Big Data, ein Megatrend in der Biologie

Manche versprechen sich dadurch Einblick in das Buch des Lebens. Doch hauptsächlich kommen zu viele Daten zusammen

JOCHEN STADLER | aus HEUREKA 2/14 vom 28.05.2014

"Es ist ein Megatrend, in der Biologie große Konsortien und Netzwerke zu bilden, die umfangreiche biologische Datenmengen generieren, analysieren und verwalten. Damit kann man zelluläre oder physiologische Vorgänge bis ins Detail aufklären.

Im Zuge der Sequenzierung gesamter Genome sprach man auch gern davon, dass nun das "Buch des Lebens" offengelegt wäre, also eine Art Blaupause der Bauanleitung organischer Strukturen vorläge. Man müsse diese nur noch richtig lesen können, um genau zu verstehen, wie Lebewesen konstruiert und evolutionär entstanden sind. Dies ist aber eindeutig nicht der Fall. Denn aus einer Reihe von einzelnen Buchstaben kann man nicht herauslesen, wie die Dynamik ihrer Wechselbeziehungen und die Ablesung funktioniert.

Deswegen gibt es jetzt eine gewisse Ernüchterung, die aber viele voraussagten, die sich mit der Komplexität von Lebewesen beschäftigen. Hier wurde eindeutig zu viel versprochen.

Weil es mühsam ist, für solche Fragestellungen passende Versuche zu entwickeln und umzusetzen, glauben manche, man könne dieses Problem einfach überspringen, wenn man nur genügend Daten gewinnt. Andere meinen sogar, dass umfassende Datenerfassungen an die Stelle von Theorien treten könnten, was die Naturwissenschaften grundlegend verändern würde.

Es geht mir weniger darum, Big Data zu kritisieren, sondern in der Öffentlichkeit realistische Vorstellungen davon zu vermitteln, was dieser Ansatz zu leisten vermag und welche weitreichenden Veränderungen damit einhergehen."

"Die Funktion des ganzen Genoms eines Organismus vollständig aufzuklären, ist der Heilige Gral der Biologie. Dazu braucht man Big Data, aber ebenso Konzepte und mathematische Modelle, um die Daten zu interpretieren.

Big Data sind riesige 'Hypothesengenerationsmaschinen', die mit aussagekräftigen Modellen verknüpft werden müssen. Nur fehlt uns die Zeit für solche Konzepte. In den Datenbanken kommen jeden Tag Hunderte von Genomen dazu, doch bei der funktionalen Aufklärung dieser Genome stehen wir erst ganz am Anfang.

Die Dynamik eines Lebewesens ist auch nicht nur auf dem Erbgut abgebildet, sondern entsteht erst durch die Wechselwirkungen des Genoms mit dem Rest der Zelle, mit der Umwelt und durch Entwicklungsprozesse. Wenn zum Beispiel Pflanzen über Generationen durch Kälte gestresst werden, können sie diese Information möglicherweise epigenetisch, also über reine genetische Codierung hinaus, an ihre Nachkommen weitergeben. Diese Vorgänge können zu einer besseren Umweltanpassung führen, werden derzeit aber kaum verstanden.

Wir können oft beobachten, dass bestimmte Erbgut-Eigenschaften zu bestimmten Ausprägungen führen, aber warum das jeweils passiert, ist meist unklar. Zwischen dem Genotyp und dem Phenotyp ist für die Biologen eine große 'Blackbox'. Nur in einzelnen Fällen können Kausalitäten hergestellt werden. Diese kann man nicht einfach mit Big Data füllen, dazu braucht man Konzepte, mathematische Modelle und klassische Biochemie."

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