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Zu dem Buch des französischen
Nobelpreisträgers Jacques Monod: "Zufall und Notwendigkeit -
Philosophische Fragen der modernen Biologie“. München: Piper 1971; zahlreiche
Aufl. bis 1996: auch München: Deutscher Taschenbuch Verlag 1975
siehe auch eine kurze Notiz: Der Mechanismus der Zeitumkehr brachte die Evolution hervor
So ins Blaue hinaus, aber gewitzt durch mancherlei "Erfahrung", dachte ich mir, bei einem Bestseller, der in Frankreich bereits in 220 000 Exemplaren verkauft wurde, sei schon der erste Satz falsch. Und ich hatte mich nicht getäuscht. Der Nobelpreisträger von 1965 für Medizin, der Biochemiker Jacques Monod [1910-1976], stellt ein Zitat von Demokrit (460-370 v. Chr.) an den Anfang, das nicht nur nicht richtig ist, sondern gerade noch das Gegenteil dessen Lehre besagt.
"Alles, was im Weltall existiert, ist die Frucht von Zufall und Notwendigkeit", soll Demokrit gesagt haben, dabei lautet der Kern seiner Lehre: Nichts geschieht zufällig, sondern alles aus einem Grunde und unter dem Zwang der Notwendigkeit.
Wie immer gibt es also nur Ärger, wenn Naturwissenschafter sich mit Philosophie herumplagen - dabei müsste man nur richtig lesen können. Besser wäre schon, hielte sich Monod an die Sätze desselbigen Demokrit: "In Wirklichkeit wissen wir nichts; denn in der Tiefe liegt die Wahrheit" (Fragmente 6 bis 10; 117) oder: "Viele Vielwisser haben keinen Verstand - Viel Denken, nicht viel Wissen sollte man pflegen" (Fr. 64 und 65; 58, 169, 225, 292) oder: "Die Menschen haben sich vom Zufall ein Bild geformt zur Beschönigung ihrer eigenen Unberatenheit" (Fr. 119; 177, 297).
Nun, man soll nicht allzu voreilig sein. Das Durchackern lohnt sich. Die Anstrengung ist freilich beträchtlich, nicht nur weil die Schrift über weite Strecken ein Lehrbuch der Biochemie ist, sondern auch weil sie ungeschickt aufgebaut, in einer glanzlosen Sprache und erst noch sehr ungenau geschrieben (oder dann übersetzt) ist, das heisst Begriffe werden unsauber verwendet und neue eingeführt ohne Definition oder Erläuterung. Man hätte sich die Darstellung um einiges verständlicher und plastischer vorstellen können.
Um was geht es denn?
● Die physikalische "Theorie des genetischen Codes" ist die universelle Grundlage der modernen Biologie, die sie so lange entbehren musste. Sie, kombiniert mit der Informationstheorie, hat ergeben, dass alle Lebewesen durch ein Paket von drei Eigenschaften vom übrigen Universum, Artefakten und leblosen Objekten, aber auch Kristallen unterschieden werden können: 1. durch die Teleonomie oder das "Projekt" - die Aristotelische causa finalis; 2. durch die autonome Morphogenese - die causa efficiens; 3. durch die reproduktive Invarianz - die causa formalis ("Der Mensch erzeugt Menschen", lautet ein bekanntes Aristotelisches Axiom). Warum nicht einfach die Feststellung: Was lebt, besteht aus Zellen?
● Der "chemische Apparat" - die causa materialis - aller Lebewesen von den Bakterien bis zum Menschen ist derselbe: 1. Die Struktur besteht aus den beiden Klassen von Makromolekülen: Proteine und replikationsfähige Nukleinsäuren. 2. Die Leistung besteht in der Mobilisierung und Reservebildung des chemischen Potentials sowie in der Biosynthese der Zellbestandteile.
● Molekulare Träger der teleonomischen Leistungen sind die Proteine; der Selbstaufbau des Organismus vollzieht sich durch innere molekulare Wechselwirkungen der Proteine; Speicher der nahezu invarianten Information sind die Nukleinsäuren, und der Replikationsmechanismus erlaubt die reproduktive Invarianz.
Zufällige Sequenz - zwangsläufige Faltung
Proteine sind Makromoleküle, die durch lineare Polymerisierung von Aminosäuren entstehen, sind also Polymere - wie übrigens auch etwa das künstlich hergestellte PVC oder Dralon - in der sogenannten Polypeptid-Kettenform. Die Anordnung (Sequenz) der 20 Aminosäure-Radikale unterliegt nun, wie die Forschung herausgebracht hat, dem Gesetz des Zufalls. Das heisst, die Reihenfolge der 100 bis 10 000 Aminosäuren in einer Polypeptidkette folgt überhaupt keinen Regeln: Alles ist möglich.
Wiederum können wir auf Demokrit hinweisen, bei dem vor der Notwendigkeit nun freilich der Zufall geherrscht hat: Wir gehören nur einer unter zahllosen möglichen Welten an. Haben sich einmal die "Atome" aus dem ewigen Leeren in Wirbelbewegungen zusammengefügt, dann allerdings baut sich alles, was es gibt, nach automatischer Gesetzmässigkeit auf.
Genau das hat die moderne Molekularchemie wieder entdeckt. Ist einmal die Aminosäure-Sequenz festgelegt, dann ergibt sich mit zwingender Notwendigkeit die Faltung der Polypeptidkette in die sogenannte Sekundärstruktur (Faltblatt, Helix oder dreifach verdrillte Schraube), die sich - ausser bei fibrillären Proteinen - zur Tertiärstruktur zusammenknäuelt und sich schliesslich, etwa im Falle des Hämoglobins, zu einem Mehrfachkomplex von vier untereinander gleichen Untereinheiten zusammenfügt. Diese Strukturbildungen verlaufen von selbst. Dass am Schluss nur eine Tertiär- oder Quartärstruktur herauskommt, liegt einerseits an der Sequenz der Aminosäure-Radikale, welche die Knäuelbildung festlegt, anderseits an den bestimmten Anfangsbedingungen. (wässrige Phase, enge Temperaturgrenzen, Ionenzusammensetzung), welche gewissermassen als selektives Filter nur eine einzige dreidimensionale Konformation grösstmöglicher Kompaktheit zulassen.
Diese Tertiärstruktur bildet nun das stereospezifische Assoziationsvermögen (Demokrit, Fr. 164) beispielsweise der Enzyme als einer besondern Art der Eiweisse. Diese Struktur hat nämlich zur Folge, dass ein bestimmtes Enzym nur gerade eine einzige Substanz erkennt und deren Umwandlung (z. B. Hydrolyse) zu einer einzigen andern katalysiert.
Das Enzym unterscheidet also scharf zwischen jeglichen optischen wie auch geometrischen Isomeren. Wie das im einzelnen durch die Bildung non-kovalenter stereospezifischer Komplexe sowie die katalytische Aktivierung einer Reaktion innerhalb des Komplexes unter Anzapfung des chemischen Potentials (Aktivierungsenergie) geschieht, braucht uns hier nicht zu interessieren.
Chemisch zwangsfreie Regelungsfunktion allosterischer Enzyme
Damit nun die Tätigkeit der verschiedenen Enzyme in der Zelle nicht zu einem Chaos führt, muss ein kompliziertes Steuerungsnetz auf Grund eines Projekts oder Programms, das nicht von Anfang an da war, sondern sich selbst durch morphogenetische Wechselwirkungen bildete, die funktionale Kohärenz des intrazellulären chemischen Ablaufs sichern. Dieses kybernetische System ist zwar noch nicht vollständig untersucht, doch weiss man, dass spezialisierte Proteine imstande sind, chemische Information "wahrzunehmen und zu integrieren". Es sind allosterische Enzyme, die zusätzlich zu den klassischen Funktionen der Enzyme die in ihrer Struktur liegende Eigenschaft haben, mehrere andere Substanzen zu erkennen. Als Resultante ihrer stereospezifischen Verbindung mit diesen wird ihre Aktivität in Hinblick auf die zu katalysierende Substanz entweder gesteigert oder gehemmt, und zwar nicht linear. So wird der homöostatische Zustand des Zellstoffwechsels auf der höchsten Stufe der Leistungsfähigkeit und Kohärenz erhalten.
Ähnliche Regelungssysteme sind auch bei der Synthese der Makromoleküle, Nukleinsäuren und Proteine, inklusive der Enzyme selbst, anzutreffen. Bisher konnte allerdings nur das Laktose-System vollständig erforscht werden. Hierbei zeigte sich, dass nochmals so etwas wie der Zufall ins Spiel kommt, die "Zwangsfreiheit" (französisch: gratuité): Es besteht keine chemisch notwendige Beziehung zwischen katalytischer Funktion und Regelungsfunktion der allosterischen Enzyme.
"Das Wirkungsprinzip der allosterischen Wechselwirkungen gestattet also eine völlige Freiheit in der 'Wahl' der Steuerungsmechanismen, die, weil sie sich jedem chemischen Zwang entziehen, um so besser ausschliesslich den physiologischen Zwängen gehorchen können; aufgrund dieser ... werden sie dann ausgewählt entsprechend dem Kohärenz- und Effizierungszuwachs, den sie der Zelle oder dem Organismus verschaffen". Durch die Zwangsfreiheit dieser Systeme wurde es möglich, "dass die Evolution der Moleküle ein ungeheures Netz von Steuerungskontakten aufbauen konnte, die den Organismus zu einer autonomen Funktionseinheit machen, dessen Leistungen die Gesetze der Chemie zu übertreten, wenn nicht gar ihnen sich zu entziehen scheinen".
In der Struktur dieser Steuerungs-Proteine, welche spezifische chemische Wechselwirkungen selektiv herstellen, frei wählen und organisieren, muss man also den letzten Ursprung der Selbstbestimmung erblicken, durch die sich die Lebewesen in ihren Leistungen auszeichnen. Dass Monod die Hypothese verficht, dass auch bei mehrzelligen Organismen spezialisierte Systeme - nicht nur das Nervensystem und das endokrine System, sondern auch direkte Wechselwirkungen zwischen Zellen - die Koordination zwischen Zellen, Geweben, Organen und Organverbänden besorgen, wobei die Weiterleitung und Deutung von chemischer Information durch molekulare Wechselwirkungen der Proteine stattfindet, ist naheliegend.
Die spontane und autonome Morphogenese
Dies die Steuerung. Damit gleich läuft die Entstehung, die spontane und autonome Morphogenese der Zellbestandteile wie auch der makroskopisch sichtbaren Gebilde.
"Der Aufbau eines Gewebes oder die Differenzierung eines Organs müssen als makroskopische Erscheinungen gleichwohl als die integrierte Folge vielfach mikroskopischer Wechselwirkungen von Proteinen betrachtet werden; sie gehen über die spontane Bildung non-kovalenter Komplexe auf die stereospezifischen Erkennungseigenschaften der Proteine zurück."
Kurz: Aus einer ungeordneten Mischung von Molekülen, die einzeln für sich keine Aktivität besitzen, sondern nur die "Partner" erkennen, mit denen sie eine Struktur bilden sollen, "erscheint" also - ohne Katalysator - Ordnung und strukturelle Differenzierung, an die sich funktionale Eigenschaften knüpfen. Dabei bildet die Struktur der aggregierten Moleküle die Informationsquelle für den Aufbau des Ganzen. Dessen Gesamtorganisation ist potentiell in der Struktur seiner Bestandteile enthalten, offenbart sich aber erst durch ihren Zusammenschluss. Das bedeutet: Die vollendete Struktur ist nicht präformiert, aber der Strukturplan, die Information, war schon in seinen Bestandteilen vorhanden. Die Struktur verwirklicht sich also spontan und autonom, ohne äussern Eingriff, ohne Eingabe neuer Information.
Genetische Determination in einer Richtung
Woher rühren nun die unterschiedlichen stereospezifischen Erkennungseigenschaften der Proteine, welche von der Katalyse über den Zellstoffwechsel, Wachstum und Teilung der Zelle bis zum Aufbau und der Regulierung hochkomplexer Organismen alles bestimmen? Sie liegen in der genetischen Determination, das heisst, im Genom. Das "Alphabet" für die Aminosäure-Sequenz eines Proteins ist aufgezeichnet in der Nukleotid-Sequenz der DNS, der berühmten doppelfädigen Desoxyribo-Nuklein-Säure.
Abschnitte der DNS-Kette wurden von der sogenannten Boten-Ribonukleinsäure umgeschrieben (Transkription), indem eine der vier Basen (Nukleotide), welche die Nukleinsäure-Kette bilden, nämlich Thymin durch Uracil substituiert wird. Diese Boten-RNS dient nun als Matrize für die Anordnung der Aminosäuren - jede wird durch ein Triplet von drei Basen eindeutig festgelegt -, welche das Polypeptid bilden sollen. Das Ablesen oder die Übersetzung (Translation) dieser Matrize wird durch die Transfer-RNS geleistet, welche am Zellbestandteil Ribosom wie an einer Werkbank schrittweise die Aminosäure-Sequenz der Polypeptidkette aufbaut.
Im Genom liegt also der Hund begraben. Da obiger Vorgang der Translation streng irreversibel ist, also immer von der DNS oder RNS auf das Protein hin verläuft, kann keine Veränderung des Eiweisses je auf die "genetische Botschaft" zurückwirken. Die genetischen Informationen sind also rein zufällig entstanden, und der Vorgang der Struktur- und damit Leistungsfestlegung der Eiweisse erfolgt nach mechanischen Prinzipien (die übrigens wiederum chemisch willkürlich sind), die es auf der nächsten Stufe ja auch möglich machen, dass dasselbe Eiweiss oder im Endeffekt dasselbe Lebewesen - das tausend bis eine Million verschiedene Proteine enthält - über Hunderte von Jahrmillionen hinweg immer auf dieselbe Art aufgebaut wird, also die reproduktive Invarianz gewährleisten.
Mit andern Worten: "Der Zufall wird durch den Invarianzmechanismus eingefangen, konserviert und reproduziert und so in Ordnung, Regel, Notwendigkeit verwandelt ... Ursprung und Abstammung der gesamten Biosphäre spiegeln sich in der Ontogenese eines funktionalen Proteins."
Die Selektion arbeitet an den Produkten zufälliger Mutationen
Nun ist aber dieser Wiedergabemechanismus nicht hundertprozentig perfekt. Übersetzungsfehler tauchen auf und werden infolge der "blinden Treue" des Mechanismus automatisch abgeschrieben; die "Mutationen". Und diese wesensmässig zufälligen Änderungen des genetischen Textes, die Störungen der Invarianz, liegen jeglicher Neuerung, jeglicher Schöpfung in der belebten Natur und der erstaunlichen Vielfalt der Formen und Verhaltensweisen zugrunde.
Die Evolution der Lebewesen hat damit ihre Ursache in der Unvollkommenheit des Erhaltungsmechanismus und sie wird vollzogen durch die Selektion, die an den Produkten des Zufalls arbeitet, und zwar mit Hilfe des Auslesefaktors "unterschiedliche Zuwachsrate". Folgendermassen: Jede als Änderung der Proteinstruktur auftretende Neuerung - die übrigens in ihrer funktionalen Auswirkung völlig unabhängig ist von der Mutation, weshalb jede "gezielte" Manipulation am Gen unmöglich ist - wird daraufhin "getestet", ob sie mit dem Gesamtsystem des Organismus vereinbar ist, das "durch unzählige Steuerungsmechanismen zusammengehalten wird, die dafür sorgen, dass der Plan des Organismus ausgeführt wird".
Akzeptiert werden also Mutationen, die den das "Projekt" verfolgenden "teleonomischen Apparat" - der schon beim Bakterium vorhanden ist - in seiner eingeschlagenen Orientierung zumindest nicht schwächer, sondern vielmehr stärker oder gar mit neuen Möglichkeiten bereichern. Das heisst auch, dass nicht nur die Bedingungen der Umwelt als Auslesefaktoren verantwortlich sind, sondern auch die Gesamtheit der Strukturen und Leistungen des teleonomischen Apparats, durch den eine Art von Organismen sich gegenüber andern auszeichnet. Diese "strengen Erfordernisse", welche die Ausgangsbedingungen darstellen, sind in etwa die "physiologischen Zwänge", welche nach dem Prinzip der Optimierung wirken. Das liegt auch in der Nähe der Theorie Lamarcks, dass eine enge Koppelung zwischen den anatomischen Adaptationen und den spezifischen Leistungen besteht.
Entwicklung der Symbolsprache und des Zentralnervensystems
Wie steht es nun mit dem Menschen und seiner spezifischen Leistung: der Symbolsprache? Sobald einmal bei den Primaten die Möglichkeit einer auch nur bruchstückhaften symbolischen Verständigung - die Weitergabe einer eigenen, originalen Verknüpfung oder Umwandlung einer Information - auftauchte, ergab sich ein beträchtlicher und spezifischer Selektionsdruck, der die Entwicklung der Sprachleistung und des ihr dienenden Organs, des Gehirns in wenigen Jahrmillionen begünstigte. Etwas Analoges spielt sich ja auch beim Spracherwerb des Kindes ab.
Das bedeutet auch, wie Noam Chomsky nachwies, dass alle verschiedenen menschlichen Sprachen auf eine gemeinsame "Form" zurückzuführen sind, die "angeboren" und artspezifisch ist, genauso wie die Simulationsfähigkeit, die Erkenntniskategorien und Lernprogramme. Gemäss Lamarcks - allerdings modifizierter - These hat die gesprochene Sprache nicht nur die Kultur ermöglicht, sondern auch zur körperlichen Entwicklung des Menschen beigetragen. Sagen wir es wieder mit Demokrit: "Die Natur und die Erziehung sind etwas Ähnliches. Denn die Erziehung formt zwar den Menschen um, aber durch diese Umformung schafft sie Natur" (Fr. 33).
Das Auftreten des logischen Systems symbolischer Verständigung ist genauso einzigartig und wesensmässig "unvorhergesehen" wie das Erscheinen des Lebens auf der Erde. Trotz der enormen Verfeinerung von Gehirn und Sprache, die sich bis zum Homo sapiens abgespielt hat, ist es uns jedoch heute noch nicht gelungen, Gehirn und Geist zusammenzubringen, das heisst die von der Menschenart in Jahrhunderttausenden erworbenen artspezifischen "Erfahrungen", nämlich das "Simulationsvermögen des Zentralnervensystems", dieses höchsten teleonomischen Apparats, mit unsern persönlichen Erfahrungen zu verknüpfen. Monod hält also den Cartesianischen Dualismus von Materie und Geist für unüberwindbar, ja gerade wesentlich für den Menschen.
Monod setzt mit der erstmaligen Mitteilung des Inhalts einer persönlichen Antizipation durch den Australopithecus den Beginn der Entstehung des "Reichs der Ideen" an, das den Gang der Evolution ebenso stark bestimmte wie die "natürliche“, physische Entwicklung. Der Mensch ist damit Erbe einer doppelten Evolution, deren beide Seiten anfänglich miteinander gleich liefen, bis die geistige Komponente immer mehr dominierte: Der Mensch wurde Herr über die Natur, und da er nur noch die und den Menschen als ernsthafte Gegner hatte, begann er Stammes- und Rassenkriege resp. sich selbst zu beherrschen.
Ineins damit entwickelte sich das Bedürfnis, das Stammesgesetz, welchem man sich beugte und welches den Zusammenhalt des Stammes organisierte und garantierte, "durch eine mythische Erklärung zu begründen und ihm dadurch Herrschaftsgewalt zu verleihen“. Auch dieser Zwang, aus Angst vor der Verlassenheit Im Universum den Sinn des Daseins zu erforschen und die Erscheinungen durch ein "Projekt" zu deuten (Vitalismus und "Animismus“) ist nach Monods Ansicht genetisch fixiert worden und hat alle Mythen, Religionen, Philosophien und selbst die Wissenschaft hervorgebracht.
Nur dass die Wissenschaft, obzwar sie sich mit ihren Produkten einen festen Platz in der Konsum-Gesellschaft erobert hat, geistig nicht akzeptiert wurde: weil sie die Wertsysteme der andern Ontogenien zerstörte, indem sie die objektive Erkenntnis als einzige Quelle authentischer Wahrheit auf den Schild hob.
Vermischung von Erkenntnis und Werturteilen ist untersagt
Daher die "geistige Not der Moderne“. Bisher wurden Ethik und Erkenntnis als einander gegenseitig durchdringend gesehen. Die Wissenschaft hat diese beiden Bereiche scharf getrennt; sie untersagte die Vermischung von Erkenntnis- und Werturteilen, obwohl sie ihre Verknüpfung Im Handeln und Reden forderte. Dieses Verbot, durch das die objektive Erkenntnis begründet wird, ist aber selbst nicht objektiv, es ist eine moralische Verhaltensvorschrift, eine ethische Entscheidung, und zwar eine solche, die nicht von einem göttlichen Helden, einem Religions- oder Philosophiestifter getroffen wurde, sondern die der Mensch sich selbst auferlegt - als ein einsamer „Zigeuner am Rande des Universums, das für seine Musik taub ist und gleichgültig gegen seine Hoffnungen, Leiden oder Verbrechen".
Allein diese „Ethik der Erkenntnis" hat unsre Welt von heute geschaffen, nur sie kann sie weiter lenken. Da sie das hohe Ideal der Objektivität festlegt, befriedigt sie auch das anscheinend unauslöschliche Bedürfnis nach etwas, was über den Menschen hinausgeht, nach Transzendenz. Diesem neuen "überragenden Wert" kann der Mensch frei und in bewusster Entscheidung dienstbar werden und damit einen neuen Humanismus schaffen, denn die 'Ethik der Erkenntnis" achtet im Menschen den Schöpfer und Bewahrer eben dieser Transzendenz, achtet aber auch sein biologisches Erbe, das "Fleisch", ebenso wie das sozio-biologische: „den Mut, die Nächstenliebe, die Grossmut und den schöpferischen Ehrgeiz".
Zitieren wir nochmals Demokrit: 'Die Wahrheit zu sagen ist Pflicht, nicht, viel Rede zu machen" (Fr. 225); "Einem weisen Mann steht jedes Land offen, denn einer trefflichen Seele Vaterland Ist das Weltall" (Fr. 247).
Eine aufgesetzte Ethik?
Ist nun Monods Theorie ein plumper Materialismus, ein objektiver Idealismus oder eine Art geläuterter Anthropozentrismus wie ihn schon Xenophanes (6. Jh. v. Chr.) geisselte und Protagoras (5. Jh. v. Chr.) in seinem Satz „Der Mensch ist das Mass aller Dinge" verfocht? So fürchterlich neu ist auch das Objektivitätspostulat, der Primat der Erkenntnis (Demokrit, Fr. 11, 53, 181) oder die Entdeckung der Kluft zwischen Glauben und Wissen sowie der Verschränkung zwischen Zufall und Notwendigkeit, Freiheit und Zwang oder zwischen Beständigkeit und Wechsel nicht, jedenfalls älter als Galilei und Descartes.
Hat da also wieder einmal einer Götzen und Ideologien vom Sockel gestürzt, den Teufel durch den Beelzebub substituiert, den Bund Mensch-Natur oder Mensch-Schöpfergott zerrissen und durch die Maxime ersetzt: "Der Mensch ist sein eigener Gott", oder mit Demokrit: "Der Mensch, eine kleine Welt" (Fr. 34)?
Es ist eben nicht leicht, aus Forschungsergebnissen Ethik herauszudestillieren. Vielleicht ist der Weg von der DNS zu Wert und Pflicht unbegehbar. Auch Monod bewegt sich vom einigermassen sicheren Wissen zusehends in den Nebel begründeter Annahmen, "einzig vorstellbarer Hypothesen", Extrapolationen und am Schluss gar des "Wenn es - wie ich glaube - wahr ist ...".
Ein Satz von Monod - der fast wörtlich schon von Sir Arthur S. Eddington († 1944) geprägt wurde - fasst alles zusammen: "Das Schicksal zeigt sich in dem Masse, wie es sich vollendet - nicht im voraus."
Der Mensch ist also frei zur - stoischen, buddhistischen oder konfuzianischen - Selbstbestimmung in Selbstverantwortung gegenüber seinem Erbe und seinen bisher unausgeschöpften Möglichkeiten: "Der Geist, der sich gewöhnt, aus sich selbst die Freuden zu schöpfen" (Demokrit, Fr. 146).
Literatur
Hermann Diels: Die Fragmente der Vorsokratiker. Reinbek: Rowohlt 1957.
(geschrieben im Oktober 1971; erschienen in den „Basler Nachrichten“ am 15. Dezember 1971)
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