Der dritte Akt der Evolutionstheorie

aus HEUREKA 5/08 vom 17.12.2008

Hauptschalter im Erbgut. Als der Schweizer Genetiker Walter Gehring in den 1990er-Jahren das Gen einer Maus in die Antenne einer Taufliege verpflanzte und sich dort ein Auge bildete, war das eine wissenschaftliche Sensation. Denn während das Gen beim Säugetier der Auslöser für die Entwicklung eines Linsenauges ist, verursachte es in der Taufliege die Ausbildung eines insektentypischen Facettenauges (siehe auch heureka! 3/08).

Die Interpretation der Ergebnisse wird zwar immer noch diskutiert, unbestritten ist aber, dass es so etwas wie „Hauptschalter“ im Erbgut zu geben scheint: Gene, die die Entwicklung eines Organs auslösen. Es scheint aber auch, dass sich diese Hauptschalter bei den meisten Tieren gleichen – evolutionär betrachtet also uralt sind.

Schon Charles Darwin war überzeugt davon, dass die Entwicklung eines Lebewesens Einblicke in die Evolution des Lebens an sich eröffnen würde. Diese Hypothese zu untersuchen war seinerzeit allerdings schwierig, denn die Struktur und Funktionsweise von DNA und Genen waren damals noch völlig unbekannt.

Die erste Synthese. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden dann die Darwin’sche Evolutionstheorie und die Mendel’schen Vererbungsgesetze zur sogenannten synthetischen Evolutionstheorie zusammengeführt. Deren Kernthese: Die von Darwin beschriebenen Mechanismen der Evolution – also Mutation, Variation, Vererbung und natürliche Selektion – wirken auf der Ebene der Gene und führen im Laufe der Zeit zu neuen Arten.

Parallel dazu stellte die Entwicklungsbiologie die Frage, wie aus einer befruchteten Eizelle mit einem bestimmten Set an Genen ein ausdifferenziertes Lebewesen mit unterschiedlichen Organen wird. Eines, bei dem Kopf, Arme, Beine, Flügel und andere Körperteile im Normalfall immer am richtigen Platz sind. Auch in der Entwicklungsbiologie gab es dank der modernen Genetik große Fortschritte. Und so schien es nur logisch, die beiden Forschungsrichtungen in den 1990er-Jahren unter dem Begriff „Evolutionary Developmental Biology“ – also Evolutionäre Entwicklungsbiologie oder kurz „EvoDevo“ – zusammenzuführen.

Die Bedeutung von EvoDevo. Eines der ersten Bücher über den Zusammenhang von Entwicklung und Evolution hat die US-amerikanische Zoologin Mary Jane West-Eberhard 2003 herausgegeben. Dass es von Kollegen als das hellsichtigste Buch über Evolution seit Charles Darwins „Ursprung der Arten“ bezeichnet wurde, mag ein Gradmesser dafür sein, welche Bedeutung EvoDevo für die aktuelle Evolutionsbiologie hat.

Der US-Molekularbiologe Sean B. Carroll wiederum spricht in seinem aktuellen Buch „Evo Devo. Das neue Bild der Evolution“ (2008, Orig. 2006) vom dritten Akt in der Geschichte der Evolutionstheorie – Darwins Schriften waren demnach der erste, die synthetische Theorie der zweite Akt.

Von der Hefe zum Menschen. Die DNA ist in allen bekannten Organismen gleich aufgebaut. Die Anzahl der Gene ist zwar sehr groß, aber nicht unendlich. Ein paar von ihnen schauen sogar in der Bäckerhefe kaum anders aus als beim Menschen. Wie es im Laufe der Evolution dennoch gelang, dass aus dieser begrenzten Anzahl von Bausteinen die riesige Vielzahl von Arten entstand, ist ein Thema von EvoDevo. Herausgefunden haben die Forscher inzwischen, dass es einer strengen hierarchischen Kontrolle unterliegt, wann im Embryo welches Gen aktiv wird. So kann es dazu kommen, dass gleiche Gene bei verschiedenen Arten unterschiedliche Auswirkungen haben, je nachdem, wann sie aktiviert werden.

Ein weiterer wichtiger Ansatz der Entwicklungsbiologie besteht darin, nach sogenannten Master-Kontrollgenen zu suchen, die den entscheidenden Impuls für die Bildung ganzer Organe geben. Der „Hauptschalter“ für das Auge, der in der Maus genauso funktioniert wie in der Taufliege, ist da nur ein Beispiel. Mehrere solcher Kontrollgene für die Bildung eines Organs sind entdeckt worden, die auch zwischen weit voneinander entfernten Arten ausgetauscht immer noch funktionieren. Diese Hauptschalter, die jeweils über die Aktivität mehrerer hundert untergeordneter Gene entscheiden, liefern auch eine Erklärung für eines der schwierigsten Probleme der Evolutionsbiologie: der Entstehung komplexer Vielfalt.

Mastergen statt Schöpfer. Diese Komplexität könne nicht allein durch zufällige Mutation entstanden sein, hatten Gegner der Evolutionstheorie behauptet, die als Erklärung stattdessen gerne einen Schöpfer oder intelligenten Designer ins Treffen führen. Dank der Evolutionsbiologie gibt es mittlerweile auch dazu ein naturwissenschaftlich untermauertes Gegenargument: nämlich evolutionsgeschichtlich uralte Mastergene, die variabel unterschiedliche genetische Kaskaden in Gang setzen. B.D.

Literatur

Sean B. Carroll: Evo Devo. Das neue Bild der Evolution. Berlin University Press 2008. 318 S., € 46,20

Weitere Artikel lesen


Anzeige

Anzeige