Mittwoch, 13 April 2016 – 11:09 Uhr

Ungeahnte Komplexität der Vererbung: Neue Forschungsergebnisse stellen Makroevolution in Frage

Neue Forschungsergebnisse stellen Makroevolution in Frage

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Atemberaubend komplex. Wie soll sich so etwas entwickelt haben? Zwei Wissenschaftler berichten. Von Arthur Chadwick (Biologe und Geologe an der Southwestern Adventist University in Texas) und Leonard Brand (Biologe und Paläontologe an der Loma Linda Universität in Kalifornien)

Wir sind Wissenschaftler und glauben daran, dass der Schöpfungsbericht in Genesis wörtlich zu nehmen ist. Das hat unseren Glauben während unserer Zeit als Studenten und Doktoranden, aber auch in unserem Berufsleben als Wissenschaftler vor viele Herausforderungen gestellt. Manchmal haben uns diese Herausforderungen erschüttert, verwirrt, oder wir wussten einfach nicht, wie wir eine bestimmte Information einordnen sollten. Häufig gingen wir auf die Knie und studierten Gottes Wort, um uns zu versichern, dass wir uns in die richtige Richtung bewegten. Jedes Mal wurden wir ermutigt, die Fakten sorgfältiger zu studieren, die uns vor diese Herausforderung gestellt hatten.

Eine der besonderen Herausforderungen war die Frage der Makroevolution. Die Theorie der Makroevolution besagt, dass die ersten lebenden Zellen, ja alle Lebensformen, das Ergebnis nicht gelenkter, natürlicher Prozesse seien, die ohne den Eingriff einer äußeren Macht (Gott) stattgefunden hätten. Diese Theorie trat im 19. Jahrhundert ihren Eroberungszug an, als die Wissenschaftler noch nichts von der Komplexität lebender Zellen wussten. Man konnte leicht glauben, dass eine Zelle spontan entstanden war, als man noch annahm, sie sei kaum mehr als ein Sack mit Flüssigkeit.

Die DNA kommt ins Spiel

Als wir immer höhere Komplexität in der Zelle entdeckten, darunter die DNA, blieb den Wissenschaftlern im 20. Jahrhundert nur der Glaube, dass dieses erstaunliche System von Molekülen, das allem Leben zugrunde liegt, durch Zufall entstanden sei. Wie hätte man es sonst erklären können? Jedenfalls konnten sie nicht die Vorstellung eines Schöpfers akzeptieren, da ihr Weltbild diese Möglichkeit nicht zuließ. Jetzt im 21. Jahrhundert haben drei entscheidende Entdeckungen das Fundament ausgehöhlt, auf der die Lehre vom evolutionären Ursprung aller Lebensformen zu basieren scheint.

Entdeckung 1: Das Humangenomprojekt

Die zwei Prozent. Im Jahr 1990 startete das Humangenomprojekt als ein massiv finanzierter Aufwand einer großen Anzahl von Wissenschaftlern. Sie sollten die gesamte Informationssequenz der menschlichen DNA bestimmen. Die Wissenschaftler entdeckten sehr zu ihrer Verwunderung: Nur ein Bruchteil (etwa 2 Prozent oder 20.000 Gene) der menschlichen DNA codiert Proteine (den Bauplan für bestimmte Eiweiße). Man wusste jedoch, dass fast 100.000 verschiedene Proteine in den menschlichen Zellen hergestellt werden. Dieses Missverhältnis erforderte eine Erklärung, und die Erklärung war verblüffend: Es stellte sich heraus, dass die sogenannten Exone, jene Abschnitte der DNA, die eine Aminosäurensequenz in einem Protein codieren, verschieden kombiniert werden konnten. Dadurch waren sie in der Lage, unterschiedliche Proteine herzustellen. Zwei Prozent unserer DNA reichten also aus, um alle nötigen Proteine herzustellen.

Es musste also noch eine andere Kontrollebene existieren, die darüber entschied, welche Exone in welcher Reihenfolge zusammengesetzt werden mussten, damit ein bestimmtes Protein entstand. Dann musste es eine weitere Kontrollebene geben, die den Prozess steuerte usw. Dieses mehrstufige DNA-Management-System war weitaus komplexer, als man es sich bis dahin vorgestellt hatte.

Die 98 Prozent. Wofür waren aber die anderen 98 Prozent der DNA zuständig? Die Evolutionsbiologen hatten schon vor langer Zeit entschieden, dass alle Abschnitte der DNA, die nicht unmittelbar Proteine codierten, »Junk-DNA« seien. Diese nichtcodierende DNA, so erklärten sie, verändere sich durch Zufallsmutationen, um neue Gene zu schaffen. Sobald diese funktionsfähig seien, würden sie das aktive Genom des Organismus erweitern. Auf diese Weise hätte mit der Zeit aus einer Amphibie ein Reptil, aus einem Reptil ein Säuger und aus einem Säuger ein Mensch werden können. Tatsächlich wurde diese »Junk-DNA« unter Biologen schnell zu einem starken Argument für die Evolution.

Doch die Probleme waren schon im Anmarsch. Eine neue, massiv vom Staat finanzierte Initiative mit dem Namen ENCODE-Projekt startete. Sie sollte herausfinden, was die 98 Prozent der DNA bewirkten, die keine Eiweiße codierten. Im September 2012 veröffentlichte das Projekt gleich eine ganze Reihe von Abhandlungen über das Ergebnis der Arbeit.1 Die Arbeitsgemeinschaft verkündigte: Mindestens 80 Prozent, wenn nicht viel mehr der menschlichen DNA, die man als »Junk« deklariert hatte, übe sehr wohl Funktionen aus. Sie sei nicht nur funktional, sondern sogar höchst wichtig!

Ein Großteil dieser 98 Prozent der DNA codiere zwar nicht unmittelbar Proteine, aber er steuere das Eiweißproduktionssystem; er sei Teil der multifunktionalen Steuerung des genetischen Systems. Die Evolutionisten verwarfen den Bericht schnell, obwohl mehr als 400 der führenden Molekularbiologen der Welt an dem Projekt mitgearbeitet hatten. Doch die Ergebnisse hielten weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen stand und sind nun weithin akzeptiert.

Die proteincodierenden Gene – 2 Prozent der DNA2 – sind denen aller Tiere sehr ähnlich. Wir teilen 70 Prozent unserer proteincodierenden Gene (70 Prozent von 2 Prozent) mit dem Eichelwurm, 92 Prozent mit der Maus und bis zu 96 Prozent mit dem Schimpansen. Der Rest der DNA (98 Prozent) ist eindeutig das, was einen Menschen vom Eichelwurm, der Maus oder dem Schimpansen unterscheidet. Das war ein heftiger Schlag für die Evolutionstheorie. Die Kreationisten hatten ihn aber schon lange vorhergesagt, weil sie erkannt hatten, dass ein Designer eine Zelle nicht mit Gerümpel (Junk) belasten würde.

Es ist wie eine gut organisierte Maschinenwerkstatt, wo man hunderte und tausende Schubladen an der Wand findet. In jeder Schublade sind Werkzeuge oder Teile, die für den Bau all dessen benötigt werden, was diese Werkstatt so alles herstellen kann. In einer Schublade findet man Bohrereinsätze in einer bestimmten Größe, in den anderen Schubladen Bolzen, Unterlegscheiben oder Muttern. Jede Schublade enthält etwas Besonderes, aber Unverzichtbares für den Bau eines Produkts. Nicht alle Produkte erfordern die Verwendung aller Schubladen.

Diese Schubladen stellen die proteincodierenden Gene dar. Sie sind wichtig, ja wesentlich, aber sie können ohne den Mechaniker und den Bauplan alleine nichts produzieren. Erhält der Mechaniker den Bauplan, sucht er sich die verschiedenen Teile zusammen, schaltet die nötigen Maschinen ein und produziert mit den Fertigkeiten, die er in jahrelanger Erfahrung gesammelt hat, das gewünschte Produkt. Ohne den Mechaniker und den Bauplan könnte die Werkstatt überhaupt nichts herstellen. Der Mechaniker und der Bauplan entsprechen der Steuerungs-DNA, die den Großteil des Genoms ausmacht. Mit der Evolution lässt sich nun nicht erklären, wie dieses genetische System entstanden sein soll. Doch damit fangen die Probleme der Evolutionslehre erst an; es geht noch weiter.

Entdeckung 2: Epigenetik

Bis vor ein paar Jahren war es ein Dogma in der Biologie, dass die Gene alles steuern, und dass Gene bestimmen, wer man ist und was man werden kann. Das hat sich inzwischen geändert. Ganze Generationen von Studenten der Naturwissenschaft hat man den Glauben vermittelt, dass eine Vererbung, die nicht über DNA erfolge (auch als Lamarckismus bekannt) völlig absurd sei: Zum Beispiel könnten Giraffen keinen langen Hals bekommen, weil ihre Vorfahren sich nach immer höher hängenden Blättern in den Bäumen strecken würden. Doch vor zwei Jahrzehnten begannen Wissenschaftler zu erkennen, dass es eine Kontrollebene gibt, die Teile der DNA an- und abschaltet, ohne die Information in der DNA selbst zu verändern.

Diese epigenetischen Veränderungen, die von außerhalb der DNA kommen, haben Auswirkungen auf die Anatomie, die Funktion und sogar das Verhalten des Tieres.3 Im Jahr 2014 konnten Wissenschaftler an Mäusen überzeugend zeigen, dass eine Maus, die eine Abneigung gegen einen besonderen, angenehmen Duft erlernte (die Tiere erhielten elektrische Schläge, wenn sie den Duft riechen konnten), diese Abneigung bis zu drei oder vier Generationen an ihre Nachkommen vererben konnte. Der Titel, den die Herausgeber ihrem Kommentar in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature gaben, bringt das auf den Punkt, was jedem Bibelleser sofort einfällt: »Epigenetik: Die Sünden der Väter.«4

In dem Beispiel der Mäuse und bei anderen epigenetischen Effekten hat die Vererbung nichts mit irgendwelchen Mutationen oder anderen Veränderungen der DNA zu tun. Die epigenetischen chemischen Veränderungen werden den Nachkommen so lange wie nötig weitervererbt und können in zukünftigen Generationen wieder rückgängig gemacht werden. Die Ernährung, das Verhalten oder der Stresslevel der Mutter können sich zum Beispiel während der Schwangerschaft auf das Kind auswirken ohne irgendwelche DNA-Mutationen, und diese Änderungen können dann an die Folgegenerationen weitervererbt werden.

Die Epigenetik stellt eine dramatische Herausforderung für die Evolution dar. Die Evolution macht es erforderlich, dass jede neue genetische Information durch zufällige Veränderungen entsteht. Ohne einen Schöpfer kann der genetische Prozess aber nicht im Voraus wissen, was das Tier brauchen wird. Doch die Epigenetik erlaubt es der Umwelt, Veränderungen einzuleiten, die hilfreich sind, ohne dass dabei die natürliche Selektion einen Beitrag leisten würde. Welche Kontrollmechanismen und welches Design stecken hinter einem derart ausgeklügelten System, das Verhaltensformen bleibend weitervererben kann, ohne dabei die Gene zu verändern? Das ist mit der Evolutionstheorie in ihrer jahrhundertealten Form nur schwer zu erklären. Doch es sollten noch mehr Herausforderungen auf die Evolution zukommen.

Entdeckung 3: Orphan-Gene

Mit »Orphan-Gen« (Waisen-Gen) bezeichnet man eine proteincodierende Region (Gen) in einem Lebewesen, das nicht in anderen verwandten Lebensformen, ja vielleicht nicht einmal in anderen Arten zu finden ist. In anderen Worten: Es gibt keine ähnlichen »Ahnen-Gene«, aus denen sich das Orphan-Gen hätte entwickeln können. Es ist einfach da und erfüllt eine Aufgabe, die nur diesem Lebewesen eigen ist wie zum Beispiel die Honigproduktion bei der Biene.5 Es sieht so aus, als sei das Lebewesen mit diesem Gen geplant worden, weil dieses bestimmte Lebewesen es braucht. Orphan-Gene sind in allen Lebensformen zu finden und stellen ein kritisches, vielleicht sogar fatales Hindernis für alle dar, die den Ursprung der Lebensformen durch den Evolutionsprozess erklären wollen.

Die Forschung versucht weiter die Gesamtzahl aller Orphan-Gene zu ermitteln.  Zurzeit geht man von 10 bis 30 Prozent aller bekannten Gene aus, die Zahl wird aber wahrscheinlich noch steigen. Mehr als 1000 Waisen-Gene allein hat der Mensch. Mindestens einige dieser Gene sind sehr wichtig; eines davon ist für das große Gehirn verantwortlich, das der Mensch besitzt.6

Eine Erklärung, die zu dieser Entdeckung passt, besteht darin, dass die Gene schon Teil der Schöpfung am Anfang waren und dass ihre Existenz in den einzelnen Organismengruppen sich aus ihrem ursprünglichen Design ergibt. Vielleicht sind einige dieser Waisengene Gene, die durch veränderte Umweltbedingungen nach dem Auftreten der Sünde (Epigenetik) aktiviert wurden. Auf jeden Fall stellen sie eine ernüchternde Herausforderung für die Evolutionslehre dar.

Eine bessere Erklärung

Die Evolutionstheorie behauptet, dass neue und verschiedene Formen von Organismen wie Fische, Reptilien und Säuger ohne Schöpfer entstanden sind. Diese Theorie ist nun durch die ausgeklügelten Mechanismen der Molekularbiologie, die im letzten halben Jahrhundert entdeckt wurden, ernsthaft in Frage gestellt. Die Evolutionstheorie wird zwar weiter aufrechterhalten, weil sie künstlich ernährt wird durch die philosophische Bindung an den Naturalismus. Dieser geht nun einmal davon aus, dass das Leben keinen Schöpfer hat. Mit den drei vorgestellten Entdeckungen – der Epigenetik, den Ergebnissen des ENCODE-Projekts und den Orphan-Genen – muss man sich allerdings fragen, ob diese »künstliche Ernährung« für die makroevolutionäre Theorie sich auf Dauer halten lässt. Für viele bleibt der Naturalismus und die Makroevolution zwar die einzig akzeptable Erklärung für das Leben, aber diese Bindung beruht immer mehr auf Philosophie, und nicht auf adäquaten Beweisen. Wir hoffen, dass sich Anhänger der Evolution davon überzeugen lassen, dass es eine bessere und tragfähige Alternative gibt, die nicht nur erklärenden Wert in der Naturwissenschaft hat, sondern auch denen ewiges Leben verheißt, die sie annehmen.

1. ENCODE. Dreißig Abhandlungen wurden gleichzeitig in verschiedenen wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht, darunter acht Artikel und Berichte in 1. Nature 489 (6. Sept. 2013): 45-113. Siehe auch N. Carey, Junk DNA: A Journey Through the Dark Matter of the Genome (New York: Columbia University Press, 2015).
2. J. Cohen, »Relative Differences: The Myth of 1%,« in Science 316 (29. Juni 2007): 1836.
3. B. G. Dias und K. J. Ressler, »Parental Olfactory Experience Influences Behavior and Neural Structure in Subsequent Generations« in: Nature Neuroscience 17 (2014): 89-96. Vgl. D. Noble, »Physiology Is Rocking the Foundations of Evolutionary Biology,« in: Experimental Physiology 98 (2014): 1235-1243. Doi: 10.1113/expphysiol.2012.071134.
4. V. Hughes, »Epigenetics: The Sins of the Fathers« in: Nature 507 (6. März 2014): 22-24.
5. B. R. Herb, F. Wolschin, K. D. Hansen, M. J. Aryee, B. Langmead, R. Irizarry, G. V. Amdam und A. P. Feinberg, »Reversible Switching Between Epigenetic States in Honeybee Behavioral Subcastes« Nature Neuroscience, Nr. 10 (2012): 1371-1373. Vgl. W. C. Jasper, T. A. Linksvayer, J. Atallah, D. Friedman, J. C. Chin und B. R. Johnson, »Large-scale Coding Sequence Change Underlies the Evolution of Postdevelopmental Novelty in Honeybees« in: Molecular Biology and Evolution 32, Nr. 2 (2015): 334-346.
6. M. Florio, M. Albert, E. Taverna, T. Namba, H. Brandl, E. Lewitus und W. B. Huttner, »Human-specific Gene ARHGAP11B Promotes Basal Progenitor Amplification and Neocortex Expansion« in: Science 347, Nr. 6229 (2015): 1465-1470.

Übersetzung mit freundlicher Genehmigung der Redaktion des Adventist Review

Englische Originalfassung


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