Evolutionsbiologie

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Ernst Mayr (1904–2005), ein Pionier der Evolutionsbiologie

Die Evolutionsbiologie umfasst denjenigen Teilbereich der Biowissenschaften, der das Evolutionsgeschehen im Laufe der Erdgeschichte sowie die Evolutionsmechanismen und Evolutionsfaktoren betrachtet. Zu den wesentlichen Fragestellungen gehören die Rekonstruktionen der stammesgeschichtlichen Abläufe und Entwicklungen der Organismen sowie die funktionellen Mechanismen evolutiver Veränderungen. Die Evolutionsbiologie ist eng mit anderen Disziplinen, z. B. Paläontologie und Geologie verbunden. Aber auch Aspekte der Ökologie, Biogeographie, Anatomie, Physiologie, Biochemie, Verhaltensbiologie, Molekularbiologie und Genetik sind bedeutsam, um evolutionsbiologische Prozesse zu verstehen.

Die offenbar erstmalige textliche Erwähnung der Bezeichnung „Evolutionsbiologie“ (evolutionary biology) findet sich in der englischen Form als „evolutionary biology“ bei Julian Huxley in dem Buch Evolution: The Modern Synthesis (1942).[1] Im deutschen Sprachraum hat der Begriff Evolutionsbiologie erst in den 1980er Jahren voll Einzug gehalten, zuvor sprach man eher einfach nur von der Evolution oder aber von der Evolutionstheorie, Abstammungslehre oder Deszendenztheorie.

Geschichte der Evolutionsbiologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die heutige Evolutionsbiologie ist eine integrative Wissenschaftsdisziplin, die sich aus verschiedenen Teildisziplinen in den Jahren 1940 bis 1950 unter anderem von dem britischen Zoologen Julian Huxley (1887–1975), dem russisch-amerikanischen Insektenforscher und Genetiker Theodosius Dobzhansky (1900–1975) und dem deutsch-amerikanischen Zoologen/Systematiker Ernst Mayr (1904–2005) etabliert hat (Gründung der Society for the Study of Evolution im Jahr 1946 in den USA und Publikation des Fachjournals Evolution, Founding Editor: E. Mayr[2]).[1] Sie nahm ihren Ursprung mit dem Hauptwerk von Jean-Baptiste de Lamarck (1744–1829), der in seinem Buch Philosophie Zoologique (1809) erstmals dargelegt hatte, dass die Organismen nicht konstante Schöpfungen sind, sondern sich aus Urformen entwickelt haben (Konzept der Arten-Transformation).[3] Mit den 1858er Publikationen von Charles Darwin (1809–1882), und Alfred Russel Wallace (1823–1913) (Hauptwerke: On the Origin of Species, 1859; Darwinism, 1889) konnte erstmals ein Mechanismus zur Artentransformation, von Darwin als „Deszendenz mit Modifikation“ bezeichnet, formuliert werden: das Prinzip der Evolution durch Variation und natürliche Selektion.[3][4][5]

Die klassische Abstammungslehre oder Deszendenztheorie wurde von August Weismann (1834–1914) und Alfred Russel Wallace zur „Neo-Darwin’schen Theorie“ erweitert, welche als Hauptursache der biologischen Variabilität bei Tieren und Pflanzen die zweigeschlechtliche Fortpflanzung (sexuelle Reproduktion) annahmen, die eine Neukombination von Erbanlagen ermöglicht, und die gerichtete natürliche Selektion als zentrale Antriebskraft des Artenwandels ansah.[6][7] Mit der Entwicklung der Synthetischen Theorie der biologischen Evolution durch Dobzhansky, Mayr, Huxley und andere Biologen konnte eine Zusammenführung populationsgenetischer Studien mit den Erkenntnissen aus der Paläontologie, vergleichenden Anatomie und Biogeographie vollzogen werden (1937 bis ca. 1950). Diese auf sechs Haupt-Thesen basierende Theorie[7] wurde ab dem Jahr 2000 zur „Erweiterten Synthetischen Theorie der biologischen Evolution (expanded synthesis)“ ausgebaut, wobei auch die von Konstantin Mereschkowski entwickelte Theorie der Symbiogenese integriert wurde.[1][7][8] Die moderne molekularphylogenetisch ausgerichtete Evolutionsbiologie ging als eigenständiger Zweig der Biowissenschaften aus der „Erweiterten Synthetischen Theorie“ hervor und ist heute als alle biologischen Teilgebiete vereinigende Generaldisziplin[1][7] von theoretischer und praktischer Bedeutung (Agrikultur, Medizin usw.).

Evolutionsbiologie als wissenschaftliches Theoriensystem[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Während Charles Darwin die Evolution, d. h. das Andersartigwerden der zu variablen Populationen zusammengeschlossenen Organismen im Verlaufe zahlreicher Generationenabfolgen, noch als Hypothese betrachtete, war für den 14 Jahre jüngeren Wallace die „Deszendenz mit Modifikation“ bereits eine Tatsache. Am Faktum der biologischen (organismischen) Evolution hat seit August Weismann kein sachkundiger Biologe mehr gezweifelt, wobei Evolutionsvorgänge im Mikro- wie im Makromaßstab, realhistorische Naturvorgänge darstellen.[9][10][11] Diese können experimentell überprüft (Evolutionsforschung auf dem Niveau von Anpassungen) und mit altersdatierten Fossilabfolgen rekonstruiert werden (evolutive Bauplan-Transformationen im Verlauf der Jahrmillionen).[10][11][12]

Die biologische Evolution ist eine „Systemeigenschaft von Populationen“, da mit jeder Nachkommenschaft neue Variabilität entsteht, wobei immer nur jene Individuen überleben und sich wieder fortpflanzen, welche an die sich stetig ändernde Umwelt angepasst sind.[13][11] Früher sprachen Biologen noch von „der Evolutionstheorie“; seit der Etablierung der modernen Evolutionsbiologie wurde deutlich, dass es keine derartige, alle Teilaspekte der Evolution erklärende „Generaltheorie“ gibt. Die Evolutionsbiologie ist ein Theoriensystem zur Erklärung verschiedener Prozesse der Stammesentwicklung (Phylogenese) der Organismen, wobei auch die chemische Evolution (Biogenese, manchmal auch A-Biogenese genannt) in diese Generaldisziplin der Lebenswissenschaften integriert worden ist.[7]

Evolutionsbiologische Analysemethoden umfassen das gesamte Spektrum bio- und geologischer Verfahrenstechniken (zell- und molekularbiologische Studien, DNA-Sequenzanalysen und Stammbaum-Rekonstruktionen, populationsgenetische Forschungen, geochronologische Altersdatierungen von Fossilien, die Geobiologie, die Geomikrobiologie, Untersuchungen zur Erdplatten-Tektonik usw.).[10][11][12] Allgemein betrachtet konnten als Antriebskräfte der organismischen Evolution die Symbiogenese (archaische Zellfusions-Prozesse), die gerichtete natürliche Selektion (Auslesevorgänge nach Umweltänderungen, die zu Anpassungen führen) und die dynamische Erde (Platten-Tektonik, die im Verlauf geologischer Zeiträume neue Lebensräume geschaffen bzw. frühere vernichtet hat) erkannt werden. Dieses allgemeine Schema zur Verdeutlichung der Stammesentwicklung der Organismen ist ein grober Erklärungsrahmen, wobei Lebewesen aller fünf Reiche berücksichtigt sind (Synade-Modell der Makroevolution).[8][14][13]

Versuche modifizierender Erklärungsansätze[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Für Einzelaspekte des Evolutionsgeschehens wurden, ohne das Prinzip der Evolution in Frage zu stellen, verschiedentlich modifizierte Hypothesen und Modelle entwickelt, die später entweder wissenschaftlich verworfen oder in die Gesamttheorie integriert wurden. Insbesondere für die Formbildung komplexer (primär tierischer) Lebewesen wurden teilweise spezielle „Vitalfaktoren“ (so bei Hans Driesch, 1867-1941) oder aber die Wirkung einer „Innerlichkeit“ (bei Adolf Portmann, 1897-1982) propagiert. Solche vielfach aus Beobachtungen der Ontogenese entstandenen Alternativerklärungen und Hypothesengebäude fanden zu Lebzeiten der entsprechenden Verfechter zahlreiche Anhänger. Als weiteres Beispiel seien die ab den 1960/70er Jahren innerhalb des Senckenberg Forschungsinstituts formulierten Ideen genannt, welche die Umgestaltung von Tierformen in der erdgeschichtlichen Frühzeit auf Basis einer Hydroskelett-Theorie und eines stark modifizierten Konzepts zur evolutiven Anpassung zu erklären versuchten. Die Protagonisten dieser durch Wolfgang Gutmann (1935-1997) begründeten Hypothesen sprachen in der Folge von der „Frankfurter Evolutionstheorie“, interpretierten Lebewesen mechanistisch als "hydraulische Konstruktionen" und postulierten hypothetische Gallertoide als Ausgangsformen aller Gestaltentwicklungen. Sie negierten viele moderne evolutionsbiologische Erkenntnisse und vertraten insbesondere in ihrer Frühphase einen stark isolationistischen Wahrheitsanspruch, welcher Kommunikation und eine ideelle Brückenbildung praktisch verunmöglichte, so dass auch dieses Konzept seit etwa den 1990er Jahren nur noch historische Bedeutung hat.

Grundsätzliche Skepsis gegenüber der Evolutionsbiologie[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die wissenschaftlich fundierte Evolutionsbiologie, die sich seit rund 200 Jahren unter kritischer Auseinandersetzung stets weiter entwickelt, sieht sich in der nichtsäkularen Umwelt seit einiger Zeit wieder verstärkt Alternativ-"Erklärungen" für den Evolutionsablauf ausgesetzt. Oft wird auch das Phänomen der Evolution gänzlich negiert. In Diskussionen beobachtet man dabei, dass Konzepte und Termini anders gebraucht werden, als in der Wissenschaft, oder dass die Relevanz und Signifikanz wissenschaftlicher Empirie und Experimentalforschung nicht kritisch gewürdigt oder aber anders interpretiert werden. Vielfach begegnet man auch (möglicherweise unbewussten) nicht-wissenschaftlichen Argumentationsweisen. Manchmal werden auch Fakten falsch verstanden oder aufgrund eines inhärenten anderen Weltbildes anders rezipiert, interpretiert und gewertet, beispielsweise wenn die Ähnlichkeit gewisser Fossilfunde (z.B. Laubblätter) mit manchen heutigen Arten als "Beweis" für eine Nicht-Evolution gesehen wird.

Zuweilen kann sich Skepsis auch aus einer von Wissenschaftlerseite geäußerten Feststellung entwickeln, wonach die Wissenschaft manche Evolutionsprozesse nicht oder noch nicht erklären kann oder auch, dass gewisse Erkenntnislücken stets bleiben werden, beispielsweise wegen lückenhafter Fossilberichte. Als Alternativkonzept wird dann vom Diskussionspartner vielfach ein göttlicher Schöpfungsakt ins Spiel gebracht, durch den entweder die Anfangsbedingungen (Entstehung von Arten) oder aber die gesamte Evolution (so eine solche überhaupt konzediert wird) vorgegeben und gesteuert würden. Hierbei werden oft Schöpfungsmythen angeführt und als wahr (und nicht als bildhafte Sprache eines früheren Kulturkreises) und geeignet zur Erklärung realer Abläufe interpretiert.

Verschiedentlich werden von religiöser Seite auch "Kompromisse" präsentiert, etwa durch die Postulierung eines Grundtypen-Modells, in welchem sich aber zahlreiche wissenschaftliche (auch konzeptionelle und terminologische) Missverständnisse und Mehrdeutigkeiten verbergen. Die Intelligent-Design-Theorien gehen von „perfekt erschaffenen Lebewesen“ aus, missachten aber unter anderem die zahlreichen „Design-Fehler“ (genetische Defekte, Aberrationen usw.) lebender Organismen, welche Nebeneffekte der (molekularen) Evolutionsprozesse sind.[15] Ein weiterer Versuch ist der Third Way of Evolution, der Erklärungen über Evolutionsprozesse jenseits von Kreationismus, aber auch von den Erkenntnissen der Evolutionsbiologie anzubieten versucht.[16]

Wie diese derzeit zunehmende Suche nach Alternativerklärungen selber zu erklären ist, scheint noch wenig erforscht. Möglicherweise liegt das auf Aristoteles und Ockham zurückgehende Parsimonitätsprinzip zu Grunde, gemäß dem die einfachstmögliche Erklärung eines komplexen Sachverhalts als die wahrscheinlichste gesehen wird.

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d Ulrich Kutschera: From Darwinism to evolutionary biology. In: Science. Band 321, 2008, S. 1157–1158.
  2. http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1111/%28ISSN%291558-5646
  3. a b Günther Osche: Evolution. Grundlagen – Erkenntnisse – Entwicklungen der Abstammungslehre. Verlag Herder, Freiburg i. Br. (1972).
  4. Ernst Mayr: The Growth of Biological Thought. Diversity, Evolution, and Inheritance. Harvard University Press, Cambridge, Massachusetts (1982).
  5. Ernst Mayr: What Evolution Is. Basic Books, New York (2001).
  6. Thomas Junker, Uwe Hoßfeld: Die Entdeckung der Evolution. Eine revolutionäre Idee und ihre Geschichte. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt. 2. Auflage (2009).
  7. a b c d e Ulrich Kutschera: Evolutionsbiologie. 3. Auflage. Verlag Eugen Ulmer, Stuttgart (2008).
  8. a b Ulrich Kutschera: Tatsache Evolution. Was Darwin nicht wissen konnte. Deutscher Taschenbuch Verlag, München (2009).
  9. Paul Wrede, Saskia Wrede (Hg.) Charles Darwin: Die Entstehung der Arten. Kommentierte und illustrierte Ausgabe. Wiley-VCH, Weinheim (2013).
  10. a b c Douglas J. Futuyma: Evolutionary Biology. Third Edition. Sinauer Associates, Inc., Sunderland, Massachusetts (1998).
  11. a b c d Karl J. Niklas: The Evolutionary Biology of Plants. The University of Chicago Press, Chicago, London (1997).
  12. a b Volker Storch, Ulrich Welsch, Michael Wink: Evolutionsbiologie. 2. Auflage. Springer-Verlag Berlin, Heidelberg (2007).
  13. a b Ulrich Kutschera: Evolution. In: Maloy, S., Hughes, K. (eds.), Brenner's Encyclopedia of Genetics, Vol. 2, 541-544. Elsevier, New York (2013).
  14. Ulrich Kutschera: Darwiniana Nova. Verborgene Kunstformen der Natur. LIT-Verlag, Berlin (2011).
  15. Ulrich Kutschera: Design-Fehler in der Natur. Alfred Russel Wallace und die Gott-lose Evolution. LIT-Verlag, Berlin (2013).
  16. Netzwerk The Third Way of Evolution