Da die Theorie der Hyperzeller unmittelbar an die Abstammungslehre Darwins anknüpft und sich im besonderen auf sein Konzept der natürlichen Auslese stützt, möchte ich zuallererst einige der wichtigsten Gedanken dieses bahnbrechenden Forschers in Erinnerung rufen. In seinem 1859 veröffentlichten Werk Über die Entstehung der Arten gründete er seine Behauptung, daß alle Lebewesen einschließlich des Menschen von gemeinsamen Urvorfahren abstammen, auf drei Prämissen, die er durch eine beeindruckende Zahl von Beobachtungen und Forschungsergebnissen untermauerte. Manche seiner Argumente und Schlußfolgerungen mögen heute naheliegend, ja sogar selbstverständlich erscheinen, doch sie waren es damals keineswegs. Wie der deutsche Naturforscher Ernst Haeckel, ein besonders tatkräftiger Verfechter der neuen Lehre, hervorhob, sind von alters her überkommene Vorstellungen von außerordentlicher Macht. Nach der damals allgemein herrschenden Überzeugung waren die verschiedenen Arten von Pflanzen und Tieren Einzelschöpfungen, die nach religiösen Ansichten Götter in die Welt gesetzt hatten – oder nach jener von Aristoteles eine zielhafte Kraft, die er »Entelechie« nannte.

Darwins erste Prämisse war die Behauptung, daß sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren bei der Fortpflanzung auch Nachkommen entstehen, die sich durch erbliche Merkmale von der Norm unterscheiden. Dies war den Tier- und Pflanzenzüchtern, auf deren Erfahrungen sich Darwin überzeugend stützen konnte, bestens bekannt.

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Darwins zweite Behauptung, die sich nicht minder leicht beweisen ließ, besagte, daß sowohl Pflanzen als auch Tiere, wenn sie in günstige Lebensbedingungen gelangen, weit mehr Nachkommen hervorbringen, als das betreffende Gebiet ernähren kann. Insekten produzieren oft Tausende, ja viele Zehntausende von Nachkommen, Fische im Lauf ihres Lebens nicht selten Hunderttausende, ja Millionen. Die logische Folge ist, daß nicht alle Nachkommen überleben können. Sie fallen Raubfeinden zum Opfer oder gehen durch sonstige Umwelteinwirkungen zugrunde. In einem durchaus allgegenwärtigen und sehr harten »Kampf ums Dasein« können sich somit nur die Bestgeeigneten durchsetzen und zur Fortpflanzung gelangen – »the fittest«, wie sich im Englischen so treffend formulieren ließ. Der Kampf ums Dasein (»struggle for existence«) darf, wie Darwin ausdrücklich hervorhob, nicht allzu wörtlich genommen werden. Der jeweilige Feind sei durchaus nicht immer ein Lebewesen und auch keineswegs stets in konkreter körperlicher Auseinandersetzung wirksam. Hitze und Kälte können Nachkommen ebenso vernichten wie Wellenschlag, Lichtmangel und viele andere widrige Umstände. Ein höchst fataler Feind, so legte Darwin unmißverständlich dar, sind kurioserweise die Artgenossen. Sie haben es ja auf die gleichen Nahrungsquellen abgesehen und sind den gleichen Umweltbedingungen angepaßt. Könnten alle Nachkommen einer Art überleben, so argumentierte er, dann könnte der Planet Erde sie bald nicht mehr beherbergen. Nur ein winziger Bruchteil könne sich durchsetzen – und zwar im Durchschnitt pro Elternpaar nicht mehr als zwei. Denn überall zeigten ihm seine sorgfältigen Studien, daß die Zahl der Individuen einer Art in einer bestimmten Gegend ziemlich konstant ist. Entstehen leistungsfähigere Arten, die andere verdrängen, dann

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können sie sich für einige Zeit vermehren. Doch dann stoßen sie wieder an natürliche Grenzen und müssen sich in die Gegebenheiten ihrer jeweiligen Umwelt einfügen.

Und somit – dritte Behauptung – kommt es zu einer »natürlichen Auslese« der jeweils für einen bestimmten Lebensraum bestgeeigneten Arten. Aufgrund der Variabilität der Individuen passen sie sich fortwährend in kleinen Schritten den Umweltbedingungen besser an. Die adaptive Verbesserung der Pflanzen und der Tiere, die Verdrängung weniger geeigneter Arten durch ihnen überlegene, ist somit keineswegs das Ergebnis bewußter Willensakte übersinnlicher Kräfte. Diese Höherentwicklung ist ein zwar langsamer, jedoch durchaus gesetzmäßiger Vorgang. Je genauer sich Darwin im einzelnen mit dieser Verknüpfung von Ursachen und Auswirkungen befaßte, um so mehr mußte er einsehen, daß es nur in seltenen Fällen, wenn überhaupt, möglich ist, genaue Gründe dafür anzugeben, was Individuen einer Art jenen von anderen – oder solchen der eigenen Art – in diesem Kampf um Lebensraum, Nahrung, gegen Raubfeinde und Naturgewalten überlegen macht. Die natürliche Auslese bewirkt so ganz von selbst, daß sich die Lebewesen immer besser den Umweltbedingungen anpassen, sich neue Lebensmöglichkeiten erobern, neue Nischen erschließen, sich so in differenzierte Arten aufspalten, vom Meer ans Land, ja sogar in die Luft übersiedelten und die erstaunlichsten Spezialisten (nicht zuletzt die Parasiten von anderen Lebewesen) hervorbrachten.

Die gestaltende Kraft bei diesem Vorgang, der sich über außerordentlich lange Zeitspannen fortgesetzt hatte, war somit kein gezielter Wille, ja konnte es kaum sein. Denn was immer auch ein Schöpfer schuf: Änderte er nicht auch die gegebenen Naturgesetze

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oder die lokalen Verhältnisse, dann konnte er gar nicht darauf Einfluß nehmen, was sich durchsetzte und was nicht. Darwin selbst sprach das nicht explizit aus, doch ergibt sich dieser Schluß zwangsläufig. Gestalter der so zahlreichen verschiedenen Arten war somit eine »natürliche Auslese des jeweils Bestgeeigneten« (eine »natural selection«). Und hier machte Darwin in aller Deutlichkeit klar, wie komplex die Wechselwirkungen waren, aus denen sich diese Auslese schließlich ergab, wie praktisch unmöglich, sie in Zahl und Wort zu fixieren.

In den letzten Jahrzehnten wurde in der Wirtschaft als besonderes Novum hervorgehoben, wie »vernetzt« die Vorgänge sind, die hier schließlich zum Erfolg führen, wie naiv die bisherige Gepflogenheit »linearen Denkens« ist. Auf ebendiese Vernetztheit im Bereich der Lebensgemeinschaften, also im Naturbereich, wies bereits Darwin anhand zahlreicher Beispiele in aller Eindringlichkeit hin.

Er hielt es für beinahe aussichtslos, in einem natürlichen Biotop festzustellen, wodurch eine Pflanzenart der anderen überlegen wurde oder aufgrund welcher Eigenschaften eine Tierart eine andere allmählich verdrängte. Auf einer vom Menschen kaum berührten unfruchtbaren Heide in Staffonshire stieß er auf ein »einige Morgen großes Stück, das vor 25 Jahren eingezäunt und mit einigen Kiefern bepflanzt worden war«. Er staunte über den Unterschied der Vegetation in dem eingezäunten Stück gegenüber der übrigen Heide, der größer war, »als man gewöhnlich wahrnimmt, wenn man von einem Boden auf einen ganz verschiedenen übergeht«. Nicht nur war hier das Zahlenverhältnis der Heidepflanzen gänzlich verändert, sondern es gediehen in dem eingezäunten Stück noch weitere zwölf Arten (Ried- und andere Gräser nicht mitgerechnet), von denen auf

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der Heide nichts zu finden war. Die Auswirkung auf die hier festzustellende Insektenvielfalt war so groß, daß er in diesem Stück sechs Arten insektenfressender Vögel beobachtete, die er in der umgebenden Heide nirgends sah, während dort wieder drei andere Arten lebten. Darwin stellte hier fest, wie bedeutsam sich die Einführung einer einzigen Baumart ausgewirkt hatte, »wo sonst durchaus nichts geschehen war, außer der Abhaltung des Viehs durch die Einfriedung«.

Als weitere Beobachtung führte Darwin an, wie etwa in Mittelamerika, wenn ein Wald abgeholzt wird, eine ganz andere Pflanzenwelt zum Vorschein kommt. Er schrieb: »Und doch ist beobachtet worden, daß die Bäume, die jetzt auf den alten Indianerruinen wachsen, deren früherer Baumbestand also abgeholzt worden sein mußte, jetzt wieder ebendieselbe Mannigfaltigkeit und dasselbe Artenverhältnis wie die umgebenden unberührten Wälder darbieten. Welcher Kampf muß hier jahrhundertelang zwischen den verschiedenen Baumarten stattgefunden haben, deren jede ihre Samen jährlich zu Tausenden abwirft! Was für ein Krieg zwischen Insekten und Insekten, zwischen Insekten, Schnecken und anderen Tieren mit Vögeln und Raubtieren, welche alle sich zu vermehren strebten, alle sich voneinander oder von den Bäumen oder ihren Samen und Sämlingen oder von jenen anderer Pflanzen nährten, welche anfänglich den Grund überzogen und hierdurch das Aufkommen der Bäume gehindert hatten.« Und er fügte hinzu: »Wirft man eine Handvoll Federn in die Luft, so müssen sie alle nach bestimmten Gesetzen zu Boden fallen; aber wie einfach ist das Problem, wohin eine jede fallen wird, im Vergleich zu der Wirkung und Rückwirkung der zahlreichen Pflanzen und Tiere, die im Laufe von Jahrhunderten Arten- und Zahlenverhält-

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nis der Bäume bestimmt haben, welche jetzt auf den alten indianischen Ruinen wachsen!«

Seit Darwins wegweisender Schrift hat die Biologie eminente Fortschritte gemacht. Mit immer besseren technischen Hilfsmitteln gelang es, bis in den Molekularbereich der Strukturen des Lebens vorzudringen, wobei die Entdeckung und teilweise Entzifferung des genetischen Kodes der Höhepunkt in der Erforschung der Urbausteine des Lebens ist. Auch was die Ursachen des Evolutionsverlaufs betrifft, wurden wichtige neue Zusammenhänge erkannt: die von Gregor Mendel entdeckten Gesetze der Vererbung, die Mechanik der Mutationen, die Rekombination der Erbfaktoren durch den sexuellen Vorgang, die Definition der Art als Genpool, die Auswirkung von Populationsgröße, von Isolation, genetischer Drift und von weiteren die Anpassungsvorgänge und die Artenbildung begünstigenden oder einschränkenden Faktoren. Der Selektionsvorgang und die durch ihn erklärbare Zweckmäßigkeit in der Natur sind für den heutigen Biologen schlichtweg Tatsachen. Für metaphysische Schöpfungsakte gibt es in der Evolution der Pflanzen und der Tiere keinerlei Anhaltspunkte. Wunder sind hier nirgends beobachtet worden. Vielmehr gibt es genug Beispiele dafür, daß Fortschritte oft nur über sehr erstaunliche Umwege zustande kamen, während eine richtunggebende »hilfreiche Hand« dies weit schneller und effizienter zustande gebracht hätte. Ich habe bereits in einer früheren Schrift darauf verwiesen, und wir werden auf Beispiele dafür noch zurückkommen.

Seit Darwin hat sich auch kaum etwas an der Schwierigkeit geändert, in der Praxis festzustellen, welche Strukturmerkmale und Eigenschaften eine Art der anderen überlegen machen, so daß sie diese allmählich verdrängt. Im Gegenteil: Der vielseitige

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Fortschritt in der Biologie führt zwangsläufig zu einer Aufsplitterung in eine immer größere Zahl von Fachrichtungen, was keineswegs dazu angetan ist, den Gesamtüberblick über das Lebensgeschehen zu erleichtern.

Wer sich an die Frage heranwagt, wie die natürliche Auslese die Artenbildung beeinflußt, an welchen Struktur- und Verhaltensmerkmalen sie ansetzt, der kann noch am ehesten bei solchen Arten zu einer Antwort kommen, die sich dem Leben in Extremräumen angepaßt haben. Wo es etwa besonders heiß, besonders kalt oder besonders trocken oder wo es extrem schwierig ist, an eine reiche Nahrungsquelle heranzukommen (wie etwa bei Endoparasiten), dort hat man einen klaren Anhaltspunkt dafür, welche neue Eigenschaft oder Fähigkeit sich als maßgebender Selektionsvorteil erweist und sich dann in kleinen Schritten immer mehr verstärken konnte. Bei Bakterien, die Temperaturen von –80° Celsius ertragen (sicher ein bedeutender Selektionsvorteil in polaren Gebieten), sind die morphologischen und physiologischen Leistungen, die das ermöglichen, bereits weitgehend analysiert. Von der Wüstenratte Dipodomys merriami, die extreme Trockenheit übersteht und deshalb Konkurrenten in manchen Gebieten überlegen ist, weiß man heute, daß sie durch hohe Produktion eines Hormons in der Hypophyse zu einer extremen Rückgewinnung von Wasser aus dem Harn befähigt ist. Bei der Larve des Ölkäfers Meloe, die auf Blüten hochklettert, sich am Pelz dort landender Bienen festklammert und von diesen in ihr Nest eingetragen wird (wo sie dann deren Larven und Vorräte verzehrt),

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kann man zumindest rückschließen, welche ethologischen und morphologischen Anpassungen für diese »Fitneß« erforderlich waren, die dazu führte, daß die natürliche Auslese diesem Käfer aufgrund solcher Spezialanpassungen seiner Larve gleichsam grünes Licht für seine Weiterentwicklung gegeben hat.

Zur generellen Beantwortung der Frage, wie die natürliche Auslese im einzelnen wirkt, sind jedoch solche Resultate nur von beschränkter Bedeutung. Denn naturgemäß vollzog sich die Lebensentwicklung in erster Linie in lebensgünstigen Regionen. Dort aber ist das Wirkungsgeflecht der Beziehungen zwischen den Arten meist so komplex, daß – wie Darwin durch sein Beispiel mit den in die Luft geworfenen Federn anschaulich hervorhob – eine Analyse der relevanten Faktoren kaum möglich, wenn nicht sogar praktisch undurchführbar ist. Dazu kommen aber noch weitere wesentliche Schwierigkeiten.

Häufig üben Organe mehr als nur eine Funktion aus. Dann können mutative Veränderungen, die bei einer Funktion zu Verbesserungen führen, gleichzeitig andere beeinträchtigen. Die Lunge der Wirbeltiere ist dafür ein Beispiel. Zu ihrer primären Funktion des Gasaustausches kam die sekundäre hinzu, den für Lautäußerungen notwendigen Luftstrom zu liefern. Beim Menschen führt das letztendlich dazu, daß er nicht gleichzeitig essen und sprechen kann. In diesem Fall ist der Nachteil so geringfügig, daß er die evolutionäre Entwicklung nicht bremste. In anderen Fällen ist es jedoch fraglich, ob funktionelle Fortschritte nicht durch Nachteile, die sie an ganz anderer Stelle verursachen, aufgewogen werden. Auf diese Thematik der mehrfachen Funktion von Organen (Funktionerweiterung) und ihre Folgen kommen wir in Kapitel 6 ausführlicher zurück.

Sodann müssen bei vielen Funktionen zahlreiche

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Organe zusammenwirken. Für den Blutkreislauf bei den Wirbeltieren sind die Verzweigungen der Kapillaren und der Gefäßverlauf im Körper nicht minder wichtig als das Herz, das diesen Kreislauf antreibt, und die Automatiezentren, die den Takt des Herzschlags je nach Anforderung steuern. Verbesserungen sind hier an sehr vielen Punkten möglich. Ebenso ist für die erfolgreiche Fortpflanzung des Kirschbaums die Innenstruktur der Blüten nicht weniger von Bedeutung als die Beschaffenheit des Kirschkerns, dessen harte Schale verhindert, daß die Verdauungssekrete des Vogels, der den Kern in seinem Magen transportiert, den darin enthaltenen Keimling zerstören. Fast bei jeder neuen Funktion gibt es komplexe Korrelationen, die den Selektionswert von Mutationen ebenfalls beeinflussen können.

Bei allen zur aktiven Bewegung fähigen Tieren hängt die Effizienz der Fortbewegungsorgane wesentlich von jener der sie steuernden Strukturen ab und umgekehrt. Nun wird das Verhältnis zwischen Körper und Verhalten bis heute häufig so dargestellt, als wäre die Zeitstruktur des Verhaltens von der Raumstruktur der Organe grundsätzlich verschieden. Das ist zwar plausibel, aber nur zur Hälfte richtig. Denn jede angeborene Verhaltensweise beruht auf Steuerungen, die ganz ebenso materielle Gefüge sind wie jedes Organ. Sie sind bloß um ein Vielfaches kleiner: unter Umständen »Schaltnetze« im molekularen Bereich. Das aber bedeutet, daß Mutationen, welche die mechanischen Steuerungsmechanismen betreffen – sowohl ihre »Hardware« als auch ihre »Software«, um diese Begriffe der Computertechnik zu übernehmen –, ebenso wichtig sein können wie solche bei den ausführenden Organen. Wie der Evolutionsforscher Ernst Mayr und der Philosoph Karl Popper hervorhoben, können erbliche Verhaltensänderungen der

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Ausgangspunkt für die Evolution morphologischer Strukturen sein (Schrittmacherprinzip, Speerspitzentheorie). Das ist eine zweifellos wichtige Einsicht, die durch zahlreiche Fakten bestätigt wird. Doch gibt es nicht minder viele Beispiele für den entgegengesetzten Zusammenhang, daß nämlich die Verbesserung eines ausführenden Organes zum Ausgangspunkt einer großen Zahl neuer, immer perfekterer Verhaltenssteuerungen werden kann. Die menschliche Hand mit dem opponierenden Daumen, die wir der kletternden Lebensweise unserer tierischen Vorfahren verdanken, zeigt dies deutlich. Schon Affen vermögen mit diesem perfekten Greiforgan zahlreiche für sie nützliche Tätigkeiten auszuführen (Augenwinkel und Nase reinigen, Flöhe suchen, Früchte pflücken usw.). Beim weit intelligenteren Menschen wurde die Zahl der Funktionen, deren Steuerungen durch Lernvorgänge im Gehirn aufgebaut werden (besonders im Berufsleben), geradezu Legion.

Eine weitere Schwierigkeit bei der Beurteilung der natürlichen Auslese ergibt sich, zumindest in der deutschen Sprache, aus der Abgrenzung der Begriffe »Funktion« und »Leistung«. Oft werden sie synonym gebraucht, indem eine »gute Funktion« gleichzeitig auch eine »gute Leistung« bedeutet. Wie wenig dies bei der Evolution der Organismen zutrifft, zeigt sich, wenn Umweltbedingungen sich verändern oder Arten neue Nischen erschließen. Verlieren in der Folge Organe an Bedeutung, so kann sich ihre Funktionsfähigkeit noch lange erhalten, um so mehr, als Rückbildungsvorgänge äußerst langsam erfolgen. Sie erbringen dann jedoch keine vom Lebewesen benötigte Leistung mehr, ja können zur genetischen Bürde, zum Selektionsnachteil werden. Andererseits können die Rudimente zurückgebildeter Organe, die keinerlei Funktion mehr erbringen, sehr wohl zum Ausgangs-

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punkt neuer Leistungen werden. Beim Übergang der Wirbeltiere zum Landleben wurden deren Kiemen funktionslos und allmählich zurückgebildet. Das primäre Kiefergelenk wurde durch ein neues ersetzt und verlor so ebenfalls seine Bedeutung. In der Embryonalentwicklung der Wirbeltiere werden diese längst nicht mehr gebrauchten Organe immer noch angelegt, und es ist erwiesen, daß aus ihren Rudimenten völlig andere Organe von hoher Leistungsfähigkeit entstanden sind. Aus dem dorsalen Teil des ersten Kiemenbogens entstand das als Steigbügel bezeichnete Gehörknöchelchen und aus den Rudimenten des primären Kiefergelenks die beiden weiteren: Hammer und Amboß. So kann funktionslos gewordene Struktur neue Leistungen erbringen und einen hohen Selektionswert gewinnen. Die natürliche Auslese ändert dann gleichsam ihr Votum.

Bei meiner Forschungstätigkeit in Korallenriffen wurde ich auf einen Zusammenhang aufmerksam, der an sich seit langem bekannt ist, jedoch meines Wissens noch nie zum besseren Verständnis der natürlichen Auslese und ihrer Wirkungsweise herangezogen wurde.

Besonders kleinere Riffe, die man als frei schwimmender Taucher von allen Seiten her gut studieren kann, sind ein weit besser zu überschauender Biotop als etwa ein Wald, eine Wiese oder ein Fluß. Ich konnte hier auf engem Raum bei kleinen und mittelgroßen Fischarten sehr verschiedene Verfahren zur Abwehr größerer Raubfische studieren.

Manche Arten hatten an verschiedenen Körperstellen Stacheln ausgebildet, einige sogar mit Giftdrüsen.

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Das Verhalten größerer Raubfische zeigte deutlich, daß sie deswegen von diesen gemieden wurden. Bei anderen hatte sich eine Verhaltenssteuerung entwickelt, die sie befähigte, bei Annäherung eines Feindes durch eine blitzschnelle Bewegung im Sandboden zwischen den Riffen zu verschwinden, und zwar so geschickt, daß nach Absinken des aufgewirbelten Sandes keinerlei Kontur oder Aufwölbung verriet, wohin sie verschwunden waren. Eine wieder andere Methode der Abwehr zeigten Fischarten, deren Musterung und Färbung jenen des Grundes oder der Korallen so glichen, daß sie dort praktisch nicht zu erkennen waren. Bei Gefahr suchten sie solche sie schützenden Plätze auf. Schollen – wie auch zehnarmige Tintenfische – hatten diese Abwehr noch insofern verbessert, als sie Färbung und Musterung ihrer Haut auf das täuschendste verschiedenen Böden und Korallenstrukturen anpassen können. Eine Scholle, die halb auf hellem Sand und halb auf geflecktem Geröll lag, war säuberlich auf der einen Hälfte sandfarben und auf der anderen Hälfte gefleckt.

Bei den mich besonders interessierenden Haien sah ich, wie Schiffshalter (Echeneis) diese großen Räuber zu ihrem Schutzschild machen. Sie schwimmen dicht am Körper des Haies, was ihnen einen doppelten Vorteil bietet: Ihre Beute, vor allem kleine Rifffische, sind für den Hai nicht groß genug; er ist für sie deshalb keine Gefahr. Nähert er sich, dann weichen sie, wenn überhaupt, nur eben geringfügig aus. So kommen sie dem Schiffshalter dicht vors Maul und werden von ihm aufgeschnappt. Jene Raubfische, für die der Schiffshalter selbst eine verloc kende Beute wäre, wagen sich wiederum nicht in die Nähe des Haies. So ist Echeneis gleichzeitig auch bestens geschützt. Für den Hai ist er offenbar zu klein und zu wendig. Außerdem frißt er auch Ektoparasiten, die

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sich an der Haut des Haies festsetzen, und wird wohl auch deshalb von ihm geduldet. Schließlich hat sich beim Schiffshalter in seiner langen phylogenetischen Entwicklung die Rückenflosse in eine Saugscheibe umgewandelt, so daß er sich, wenn er müde oder satt ist, an der Haut des Haies festsaugen kann und so Energie spart. Alles in allem lebt dieses Tier in einer höchst perfekten Situation – ein Beispiel für die Erschließung einer Nische, die sowohl Nahrung als auch Schutz bietet und der sich diese Fischart morphologisch wie in ihrem erbfixierten Verhalten bestens angepaßt hat.

Vergleicht man diese vier angeführten Methoden zur Abwehr von Raubfeinden, so erweisen sie sich in jeder Hinsicht als grundverschieden. Die Ausbildung von Stacheln und Giftdrüsen erfordert ganz andere Zelldifferenzierungen als die Ausbildung einer Verhaltenssteuerung zum spurlosen Verschwinden unter dem Sand. Und wieder andere Mutationen sind erforderlich, um zur Tarnung geeignete Hautmusterungen und Färbungen zu bewirken – samt entsprechenden Sinnes- und Gehirnleistungen, um die Qualität des Bodens und der unmittelbaren Umgebung richtig einzuschätzen. Und wieder gänzlich andere Anpassungen im Verhalten und in der Organgestaltung sind erforderlich, um gar ein großes Raubtier wie den Hai gleichsam in einen persönlichen Schutzschild zu verwandeln.

Gleich ist indes eines: das Ergebnis. Bei jeder der vier so grundverschiedenen Anpassungen ging es letzten Endes um die für sämtliche Tiere lebenswichtige Leistung, nicht selbst im Magen eines anderen zu enden. Hier gewann ich, so schien mir, einen wichtigen Einblick in das Wesen der natürlichen Auslese.

Diese diffuse Vielheit von Faktoren, die den Weg der Artenbildung und damit den Weg der Lebensentfal-

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tung steuert, ist sozusagen am Detail gar nicht unmittelbar interessiert. Sie wertet bloß den Erfolg. Gelingt es einer Fischart – auf welche Weise auch immer –, Raubfeinde erfolgreich abzuwehren, dann ist das für ihr Bestehen und ihre Weiterentwicklung ein wichtiger Pluspunkt. Hat sie darüber hinaus aufgrund ihrer Abwehrmethode auch noch weniger Ausfälle als ihre Konkurrenten, die der ungefähr gleichen Beute nachstellen, dann bedeutet das einen zusätzlichen Selektionsvorteil. Im statistischen Mittel weist sie eine höhere Leistungsfähigkeit auf, setzt sich gegenüber der Umwelt einschließlich Konkurrenten besser durch. Oder anders formuliert: Sie besteht aufgrund völlig anderer Zelldifferenzierungen besser gegenüber der natürlichen Auslese. Sie vermag konkurrierende Arten Stück für Stück zurückzudrängen oder schließlich sogar deren Ausscheiden aus diesem Wettkampf zu bewirken.

Weitere Strategien der Feindabwehr fand ich bei den Fischen rings um die Korallenriffe in beträchtlicher Zahl. Vertreter sehr verschiedener Arten fliehen, wenn Raubfeinde auftauchen, blitzschnell und gezielt in Höhlen oder Spalten, die sie zu ihrem Schutzorgan erwählt haben. Oder sie ziehen sich in selbstgegrabene Schlupfwinkel unter Steinen oder im Sand zurück. Die fliegenden Fische (Exocoetidae) erheben sich über die Wasseroberfläche und entziehen sich so der Sicht ihrer Verfolger. Bei ihnen haben sich die Brustflossen flügelartig erweitert und der untere Abschnitt ihrer Schwanzflosse ist stärker ausgebildet. Diese Anpassungen ermöglichen es diesen Fischen, als Mittel der Feindabwehr im etappenweisen Gleitflug über 100 Meter weit zu fliegen. Manche harmlose Fischarten sind in ihrem äußeren Habitus gefährlichen Fischarten zum Verwechseln ähnlich (Mimikry) und werden deshalb nicht angegriffen. An-

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dere leben im Schwarm, wo der Konfusionseffekt sie gegen Angreifer schützt. In diesem Fall gelangen die Räuber zwar dicht an die Beute heran, werden aber durch die kreuz und quer schießenden Fische abgelenkt und daran gehindert, sich auf ein Individuum zu konzentrieren. Nur wenn es ihnen gelingt, einzelne Tiere vom Schwarm zu trennen, gelangen sie an ihr Ziel. Wieder andere Fischarten können aufgrund perfekter Stromlinienform besonders schnell schwimmen, was ihnen bei der Verfolgung von Beute, aber auch bei Flucht gleichermaßen dient. Anemonenfische (Amphiprion) finden wieder genau dort Schutz, wo andere Fische verschlungen und verdaut werden: zwischen den Fangarmen und im Verdauungstrakt großer Seeanemonen. Man nimmt an, daß diese sie an einer chemischen Substanz in ihrem Hautschleim erkennen und es zu dieser Symbiose kam, weil die Fische sie von Parasiten und Abfällen befreien. Schließlich setzen sich viele Fische gegen Angreifer durch Bisse und Schwanzschläge zur Wehr.

Bei jeder dieser Methoden (man kann ebenso von »Strategien«, »Techniken« oder »Verfahren« sprechen) spielen sowohl Strukturbildungen als auch angeborene Verhaltensweisen eine wichtige Rolle. Doch was letztlich zählt, ist das Ergebnis, der Erfolg. Worauf es wirklich ankommt, ist die Wirksamkeit der jeweiligen Methode, die sich am Verhältnis zwischen gelungenen und mißglückten Abwehrleistungen auch meßbar erfassen läßt.

Das aber gilt nicht nur für Feindabwehr und nicht nur für die Fische rings um Korallenriffe. Es gilt ebenso für praktisch sämtliche Lebewesen und für die meisten ihrer lebenswichtigen Leistungen. Wie sich an beliebig vielen Beispielen zeigen läßt, führen fast immer »viele Wege nach Rom«. So wird etwa die

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Leistung der optischen Orientierung in der Umwelt vom Auge erbracht, das bei den Gliederfüßern völlig anders gestaltet ist (Facettenauge) als bei den Wirbeltieren und den Mollusken (deren Augen sich ebenfalls in wesentlichen Merkmalen voneinander unterscheiden). Die Flügel der Schmetterlinge sind gänzlich anders strukturiert als jene der Vögel und der Fledermäuse, stimmen aber auch mit jenen der ihnen näher verwandten Libellen nicht völlig überein. Die Versorgung der Körperzellen mit Gasen erfolgt bei den Insekten durch ein eigenes Röhrensystem (die Tracheen), während bei den Wirbeltieren der Blutkreislauf neben seiner Funktion der Nahrungsverteilung auch diese Funktion übernimmt. Hier besorgt die Lunge die Aufnahme von Luft in den Körper und gibt den Sauerstoff an den Blutstrom zur Verteilung weiter. Wie jeder Biologe weiß, lassen sich für die Tatsache, daß lebenswichtige Leistungen auf sehr verschiedene Weise erbracht werden, beliebig viele Beispiele anführen. Leistungen, die grundsätzlich nur über eine Struktur oder eine Verhaltensweise erzielt werden können, sind eher die Ausnahme.

Somit sind meistens sehr verschiedene Komponenten am Zustandekommen von Leistungen beteiligt: nicht nur körperliche Ausbildungen und Verhaltenssteuerungen, sondern auch (wie etwa der Schiffshalter zeigt) nutzbare Faktoren der Umwelt.

Diese Einsicht führt zwangsläufig zu der Frage, ob denn der herkömmliche Begriff »Körper« wirklich alle materiellen Einheiten umfaßt, welche die Lebens- und Überlebensfähigkeit der Organismen konstituieren – ob es nicht auch Organe geben kann, die mit dem Körper, dem sie dienen, nicht fest verbunden sind. Und des weiteren führt sie zu der Frage, welche Leistungen die Lebewesen, unabhängig von ihrem äußeren Erscheinungsbild, konkret erbringen müssen, um sich

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gegenüber der natürlichen Auslese durchsetzen zu können. Gibt es dafür möglicherweise klar formulierbare, vielleicht sogar allgemein gültige Richtlinien?

Beide Fragen führen zu Betrachtungsweisen, die von der in der Biologie bisher üblichen Art, an das Phänomen des Lebendigen heranzugehen, beträchtlich abweichen. Wir wenden uns zuerst den für Organismen maßgebenden Leistungen zu.

Seit eh und je beurteilt der Mensch die Lebewesen in erster Linie nach dem Eindruck, den sie unseren Sinnen vermitteln, und nach dem Verhalten, das sich bei ihnen beobachten läßt. Wie bei der Beurteilung der gesamten Umwelt stand somit auch hier der materielle Aspekt im Vordergrund. Auch als im Altertum wissenschaftliches Denken einsetzte und es zu gezielter Forschung kam, wurde diese Bewertungsgrundlage – ganz so, als wäre sie über jeden Zweifel erhaben – übernommen und zum Ausgangspunkt weiterer Studien gemacht. Mit immer besseren Hilfsmitteln untersuchte man die Körper der Lebewesen und ihre Bestandteile genauer; die Tätigkeit und das Zusammenwirken ihrer Organe; das Verhalten der Arten zueinander und ihre Anpassungen an die Umwelt; ihre Baupläne und deren Verwandtschaft; ihre geographische Verbreitung, die Mechanismen ihrer Fortpflanzung und vieles mehr. Dann wies Darwin nach, daß eine natürliche Auslese darüber entscheidet, was sich durchsetzen und fortpflanzen kann. Wenn nun aber, wie oben ausgeführt, für die natürliche Auslese die materiellen Strukturen und die Verhaltensweisen gar nicht das Entscheidende sind, sondern der Selektionswert erbrachter Leistung, kurz: der Erfolg, dann ist

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es wohl weniger wichtig, wie diese Körper aufgebaut sind und funktionieren, als vielmehr, auf welche Leistungen es bei ihnen ankommt.

Es mag zunächst schwerfallen zu erkennen, wo hier überhaupt ein Unterschied besteht. Ich hoffe jedoch, dies in der Folge klar darlegen zu können und zu zeigen, daß die an den Leistungen orientierte Betrachtungsweise zu einem wesentlich einfacheren und gleichzeitig besseren Verständnis der Lebenserscheinungen führt.

Als erstes ist zu klären, welche Leistungen sämtliche Lebewesen erbringen müssen, um bestehen und sich fortpflanzen zu können, und welchen anderen dabei bloß eine unterstützende Rolle zukommt. Erstere bezeichne ich als »Grundleistungen«, die übrigen als »Hilfsleistungen«. So wie alle begrifflichen Einteilungen, die dazu dienen, Ordnung in die Vielheit der Erscheinungen zu bringen, so ist auch diese etwas Künstliches und läßt völlig scharfe Abgrenzungen nicht zu. Immerhin aber lassen sich zumindest die Grundleistungen, die alle Lebewesen erbringen müssen, recht klar definieren. Sie ergeben sich als Konsequenz notwendiger Erfordernisse, die auch über logische Schlußfolgerungen abgeleitet werden können. Hier seien sie, um einen Überblick zu geben, zunächst knapp formuliert:

Die erste Grundleistung ist der Energieerwerb. Ohne nutzbare, arbeitsfähige Energie ist keinerlei Bewegung, keinerlei Prozeß, keinerlei Entwicklung möglich. So, wie kein Auto sich ohne Treibstoff fortbewegen kann, kann ohne Energiezufuhr kein Lebensprozeß stattfinden. Da nach dem heutigen Stand der Forschung Energie weder geschaffen noch vernichtet, sondern bloß von einer Erscheinungsform in andere verwandelt werden kann, muß jedes Lebewesen die für alle seine Tätigkeiten und Prozesse notwendige

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Energie aus Umweltquellen gewinnen. Hier lassen sich zwei grundsätzlich verschiedene Methoden unterscheiden:

Die Energiequelle nahezu aller Pflanzen ist das Sonnenlicht. Durch den Vorgang der Photosynthese bauen sie mit Hilfe der Strahlungsenergie aus anorganischen Grundstoffen organische Moleküle auf (Assimilation). Elektromagnetische Energie verwandelt sich dabei in chemische Bindungsenergie. Diese setzt die Pflanze wieder frei, wenn sie etwa Kräfte für Wachstum, Vermehrung oder sonstige Prozesse benötigt (Dissimilation).

Die Energiequelle der Tiere sind dagegen die Gewebe von Pflanzen oder anderen Tieren. Ihre Erwerbsform ist somit räuberischer Natur. Sie fressen und verdauen andere Lebewesen oder Teile von diesen und setzen über Oxydation oder Gärung die in den Molekülen enthaltene Bindungsenergie frei. Sie verfahren also ähnlich wie Pflanzen, wenn diese die selbst aufgebauten Moleküle wieder spalten. Die so freigesetzte Energie verwenden auch die Tiere zum Aufbau ihres Körpers sowie zum Antrieb aller ihrer Prozesse und Tätigkeiten.

Wie vorrangig diese erste Grundleistung ist, geht daraus hervor, daß sie den Körperbau der Pflanzen und der Tiere weitgehend bestimmt. Bei den Pflanzen bewerkstelligen Zellorgane (Plastiden) die Dienstbarmachung des Sonnenlichts. Sie befinden sich in den Blattflächen, die dem Sonnenlicht zugewandt werden. Bei den Landpflanzen wird ihnen durch Wurzeln und über Kanäle in Stamm und Zweigen das für die Photosynthese notwendige Wasser zugeführt. Dieser Grundbauplan ist also durch den Energieerwerb festgelegt. Bei den Tieren ist es nicht anders. Zum Zweck ihrer räuberischen Erwerbsform müssen sie ihre Beute meistens aktiv suchen und ihr nachstellen: dazu benöti-

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gen sie Fortbewegungsorgane. Sie müssen die Beute erkennen und finden: dazu dienen ihre Sinnesorgane. Sie müssen sich die Beute einverleiben und diese verdauen: deshalb haben sie fast immer eine Mundöffnung und einen Darmtrakt. Zur Koordination ihrer Sinneswahrnehmungen und Bewegungen sind entsprechende Steuerungen notwendig: das Zentralnervensystem mit spezialisierten Zentren. Gelingt es Tieren nicht, die erforderlichen Energiemengen aus der Umwelt zu erwerben, sterben sie zwangsläufig. Auch ihr Grundbauplan ist somit sehr deutlich durch den Energieerwerb bestimmt.

Die zweite Grundleistung, die jedes Lebewesen erbringen muß, ist der Erwerb benötigter Stoffe zur Bildung und Aufrechterhaltung der Organe sowie für Wachstum und Fortpflanzung. Während die Tiere mit ihrer Nahrung außer Energie auch brauchbare Stoffe erwerben, gewinnen die Pflanzen die meisten von ihnen benötigten Substanzen aus der Umwelt: aus dem Wasser, dem Boden und der Luft.

Die dritte Grundleistung ist die Abwehr widriger Umwelteinwirkungen. Hier sind drei Gruppen zu unterscheiden: erstens die Abwehr anorganischer Einwirkungen wie etwa Kälte, Wellenschlag, Sturm usw.; zweitens die Abwehr organischer Einwirkungen, insbesondere von Raubfeinden und Parasiten; drittens die Auseinandersetzung mit Konkurrenten, die sich um Erschließung der gleichen Energie- und Stoffquellen bemühen. Eine Besonderheit der letztgenannten Auseinandersetzung besteht darin, daß viele Konkurrenten miteinander gar nicht unmittelbar in Berührung kommen. Es dürfte kaum Lebewesen geben, die sich nicht gegen widrige Umweltbedingungen abschirmen müssen; doch können oft verschiedene schädigende Einwirkungen durch die gleiche Abwehrform neutralisiert werden, etwa durch Panzer.

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Die vierte Grundleistung ist die Nutzung günstiger Umweltfaktoren. Dazu gehören fremde Leistungen, die eigenen Energieaufwand ersparen. Das ist bei Partnerschaften und Verbandsbildung der Fall. Auch anorganische Kräfte wie etwa jene von Strömungen und Wind können genutzt werden. Bei sämtlichen Tier- und Pflanzenarten beeinflussen günstige Umweltbedingungen die Größe des Verbreitungsgebiets.

Die fünfte Grundleistung ist die Fortpflanzung. Ohne sie hätte die Evolution nie stattfinden können. Einzelne Individuen können zwar auch ohne Nachkommen existieren, aber als Voraussetzung für die quantitative und qualitative Entfaltung des Lebens insgesamt müssen mehr Nachkommen produziert werden, als Lebewesen absterben. Für diese Grundleistung sind besonders komplexe Steuerungen nötig. Die dafür zuständige Einheit ist bei allen Einzellern und Vielzellern das Genom, die in den Chromosomen enthaltenen Erbfaktoren; sie sorgen auch für Wachstum und Aufrechterhaltung aller funktionserbringenden Strukturen. Bei den vom Menschen gebildeten Hyperzellern, auf die wir in den weiteren Kapiteln eingehen, wird die artgleiche Fortpflanzung überwunden. Angehörige einer Art können bei diesen auch solche anderer Arten hervorbringen.

Die sechste Grundleistung schließlich ist die Strukturverbesserung. Ohne sie hätte es nie zu einer Höherentwicklung des Lebens kommen können. Der wichtigste Mechanismus, der bei Pflanzen und Tieren dieser Aufgabe dient, ist die Zweigeschlechtlichkeit. Indem beim sexuellen Vorgang männliche und weibliche Keimzellen verschmelzen, kommt es zu einer Vermischung ihrer Gene. So werden gelegentlich auftretende Veränderungen im Erbgut (Mutationen) in immer neue Kombinationen (Rekombination) gebracht. Die Wahrscheinlichkeit, daß es so auch zur Entste-

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hung leistungsfähigerer Strukturen kommt, erhöht sich dadurch wesentlich. Bei den Vielzellern kam es zu einer ausgeprägten Verschiedenheit der weiblichen und der männlichen Individuen. Bei den Hyperzellern geht auch die Verbesserungsleistung weitgehend auf andere, effizientere Mechanismen über, die einfachere und schnellere Leistungssteigerungen ermöglichen.

Jede der genannten Grundleistungen setzt sich aus hierarchischen Systemen von Hilfsleistungen zusammen, die darauf Einfluß nehmen, über welche körperliche Ausbildungen ein Lebewesen in einem bestimmten Lebensraum verfügen muß. Es gibt somit sehr viele und sehr verschiedene. Wir gehen darauf noch ausführlicher ein. Unter dem Aspekt der natürlichen Auslese sind die Lebewesen Leistungsgefüge. Entscheidend sind stets die Leistungen, die allerdings nur über entsprechend beschaffene Organe erbracht werden können.

Wilhelm Ostwald, der Begründer der physikalischen Chemie, der sich auch eingehend mit dem Phänomen des Lebens und der evolutionären Entwicklung der Organismen beschäftigte, wies schon 1909 in seinem Buch Die energetischen Grundlagen der Kulturwissenschaft darauf hin, daß nicht nur Maschinen Energietransformatoren sind, sondern auch alle Werkzeuge des Menschen sowie alle Organe der Tiere und der Pflanzen. Beim Auto verwandelt der Motor die im fossilen Rohöl gespeicherte molekulare Bindungsenergie in kinetische Energie – in die vom Menschen gewünschte Leistung einer bequemen und schnelleren Fortbewegung. Wer mit einer Axt einen Baum fällt, verwandelt chemische Energie seiner Muskelzellen in die kinetische Energie der Axt und damit ebenfalls in eine ihm dienende Leistung. Genauso aber verwandelt

(Originalbuchseite 37)

jedes Organ eines Lebewesens Rohenergie, die es Umweltquellen entnommen hat, in die Nutzenergie sehr verschiedener Leistungen. Wie und über welche Strukturen diese Umwandlungen im einzelnen erfolgen, ist nur teilweise bekannt und auch von untergeordneter Bedeutung. Wesentlich ist das Ergebnis: die Qualität der benötigten Leistung. Im Konkurrenzkampf ist außerdem wichtig, wie schnell und verläßlich sie gewonnen wird und welchen Energieaufwand sie verursacht.

Da man bis vor hundert Jahren nur wenig über das Wesen der Energie und ihre Eigenschaften wußte, konzentrierte man sich bei der Erforschung der Lebewesen mehr auf deren körperliche Gestalt und die Funktion ihrer Teile. Wie ich bereits ausführte, zeigt jedoch schon die Grundstruktur der Tiere und der Pflanzen deutlich, wie wichtig für alle Organismen der Energieerwerb ist. Die Umwandlung von Energie in differenzierte Leistungen ist es nicht minder. Wir kommen auf dieses Thema noch mehrmals zurück. Obwohl Ostwald im selben Jahr, in dem er das genannte Buch veröffentlichte, für seine Verdienste in Physik und Chemie den Nobelpreis erhielt, wurde es kaum beachtet. Seine Definition der Organe als Energietransformatoren ist bis heute kaum bekannt.

Nach dem herkömmlichen Denken und Bewerten ist es zweifellos schwierig, sich die Lebewesen als Leistungsgefüge vorzustellen. Immerhin wurde bereits von manchen Biologen (Mittelstaedt, v. Holst, dem Nobelpreisträger Tinbergen und anderen) die Bezeichnung »Wirkungsgefüge« für organische Leistungsstrukturen verwendet.

Der englische Philosoph Herbert Spencer, der zu den Wegbereitern der Selektionstheorie Darwins gehört, legte diesem nahe, den eher diffusen Begriff der »natürlichen Auslese« durch den Begriff »Überleben

(Originalbuchseite 38)

des Bestgeeigneten« (»survival of the fittest«) zu ersetzen. Darwin verwendete die Formulierung dann auch öfter. Sie deckt sich mit der von mir vorgelegten Ansicht, daß bei der Auseinandersetzung der Lebewesen mit ihrer Umwelt und ihren Konkurrenten nicht so sehr die jeweiligen Körperbildungen und Verhaltensweisen maßgebend sind, sondern die erzielten Leistungen. Wie ich später zeigen werde, ist deren Effektivität auch nach allgemeingültigen Kriterien meßbar.

Gegen Spencers Formulierung wurde eingewandt, daß sie zu einer Tautologie führe. Denn auf die Frage: »Wozu bestgeeignet?« laute die Antwort: »Zum Überleben.« Und auf die weitere Frage: »Und was überlebt?« gebe es nur wieder die Antwort: »Das Bestgeeignete.« Dieser Einwand ist jedoch irreführend und unberechtigt, denn die richtige Antwort auf die zweite Frage lautet: »Das für die notwendigen Leistungen Bestgeeignete.« Und die notwendigen Leistungen lassen sich, wie ich bereits ausgeführt habe, recht eindeutig definieren. Meine Argumentation folgt hier mehr dem technischen Praktiker Spencer (er war von Beruf Eisenbahningenieur) als Darwin, mit dem ich sonst völlig übereinstimme.
 
 

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