewusst nur Fleisch kaufen sollten, welches moralisch vertretbar ist. Knifflig, aber nicht unmöglich.

Der beste Beitrag wurde dann von einer Jury ausgewählt, unter denen berühmte Vegetarier wie Jonathan Safran Foer und Peter Singer zu finden sind. Gewonnen hat ein Text, der nach den Kommentaren zu urteilen auf sehr viel Unverständnis stößt. Aber irgendwie trifft er den Punkt, der auch mir wichtig ist: Egal ob Vegetarier oder Fleischesser, wir sollten darauf achten woher unser Essen kommt. Moralisch habe ich deshalb gar kein Problem damit, beim Biobauern meines Vertrauens ab und zu einzukaufen, wenn ich mir sicher sein kann, dass die Rinder dort entsprechend gut gehalten werden. Dies ist ein System dass bis vor ein paar Jahren vom Aussterben bedroht war. Doch es scheint mir fast, als fingen die Leute wieder an, bei lokalen Metzgern einzukaufen, Biokisten zu bestellen oder auch nur ein bisschen mehr Geld für Bioeier auszugeben. Diese Veränderung kann man vielleicht eher mit gelegentlichen Besuchen beim Biometzger unterstützen als wenn man sich komplett heraushält.

Oder?

Diese Thematik ist ziemlich kompliziert, und für jemanden, der mit seiner Haltung etwas bewegen möchte, ist es fast unmöglich, die richtige Entscheidung zu treffen. Veganer werden schnell als Gruppe ins Abseits geschoben. Vegetarier gibt es mittlerweile zu viele, als dass sie für einen Standpunkt einstehen könnten. Wenn es auf einer Konferenz darum geht, wer fürs Abendessen besondere Ansprüche hat, wünsche ich mir die Kategorie "Bewusster Omnivor:" Wenn ich die Kuh nicht kannte, will ich sie auch nicht essen. In den meisten Fällen bin ich also Vegetarier, aber ich würde mich nicht als solcher bezeichnen.

Ich kann problemlos auf Fleisch verzichten, aber ich könnte auch damit leben, Fleisch zu essen, wenn die Tiere vernünftig gehalten werden können. Ist diese Einstellung vertretbar? Oder nur eine Ausrede - und sollte Punkt 1 (Tiere dürfen grundsätzlich nicht getötet werden) wesentlich stärker ins Gewicht fallen?

Gibt es überhaupt respektable Gründe dafür, Fleisch zu essen? Ich rufe alle Carnivoren zu einer Stellungnahme auf ...

• Selektion
• Mutation
• Migration
• Genetische Drift

Drei davon finden sich in jeder wissenschaftlich interessierten Illustrierten sowie auf mittlerweile hunderten Blogs regelmäßig wieder. Aber einer davon ist so etwas wie ein schwarzes Schaf. Die genetische Drift wird selten erwähnt, so dass man als Student (oder muss ich von Studierenden reden?! Ich hoffe der generische Maskulin hier sei mir verziehen ...) meinen könnte, sie spiele gar keine so große Rolle. Weit gefehlt, wie an unserer Uni die Studenten in den letzten Tagen wieder entdecken durften. In einem Modul des Bachelorstudienganges gibt es einen Praktikumstag, der komplett der Evolution gewidmet ist. Im Gegensatz zu vielen anderen Tagen, an denen Tiere seziert, mikroskopiert und verhaltensbiologisch analysiert werden, wird hier gerechnet und logisch gedacht bis der Kopf raucht.

Wir haben seit Jahren drei Komponenten im Programm: Zum einen führen wir das klassische Beispiel natürlicher Selektion vor. Rote und gelbe Schmetterlinge sitzen auf einer rot-gelben Blumenwiese und die Studenten sollen durch Zählen die Raubtiere spielen, die - wer hätte das gedacht? - entweder die roten oder gelben Schmetterlinge stärker "fressen." Hat der gelbe Schmetterling etwa einen Selektionsnachteil? Nach einer kurzen Einführung in die Theorie um das Hardy-Weinberg-Gleichgewicht, dürfen die Studenten ins Eingemachte gehen und die Allelfrequenzen vor und nach dem Erscheinen des Räubers berechnen. Das Allel für den roten Phänotyp kommt wie erwartet in der nächsten Generation wesentlich häufiger vor. Die zweite Komponente ist eine Stammbaumrekonstruktion, in der die Studenten lernen, wie man die Verwandtschaft von Tierarten anhand von morphologischen und genetischen Merkmalen in den wahrscheinlichsten verwandtschaftlichen Zusammenhang stellt.

Das sind beides knifflige Aufgaben. Der dritte Teil des Praktikums ist meiner Meinung nach der einfachste, aber er führt einen wichtigen evolutionsbiologischen Prozess ein, der häufig vergessen wird.

Was ist genetische Drift?

In ihrer simpelsten Definition ist Evolution die Veränderung von Allelfrequenzen in einem Genpool über die Zeit. Das heißt, dass irgendetwas dafür sorgt, dass die Allele, die für ein bestimmtes Aussehen stehen, sich in ihrer Häufigkeit verändern. Selektion zum Beispiel wäre der Fall, in dem das Allel für gelbe Schmetterlinge häufiger wird, weil alle roten von gefräßigen Studenten aufgegessen werden. Im Fall der Migration wandern vielleicht die gelben Schmetterlinge ab. In beiden Fällen verändert sich die Zusammensetzung des Genpools.

Genetische Drift ist der Prozess, der ganz zufällig für solche Änderungen sorgt. Die Universität von California in Berkeley hat auf ihrer netten Webseite versucht, das Ganze mit einem Cartoon zu verdeutlichen:

Der Fuß ist hier Symbol für den Zufall. Ohne Selektion auszuüben wird hier ein zufälliger Teil der Individuen aus der Population "entfernt." Das Beispiel ist zwar nett, und solche zufälligen Ereignisse können selbstverständlich Allele aus einer Population entfernen, aber meiner Meinung nach trifft es den Prozess der genetischen Drift nicht so ganz. Denn zum Einen könnte der Schuh einen Selektionsdruck auf die weniger geschützten Tiere ausüben (Käfer mit robuster Flügeldecke macht so ein Tritt vielleicht gar nichts aus), zum anderen braucht man gar keine Auswirkung von außen, damit genetische Drift wirkt.

Eine Grundvokabel in der Biologie ist die der "Stichprobe." Sobald man statistische Analysen seiner Versuche beginnt, stellt man fest, wie wichtig es ist, eine ausreichend große Stichprobe zu haben. Doch nicht nur die Größe spielt eine Rolle, sondern auch die Zusammensetzung. Wählt man zufällig robuste Käfer aus und trampelt auf ihnen herum, könnte man meinen, dass Käfer immun gegen festes Schuhwerk sind. Die Stichprobe sollte also, zumindest wenn man relativ allgemeingültige Aussagen machen möchte, auch vielfältig genug sein. Man braucht eine Zufallsstichprobe ("Random sampling"). Genau so etwas macht die genetische Drift. Unabhängig von Vulkanausbrüchen, Erdrutschen und anderen "zufälligen" Ereignissen sollte man annehmen, dass sich eine Population von Tieren trotzdem in ihrer Zusammensetzung verändert.

Ein Beispiel

Im Kurs haben wir kleine, quadratische Papierplättchen. Vier verschiedene Farben und jeweils zwei von einer, um eine Art Genpool zu simulieren. Damit genetische Drift gut gemessen werden kann, nehmen wir an, dass Selektion nicht stattfindet und dass die Plättchen keine Vorlieben bei der Verpaarung haben. Jedes kann sich mit jedem fortpflanzen. Alle acht Plättchen liegen dann in einem Plastikbecher, aus dem - zufällig - zwei gezogen werden, die sich verpaaren können. Die "Eltern" werden zurück in den Becher gelegt; der Nachkomme hat jetzt beide Farben, die der "Mutter" und des "Vaters."

So entstehen neue Generationen mit einer anderen Verteilung der Farben. In einer winzigen Population wie der unseren (8 Tiere), sieht man relativ schnell eine Veränderung in der Zusammensetzung. Während am Anfang noch jeweils zwei gelbe, rote, blaue und grüne Individuen auftauchten, sind es bei Generation 4 vielleicht drei blaue und dafür nur noch ein rotes. Allein der Zufall in der Stichprobenwahl verursacht, dass eine Farbe häufiger gezogen wird als die anderen. Das kann soweit führen, dass nach ein paar Durchgängen eine Farbe komplett aus dem "Genpool" verschwunden ist.

Diese stochastischen Prozesse finden andauernd statt. Auch bei uns. Jedes Mal wenn ein neues Kind gezeugt wird, wird nur ein Teil der Allele der Eltern weiter gegeben. Die Stichprobe, also die Anzahl der Kindern, entscheidet, wie viele der Allele in die nächste Generation gelangen. Bei kleinen Familien, genauso wie bei kleinen Populationen, können so bestimmte Allele verloren gehen. Obwohl es schwierig ist, heute zurückblickend darüber zu urteilen, ob eine Allelfrequenz durch genetische Drift oder einen uns heute unbekannten Selektionsdruck zustande kam, gibt es die Möglichkeit, per Modellierung die Wahrscheinlichkeit abzuschätzen, dass genetische Drift eine Rolle gespielt hat. Zum Beispiel sind Unterschiede in Häufigkeiten von Blutgruppen zwischen Populationen leicht auf Drift zurückzuführen, genauso wie die unterschiedliche Verteilung von Rh-negativ in Europa.

Nicht zuletzt war es wahrscheinlich auch genetische Drift, die dabei mitgeholfen hat, dass unsere gesamte heutige mitochondriale DNA auf eine Frau zurückzuführen ist, die sogenannte mitochondriale Eva. Das bedeutet, dass aus vielleicht ein paar Tausend Individuen nur die mitochondriale DNA einer einzigen Frau bis heute übrig geblieben ist:

Der Rest (die blauen, türkisen, roten und rosa "Plättchen") ist durch einfache Stochastik unterwegs auf der Strecke geblieben.

Aber bevor ich dazu komme, hier ein perfekt passender Auszug aus einem der besten Bücher, die ich bislang gelesen habe. Inherit the Wind ist ein Theaterstück von Jerome Lawrence und Robert Edwin Lee, welches den berühmten Gerichtsprozess um John Thomas Scopes (der Scopes "Monkey" Trial) nutzt, um eine fiktive, aber sehr real wirkende Geschichte zu erzählen. Zu Beginn des Buches unterhalten sich HOWARD und MELINDA über dicke, eklige Würmer, die über die feuchte Erde kriechen. Melinda ist eindeutig nicht besonders von ihnen angetan. Hier ist der darauf folgende Dialog:

MELINDA (Shivering)  How can you touch 'em? It makes me all goose-bumpy!

(HOWARD dangles it in front of her face. She backs away, shuddering.)

HOWARD   What're yuh skeered of? You was a worm once.
MELINDA (Shocked)  I wasn't neither!
HOWARD   You was so! When the whole world was covered with water, there was nuthin' but worms and blogs of jelly. And you and your whole family was worms!
MELINDA  We was not!
HOWARD   Blobs of jelly, then.

Wir waren also alle mal Würmer. Unsere ganze Familie. Das stimmt wahrscheinlich, solange wir "Würmer" umgangssprachlich für "glitschige Kriechtiere" benutzen und nicht als tatsächliche Klassifizierung. Genauso waren wir alle auch mal "blobs of jelly" (uralter Wackelpudding). Aber welcher "Wurm" waren wir denn? Schaut man in die meisten Biologiebücher, taucht ein beliebter Kandidat auf: Pikaia.

Pikaia gracilens 3D Animation. Klick führt zur Fossilien-Gallerie des Royal Ontario Museums.

Pikaia ist etwa so lang wie ein kleiner Finger und sieht aus wie ein Wurm, vielleicht ein bisschen wie ein Plattwurm, der sich wie ein Egel bewegt. Oder wenn man genauer hinschaut, wie ein Lanzettfischchen. Das sind schädellose Chordatiere, die heute noch in schlammigen Bereichen aller Küsten der Welt zu finden sind. Die Gruppe ist allerdings an die 500 Millionen Jahre alt. Genau wie Pikaia, welches aber nicht bis heute überlebt hat, und nur in Kanada existierte. Denn alles, was wir über Pikaia wissen führt zurück auf einen Fund vor 100 Jahren, in den Bergen von British Columbia. 

Wie bei jeder guten Geschichte gibt es auch bei dieser einen Mythos, der sich gut am Lagerfeuer erzählen lässt. Im Jahr 1909 war der Paläontologe Charles Walcott als Sekretär des Smithsonian Institutes unterwegs in den kanadischen Rocky Mountains als sein Pferd plötzlich vor einem Felsen stehen blieb. Er nahm an, dass das Pferd sich nicht traute, den Weg über den Felsen fort zu setzen. Er brach den Stein auf, um das Hindernis zu entfernen und es so seinem Pferd leichter zu machen. Dabei stieß er auf eine Vielzahl an Fossilien. Es waren so viele Fossilien, dass er die nächsten 14 Jahre dorthin zurück kehren würde, alleine, mit Kollegen und mit Familie; und er würde über 65000 Funde mitbringen. Die Lagerstätte von Schwarzschiefersedimenten bekam den heute berühmten Namen "Burgess Shale." 

Doch Walcott war nicht bewusst, welch grandiosen Fund er dort in Händen hielt. Es waren unzählige Fossilien, doch ordnete er sie ausschließlich bekannten Arten zu. Einen kleinen Wurm, den er dort fand, steckte er in die Gruppe der Ringelwürmer (Anneliden), zu denen auch der klassische Regenwurm gehört. Das tat er, da der Körper genauso segmentiert zu sein schien, und er benannte die Kreatur nach dem nicht weit entfernten Mount Pika.

Es dauerte Jahrzehnte bevor die Klassifizierungen Walcotts ernsthaft in Frage gestellt wurden. Einer der Forscher, die später damit beauftragt wurden, sich die Burgess Shale-Würmer genauer anzusehen, war Simon Conway Morris (ja, der Conway Morris). Ich denke, er ahnte wenig davon, dass er den Rest seines Lebens damit verbringen würde, diesem kleinen Wurm seine gesamte Aufmerksamkeit zu widmen.

Pikaia gracilens

Dieser "Wurm" war alles andere als häufig unter den Fossilien des Burgess-Schiefers. Walcott fand insgesamt nur 16 Exemplare - das sind etwa 0.03%. Seitdem sind noch einige dazu gekommen, aber auch heut sind es gerade mal 114. 1979 publizierte Simon Conway Morris die Ergebnisse seiner Analysen: Pikaia ist kein Wurm, sondern ein Chordatier. Dazu gehören in erster Linie die Wirbeltiere. Das bedeutet zwar nicht, dass der Pikaia aus Kanada der Vorfahre aller Wirbeltiere war, aber zu der Zeit gab es nach unserem Wissen nichts Vergleichbares. Stephen Jay Gould erklärt dies sehr schön im Epilog seines Klassikers "Wonderful Life," in dem er sich ausführlich mit den Fossilien des Burgess Shales auseinander setzte:   

I behaupte natürlich nicht, dass Pikaia selbst der Vorfahre von Wirbeltieren war, noch wäre ich töricht genug zu sagen, dass jegliche Chance auf eine Zukunft für die Chordatiere bei Pikaia im mittleren Kambrium läge; andere Chordaten, bislang unentdeckt, haben sicher die kambrische See bevölkert. Aber ich vermute, durch die Seltenheit Pikaias im Burgess-Schiefer und das Fehlen jeglicher Chordatiere in anderen Lagerstätten des Altpaläozoikums, dass unser Stamm nicht zu den großen kambrischen Erfolgsgeschichten zählte, und dass Chordaten in dieser Zeit einer unsicheren Zukunft entgegen sahen.

Der Grund, warum Pikaia als eines der ersten Chordatiere eingestuft wurde, war der Fund einer Chorda dorsalis. Die ersten Untersuchungen zeigten, dass Pikaia das besaß, was für Chordatiere namensgebend war. Die Chorda dorsalis findet sich auch heute noch bei Lanzettfischchen, wo sie eine elastische Achse von vorne bis hinten bildet und als eine Art Achsenskelett fungiert. Auch wir haben noch eine. Im Embryo von Schwein, Huhn, Dackel und Mensch (und allen anderen Chordatieren natürlich auch) ist die Chorda dorsalis ein elastischer Stab, der den Rücken durchzieht, und später durch die Wirbelsäule ersetzt wird. Diese Vor-Wirbelsäule findet sich nicht in Würmern, aber in Pikaia.  

Jetzt hat Simon Conway Morris zusammen mit seinem Kollegen Jean-Bernard Caron endlich Pikaia seine eigene Publikation gewidmet. Dafür haben die Beiden sämtliche 114 in Museen vorhandene Exemplare genauestens untersucht und festgestellt, dass ... die Chorda dorsalis gar keine Chorda dorsalis ist. Was ursprünglich dafür gehalten wurde, war in Wirklichkeit ein Organ, dass zwar dem Körper etwas Kraft gegeben haben mag, aber nicht die Funktion der Chorda erfüllte. Doch bevor wir jetzt alle anfangen, unsere Ahnengallerie komplett umzudekorieren: Es gibt trotzdem eine Chorda dorsalis, zumindest in manchen Exemplaren. Sie ist weniger stark ausgeprägt und in den Fossilien nicht so deutlich zu erkennen wie das dorsale Organ. 

Pikaia gracilens, fotografiert unter verschiedenen Bedingungen. In Abbildung A ist die Chorda dorsalis mit "No+Ne" markiert (für das englische Notochord), das dorsale Organ mit "DO" und die Myomere mit "M." Der Kopf ist links. (Abbildung: Conway Morris & Caron 2012)

Was bedeutet das? Das dominante Merkmal Pikaias ist plötzlich größtenteils verloren? Die Autoren geben zu, dass die Identifikation der Chorda dorsalis recht kompliziert ist. Doch die Untersuchungen haben dafür andere Merkmale gefunden, die Pikaia dennoch zu den Chordatieren zählen lassen. Was Walcott einst für Körpersegmente gehaltene hat, ist in Wirklichkeit keine wie bei Würmern auftauchende Segmentierung. Bei Würmern entstehen die Segmente extern bei der Entwicklung, einer nach dem anderen, mit den ältesten Segmenten am Ende und den jungen Segmenten am Anfang der Wachstumszone. Bei Pikaia hingegen kommt der Schein einer Segmentierung durch Muskelgewebe. Dise Muskeln sind in einer Form angeordnet, wie sie in der Regel nur bei Chordaten auftaucht. Das charakteristische Zick-Zack-Muster taucht bei Myomeren auf, die man zum Beispiel besonders gut sehen kann, wenn man einen Fisch ausnimmt.

Ist Pikaia also ein Chordatier oder nicht? Die Autoren diskutieren diese Frage natürlich auch, aber mir scheint, die Sache ist nicht mehr so einfach zu klären. Das umfangreiche Detailwissen zur Morphologie Pikaias lässt es nicht mehr zu, ihn in eine einfache Kategorie zustecken. Wieso auch? Das über 500 Millionen Jahre alte Lebewesen lässt sich nicht einfach nach heutigen Maßstäben kategorisieren. Genau das hat auch Walcott versucht, als er seine Burgess-Fossilien ordnen wollte, was dazu geführt hat, dass die eigentlichen Entdeckungen Jahre später von Anderen gemacht wurden. Es läuft aber darauf hinaus, dass Pikaia eindeutige Merkmale eines Chordaten besitzt. Myomere und so etwas wie eine Chorda dorsalis traten zu dieser Zeit in keinem anderen Tier auf. Was sonst könnte Pikaia sein, wenn kein Chordat? Laut den Autoren würde jede andere Klassifikation Pikaia in ein "phylogenetisches Limbo" versetzen. Die Zuordnung Pikaias in die Chordatiere erscheint die einzig vernünftige Klassifizierung zu diesem Zeitpunkt. 

Stephen Jay Gould hatte aber wohl Recht wenn er sagt, dass Pikaia selbst vermutlich nicht unser Vorfahre war. Doch der Vorfahre der Wirbeltiere hat damals existiert. Das ist 100%ig sicher.

Und wahrscheinlich war es irgendein "Wurm."

Das neue Jahr begann Mr. Coyne mit einem Artikel, den er für die Zeitung USA Today schrieb, und Artikel wie diese sind es, die mich ein ganz, ganz kleines Bisschen zusammen zucken lassen: Why you don't really have free will

Als Evolutionsbiologe muss ich von vornherein zugeben, dass ich von der Debatte zum Freien Willen keine Ahnung habe. Warum auch? Das wenige Wissen, welches ich zu diesem höchst philosophischen Thema habe, kommt aus ein paar Texten im Internet, dem gelegentlichen Podcast und dem einen oder anderen Interview in mehr oder weniger anspruchsvollen Illustrierten. Warum äußert sich also Jerry Coyne zu Wort? Entweder weil er schlicht als Experte in einem Feld eine Meinung zu einem Thema aus einem anderen Feld abgeben möchte (sein gutes Recht, warum er aber dann in die USA Today kommt und nicht ich, verstehe ich dann nicht). Oder aber er meint, dass sein berufliches Wissen ihn speziell dafür qualifiziert, darüber zu reden.

Und genau so ist es. In dem Artikel diskutiert er "Freien Willen" aus evolutionsbiologischer Sicht. Meines Erachtens macht er dabei aber keine gute Figur. Es fängt mit dem Problem an: Was ist freier Wille? Im Gegensatz zu Brustwarzen, die in der Regel eine Funktion erfüllen, evolutionsbiologisch erklärbar sind, und bei denen jeder weiß was damit gemeint ist, kann man freien Willen nicht einfach definieren. Es ist ein schwammiges Konzept, welches meines Erachtens höchstens für Gedankenexperimente nützlich ist. Um in irgendeiner Weise biologisch zu argumentieren, muss man sich schon auf eines dieser Konzepte konzentrieren. Aber dann zu behaupten, dass natürliche Selektion die Illusion eines freien Willens geformt haben könnte, "vielleicht weil unsere Vorfahren in kleinen, harmonievollen Gruppen ... nicht gedeihen konnten, wenn sie sich nicht für ihre Aktionen verantwortlich fühlten," ist (freundlich gesagt) doch etwas weit hergeholt.

Soweit ich das verstehe, gibt es verschiedene Formen des Freien Willens. Da ist der Unterschied zwischen der Freiheit, etwas zu tun, und der, etwas tun zu wollen. Was hält mich davon ab, gerade jetzt ein Eis zu essen? ist etwas ganz anderes als Was verursacht, dass ich jetzt gerade ein Eis essen möchte? Während die zweite Frage sehr schwer zu beantworten ist, da Wünsche komplexe Ursachen haben und unsere Gene genau wie die Gesamtheit unserer Erfahrungen stark dazu beitragen was wir eigentlich "wollen," scheint mir eine Antwort auf die erste umso leichter zu sein. Wir stehen andauernd vor Entscheidungen und in vielen Fällen ist die Chance, dass wir uns für den einen oder anderen Ausgang entscheiden, ähnlich wie bei einer Runde Kopf-oder-Zahl. Ich würde also ganz klar auf Frage 1 antworten: Natürlich kann ich frei entscheiden. Demnach kann er diese ja nicht meinen, oder? Doch:

When faced with two or more alternatives, it's your ability to freely and consciously choose one, either on the spot or after some deliberation.

Warum wählt er diese weniger komplizierte? Weil diese im Bereich der Wissenschaft liegt (na ja, so eben). Die andere, die aus evolutionsbiologischer Sicht gar nicht uninteressant wäre, ist aber viel zu komplex als dass man sie für USA Today diskutieren könnte.

Aber nun zum eigentlichen Standpunkt. Jerry Coynes Argumentation dreht sich dabei etwas im Kreis: Wir sind biologische Kreaturen, bestehend aus Molekülen, die den Gesetzen der Physik unterliegen. Die Moleküle bilden Neuronen, die wiederum Produkte von Genen und Umwelt sind. Erinnerungen und Gedanken sind strukturelle und chemische Veränderungen im Gehirn. Folglich ist eine Entscheidung, die wir treffen abhängig von Genen, Umwelt und den molekularen Veränderungen, die in unserem Körper statt finden. "Wir" haben also keinen Einfluss darauf, was unser Körper tut.

Neurobiologen beschäftigen sich schon lange mit Motivation, Wünschen und Absichten, und mit den Prozessen, die dazu führen dass wir eine Entscheidung treffen. Wie fast jeder, der dieses durchgekaute Thema anspricht, benutzt auch Jerry Coyne die Libet-Experimente als Argument. Diese (sowie einige nachfolgende Experimente) zeigten, dass das Gehirn von Probanden deutlich früher (z.T. mehrere Sekunden) wusste, ob sie einen Knopf drücken würden, als die Probanden selbst. Die Entscheidung darüber, einen Knopf zu drücken, fiel also bevor es der Person bewusst war.

Der Fehler, den meiner Meinung nach Jerry Coyne und diejenigen machen, die aus den Libet-Experimenten irgendeine Form von Aussage zu freiem Willen ziehen, ist, dass sie uns von unserem Körper trennen. Gerade das finde ich bei dem Atheisten Jerry Coyne sehr überraschend. Es ist nicht möglich, unseren Geist oder unser "ich" über den Körper zu stellen. Er sagt dies sogar, aber anscheinend kommt er zu einem anderen Schluss als ich: "'Wir' sind einfache Konstrukte unserer Gehirne. Wir können dem Input in unser Gehirn keinen verworrenen 'Willen' aufzwingen."

Ich würde behaupten, dass es schon deswegen nicht möglich ist, unserem Gehirn einen Willen aufzuzwingen, da wir unser Gehirn sind. Wir sind das Ergebnis von Genen (und dadurch von Tausenden von Jahren von Selektion) und von der Umwelt, in der wir aufwachsen und in der wir leben. Wenn irgendwer eine Entscheidung trifft, warum sollte das irgendjemand anderes sein, als dieses Produkt, als dieses Gehirn, dieser Mensch?! Wen meint Jerry Coyne, wenn er sagt "wir" hätten keinen freien Willen?

Wer schon einmal Baseball gespielt hat, weiß, dass wir in der Lage sind, Entscheidungen zu treffen, ohne dass uns das bewusst ist. Es ist nicht möglich einen aus 18 Meter Entfernung geworfen Ball von etwa 90 Meilen/Stunde (ca. 40 Meter pro Sekunde) zu treffen, wenn unsere Arme warten würden, bis der Ball nahe genug ist, bevor wir unsere Entscheidung träfen. Der Entscheidungsprozess umfasst hier das Abschätzen der Flugbahn, die Bewegung der Arme und ... der komplizierteste Teil ... die aktuelle Spielsituation. Wenn all dies zusammen kommt, entscheidet ein Baseballspieler blitzschnell, ob und wohin und wie stark er den Ball schlagen möchte. Und diese Entscheidung machen wir, mache "ich," denn ich bin nichts weiter als der schlaksige Typ auf dem Baseballfeld, das Bündel Neurone, Moleküle und Erfahrungen.

Der berühmte "Katzenfreund" Erwin Schrödinger sagte das ganz ähnlich:

I - I in the widest meaning of the word, that is to say, every conscious mind that has ever said or felt 'I' - am the person, if any, who controls the 'motion of the atoms' according to the Laws of Nature.
-- What is Life? (1944)

Am Ende versucht Jerry Coyne zu erklären, was es bedeuten würde, wenn wir keinen freien Willen hätten. Nicht viel, denn die Illusion eines freien Willens werden wir uns ja erhalten. Und was bedeutet es für Kriminalität, dass ohne freien Willen keiner mehr für seine Taten verantwortlich ist? Der einzige Grund, laut ihm, dann weiterhin Kriminelle zu bestrafen, ist dass diese Strafen den nicht-freien Willen anderer Menschen beeinflussen werden und diese dazu bringen, weniger Kriminell zu sein. Das widerspricht allerdings den Untersuchungen zum Thema Todesstrafe der letzten Jahrzehnte. Außerdem unterscheidet er zwischen guten und schlechten Taten, als ob sie in irgendeinem Buch nachzuschlagen wären und vergisst damit doch, dass die Welt, in der wir leben, wesentlich komplexer ist. Mir scheint es fast, als hätte er - um diesen Artikel schreiben zu können - den Werkzeugkoffer des Biologen komplett über Bord geworfen. Genau das ist es, was Jerry Coyne bei mir manchmal zum Pet peeve werden lässt.

Ich denke, es wird deutlich, dass dieses ganze philosophische Geplänkel nichts für einen Biologen ist. "Freier Wille" ist ein Konzept mit wenig praktischem Nutzen. Das hält den Neurobiologen Sam Harris nicht davon ab, demnächst ein ganzes Buch darüber zu veröffentlichen, aber es sollte einen Evolutionsbiologen eigentlich davon abhalten, sich zu weit aus dem Fenster zu lehnen. Und das ist ein Ratschlag mit praktischem Nutzen.

In einer Auseinandersetzung mit dem Artikel von Jerry Coyne, widmet sich dessen "Erzfeind," Massimo Pigliucci, dem ganzen Thema aus philosophisch-logischer Sicht und gibt einen kurzen Überblick über die Probleme mit dem Konzept des Freien Willens in der Philosophie. Er argumentiert, dass Freier Wille weder bewiesen noch widerlegt werden kann (oder muss), und er beendet seinen Artikel dann mit ein paar Worten, die - ich finde - das Thema gut erst mal ad acta legen sollten, zumindest für uns Biologen:

[Scepticism of Free Will] cannot be defeated logically (though it is not based on empirical evidence), and it is completely irrelevant to our lives. If it teaches us anything, it is to humble us into contemplating the possibility that we may know ... or be able to act ... much less than we often smugly think - and we can all use an occasional lesson in humility.

• Hier sind 50 erstklassige Naturfotos, ausgewählt vom Blog The Big Picture. Fast alle Tierfotos sind in Zoos aufgenommen worden dabei, aber das ändert nichts daran, dass man einen tollen Einblick in das Leben von Lemuren, Löwen und Faultieren bekommt.
• Ein Gerichtsgebäude in Tennessee, USA, ruft zur Toleranz auf, indem es dort jedem erlaubt ist, Kunst auf der Wiese vor dem Eingang zu präsentieren. Das reicht von Jesus bis hin zum Fliegenden Spaghetti-Monster.
• Apropos Toleranz, in Australien läuft gerade ein Werbespot im Fernsehen, der zu Gleichberechtigung aufruft. Wofür genau? Das seht ihr hier:
  
  
• Apropos Australien, da ich erst dieses Jahr den genialen Komiker Tim Minchin entdeckt habe, gehört es sich zum Jahresende auch, dass ich eines seiner Lieder hier berücksichtige - auch wenn Florian das bei Astrodicticum simplex schon mehrfach getan hat. "White Wine in the Sun," oder: "Wie und warum man in Australien Weihnachten feiert" ...
  
  
• Wie würde eine Welt aussehen, in der es keine Werbung mehr in der Öffentlichkeit gibt? Auf jeden Fall besser, und es geht tatsächlich, wie São Paulo bewiesen hat. Vor 5 Jahren verboten sie Werbung in der Öffentlichkeit. Hier ein paar Eindrücke davon, wie so etwas aussieht.
• The Beauty of a Second - Wieviel Schönheit kann man in einem 1-Sekündigen Video einfangen? Ich denke, sehr viel.
  
  
• Und da ich es mit den Videos hier gerade eh übertreibe, noch einen Klassiker - in neuem Gewandt: What a Wonderful World, gelesen von Sir David Attenborough:
  
  
• Doch alles zu sentimental? Na, dann kann man ja immer noch ein paar Schneemänner bauen gehen. Einen großen Dank an Bill Watterson ...

... und allen ein schönes Weihnachtsfest, oder zumindest ein paar entspannte Feiertage, und auf jeden Fall einen guten Rutsch ins neue Jahr. Bis 2012!

Ich weiß es wird langsam etwas spät, um Weihnachtsgeschenke zu kaufen, aber ich denke eh: Die besten Geschenke macht man selbst, sei es mit Mehl und Nüssen, Schere und Kleber oder Videokamera und Haustier. Für all diejenigen, die aber lieber doch etwas kaufen wollen, oder sich selbst einfach auch nach Weihnachten noch etwas gönnen möchten, habe ich hier ein paar Ideen rund um die Themen Naturwissenschaften, Evolutionsbiologie und, ohne besonderen Grund, Charles Darwin.

The reluctant Mr. Darwin: An intimate portrait of Charles Darwin and the making of his Theory of Evolution von David Quammen
Auf deutsch: Charles Darwin: Der große Naturforscher und seine Theorie der Evolution

Ich weiß ja nicht wie Andere das sehen, aber für mich gehört dieser Mann einfach zu den ganz Großen in seinem Feld. Die wenigsten kennen seinen Namen, aber fast jeder hatte schon einmal seine Worte gelesen. Ich rede natürlich nicht von Mr. Darwin selbst, sondern von David Quammen. Ein großartiger Autor, der anfing Kolumnen über die Biologie zu schreiben, weil es ihn einfach interessierte und das Journal, für das er arbeitete, gerade Platz für einen Naturkolumnisten hatte. Seine Begeisterung für das Fach ist ansteckend, und seit er sich intensiver mit Naturhistorie auseinander setzt, sind seine Artikel (vielen aus National Geographic bekannt) ein Muss für jeden, der an Evolution und Zoologie seinen Spaß hat.

Das Buch hier ist eine Auftragsarbeit für eine Reihe von Biographien naturwissenschaftlicher Größen, bei der ein ganzes Leben in bitte nicht viel mehr als 300 Seiten gepackt werden sollte. Da es von Charles Darwin schon mehrbändige Erzählungen über sein Leben gab, war das schon eine gewisse Herausforderung, die Mr. Quammen allerdings mit Bravour erledigte. Man sollte wirklich keine detaillierte Biographie erwarten, sondern eine Art Abenteuerbuch eines Wissenschaftlers.

Das Buch beginnt mit Darwins Rückkehr von der Beagle und behandelt zum größten Teil seine Experimente an Rankenfußkrebsen daheim. Ich kann mir ja nicht vorstellen, dass es etwas weniger aufregendes gäbe als eine Umsegelung Südamerikas, aber nach dem Lesen dieses Buches ist man überzeugt, dass Rankenfußkrebse die spannendesten Tiere der Welt sind, und sie zu studieren das größte zu erreichende Glück. Der Grund dafür liegt in der lebendigen Schreibweise und der Geschichte über einen Mann, der zuallererst Philosoph war, und erst dann Zoologe.

Das Buch ist keine Biographie von Charles Darwin, auch wenn es so angepriesen wird. Es ist die zum Teil kritische Biographie der Evolutionstheorie. Ähnlich wie bei "Bis Einstein kam" von David Bodanis (oder im Original: e=mc² - a Biography of the World's Most Famous Equation, ein Buch übrigens, welches es schafft, Wissenschaft als eine Art politischen Thriller aufzuziehen) fließt hier alles ein, was relevant war bei der Entstehung der Evolutionstheorie. Dazu gehört genauso ein umfangreiches Kapitel über Alfred Russell Wallace wie Geschichten über Thomas Malthus, Sir Charles Lyell etc. Und natürlich kommt auch Darwins Familienleben nicht zu kurz, denn diese hatte großen Einfluss auf seine Forschung.

[Darwin] drew up another orderly page of marital pros and cons, and this time "Marry" headed the longer column on the left, "Not Marry" the shorter one on the right. Marriage would give him a constant companion and a friend in old age, who would be "better than a dog anyhow." It was intolerable to think of spending one's whole life on nothing but work. "Only picture to yourself a nice soft wife on a sofa with good fire, & books & music perhaps." ... Turning the sheet over, he wrote: "It being proved necessary to Marry...When? Soon or Late." The other question he might have added was: Whom?

Wer eine Neuauflage von "On the Origin of Species" wünscht, die aktuelle Forschungsergebnisse mit einbezieht, der ist bei folgendem Buch genau richtig:

Almost like a whale: The 'Origin of Species' Updated von Steve Jones
Auf deutsch: Wie der Wal zur Flosse kam: Ein neuer Blick auf den Ursprung der Arten

Steve Jones ist Genetiker, und wenn man seinem Schreibstil trauen kann, Humorist. Er schreibt flüssig und unterhaltsam, bleibt aber dennoch beim Thema und führt in seinem Buch eine riesige Anzahl an Beispielen auf, bei der selbst Darwin blass werden würde. Schön ist es wie er versucht sich an die Form des Vorbildes zu halten. Das Buch beginnt wie bei Darwin mit Variation bei domestizierten Tieren. Doch während zu Darwins Zeiten das ultimative Haustier die Taube war, entscheidet sich Steve Jones (vernünftigerweise, denke ich) dafür, den Schwerpunkt auf ein anderes zu legen. Es geht um die Domestizierung des Hundes. Dabei erklärt er die faszinierenden Versuche von Dmitri Belyaev an Füchsen, in denen wilde Füchse gezähmt wurden und zu seiner Überraschung hängende Ohren und farblose Schwanzspitzen bekamen.

In der wunderbaren "Interlude," dem einzigen Abstecher von Darwins Original, geht er auf einen Satz ein, der von Kritikern immer wieder gerne erwähnt wird.

In North America the black bear was seen by Hearne swimming for hours with widely open mouth, thus catching, like a whale, insects in the water.

Dieses "like a whale" änderte Darwin später zu "almost like a whale," doch Jones argumentiert, dass dies gar nicht nötig war. Ich sehe das genauso, denn genau diese bildliche Sprache machte "On the Origin of Species" so interessant für sein Publikum, und die Funktion des Buches war zuallererst ein unheimlich langes nicht zu schlagendes Argument, eine damals kühne Behauptung. Selbstverständlich dauerte es so lange um all die Beweise anzusammeln, denn Darwin hatte nicht vor, an die Öffentlichkeit zu gehen, bevor er nicht jeden möglichen Kritikpunkt an seiner These selbst kontrolliert hatte. Dieser kurze Kommentar von Darwin verlieh dem Buch von Steve Jones schließlich auch seinen Titel (zumindest in Deutschland und Großbritannien, in den USA heißt das Buch "Darwin's Ghost"). "Almost like a whale" ist natürlich ein bisschen wie ein 500-Seiten langes Kompliment und endet deshalb in der wahrscheinlich einzig möglichen Form, mit einem Zitat von Darwin. Jones zitiert das letzte Kapitel wortwörtlich, komplett und hält sich dabei dezent im Hintergrund.

Kann es tatsächlich sein, dass man sich als Wissenschaftler nur Bücher schenkt?! Zum Abschluss habe ich noch eine kurze musikalische Empfehlung, die bei mir seit etwa letztem Weihnachten im CD-Player schlummert. Zum Darwin-Jahr 2009 wurde ein Album mit dem hochkreativen Namen "The Darwin Song Project" aufgenommen. Streng genommen ist es ein bisschen eine musikalische Version von David Quammens Biographie, aber verpackt in den Mantel von Folk Music. Und Folk Music mag doch wohl jeder, oder?!

Ein Teil der Lieder ist schlicht biographisch. "Das Album started mit "Trust in the Rolling Ocean," einer Erzählung Darwins Reise auf der Beagle. "Heavy in my hand" beschreibt Darwins Zwiespalt, als er einen Brief von Captain Robert FitzRoy bekam, der ihn zu einer Weltreise einlud. "The Earl of Darwin's Farewell" ist aus Sicht seiner Frau Emma erzählt, die ihren Gatten bittet mehr Zeit der Familie zu widmen. Und "We're All Leaving" ist ein wirklich trauriges aber gelungenes Lied, in dem Darwin versucht, mit dem Tod seiner Tochter umzugehen. All diese Lieder basieren auf Tagebüchern und vor allem den Erzählungen eines Nachkommen von Darwin, der zusammen mit den Musikern eine Woche lang an den 17 Liedern arbeitete.

Passend zur religiös-besinnlichen Weihnachtszeit geht es hier bei vielen Liedern aber auch um den Konflikt zwischen Darwins Überzeugung und dem im viktorianischen England weit verbreiteten christlichen Glauben. "The Merchant's Question" und "From Miss Emma Brawley" sind verständnislose Beschwerden von Leuten, die nicht ganz sicher sind was Darwin da eigentlich behauptet bzw. sich nicht mit Affen verglichen sehen wollen. "We'll Hunt Him Down," das "folksigste" Stück auf der CD, hört sich tatsächlich an wie eine Jagd, und zwar nach dem Mann, "who stole my Lord away from me."

Den dritten und kleinsten Teil der CD füllen dann endlich auch Lieder zu Zoologie und Evolutionsbiologie aus. Es spricht für die CD, dass sie wahrscheinlich die einzige ist, in der parasitoide Wespen vorkommen:

The wasp she lays an egg
'Neath the caterpillars skin
It hatches and the larva grows
Feastin from within
It kills the host and off it goes
To sting another one
Seems to me there's too much misery to believe in Kingdom Come

Na ja, es wird deutlich, dass der religiöse Aspekt immer wieder durch kommt. Dennoch finde ich das Album rundum gelungen, und da es sich um eine Live-Aufzeichnung handelt, wirkt es nie wie manch andere Konzeptalben, bei denen man den Eindruck haben kann, sie wären nur für den Kommerz produziert. Schön ist, dass es sich hier um Musiker handelt und nicht um Wissenschaftler, denn in den meisten Fällen ging es bisher in die Hose, wenn Wissenschaftler Musik machten (ich konnte mit der Symphony of Science zumindest herzlich wenig anfangen). Apropos Wissenschaftsmusik, zu empfehlen ist auch "Here Comes Science" von They Might Be Giants. Neben einem Lied über Paläontologie und dem vorzeitigen Klassiker "Put it to the test" fällt das Album dadurch auf, dass es wahrscheinlich als einziges den eigenen Text korrigiert, weil er von neuen Erkenntnissen überholt wurde. Direkt nach dem Lied "Why does the sun shine?" folgt das Erratum "Why does the sun really shine?"

The sun is a quagmire, it's not made of fire
Forget what you've been told in the past

Jetzt, 10 Jahre später, hört man ab und zu immer wieder Kritik an dem Mammutprojekt, denn die Ergebnisse fielen bescheidender aus, als man sich erhofft hatte. Die Entdeckungen lassen sich bei Wikipedia in 4 Sätzen zusammenfassen. Es ist zwar interessant zu sehen, dass nur knapp 2 Prozent des menschlichen Genoms für die Herstellung von Proteinen ist und dass die Hälfte all unserer DNA nichts weiter ist als Wiederholungen von Sequenzen sind, für die wir bislang keine wirkliche Funktion kennen. Aber abgesehen von diesen beschreibenden Datensätzen können wir mit Hilfe des Genoms immer noch keinen Krebs heilen, keine Trisomie 21 verhindern, und sowieso sind wir noch weit weg vom Szenario aus "Gattaca."

Zum Glück?

Ich denke, die Erwartungen, die eine komplette Genomsequenzierung geschürt hat, waren zumindest in den Medien viel zu hoch. Aber dennoch ist Vielen nicht bewusst, welch ein Fortschritt so eine Sequenzierung mit sich bringt. Zu Beginn hielt man die nichtkodierenden Bereiche wortwörtlich für "Schrott," doch mittlerweile hat das Humangenomprojekt dazu beigetragen, diese Sichtweise zu ändern. Gerade in den Wiederholungen könnten die Erklärungen dafür liegen, wie die kodierenden Bereiche zu Stande kommen. Das Projekt ist zwar offiziell beendet, aber die Forschung an unseren Genen geht weiter.

Und nicht nur an unseren. Genome werden momentan sequenziert wie nie zuvor. Zuerst waren es die kleinen Bakterien, Hefen und Pilze. Mittlerweile werden jedes Jahr ca. zwei Säugetiere sequenziert. Dieses Jahr war der Orang-Utan dran. Bei den Insekten war 2011 das Jahr der Ameise, mit insgesamt vier Genomen. Das Genom der Honigbiene kennen wir schon seit 2006. Die meisten Genome werden ausgewählt weil die Tiere besonders nützlich oder ungemein schädlich sind. Deshalb ist es einfacher, Gelder für eine Viren-übetragende Mücke zu bekommen als für ... sagen wir mal ... Chorthippus biguttulus.

Das neueste Genom aus der Reihe gehört aber einem ganz besonderen Problemfall, und genau das macht es faszinierend.

Die Spinnenmilbe

In den USA hat die Agrarwirtschaft irgendwie in jedem Insekten-Forschungsprojekt seine Finger mit im Spiel. Dreht es sich um etwas mit mehr als vier Beinen, gibt es immer Jemanden, der überlegt, wie man das Tier nutzen oder bekämpfen kann. Kein Wunder, da die USA auch unter den drei Topexporteuren in Sachen Landwirtschaft liegen. Die Spinnenmilbe ist dabei eines der größten Probleme, da sie unheimlich viele der für die Landwirtschaft relevanten Pflanzen fressen kann (über 1000 verschiedene Pflanzen, darunter Mais, Soja, Baumwolle und unzählige Gemüsesorten). Außerdem ist sie immun gegen die meisten Pestizide. Und sollte es etwas geben, was der Milbe etwas anhaben kann, dauert es nur wenige Jahre bevor sie auch dagegen eine Resistenz aufgebaut hat. Spinnenmilben sind für Landwirte so eine Art HIV auf acht Beinen.

Nun hat die University of Utah das Genom der Spinnenmilbe Tetranychus urticae sequenziert. Die Ergebnisse lassen überraschen und sind weitaus spannender als die meisten anderen Genome, denn viele der identifizierten Gene sind uns schon längst bekannt. Nur nicht alle in demselben Tier.

Das Spinnenmilbengenom ist erstaunlich klein. Mit ca. 90 Million Basenpaaren ist es etwa 30 Mal kleiner als das von uns und das kleinste bekannte Genom eines Arthropoden. Aber während bei uns die ganzen noch recht wirren Bereiche von Wiederholungen das Genom ausfüllen, ist das Genom von Tetranychus stark konzentriert mit Informationen. Von den 18 414 Genen (zum Vergleich: Wir haben auch nur etwa 20 000!) werden über 15 000 genutzt um Proteine herzustellen. Viele davon kennen wir: Hox-Gene sind das klassische Beispiel aus dem Biounterricht, wenn es um die Entwicklung zum Erwachsenen geht. Bei Drosophila-Fliegen z.B. lässt sich sehr gut nachverfolgen, aus welchem Körperteil der Larve später welcher Teil im Erwachsenen wird. Das Hox-Gen Antennapedia zum Beispiel spielt dabei eine Rolle bei der Aktivierung der spezifischen Gene in dem Körperteil, an dem die Beine ansetzen, so dass eine Fliege Beine am Kopf bekommt, wenn Antennapedia-Proteine im Kopf exprimiert werden. Der Spinnenmilbe fehlen allerdings zwei dieser Hox-Gene, die bei allen anderen Arthropoden vorkommen. Der Körperbau der Spinnenmilbe fällt tatsächlich durch die Reduktion einiger Abschnitte auf und das Fehlen von zwei Hox-Genen könnte die Ursache dafür sein.

Ecdysteroide wiederum sind Hormone, die eine wichtige Rolle bei der Häutung von Spinnen und Insekten spielen, doch gerade das bei Insekten am weitesten verbreitete, 20-Hydroxyecdyson, konnte bei der Spinnenmilbe nicht gefunden werden. Insgesamt sind erstaunlich viele Gene in der Evolution der Spinnemilbe verschwunden, die bei ihren Verwandten vorhanden sind. Über 1000 Genfamilien sind weg. (Genfamilien sind Gruppen von Genen, die funktionell zusammen gehören, wie etwa die Hämoglobin-Gene bei uns.) Stattdessen hat die Spinnenmilbe jedoch eine Menge zugelegt; 6609 Gene sind bislang nur bei der Spinnenmilbe zu finden.

Die eigentlichen Überraschungen treten aber erst bei den Genen auf, die Proteine zum Abbau von Giftstoffen herstellen. Und genau diese sind es auch, die die Spinnenmilbe so erfolgreich machen. Genfamilien, die bei Entgiftung eine Rolle spielen, haben bei der Spinnenmilbe zum Teil dreimal mehr Gene als aus anderen Arthropoden bekannt ist. Wenn die Milben auf neue Pflanzen übertragen werden, werden jeweils unterschiedliche Gene aus diesen Genfamilien aktiviert. Ein Experiment, welches im Zusammenhang mit der Genomsequenzierung durchgeführt wurde, bestätigte das. Die Hälfte aller Cytochrome P450 wurden bei einem Wechsel entweder an- oder ausgeschaltet. P450 ist eine große Gen(über)familie, dessen Gene bei Insekten besonders bei Konfrontation mit Pestiziden zum Einsatz kommen. Im Menschen haben sie viele Rollen, aber unter anderem interagieren ihre Enzyme bei der Einnahme von Medikamenten mit den körperfremden Stoffen, bevorzugt in der Leber.

Zuletzt wurden die Wissenschaftler allerdings vor ein Rätsel gestellt, denn sie fanden einige Gene, die wir bisher nur von Bakterien und Pilzen kannten. Dort werden sie zur Manipulation von bestimmten Molekülen benutzt. Es ist möglich, dass die Spinnenmilbe diese Gene irgendwann von Bakterien und Pilzen übernommen hat. Im Grunde wäre das ein natürlich evolviertes Beispiel dessen, was wir Menschen in der Landwirtschaft machen. In Nutzpflanzen wie Tabak werden Gene des Bakteriums Bacillus thuringiensis integriert, welche sogenannte Cry-Proteine produzieren. Diese verleihen dem Tabak Resistenz gegen verschiedene Schädlinge. Könnte es sein, dass die Spinnenmilbe auf eine ähnliche Weise so die Resistenz gegen Pestizide aufbaut?

Momentan werden 1000 menschliche Genome sequenziert, um die genetische Vielfalt von Homo sapiens besser zu verstehen. Gleichzeitig wird diskutiert, was man nicht alles mit 1000 Insekten- oder Arthropodengenomen anstellen könnte. Davon sind wir noch recht weit entfernt, aber mit der zunehmenden Sequenziergeschwindigkeit und den rapide abnehmenden Kosten (mittlerweile kann jeder sogar seinen Hund sequenzieren lassen um herauszufinden, welche Rassen in ihm stecken!) ist es wohl nur noch eine Frage der Zeit. Sicher ist, dass jedes neue Genom einen Haufen neuer Fragen aufwerfen wird. Aber genauso lernen wir mit jedem Genom etwas mehr über die Entstehung und Veränderung von Arten.

In seinem Vortrag heute Abend fasste Prof. Davies die gesamte Geschichte der Verhaltensökologie zusammen, begonnen bei Aristoteles. An einem Punkt kam er zwangsläufig zu Charles Darwin. Dieser hatte Vermutungen aufgestellt warum Vögel Kuckuckseier in ihren Nestern duldeten. Bis dahin war eine populäre Annahme, dass es eine Ehre sei, wenn ein Vogel vom Kuckuck ausgewählt wurde. Die Adoption und Aufzucht seiner Jungen sei demnach eine Selbstverständlichkeit. Darwin vermutete jedoch, dass es ein fehlgeleiteter Instinkt war, der Vögel zu unfreiwilligen Zieheltern machte.

Nicht zum ersten Mal waren sich Charles Darwin und Alfred Russell Wallace, die beiden Entdecker des Prozesses der natürlichen Selektion, nicht einig. Wallace behauptete nämlich, dass die Farbe der Kuckuckseier dem Schutz vor Räubern galt. Darwin hingegen meinte, die Farbe sei eine Anpassung an die Eier der Zieheltern und half, dass diese das fremde Ei als eines der ihren akzeptieren würden. Nick Davies und seine Arbeitsgruppe wollten diese Diskussion ein für alle mal klären und machten ein einfaches Experiment: Sie färbten die Kuckuckseier in einem Teil der Nester braun an, in den anderen ließen sie die Farbe so wie sie war. Nach ein paar Tagen waren über zwei Drittel der braunen Eier von den Zieheltern aus dem Nest geworfen worden, während 97% der Eier in Originalfarben noch im Nest waren. Der Anteil von Räubern gefressener Eier war hingegen in beiden Fällen gleich. Die Färbung der Kuckuckseier galt also eindeutig der Mimikry. Darwin hatte Recht.

Dieses Jahr wurde diese Entdeckung noch um Einiges getoppt. Mit neuen Methoden der Farbanalyse wurden die Kuckuckseier einer genauen Prüfung unterzogen und mit den anderen Eiern im jeweiligen Nest verglichen. Bislang hatten Wissenschaftler sich darauf konzentriert, selbst zu beurteilen wie ähnlich sich die Eier waren. Doch dabei wurde das Farbspektrum, welches Vögeln zur Verfügung steht, außer Acht gelassen. Wir Menschen haben im Auge ja Stäbchenzellen (zum Dämmerungs- oder Nachtsehen) und Zapfen (zum Erkennen der Farben blau, grün und rot). Bei Vögeln ist das ganz ähnlich, nur haben diese eine zusätzliche Zapfenart für ultraviolettes Licht und besondere doppelte Zapfen, von denen angenommen wird, dass sie zum Unterscheiden von Mustern genutzt werden.

Unter Berücksichtigung dieser Besonderheiten haben die Wissenschaftler in einer im Juli veröffentlichten Studie untersucht, wie stark die Farben der Kuckuckseier mit denen der Zieheltern überein stimmten. Sie verglichen die Eier von 11 Vogelarten. Das Ergebnis war nicht nur, wie erwartet, dass die Kuckucke ihre Eierfarben denen der Zieheltern anpassten. Die eigentliche Überraschung bestand darin, dass die Komplexität der Eifarben daran angepasst wurde, wie wahrscheinlich es war, dass die Eltern das fremde Ei aus dem Nest warfen. Die meisten Vögel schmeißen fremde Eier nämlich erstaunlich selten aus dem Nest, da die Chance, das eigene Ei als fremdes zu entlarven, zu groß ist. Die Vogelarten, bei denen die Fähigkeit zur Diskrimination besonders ausgebildet ist, und die deshalb mit hoher Wahrscheinlichkeit auch das Kuckucksei aus dem Nest schmeißen würden, waren hier nun diejenigen, bei denen die Kuckucke besondere Sorgfalt in der Färbung der eigenen Eier angewandt haben.

Es findet also ein ganz besonderes Wettrüsten statt, in dem der Kuckuck die Oberhand zu behalten scheint: Die Kuckucke passen ihre Eier immer mehr an die der Zieheltern an, allerdings nur, wenn sich der Aufwand auch lohnt. Denn nur wenn die fremden Eltern sich die Mühe machen ihre Eier zu unterscheiden, macht sich der Kuckuck die Mühe, die Mimikry zu verstärken. So gibt es Kuckucksarten, die besonders stark an die Vogelarten angepasst sind, die sie parasitieren, und solche, bei denen die Ähnlichkeiten eher gering - und doch völlig ausreichend - sind. Ein wunderbares Beispiel von Ko-Evolution.

Zwar noch recht gering erforscht ist die Anpassung der Kuckuck-Jungen and ihre "Geschwister," aber auch hier haben Forscher herausgefunden, dass es eine Form der Mimikry gibt. Australische und britische Wissenschaftler haben die Jungtiere bei Artenpaaren verglichen, und tatsächlich sind die jungen Bronzekuckucke genauso goldgelb wie die vom Gelbbürzel-Dornschnabel. Dies ist wesentlich weniger weit verbreitet als die Eifärbung, aber wahrscheinlich auch nicht weiter verwunderlich, da die Pigmentierung der jungen Vögel wesentlich kostenintesiver ist als die der Eierschale.

Jungvögel von verschiedenen Brpnzekuckuckarten (links) und den Vogelarten, die er parasitiert (rechts): a) Sumpfgerygone, b) Gelbbürzel-Dornschnabel, c) Prachstaffelschwanz (Quelle: Langmore, Stevens et al. (2011), Evolution 65 (7))

Welch ein Aufwand, diese ganze Anpassung! Warum zieht der Kuckuck seine Kinder nicht selbst auf? Na ja, von 136 Kuckuckarten tun dies sogar 83. Die Übrigen aber legen ihre Eier in fremde Nester. Weil, so war man früher überzeugt, der Bauch des Kuckucks zu groß ist, um die Eier selbst zu inkubieren. Tatsächlich ist es aber die klassische Frage von Kosten und Nutzen. Und die Taktik des Kuckucks, der seine Eier anderen Eltern unterjubelt, bringt ihm einfach mehr Nachkommen, als wenn er sich selbst um seine Kinder kümmern würde.

• Wissenschaftsblogger Carl Zimmer hat ein neues Buch (Science Ink). Es sieht spektakulär aus und ich würde es gerne mal durchblättern, aber kaufen werde ich es mir sicher nicht - es beinhaltet lauter Fotos von Tattoos aus der Welt der Wissenschaft, z.B. die Galapagosfinken, Einsteins berühmteste Gleichung oder eine Formel, die beschreibt welche Kraft ein Mensch braucht, um ein Fahrrad in Bewegung zu setzen - letzteres findet sich auf dem Bein eines Profi-Radfahrers. Hier ist eine schöne Diashow mit Kommentaren (ENG).
• In den USA ist eine als ausgestorben angenommene Art wieder aufgetaucht (ENG): der Neunpunktige Marienkäfer, Coccinella novemnotata. Man hatte angenommen, dass er seit 1982 ausgestorben war ...
• Das momentan größte Krokodil der Welt misst - wow - 6,20 Meter!
• Ein neues Zeitraffervideo von Terje Sørgjerd: The Water. Als nächstes will er uns Aufnahmen vom Mt. Everest zeigen ...
• Eine neue Studie zeigt, dass das Schauen der amerikanischen Fernsehserie "Lie to Me" ("Belüge mich," läuft momentan bei VOX), in der mit Hilfe von Psychologie Lügner entlarvt werden, dazu führt, dass man Lügen nicht mehr von der Wahrheit unterscheiden kann. Ehrlich! Hier ist die komplette Studie als PDF (ENG):

  Lie to Me viewers ... were more likely than control participants to misidentify honest interviewees as deceptive. Watching Lie to Me decreases truth bias thereby increasing suspicion of others while at the same time reducing deception detection ability.



• Matt Ridley, Journalist und Autor mehrerer populärwissenschaftlicher Bücher, hielt vor kurzem die Angus Millar Lecture 2011 zum Thema "Wissenschaftliche Häresie." Darin erklärt er, wieso er die Gefahr von Globaler Erwärmung anzweifelt. Ich würde ihm zwar in den Details widersprechen, aber er hat ein paar gute Argumente und erklärt, wieso es so wichtig ist, wissenschaftliche Daten anzuzweifeln. Die Rede in ihrer Gesamtheit gibt es hier (ENG).
• Wo wir gerade bei Pseudowissenschaften sind: Eric hat auf seinem Blog AFFE seine Gedanken zu den aktuellen Kreationismus-Debatten, die zunehmend auch in den deutschen Medien geführt werden, aufgeschrieben und ruft zur Diskussion auf.
• Zu guter letzt, hier eine wirklich gelungene Infografik zur statistischen Wahrscheinlichkeit, dass gerade DU (genau, du, ich rede mit dir) existierst. Zwar eher unterhaltsam als 100%ige Mathematik (ich bin sicher, man hätte noch einen Haufen weitere Variablen dazu nehmen können), aber es ist spannend, eine Zahl zu sehen, die angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit jeder von uns auf diesen Planeten gekommen ist. (In dem Sinne hier auch eine nette Grafik, mit der man berechnen kann, als wievielter Mensch man auf diese Welt kam.) Die berechnete Wahrscheinlichkeit ist laut Autor Ali Binazir die gleiche wie die, dass "2 Millionen Menschen an einem Tisch sitzen und Würfel mit einer Billion Seiten werfen, und dabei alle die gleiche Zahl erwürfeln."

  Klick aufs Bild zum Vergrößern (ENG).

  
  Abbildung von visual.ly

Gar nicht schlecht, oder? Ich würde es wagen, zu behaupten, dass, solange ich die ganzen biochemischen, physikalischen und astronomischen Fakten korrekt hintereinander kriege, jeder dieses Projekt sehr zu schätzen wüsste.

Doch ist das anscheinend eine andere Sache, wenn nicht ich sondern ein gewisser Richard Dawkins dieses Buch schreibt. Richard Dawkins ist durch seinem Bestseller "Der Gotteswahn" zu sehr unter das Label der "Radikalen Atheisten" geraten (nicht dass ihn das groß stören würde), als dass man ihm glauben könnte, er schreibe ein Buch lediglich aus einer Faszination heraus. Nein, da muss doch eine Agenda hinter stecken, oder?

Tatsächlich liest sich sein neues Buch so, als wollte er die jugendlichen Leser von den wissenschaftlichen Kenntnissen überzeugen, wollte ihnen deutlich machen, welchen Unfug die australischen und griechischen Mythen, die alten europäischen Legenden und vor allem natürlich die christliche Entstehungsgeschichte der Welt doch darstellen. Man könnte fragen, ist das denn so schlimm? Im Grunde finde ich, nein, es ist völlig in Ordnung. Das neue Buch von ihm, "The Magic of Reality," würde ich fraglos jedem Schüler der Sekundarstufe 1 weiter empfehlen. Es ist in vieler Hinsicht ein unterhaltsames, sehr persönliches Buch, aus dem Kinder und viele, viele Erwachsene jede Menge lernen können.

Wäre es nicht von Richard Dawkins geschrieben ...

Dies ist ein Autor, der es öffentlich verurteilte, dass Kindern der Glaube und das "Wissen" der Eltern aufgezwungen wird. Dawkins kritisierte die Formulierungen "katholische Kinder," "islamische Kinder" etc. weil die Kinder frei sein sollten, in ihrer Jugend sich selbst eine Meinung zu bilden und die Tatsachen ihrer unmittelbaren Natur selbst zu erkunden. Jetzt wird ihm vorgeworfen, dass er genauso wie die Religionen, die er kritisiert, die Kinder indoktrinieren will. Und da hilft als Verteidigung nicht, dass dies aber doch eine "gute" Form der Indoktrination sei. So etwas gibt es nicht.

Doch wenn man sich hinter diesen einfachen Vorwürfen versteckt, hat man das Buch selbst nicht gelesen. Natürlich erzählt Dawkins vom Garten Eden genauso schmunzelnd wie von der Geschichte des Gilgamesch oder wie vom niesenden Riesen, der die ganze Welt auf seinem Kopf trägt. Die Mythen sind kreativ, spannend, lehrreich und häufig einfach nur Unsinn. Und genau das macht sie so interessant. Es macht Spaß, zu lesen, wie die Menschen mit den Rätseln ihrer Zeiten umgingen. Die perfekt dazu passenden Illustrationen geben den Geschichten einen zusätzlichen Charme.

Kommt Dawkins dann zu den wissenschaftlichen Erkenntnissen von heute, wird es richtig spannend. Allerdings werden kaum irgendwelche Theorien zur Entstehung des Universums oder zur Evolution des Menschen so gelehrt, dass die jungen Leser diese Fakten fraglos hinnehmen müssen. Vielmehr ist dieses Buch eine Erklärung dazu, wie wir Menschen (wohlgemerkt die gleichen Menschen, die bunte und faszinierende Sagen erschaffen haben) nun Methoden entwickelt haben, mit denen wir Hypothesen testen könnnen.

Stimmt es dass sich das Universum ausbreitet? Dawkins erklärt dazu, wie man diese Hypothese testen kann. Er erzählt, was ein Spektroskop ist, und dass man damit Licht in sein Spektrum zerlegen kann. Und dass je nachdem woraus ein Stern besteht, er unterschiedliche Wellenlängen absorbiert und emittiert. Und schließlich erklärt er, dass diese Wellenlängen von Elementen sich je nach Entfernung unterscheiden, und dass wir so wissen, dass Sterne sich von uns weg bewegen (oder anders gesagt, wir uns von ihnen weg bewegen - es ist alles eine Sache der Perspektive).

Aber Dawkins macht auch etwas ganz und gar Ungewöhnliches. Hier ist ein Beispiel aus dem Buch:

Nun, ist unser Bestreben, Dinge in immer kleinere und kleinere Dinge zu schneiden, mit diesen drei Partikeln am Ende: Elektronen, Protonen, Neutronen? Nein - selbst Protonen und Neutronen haben noch ein Inneres. Selbst die beinhalten noch kleinere Dinge, namens Quarks. Aber darüber werde ich in diesem Buch nicht reden. Das liegt aber nicht daran, weil ich glaube, dass ihr es nicht verstehen würdet. Es liegt daran weil ich weiß, dass ich es nicht verstehe!

Er gibt häufig zu, dass er von etwas einfach keine Ahnung hat. Wenn er an einen Punkt kommt, bei dem er einfach der falsche Ansprechpartner ist, dann sagt er das. Dies hat zweierlei Effekt. Einerseits zeigt er, dass wir immer noch mehr lernen können, und sollen, dass wir andere Leute fragen sollten, die sich mit einer Thematik schon länger beschäftigt haben als man selbst. Andererseits motiviert er die Leser, sich selbst mit der Thematik zu beschäftigen. Beim Lesen dieses Buches habe ich ständig irgendwo im Internet nachgeschlagen, um noch ein wenig mehr zu erfahren.

Mein Lieblingskapitel war eindeutig "Was ist die Sonne in Wirklichkeit?" Der Grund dafür ist einfach. Hier habe ich am Meisten Neues gelernt. Es ging um Sterne, die 2000 Mal größer sind als die Sonne, und solche, die 100 Mal massiver sind. Es ging um Schwerkraft und die Rolle bei der Entstehung von Sternen. Um die Entstehung von Galaxien und Planeten. Um Supernovae und alte deutsche Astronomen. Letztendlich ging es um die Rolle des Sonnenlichts für alles Leben auf der Erde, und eine wunderbare Zeitreise endet bei uralten Sonnenstrahlen, die in der Erde gefangen sind und die wir heute suchen können, um die Energie immer noch zu nutzen: Kohle.

Glücklicherweise handelt ein großer Teil des Buches auch von Evolution - Dawkins hat seine Wurzeln also noch nicht ganz aufgegeben. Wer war der erste Mensch? Warum gibt es so viele verschiedene Tierarten? Neben farbenfrohen Mythen, die diese Fragen zu beantworten suchen, erklärt Dawkins hier was natürliche Selektion ist und dass wir, bei einer Zeitreise (diesmal in die Vergangenheit) unsere Ur-ur-ur-etc.-Großväter treffen könnten. Er schlägt dafür ein Gedankenexperiment vor, in dem man auf ein Foto von sich selbst das Foto des Vaters, und darauf das des Großvaters legt, und so weiter bis zu unserem (in diesem Fall männlichen) Verwandten vor vielen Millionen Jahren kämen. Schließlich erklärt er auch hier wieder wie wir so etwas wissen können und taucht erstaunlich weit in die Genetik ein.

Ich habe die ganze Zeit den Eindruck, dass er unheimliche Ansprüche an sein Publikum setzt. Die Themen werden so schnell so komplex, dass man einfach den Faden verlieren kann. So viele Themen erreichen ein Niveau, bei dem ich überzeugt bin, dass es mit Absicht nicht nur die Jungen und Mädchen erreichen soll, für die dieses Buch geschrieben ist, sondern auch deren Eltern. Aber gerade wenn man dieses Buch gemeinsam liest, kommen Gespräche auf, die man bei vielen anderen Büchern wohl nicht führen würde.

So kann ich diese Buch nur loben. Und doch ... doch wird man das Gefühl nicht los, dass Dawkins sich selbt untreu wird, indem er sich jetzt an ein jüngeres Publikum wendet. Die letzten beiden Kapitel heißen "Warum passieren schlechte Sachen?" und "Was ist ein Wunder?" Dies sind seine Methoden um mit Sünden und Wundern aufzuräumen. Nein, niemand wird für etwas bestraft, indem er schrecklich krank wird. Und nur weil wir etwas nicht verstehen, heißt es nicht, dass wir paranormale Erklärungen vorziehen sollten. Stattdessen erklärt Dawkins hier, wieso "Murphys Gesetz" nicht stimmen kann, was Zufall ist, und zu meiner Überraschung gibt er eine kurze Einleitung in Statistik. Wenn er zu den Wundern kommt, erklärt er was selektive Wahrnehmung ist und geht noch stärker in die Statistik ein, um zu zeigen, dass vieles Verwunderliche statistisch gar nicht mehr überraschend ist. (Die Geschichte von dem Franzosen, der einst die Lottozahlen vorhergesagt hat, ist ein "wunderbares" Beispiel eines modernen Wunders.)

Das ist alles nicht einfach, aber an Hand von Beispielen wird es eigentlich mehr oder weniger nachvollziehbar. Das Ziel, das Dawkins aber mit diesen Kapiteln zu verfolgen scheint, ist klar: Er möchte seinem jungen Publikum etwas mit auf den Weg geben, was wir in der Regel selbst im Studium kaum lernen: Kritisches Denken. Mit Logik und Statistik lassen sich viele Rätsel schon lösen, ohne dass man ein Experiment designen muss. Genau aus diesem Grund stellt er die Mythen den wissenschaftlichen Erklärungen gegenüber. Die Fähigkeiten, die man am Ende lernt, helfen einem, Mythos von Realität zu unterscheiden.

Ich hätte mir gewünscht, wenn Dawkins stärker hervorgehoben hätte, dass sich diese Techniken auch auf die von ihm beschriebenen "Tatsachen" anwenden lassen. Denn eine Tatsache brauch sich nicht vor einem strengen Test zu scheuen. Und wenn Richard Dawkins' Absicht war, den Lesern zu zeigen, wie man die Realität überprüft, dann muss ich dieses Buch einfach weiter empfehlen.

Nur schade, dass ich keine 12 mehr bin.

Arche-was? Wie auch Bakterien besitzt diese Gruppe keinen Zellkern, unterscheidet sich aber zusätzlich durch ein paar andere Merkmale, besonders in der ribosomalen RNA.

Hier sind alle drei Gruppen einmal schematisch nebeneinander aufgezeigt:

Uns findet man oben rechts. LUCA ist auf dieser Abbildung auch schon zu finden, und zwar in der Mitte unten, wo sich die schwarzen, blauen und roten Linien treffen. DAS ist unser letzter gemeinsamer Vorfahre mit Pflanzen, Pilzen, Protozoen, Bakterien und Archaeen.

Darf ich vorstellen, LUCA

Hypothetisch existierte unser letzter gemeinsamer Vorfahre ungefähr solange wie die Menschen wussten, dass wir mit anderen Lebewesen der Erde verwandt sind. Es ist aber schwieriger, direkt Hinweise darauf zu finden, wie LUCA ausgesehen hat. Es ist schon schwierig, einen Eindruck davon zu bekommen wie unsere Vorfahren vor ein paar Tausend Jahren aussahen, da ist es quasi unmöglich sich vorzustellen, wie Leben vor ungefähr 3,5 Milliarden Jahren aussah.

Bisher wurde angenommen, dass diese Kreatur, wenn ich sie mal so nennen darf, unheimlich simpel strukturiert sein musste. Ein bisschen RNA, vielleicht zusammengehalten durch etwas Zytoplasma und bestenfalls eine dünne Membran. In einer neuen Studie in dem (mir bislang völlig unbekannten) Journal "Biology Direct" wird jetzt darüber diskutiert, ob LUCA vielleicht schon komplexer war, als man bisher annahm.

Die Autoren fanden nämlich Hinweise auf ein "Körnchen" in Archaeen, von dem bisher angenommen wurde, dass es nur in Bakterien und Eukaryoten existierte. Diese Körnchen mit dem komplizierten Namen Acidocalcisome sind Zellinterne Speicher für Phosphor und Metallionen. Sie finden sich in fast allen größeren Gruppen von Lebewesen, in Bakterien, Schleimpilzen, Amöben, Algen, den berüchtigten Malariaerregern und auch in menschlichen Thrombozyten, unseren Blutplättchen. Sie sind also bislang in zwei von den drei Domänen bekannt gewesen. Nun scheint es, als gäbe es sie auch in Archaeen.

Das Interessante an diesem Fund ist, dass es sich bei den im Englischen als "volutin granules" bezeichneten Körnchen um Organellen handelt, die eine Membran besitzen. Eukaryoten wurden traditionell von den Prokaryoten unterschieden eben weil Bakterien und Archaeen keine Organellen mit Membranen im Zellinnern besaßen. Nun kennen wir aber mindestens zwei Bakterien, bei denen das der Fall ist, und seit dieser Studie anscheinend auch einen Vertreter der Archaea (Methanosarcina acetivorans).

TEM-Aufnahme von Methanosarcina acetivorans. Die Pfeile zeigen auf leere, leicht gefüllte und komplett gefüllte "Körnchen." (Quelle: Biology Direct 2011, 6:50)

Dieses Organell, dieses "Körnchen," ist damit das einzige, welches in allen drei Domänen des Lebens vorkommt. Es liegt nahe, zu vermuten, dass es daher auch in LUCA vorkam. LUCA wäre dadurch schon wesentlich komplexer als bisher angenommen. Doch nicht nur das, dieser Vorfahre wäre auch komplexer als viele seiner Nachfahren, denn in einem Großteil von Archaeen und Bakterien findet sich so ein membranöses Organell nicht mehr.

Das führt uns zu einer schon lange geführten, recht komplizierten Diskussion darüber, wie Bakterien eigentlich ihre Gene bekamen: Durch "vertikale" Vererbung von ihren Vorfahren, oder durch "horizontale" Weitergabe an andere Organismen? Aber eines nach dem anderen ...

Wie vergleicht man eigentlich zwei Lebewesen?

Alle Lebewesen haben eine Menge Gene gemeinsam, es gibt also viele identische Sequenzen von Basenpaaren in den verschiedenen Genomen. Allerdings gibt es auch einzigartige Gene, die uns voneinander unterscheiden und uns z.B. erlauben dass wir Autos bauen und fahren können, während die Schimpansen zu Fuß gehen müssen. Man kann also nicht einfach sagen, dass Menschen und Menschenaffen sich zu so-und-so-viel Prozent gleichen; stattdessen schaut man sich an, wie ähnlich sich vergleichbare Gene sind. Bei Homo sapiens und Pan troglodytes, dem Schimpansen, ähneln sich diese Gene zu 95-98%. Vergleichen wir die Maus Mus musculus mit uns, ähneln sich die Gene im Durchschnitt zu 85%, was aber von Gen zu Gen sehr stark schwankt.

Maus und Mensch haben auch ungefähr gleich viele Basenpaare, ca. 3 Milliarden, doch bei anderen Lebewesen ist so ein Vergleich komplizierter. Viele Insekten haben nur einige 100 Millionen Basenpaare, und das Bakterium E. coli hat gerade mal 4,5 Millionen. Archaeen wiederum haben nur etwa 1-3 Millionen Basenpaare. Um diese Lebewesen miteinander vergleichen zu können, müssen wir bei der Untersuchung der Genome die Gene nehmen, die in beiden zu vergleichenden Gruppen vorhanden sind.

Etwa die Hälfte der Gene von Archaea ist für sie einzigartig. Das heißt, dass z.T. nur eine halbe Million Basenpaare mit denen eines Menschen vergleichbar sind; und die können immer noch so verschieden sein, dass ein Vergleich völlig sinnlos wäre. Es gibt sie aber, die vergleichbaren Gene; aber es sind wenige und die Ähnlichkeit mit denen von Vertebraten schwanken verständlicherweise noch mehr als die zwischen Maus und Mensch. Gene für ganz bestimmte Enzyme finden sich z.B. in Archaeen, Bakterien, Küchenschaben und Menschen. Einige hundert Gene von Eukaryoten scheinen ihren Ursprung in den Archaeen zu haben. Und dann haben wir z.B. auch an die 40 Gene, die, soweit wir bisher wissen, nur bei Menschen und Bakterien auftauchen.

Der Grund dafür kann aber nicht nur die gemeinsame Abstammung sein, sondern ein (horizontaler) Gentransfer von den Bakterien zu uns. Horizontaler Gentransfer ist ein Problem in der Systematik, da die Gene, die wir zur Bestimmung der Verwandtschaft benutzen, sich in gewisser Weise erst später in das Genom eingeschlichen haben. Dieses Problem besteht in erster Linie bei den Prokaryoten und macht es den Forschern, die daran arbeiten, alles andere als leicht, eine Art Stammbaum aufzustellen. Prof. William Martin von der Universität Düsseldorf hat das Problem sehr schön illustriert:

Vorschlag für einen Stammbaum des Lebens. Verschiedene Gruppen von Prokaryoten sind hier farblich unterschiedlich dargestellt. Die Abbildung soll das Problem des horizontalen Gentransfers in den Eubakterien beschreiben (verdeutlicht in der Vergrößerung unten links). (Quelle: verändert nach BioEssays 1999, 21:99-104 - Datei als PDF)

LUCA selbst könnte demnach sehr primitiv und frei von Organellen gewesen sein. Die Gene für die Speicher-Körnchen wären dann erst viel später durch Transfer in den drei Domänen verteilt worden.

Die Forscher der University of Illinois, die nun ihren Fund publizieren, widersprechen dieser Hypothese jedoch. Sie haben nämlich ein Enzym (eine Phosphatase) verfolgt, das in Bakterien, Archaeen und Eukaryoten vorkommt und eine wichtige Rolle bei Acidocalcisomen spielt, eben diesen in Archaea neu entdeckten Körnchen. Dort fördern diese Phosphatasen den Ionentransport in das Organell hinein. Ein Stammbaum aus beinahe 280 Organismen, basierend alleine auf diesem Enzym, ist fast identisch mit einem Stammbaum des Lebens, der auf hunderten von verschiedenen Genen basiert. Das würde bedeuten, dass die untersuchten Phosphate - und somit auch die Acidocalcisomen - sehr, sehr alt sind.

Etwa so alt wie LUCA.

Die Anwesenheit dieses Organells in Archaea und Bakterien und Eukaryoten lässt sich auf vielen Wege erklären, doch laut den Autoren ist die Erklärung, dass es in LUCA vorkam und nachträglich verloren ging, die statistisch wahrscheinlichste. Stammbäume werden auf dem Prinzip der Parsimonie aufgebaut, und danach ist die einfachste Form für einen Stammbaum auch die realistischste. Ihr Stammbaum zeigt, dass die Enzyme aus Acidocalcisomen zu Beginn da waren.

James Whitfield, einer der Autoren dieses Papers (und nebenbei bemerkt ein großartiger Banjo-Spieler) sagt dazu folgendes:

Man kann nicht annehmen, dass die Geschichte des Lebens nur aus Aufbauen und Ansammeln bestand. Der Grund dafür, dass Bakterien so simpel sind, könnte der sein, dass sie in einem extremen Lebensraum vorkommen und sich sehr schnell fortpflanzen müssen. Sie sind deshalb vielleicht tatsächlich reduzierte Versionen davon, was vor ihnen da war.

Die Sieger der British Wildlife Photography Awards stehen fest. Meine Favoriten sind ja der äußerst lebendige Baum, der gähnende Fuchs, aber vor Allem der walisische See. (Hm, das waren schon fast alle.) Fotograf Alex Wild ist allerdings unzufrieden mit der Wahl zum besten Foto in der Kategorie "Verstecktes Großbritannien": Er findet die Spinne im Netz wesentlich gelungener. Seht ihr das auch so?

Eine Motte mit einem unfassbaren Gemälde auf den Flügeln: Zwei Fliegen, mit von den Flügeln reflektierendem Licht, fressen Vogelkot. Adaption oder Pareidolie?

Die Rettungsaktion eines kleinen Löwenjunges durch eine Löwenmama - festgehalten in einer Reihe toller Fotos.

Ein Fisch, der Werkzeuge benutzt? Tatsächlich, wie man in diesem Video sehen kann:

Bei dem Fisch handelt es sich um einen Lippfisch. Etwas mehr Details finden sich in dieser kleinen Publikation (ENG).

Obduktionen der größten Tiere dieses Planeten. Wer einmal einen Elefant, eine Giraffe, ein Krokodil oder sogar einen Wal von innen sehen will, der kann dies in diesen großartigen Dokumentation vom BBC Channel 4 tun: Inside Nature's Giants. Einige Folgen finden sich für uns Deutsche glücklicherweise auf Youtube (ENG).
Spiegel Online hatte derweil einst eine Fotostrecke dazu. Wann kommt diese Serie endlich nach Deutschland? Oder hat sie schon jemand gefunden?

Die Physik eines fallenden Slinkys (ENG). Was ist ein Slinky? Ein Spielzeug aus Philadelphia. Gibt's auch als Hund ...

Ein lehrreiches Video über das Fotografieren von Sternen (ENG). Nicht ganz einfach, erfordert eine teure Fotoausrüstung, aber die Ergebnisse sind einfach beeindruckend.

Und zu guter Letzt, eine Erfindung aus einem anderen Universum: Das sogenannte "Infinite Purpose Access Device." Es gibt nichts, was man damit nicht machen kann - außer Zeichnungen mit korrekten RGB-Werten anfertigen.

So, das reicht erst mal. Ich hoffe da war für jeden etwas dabei ...

Das Experiment lief so: Die Testperson schaute in einem Kernspintomographen einige Kinotrailer und der Computer durfte die gemessene Gehirnaktivität und die gezeigten Videos analysieren. So konnte er eine Art Bibliothek aufbauen, quasi ein Wörterbuch, das zu bestimmten Bewegungen und Formen spezielle Reaktionen im Gehirn notierte. Dann, nachdem diese Bibliothek aufgebaut war, wurde der Testperson ein weiterer, unbekannter Kinotrailer gezeigt, und der Computer - jetzt wird's wirklich beeindruckend - sollte aus einer Datenbank mit 18 Millionen Sekunden aus zufälligen Youtubevideos (welche den Trailer aber nicht beinhalteten) nur an Hand der Hirnaktivität dieses Video rekonstruieren.

Hat er es geschafft? Seht selbst - links sind Ausschnitte aus den Original-Kinotrailern, rechts eine simple Rekonstruktion davon:

Noch nicht aufregend genug? Hier sind drei Testpersonen, die alle den gleichen Film sahen (oben links). Die Rekonstruktionen sind auf der linken Seite, und die Bilder, die der Computer der jeweiligen Gehirnaktivität zugeordnet hat (und aus denen er das neue Video letztendlich zusammenstellte) sieht man rechts daneben:

Fast so beeindruckend wie Neutrinos! ;-)

Hier ein paar Links zum Thema:

• Mehr zum Gallant Labor an der Uni Berkeley
• Das Experiment im Detail
• Die Publikation dazu: Reconstructing Visual Experiences from Brain Activity Evoked by Natural Movies (Current Biology)
• Wikipedia-Eintrag zu Magnetresonanztomographie

Fast jeder hat sie schon einmal irgendwo gesehen. Auf Buchumschlägen, in Zeitschriften, als Graffiti auf Häuserwänden oder als Logo von irgendeiner Stiftung. Und wenn nicht unbedingt in dieser vereinfachten Form, dann in einer ihrer endlosen Parodien, wie z.B. dieser hier:

Nur wenige wissen allerdings, woher diese Zeichnung eigentlich kommt. Die Originalzeichnung ist von Rudolph Zallinger und wurde unter dem Titel "The Road to Homo sapiens" in einem von Time-Life publizierten Buch zur Evolution des Menschen angefertigt. Bekannt wurde die Abbildung unter dem Titel "March of Progress" (in deutsch etwas salopp ausgedrückt: der Aufstieg des Menschen). Beide Titel sind sehr unglücklich gewählt und wahrscheinlich der Grund für die Unbeliebtheit der Abbildung. Ursprünglich waren 15 Vorfahren darauf zu erkennen:

Ich habe ja schon das eine oder andere Mal zugegeben, dass ich mit der Abbildung gar nicht so ein Problem habe wie manch anderer. Aber es gibt sicher Einige, die mir widersprechen, wenn ich sage: "Mit dieser Abbildung ist doch alles in Ordnung." Kürzlich auf den amerikanischen ScienceBlogs tauchte dieses Motiv dann in einem Artikel auf, der 5 falsche wissenschaftliche Abbildungen auflistete, die mittlerweile so wiedererkennbar sind, dass sie trotz ihrer Fehler für Realität gehalten werden. Zum Beispiel kann man an diesem Modell des Sonnensystems den Eindruck bekommen, dass die Sonne gar nicht sooo groß ist wir viiiiel näher an der Sonne sind als das der Fall ist:

Ich frage aber jetzt noch einmal, warum genau diese Abbildung menschlicher Evolution auf der Liste landete. Was ist falsch an der bekanntesten Grafik zur Evolution des Menschen?

Lassen wir einmal außer Betracht, dass die Details in der Abbildung recht variabel sind und dass wir die eine oder andere grafische Änderung unserer Vorfahren mit hoher Wahrscheinlichkeit vornehmen müssen. Der Homo neanderthalensis ist in dieser Liste eindeutig als Vorfahre vom Homo sapiens zu erkennen, obwohl die beiden vor ca. 400 000 Jahren ihre separaten Wege gingen (auch wenn sie sich ca. 300 000 Jahre später noch einmal über den Weg liefen). Und Australopithecus sediba fehlt selbstverständlich hier noch (da er vor etwas über einer Woche erst in der Zeitschrift Science präsentiert wurde). Mir geht es bei dem Bild auch eher darum, ob es einen falschen Prozess darstellt und nicht ob die Details stimmen. Würden wir ein Sonnensystem in korrekten Größenverhältnissen darstellen wollen, könnten wir auch außer Betracht lassen, ob die Färbung von Saturn nun 100%ig korrekt ist. Und ich muss zugeben, ich tue mich schwer damit, diese Evolutions-Abbildung für das zu kritisieren, was sie ist.

Und was ist sie?

Wir sehen die Entwicklung von einem kleinen, tanzenden Affen zu einem recht vetraut aussehenden hominiden Mann. Die x-Achse ist dabei eine Zeitachse; die y-Achse soll wohl die Größe darstellen. Soweit ist alles mehr oder weniger korrekt, oder? Was fehlt dann bei dem Bild? Natürlich fehlen viele Zwischenformen, aber das ist verständlich, denn für eine Grafik wie diese steht nur wenig Platz zur Verfügung (und für die Abbildung in seinem Originalzustand musste man sie extra aus dem Buch ausklappen um die Primaten alle zu sehen). Viele evolutionäre Sackgassen sind außerdem weg gelassen, genauso wie die erfolgreichen anderen Lebewesen, die nach dem tanzenden Affen entstanden sind. Warum? Weil es hier nur um den Menschen geht und nicht um den Gorilla?

Das Hauptproblem ist aber wahrscheinlich eher die Suggestion von Fortschritt. Doch tut die Abbildung das wirklich? Würde es um ein anderes Tier gehen als den Menschen, käme man wahrscheinlich nie auf den Gedanken, das letzte Tier als die Krone der Schöpfung zu sehen, oder? Und es wäre auch sofort klar, dass es sich hier nur um einen Ausschnitt handelt und nicht die komplette Entwicklung.

Man hat bei dieser Art von Darstellung (egal ob mit Mensch oder mit Wal) zwangsläufig etwas den Eindruck, dass die Richtung von links nach rechts eine Art Fortschritt darstellt - nicht zuletzt dadurch, dass das Originalmotiv "March of Progress" genannt wurde. Das ist natürlich völlig falsch, und sobald in einem Buch diese Abbildung benutzt wird, um Fortschritt zu erklären, bricht der Sinn der Abbildung zusammen. Aber zeigt die Abbildung selbst, dass es eine konstante Weiterentwicklung hin zum prächtigen Homo sapiens gab? All unsere Vorfahren nehmen in der Größe zu, aber auch das ist nicht wirklich falsch. Der Gedanke an Fortschritt entsteht lediglich durch unsere Sicht, dass wir am Ende der Reihe stehen. Drehen wir also das Ganze mal um:

Wir beginnen beim Menschen und schauen uns nach und nach die einzelnen Vorfahren an. Ich finde das informativ und anschaulich gestaltet. Diese Abbildungen haben weder Anfang noch Ende; und ich denke dass den meisten Leuten das bewusst ist. Zumindest dass der kleine Affe am Anfang nicht den Anfang darstellen kann, ist klar. Aber auch dass der Mensch nicht das Ende der Evolution darstellt, wird deutlich wenn man sich den Großteil der Parodien dazu anschaut. Der Schwerpunkt liegt meistens auf: "Was kommt nach Homo sapiens?"



Zugegeben, der Schimpanse am Anfang der letzten Variante dreht die ganze Argumentation auf den Kopf. DAS ist tatsächlich falsch. Aber ich fürchte, der Mythos, dass der Mensch vom Schimpansen abstammt, wird sich noch ein Weilchen halten. Daran ändert auch eine korrekte Abbildung des Zallinger-"Aufstiegs" nichts.

Natürlich besteht die Gefahr, dass diese Abbildung fehlgedeutet wird. Aber wie so oft bietet sie auch die Möglichkeit, das Thema "Evolution" anzusprechen und im Idealfall Missverständnisse aufzuklären. Das macht sie effektiver als fast irgendeine andere Grafik. Die Abbildung ist nicht falsch, sie könnte nur etwas erklärenden Text gebrauchen, genau wie sie es in ihrem ursprünglichen Kontext hatte.

Wenn ich auch die klassischen, verschnörkelten Stammbäume bevorzuge, um die Evolution von Arten darzustellen, manche Aussagen kann man nur mit einer linearen Abbildung richtig rüber bringen:

Treffend auf den Punkt bringt meine Einstellung dieses Video:

Doch dann erklärte mir eine Kollegin die sogenannten Vorzüge dieser 140-Zeichen-Kommunikationsmethode und ich sah Twitter aus einem anderen Blickwinkel. Ich stellte fest, dass ich gerade eben zu Schritt 2 der "6 Schritte der Twitter Evolution" übergegangen war (Bonuspunkte für denjenigen, der mir erklären kann was das mit Evolution zu tun hat). Eh ich mich's versah, besaß ich ein Konto und folgte 10 Leuten und ihren alltäglichen Mitteilungsbedürfnissen.

Zugegeben, da werden ziemlich interessante Gespräche geführt. Man erfährt schnell, was man heutzutage wissen muss - wie sonst hätte ich vom Cat Scan erfahren können? Oder von der Seite, die einem hilft das Alter eines Globus zu bestimmen?) Aber ehrlich gesagt, was machen diese Leute den ganzen Tag?! Ed Yong zum Beispiel schreibt fast alle 5 Minuten irgendetwas. Ist das nicht etwas übertrieben?

Übertrieben vielleicht, aber wie sonst wäre ich auf diese wunderbare Sammlung von Insektenflügeln aufmerksam geworden? Sehr zu empfehlen!

"You seem like a normal guy. Why are you doing this?"

Ich sehe das jetzt mal als Experiment. Ich werde eine Zeit lang in die Twittersphere eintauchen und den Gesprächen über gescannte Katzen, spirituelle Atheisten, Streitereien zwischen Delfinforschern und betrügerische Naturfotografen lauschen.

Und da ich morgen Abend auf die Jahrestagung der DZG (Deutsche Zoologische Gesellschaft) fahre, habe ich mir vorgenommen - vorausgesetzt ich finde noch 5-6 Leute, die sich das anhören möchten - ein paar Anekdoten von dort zu berichten. Also - mal schauen ob noch jemand sich mit mir auf das Experiment einlässt.

Ich weiss, ich bin ein paar Jahre zu spät dran - aber für manchen Unsinn wird man einfach nie zu alt ...