Ist die biologische Evolution zu Ende?

Ausgangsbedingungen, Ablauf und Ende der biologischen Evolution deuten auf eine ihr zugrunde liegende Zielgerichtetheit, auf einen Sinn, eine "Absicht" hin
Über Konvergenz, Inhärenz und Synchronizität in der biologischen Evolution, sowie über ihr - schon erreichtes - Ende
Bislang übersehene oder wenig beachtete und erörterte Ablaufprinzipien, bzw. Naturgesetze der Evolution der Arten hier auf der Erde stehen in überraschendem Einklang mit der philosophischen Deutung der Arten-Evolution durch Mathilde Ludendorff, die vor 90 Jahren veröffentlicht wurde

Der britische Paläontologe Simon Conway Morris (geb. 1951) hat 2013 einen Aufsatz herausgebracht (1) mit sehr grundlegenden, neuen Gedankengängen über die biologische Evolution auf der Erde. In diesem Aufsatz arbeitet er auf so etwas hinaus wie eine Erweiterung des "Anthropischen Prinzips" der Astrophysik und Kosmologie ( Wiki) auf die Biologie. Neu ist aber insbesondere auch der Gedanke, wonach die biologische Evolution die Grenzen der Komplexität erreicht habe. Dieser Gedanke ist zwei Jahre später im August 2015 im "Journal of Theoretical Biology" (2) und im Dezember 2015 in einem Themenheft der Zeitschrift "Interface Focus" wieder aufgegriffen worden. Das letztere Heft trug den Titel "Gibt es Grenzen für die Evolution?" ("Are there limits to evolution?") (3).

Das heißt also, die Anfangsbedingungen des Universums, die Feinabstimmung seiner Naturkonstanten, sowie die physikalischen, chemischen und biochemischen Beschaffenheiten, die sich später und eher zufällig und sehr speziell hier bei uns auf der Erde ergeben haben, schränken laut dieses Gedankens sehr stark ein,

• was evoluieren kann in diesem Universum,
• wie es evoluieren kann
• und wie weit es evoluieren kann.

Conway Morris arbeitet darauf hinaus, dass all dies schon sehr früh in der Evolution festgelegt ist in sehr einfachen Organismen (er nennt das Homunculus-artige "Inhärenz"). Und er arbeitet darauf hinaus aufzuzeigen, dass der Ablauf der Evolution mit diesen frühen Anfangsbedingungen ziemlich stark vorgegeben ist und gar nicht so viel anders ablaufen könnte, wenn sie noch einmal ablaufen würde irgendwo anders im Universum. Am Wesentlichsten aber ist - und am Neuesten von allem, was er sagt -, dass er nun sagt, dass die Evolution auch nicht mehr weiter gehen kann als sie bis heute fortgegangen ist, dass sie alles das an Komplexität, was sie schon erreicht hat - vor allem das Großhirn des Menschen - auch schon erreicht hat. Auf diesen letzteren zentralen Gedanken werden wir uns im folgenden fokussieren, wenn wir auch zugleich beschreiben wollen, wie Conway Morris ihn in seinen Gedankengang insgesamt einfügt.

Auch das Prinzip der Inhärenz sagt - so wie das Prinzip der Konvergenz - dass es so etwas wie "Voraussicht" gibt in der Evolution, so etwas wie Zielgerichtetheit, dass schon sehr früh festgelegt ist, was sich erst später mit Hilfe des früh Festgelegten entfaltet und entfalten kann.

In seinem Aufsatz aus dem Jahr 2013 will Conway Morris also vier sehr allgemeine Punkte über die Evolution der Arten herausarbeiten. Der Aufsatz ist im englischen Originaltext im Internet frei verfügbar (1). Da er aber auch für einen Leser, der englischsprachige wissenschaftliche Texte ansonsten recht flüssig lesen kann, sehr anspruchsvoll zu lesen ist, bzw. mehrmals sehr gründlich durchgegangen werden muss, bis man seinen Grundgedanken und alle seine Verzweigungen voll verstanden und nachvollzogen hat, sollen im folgenden in einem ersten Schritt wichtige Passagen desselben zur leichteren Nachvollziehbarkeit einfach ins Deutsche übersetzt werden. Dabei werden einige biologische Details von unserer Seite noch einmal (zumeist mit Verweis auf Wikipedia-Artikel) erläutert, allerdings nicht alle. Wenn noch Begriffe und Verständnisfragen beim deutschsprachigen Leser offen bleiben, kann auch von unserer Seite nur auf Wikipedia oder ähnliche Wissensquellen verwiesen werden als Auskunftsort, wo man sich weitere Auskünfte verschaffen kann.

Als ersten Punkt will Conway Morris in seinem Aufsatz herausarbeiten (1, S. 135), dass

sich die nachgewiesenermaßen jeweils ursprünglichsten (primitivsten) Repräsentanten einer Organismen-Gruppe in Untersuchungen wiederholt als "unerwartet" komplex heraus stellen. Viele solcher Beispiele sind inzwischen verfügbar, aber am eindrucksvollsten sind unter diesen immer noch die Eukaryoten.

Eukaryoten sind alle Organismen, deren Zellen einen Zellkern aufweisen, im Gegensatz zu den ursprünglicheren Prokaryoten, die keinen Zellkern aufweisen (siehe: Wikipedia). Damit zusammenhängend will er als zweiten Punkt das Thema Inhärenz ("inherency") herausarbeiten. Er schreibt hierüber (1, S. 135):

Zum zweiten gibt es das Phänomen der evolutionären Inhärenz, die Beobachtung, dass vieles von dem, was erforderlich ist für das Entstehen einer komplexen Form schon in einem wesentlich früheren Stadium evoluiert ist. Ein gutes Beispiel hierfür ist das Protein Kollagen, lebenswichtig als ein Strukturmolekül in allen Vielzellern. Aber seine Ursprünge liegen nicht nur tiefer in der eukaryotischen Geschichte, sondern in dieser waren seine Funktionen nachgewiesenermaßen auch noch ganz andere. Inhärenz weist darauf hin, dass viel von der späteren Komplexität im Entstehen begriffen ist - geradezu Homunculus-ähnlich - viel tiefer im Artenstammbaum als es allgemein erwartet worden ist.

Das Thema Inhärenz hat er schon zehn Jahre zuvor, 2003, in der Einleitung seines damals erschienenen, bahnbrechenden Buches über die evolutionären Konvergenzen angesprochen (4, S. 5-8). Der hier behandelte Aufsatz von 2013 ist sowieso eigentlich vor allem eine gedankliche Fortsetzung seines Buches von 2003. Das Thema Inhärenz hat Conway Morris dann auch in einem neuen Buch im Jahr 2015 "The Runes of Evolution" (5) behandelt. Als dritten Punkt will Conway Morris im Jahr 2013 herausarbeiten, dass wachsende biologische Komplexität oft auch dann vorliegt, wenn Organismen im Spiel sind, die hierbei in der Regel als "Vereinfachungen" oder "Regressionen" unbeachtet bleiben. Er nennt als Beispiel unter anderem die parasitischen, wurmartigen Rhombozoen (Rautentieren) und Wimperntierchen (Ciliaten), die im Nierentrakt von Kopffüsslern (Cephalopoden) leben.

Da man von diesen als Nichtbiologe in der Regel noch nie etwas gehört haben wird, auch nicht unbedingt als Biologe, sei über diese hier zunächst Wikipedia zitiert ( Wiki):

Die Tiere leben in den Exkretionsorganen von Kopffüßern. Sie werden meist als deren Parasiten betrachtet. Da sie durch Ansäuerung ihres Milieus die Ammoniak-Exkretion ihres Wirtes fördern, kann man sie auch als Endosymbionten auffassen. Die Infektionsrate von Cephalopoden mit Rhombozoen ist generell sehr hoch, in vielen Populationen sind beinahe alle Kopffüßer betroffen. In Jungtieren überwiegen dabei in der Regel Nematogene, in älteren Tieren Rhombogene, ohne dass genau bekannt wäre, warum. Die Rhombozoa treten meist nur in einer oder in wenigen nahe verwandten Cephalopoden-Arten auf, sie sind also wirtsspezifisch. Eine einzelne Kopffüßer-Art kann dabei allerdings von mehreren Rhombozoen-Arten infiziert werden. So sind z.B. an der kalifornischen Küste 18 Arten von Rhombozoa bekannt, die acht Kopffüßer-Arten befallen.

Dies hier nur als kurze eingefügte Erläuterung.

Conway Morris nennt diese nun eigentlich nur im Vorübergehen in den folgenden Ausführungen (1, S. 136):

Viele solcher Beispiele wie die Rhombozoen (Rautentiere)/Wimperntierchen-Verbindung mit den Nierenorganen der Kopffüssler (Cephalopoden) oder - als ein alternatives Beispiel - die Bewohner eines Insekten-Mikrobioms - sind in intimer Weise symbiotisch und es kann argumentiert werden, dass sie ebenso komplex sind wie manche bekannteren Systeme.

Es muss später noch einmal genauer hingeschaut werden, warum Conway Morris dieser Gedanke in seinem Gedankengang eigentlich so wichtig ist. Jedenfalls als vierten und letzten Punkt geht es ihm um folgendes (1, S. 136):

Schließlich präsentiere ich Belege dafür, dass biologische Systeme den Grenzen von Komplexität nahe gekommen sind oder sie in einigen Fällen schon erreicht haben. Dies ist belegbar durch Beispiele so unterschiedlich wie die Extremophilen, das Nerven- und Sinnessystem, Enzyme wie Rubisco, komplexe Symbiosen und funktionale Komplexe wie Zähne oder die Tagmatisierung der Gliederfüßler (Arthropoden).

All diese Beispiele werden im folgenden noch genauer zu behandeln sein, um diesen gedanken von Conway Morris zu verstehen. Zur Erläuterung des Begriffes Tagmatisierung sei hier zunächst nur auf Wikipedia verwiesen (s. Tagmata). Conway Morris schreibt dann weiter:

Das Paradoxon ist, dass obwohl der Evolution die Dinge ausgegangen sind, die sie tun kann, im Falle des Wissens und der Weisheit das genaue Gegenteil der Fall zu sein scheint. Hier haben wir das Ende der Komplexität noch nicht erreicht.

Conway Morris möchte seinen Aufsatz zunächst lediglich als eine "Tour d'horizon" hinsichtlich der gegebenen Thematik verstanden wissen, also als einen ersten, sichtenden Überblick, aber als einen solchen (1, S. 136),

dessen zentraler Tenor es paradoxerweise ist, nach den Grenzen dessen zu suchen, was möglich ist.

Ein unglaublich neuer Gedanke in der evolutionswissenschaftlichen Forschung. ein Gedanke jedoch, der von der Evolutionären Philosophin Mathilde Ludendorff (1877-1966), eine Schülerin von August Weißmann und Ernst Haeckel, schon neunzig Jahre zuvor geäußert worden war (6-9). Einige Seiten später benennt Conway Morris seine vier Themen noch einmal kürzer formuliert folgendermaßen (1, S. 141):

a) Wie einfach sind die Ausgangspunkte?, b) Was liegt dem Prozess inhärent zugrunde?, c) Ist Komplexität irreversibel? und d) Sind äußerste Grenzen für biologische Komplexität vorhanden? In all diesen Fällen schlage ich vor, dass die Antworten nicht jene sind, an die die heutigen Neodarwinisten denken. (...) Ich will eine Reihe empirischer Beobachtungen vortragen, die nahelegen, dass die Möglichkeiten von Komplexität begrenzt sind mit einer paradoxen Ausnahme: uns selbst.

Ist der Hyperraum des biologisch Möglichen ausgeschöpft?

Conway Morris führt dann in Auseinandersetzung mit dem Komplexitätsforscher Chris Lucas aus, dass die Komplexität evoluierender Systeme keineswegs - wie Chris Lucas meint - Vorhersagbarkeit vermissen lasse. Hier bezieht sich Conway Morris natürlich auf die Grundaussage seines Buches aus dem Jahr 2003 und schreibt in Übereinstimmung mit dieser (1, S. 137):

Hier ist es wertvoll festzustellen, dass ein gewisser Führer in Richtung Vorhersagbarkeit vorliegt in der Allgegenwärtigkeit evolutionärer Konvergenz. Dies ist ein wichtiger Umstand angesichts der Luca'schen Beobachtung, dass "in jedem komplexen System viele Kombinationen der Teile möglich sind, so viele, dass wir zeigen können, dass die meisten Kombinationen während der gesamten Geschichte des Universums noch kein einziges mal aufgetreten sind". Dieser Gedanke legt nahe, dass zwar im Prinzip der kombinatorische Raum aller biologischen Möglichkeiten immens ist, die Wirklichkeit, die durch evolutionäre Konvergenz aufgedeckt wird, aber jene ist, dass einige, wenn nicht die meisten Kombinationen schon ausprobiert worden sind und sich als solche herausgestellt haben, die nicht zu verwirklichen sind ("not found wanting").

Conway Morris nimmt damit also den argumentativen Faden seines Buches aus dem Jahr 2003 wieder auf, der gegen das neodarwinische Paradigma gerichtet war, repräsentiert einstmals durch Jaques Monod's "Zufall und Notwendigkeit" (1970), später durch Steven Jay Gould's "Zufall Mensch" (1989) (10), und zuletzt auch, wie Conway Morris ausführt, durch "Elsasser's unendliche Zahlen" (1, S. 138),

die voraussetzen, dass jede mögliche Kombination mit gleicher Wahrscheinlichkeit ins Dasein tritt, überleben und sich vermehren kann.

Conway Morris schreibt zu diesen letzteren:

Aber dies ist natürlich extrem unwahrscheinlich. Sei es mit Bezug auf lebensfreundliche Aminosäuren (sowie ihrer Chiralität), sei es mit Bezug auf den genetischen Code oder auf Konvergenzen auf dem Gebiet der Enzyme - und das ist erst der Anfang der Geschichte - kann argumentiert werden, dass das Substrat der Möglichkeiten, die vorherbestimmt sind durch die physikochemischen Bedingungen des Universums, sicherstellen, dass praktisch die Gesamtheit des biologischen Möglichkeitenraumes ("biological hyperspace") unbesucht bleiben wird, nicht weil es dafür bisher zu wenig Zeitraum gegeben hat, sondern weil die hypothetischen Alternativen niemals tatsächlich funktionieren werden.

Mit diesen Fragen hatte sich Conway Morris schon in den ersten grundlegenden Kapiteln seines Buches von 2003 beschäftigt (4). Diese wurden leider in der vorgelegten deutschen Übersetzung dieses Buches nicht mit aufgenommen, was zeigt, dass der Verlag und (oder) der Übersetzer keine Sensibilität hatten für die sehr grundlegende Bedeutung dieser Kapitel für das Gesamtargument des Buches.

Exkurs: Warum ist es gerade dieser Feierabend-Blog, der das Thema im deutschsprachigen Raum als erster behandelt?

Bei dieser Gelegenheit fragt man sich übrigens auch, warum wir mit diesem Blogbeitrag die ersten sind, die den hier behandelten Aufsatz und Grundgedanken von Conway Morris aus den Jahren 2013 und 2015 erörtern und ihn dazu zunächst einmal nur in weiten Teilen ins Deutsche übersetzen müssen. Nämlich um den anspruchsvoll zu lesenden englischen Originaltext zu verstehen, und um damit seine Gedanken überhaupt bekannt zu machen und um schließlich in einem letzten Schritt auch eine erste Bewertung und Einordnung derselben vorzunehmen. Was letzteres sowohl naturwissenschaftlich wie natürlich auch philosophisch geschehen kann, bzw. in Bezugnahme zu schon vorliegenden Aussagen der Philosophie.

Sucht man im deutschsprachigen Internet der letzten drei Jahre nach dem Namen Simon Conway Morris, findet man wirklich den einen oder anderen sehr interessanten allgemeineren Artikel. Aber in keinem werden die in dem vorliegenden Blogbeitrag enthaltenen Gedanken erörtert. Man möchte auch diesen Umstand wieder einmal als einen Ausdruck von Verdummung großer westlicher Wissensgesellschaften bezeichnen. Spannendste und anspruchsvollste, herausfordernde Erörterungen über Grundfragen der Gesamtdeutung unseres Wissens von der Welt werden - in diesem Fall seit drei Jahren - gar nicht aufgenommen, gar nicht geführt. Es wird so getan, als gäbe es sie nicht. Was für eine Schande für all die bezahlten Akademiker in unserem Land. - Nun ist es ja nicht das erste mal, dass dieser Feierabend-Blog im deutschsprachigen Raum früher als andere Wissenschaftsautoren Themen aufgreift, die später sicherlich auch viele andere Autoren im deutschsprachigen Raum häufiger behandeln werden. So ging es uns ja auch schon - zum Beispiel - mit dem Conway Morris-Buch von 2003. Einfach weil Conway Morris eine Koryphäe seines Faches ist (was ja schon Stephen Jay Gould wusste und herausstellte).

Aber warum ist es denn gerade dieser Blog? Dieser Frage soll an dieser Stelle noch einmal etwas konkreter nachgegangen werden, weil das bislang selten hier auf dem Blog deutlich genug gesagt worden ist. Eine grundlegendere Frage dieses Blogs war es nämlich schon immer zu fragen, ob die Aussagen der Evolutionären Psychologie und Philosophie von Mathilde Ludendorff (1877-1966) aus der Zeit vor siebzig bis neunzig Jahren noch mit dem gegenwärtigen Forschungsstand in der Naturwissenschaft in Einklang zu bringen sind. Und wenn ja wie. Ganz offensichtlich ist es so, dass wenn man einer solchen Fragestellung allein bloß mit einem gewissen Nachdruck nachgeht, man im Vergleich zu anderen Akademikern sein Blickfeld schnell sehr deutlich erweitert, sprich seinen wissenschaftlichen Interessen- und Beobachtungshorizont. Also allein, sich eine solche Frage zu stellen, macht schon intelligenter und beugt allgemeiner Verdummung vor. Sie schützt vor dem weit verbreiteten (und wohl auch insgeheim von Interessengruppen geförderten) Phänomen des "Tunnelblicks" und des "Fachidiotentums" in der modernen Naturwissenschaft. Deshalb wollen wir aus diesem Anlass das Verfolgen ähnlicher Fragestellungen wie der eben genannten sehr deutlich zur Nachahmung empfehlen. Mathilde Ludendorff bietet ein solch breites Spektrum an philosophischen Aussagen, die mit modernen naturwissenschaftlichen Forschungen konfrontiert werden können, dass zumindest dem Bloginhaber keine zweite Philosophie bekannt ist, die eine so breite Konfrontation überhaupt nur sinnvoll ermöglicht oder fruchtbar erscheinen lässt. Natürlich ist damit noch nichts darüber gesagt, zu welchen Ergebnis man bei einer solchen Konfrontation kommt. Man sollte sie sich aber zunächst einmal einfach nur erlauben. Man wird nicht dümmer dabei!

Jedenfalls nun Simon Conway Morris weiter (1, S. 138):

Wenn diese Annahme - dass hypothetische biologische Alternativen nicht funktionieren - sich bestätigen sollte, dann ist das Leben nicht nur extrem fein austariert ("finely poised") zwischen nicht zu verwirklichenden Möglichkeiten, die entweder quasi-kristallin oder chaotisch sind (siehe Macklem, 2008), sondern die Evolution ist gezwungen, entlang der Silberminen der Lebensfähigkeit zu navigieren, welche eine Handvoll Routen definieren über eine ansonsten wüste und tote Landschaft.

Gemeint ist die Landschaft des Hyperraumes der zumindest prinzipiell denkbaren Möglichkeiten, biologische Strukturen zu schaffen:

Wenn, wie ich vermute, das Leben ebenso fein abgestimmt ist ("fine-tuned"), wie der Rest des Universums, dann können die Grenzen für Komplexität besser eingeschätzt werden.

Hier deutet sich an, worauf schon anfangs hingewiesen worden ist. Conway Morris arbeitet hin auf eine Erweiterung des astrophysikalischen Anthropischen Prinzips auf die biologische Evolution. Conway Morris hat sich in vielen früheren Jahren in internationalen Projektgruppen sehr intensiv mit der Frage beschäftigt, ob es im Universum Alternativen zu der Form komplexen Lebens auf unserer Erde gegen kann und wenn ja, in welcher Form. Siehe zu dieser Fragestellung allgemein Wikipedia: Ausserirdisches Leben, Astrobiologie. Auch dies ein Grund mehr, ihm sehr genau zuzuhören.

Inhärenz - Das den "einfachen" evolutionären Anfangsbedingungen und Ausgangspunkten "Innewohnende"

Folgen wir weiter den Ausführungen von Conway Morris. Schwämme bestehen, so führt er aus, aus 15 unterschiedlichen Zelltypen, Menschen aus ungefähr 215 unterschiedlichen Zelltypen (1, S. 139). Conway Morris fragt sich jedoch, ob dieser offensichtliche Unterschied tatsächlich - wie von anderen vorgeschlagen - als ein guter Maßstab für wachsende biologische Komplexität erachtet werden sollte. Dies tut er mithilfe des folgenden Gedankenganges (1, S. 139/140):

Zunächst müssen wir vorsichtigt sein darin, die Komplexität von einigen "primitiven" Organismen zu unterschätzen. In dieser Hinsicht gibt uns der Keulenpolyp (Clava multicornis) eine nützliche Lehre. Denn er zeigt ein "überraschend" komplexes Verhalten. Dieser Umstand wird untermauert durch eine auffallende Polarisation seines Nervensystems und eine Anordnung seiner Sinneszellen und ebenso durch ein "unerwartetes" Ausmass seiner neuralen Organisation und zellulären Vielfalt. (...) Wenn es um morphologisch so "einfache" Gruppen wie den Schwämmen und den Nesseltieren (Cnidaria) geht, dann steht die relativ geringe Anzahl von Zelltypen in einem krassen Gegensatz zu dem Ausmass ihrer genomischen Komplexität. (...) In Hinsicht auf die Nesseltiere oder zumindest jenem Modellorganismus, nämlich der Seeanemone Nematostealla, gilt: "viel der genomischen Komplexität hinsichtlich des Geninhalts - und der Genstruktur ist schon in den gemeinsamen Vorfahren aller Eumetazoa vorhanden". Dies schließt das Nervensystem ein, wichtige Komponenten, die nicht nur bei den Schwämmen evoluiert sind, sondern sogar weit früher unter den Prä-Metazoen. (...) Das heißt, der molekularen Beschaffenheit der Schwämme und ähnlicher Gruppen von Organismen sind die Potentiale, bzw. Möglichkeiten für komplexere Lebenssysteme innewohnend (inhärent). Aus dieser Sicht ist das Auftreten jener komplexen Nervensysteme, das sich schon in den Planula (einer Larvenform der Nesseltiere) angekündigt hat, sehr wahrscheinlich, wenn nicht sogar unvermeidlich.

Conway Morris schreibt dann weiter im Hinblick darauf, dass das menschliche Gehirn die bislang komplexeste, bekannte Struktur im Weltall ist (1, S. 140, Hervorhebung nicht im Original):

Es ist immer noch wertvoll daran zu erinnern, dass der spezifische Weg zu Komplexität vor nicht weniger als 1,5 Milliarden Jahren begann. Warum schon damals? Weil damals der Zeitpunkt war, an dem das Sichtbarwerden jener genetischen Komponenten der Pilze und Pflanzen, die wir später im Nervensystem von Tieren finden (Mineta et. al., 2003), als erster Zeitpunkt gewählt werden kann, an dem ein zukünftiges Nervensystem wahrscheinlich wird, wenn nicht sogar sehr wahrscheinlich. Man bemerke ebenfalls, dass Mineta et. al. nicht einfach identifizieren einen sehr allgemeinen Satz von Proteinen in Pilzen und Pflanzen, sondern einen, der in der Folge eine spezifische Verwendung findet in verschiedenen nervlichen Kategorien (wie als Neurotransmitter, Nervendifferenzierung etc.). Es ist unwahrscheinlich, dass Nervensysteme selbst sehr viel älter als 580 Millionen Jahre sind (Pecoits et. al., 2012), Gehirne (oder etwas ihnen nahe Kommendes) folgte nur wenig später (und sicher um 530 Millionen Jahre vor heute). Nachfolgend erfolgte bei den Wirbeltieren zumindest vielfaches Anwachsen der Gehirngröße, aber diese stürmische Encephalisation (anteilige evolutionäre Gewichtzunahme des Gehirns abgeglichen mit dem Körpergewicht) wurde, wie es scheint, erst in effektiver Weise initiiert ungefähr in den letzten 20 Millionen Jahren (derzeitige Daten weisen auf etwa 18 Millionen Jahre für Delphine, etwa 7 Millionen Jahre für Hominiden und vielleicht eine ähnliche Zeit für die Neukaledonienkrähen. (...) Diese Zeiträume erinnern uns daran, dass von einer Perspektive - jener von Nervensystemen - Komplexität lange auf sich hat warten lassen. Aber als das Wachstum an Komplexität Geschwindigkeit aufnahm, geschah dies vielleicht exponentiell und noch eindrucksvoller: mit einer gewissen Synchronizität .

Man kann natürlich unzählige andere Beispiele aus der Biologie wählen und es wäre ein Fehler anzunehmen, dass die Dinge voranschreiten entsprechend eines irgendwie ausgemachten Zeitplanes. Die Photosynthese zum Beispiel datiert zurück ziemlich sicher auf mindestens 3,5 Milliarden Jahre und es ist (...) nicht sehr offensichtlich, dass der Mechanismus der Photosynthese seit dem Archaikum besonders verbessert worden wäre.

Der Gedanke, dass es - ganz offensichtlich - eine Synchronizität in der Evolution verschiedener Organismengruppen gibt, fehlte uns noch in dem Buch aus dem Jahr 2003. Dabei ist es doch zum Beispiel offensichtlich, dass die Bedecktsamer (Angiospermen) etwa synchron evoluierten mit den Säugetieren und dass beide male - wie schon der Name sagt - eine Intensivierung der Nachkommenfürsorge der zentrale Kern der Evolution war (Schutz des Samens durch "Bedeckung", Fürsorge der Nachkommen durch längere Schwangerschaften und "Säugen"). (Wie ja Conway Morris scheinbar bis heute noch nicht den Gedanken geäußert hat, dass Zuwachs an Komplexität in der Evolution nur allzu oft zentral etwas mit dem Bereich Nachkommenfürsorge zu tun hat. Aber das nur am Rande.)

Soweit - von Seite 135 bis 142 - die nur einleitenden Gedanken von Conway Morris (1). Ab Seite 142 geht er seine vier genannten Punkte nacheinander durch unter folgenden Zwischenüberschriften: 1. Wie einfach sind die Ausgangspunkte?, 2. Evolutionäre Inhärenz, 3. Komplexitätszunahme in Umkehr ("reversing complexity"), 4. Gibt es für biologische Komplexität Grenzen? Schauen wir uns diese Abschnitte genauer an.

Zu 1.: Wie einfach sind die Ausgangspunkte?

.... / das ist künftig hier noch zu ergänzen! /

Zu 2.: Evolutionäre Inhärenz

Conway Morris zitiert eine Studie aus dem Jahr 2007 (1, S. 145), in der es heißt, die (einzelligen) Zellkernwesen (Eukaryoten) seien schon als Ganzes, also als gesamte Gruppe an das Prinzip Vielzelligkeit angepasst (!). Dabei ist ihm auch wichtig zu erwähnen, dass Forscher unabhängig voneinander wiederholt davon sprechen, dass sie schon in sehr einfachen Lebewesen Strukturen finden, die "überraschend" gut geeignet sind, um daraus jene komplexeren Strukturen evolutiv hervorgehen zu lassen, die eben dann eben daraus hervorgegangen sind. Und genau dies benennt er mit dem Begriff "Inhärenz".

Und er sagt, dass deshalb viel Grund besteht, dass die Anfangsbedingungen selbst immer größeres Interesse auf sich ziehen. Und hier macht Conway Morris insbesondere darauf aufmerksam, dass die Entstehung der ersten lebenden Zelle bis heute mitnichten geklärt ist und äußert die Vermutung, dass schon diese erste lebende Zelle überraschend komplex gewesen sein könnte. Was dann aber wieder die Erklärung ihrer evolutiven Entstehung "aus Biochemie" erschweren könnte.

Mit dem Begriff "Inhärenz" will Conway Morris jedoch ausdrücklich nicht auf die sogenannten Hox-Gene hinaus, also auf sehr grundlegende Entwicklungs-Gene, die heute in der Forschung sehr in Mode sind, und die mit sogenannten "tiefen Homologien" in Verbindung gebracht werden, wobei ihnen eine sehr grundlegende Bedeutung zugesprochen wird (etwa durch den Forscher Gehring). Was Conway Morris hierzu als Einwand formuliert, schwante auch dem Schreiber dieser Zeilen schon sehr dunkel, als er einstens mit diesem Thema im Biologiestudium konfrontiert war (1, S. 147):

Es gibt selten (oder gar nicht) eine Eins-zu-Eins-Beziehung zwischen einem Entwicklungsgen und einer Struktur.

Das belegt er auch mit entsprechenden Beispielen. Für ihn ist dagegen (1, S. 148):

Inhärenz viel ehrgeiziger darin zu untersuchen, ob Evolution nicht von bestimmten Organisationsprinzipien abhängt,

also solchen, die grundlegender sind, als die Verschaltung eines bestimmten Entwicklungsgens für angeblich nur eine einzige Funktion (etwa Augen) über weite Bereiche des Artenstammbaums hinweg. Conway Morris führt hingegen Beispiele an, nach denen diese Annahme noch nicht einmal für das oft genannte Hox-Gen für Augen gilt, das gerne auch einmal ganz andere Funktionen in der Entwicklung steuern kann.

Zu 3.: Komplexitätszunahme in Umkehr ("reversing complexity")

/ .... ist künftig hier noch zu ergänzen /

Zu 4.: Gibt es Grenzen für biologische Komplexität?

Über das Thema der Grenzen der biologischen Komplexität und ob sie auf der Erde schon erreicht sind, spricht Conway Morris von (1, S. 146):

... hoher Wahrscheinlichkeit oder Unvermeidlichkeit.

Beziehungsweise sagt er (1, S. 150):

Können wir die Meinung vertreten, dass das Leben die Grenzen des biologischen Universums - wie auch immer definiert - schon erreicht hat? Die Schlussfolgerung wäre, dass dann der Raum zur weiteren Erforschung von Komplexität recht deutlich eingeschränkt wäre. Weil uns eine Beschreibung des biologischen Hyperraumes fehlt, ist es sehr schwierig, mehr als einige Hinweise zu geben, die auf sehr unterschiedliche Beispielen Bezug nehmen. Da aber zumindest einige dieser Beispiele - wie die Einschränkungen des Nervensystems - von sehr allgemeinen Faktoren abhängen - wie der Allometrie und des Energieverbrauchs, haben wir Vertrauen, dass unsere Schlussfolgerungen nicht völlig flügellahm daher kommen aufgrund von Umständen, die nur wenig Allgemeinheit für sich beanspruchen können.

Schon die Tatsache, dass viele Lösungen für ein bestimmtes Problem des Lebens (etwa in extremen Temperaturen in heißen Quellen zu leben) mehrmals konvergent erreicht worden sind, ist für Conway Morris dann ein erster Hinweis darauf, dass es für solche Probleme gar nicht so viele andere Lösungen gibt, dass also hierfür die Grenzen des biologisch Möglichen - wahrscheinlich - schon ausgereizt sind (1, S. 151f):

Diese Kombination aus Konvergenz und molekularer Feinabstimmung (fine-tuning) legt nahe, dass Extremophile ein brauchbares Gebiet sind, um Komplexität zu untersuchen. (...) Bakterien werden niemals in 150 Grad leben oder in einer Umgebung mit einer Wasseraktivität weniger als 0,6.

Zur Thematik Wasseraktivität siehe einmal erneut Wikipedia (s. " Aw-Wert"). Auf dem englischsprachigen Wikipedia-Artikel " Water activity" gibt es auch eine entsprechende Liste, unter welchen Bedingungen Mikroorganismen diesbezüglich leben können. Conway Morris weiter:

Vielleicht können sie es "draußen" (im Universum) oder in einigen noch nicht erforschten Regionen unseres Planeten aber wenn es sich nach und nach bestätigen sollte, dass die umschriebenen Rahmenbedingungen ("envelope") nicht zu durchbrechen sind, dann sagt uns diese Grenze etwas über die allgemeinen Begrenzungen dessen, was Leben kann und was es - noch wichtiger - nicht kann.

Weiter sagt er (1, S. 152):

Die Tatsachen legen nahe, dass - mit einer wesentlichen Ausnahme - es nicht nur eine Grenze für biologische Komplexität gibt, sondern dass die Evolution diese - analog zu den Extremophilen - auch schon so gut wie erreicht hat. (...) Meine Absicht ist es hier, ein Forschungsprogramm vorzuschlagen, dass diesbezüglich über den gegenwärtigen neodarwinischen Rahmen hinausschaut.

Als ein wesentliches Beispiel bringt er dann das Protein RuBisCO. Über dieses kann man sich wieder leicht auf Wikipedia kundig machen ( Wiki). Auf dem englischsprachigen heißt es ( engl.):

The inability of the enzyme to prevent the reaction with oxygen greatly reduces the photosynthetic capacity of many plants.

In der Wissenschaft ist man sich einig, dass das am häufigsten vorkommende Protein auf unserer Erde (weil es sich in allen Blättern findet für die Photosynthese) zugleich eines der am ineffektivsten arbeitenden Proteine ist. Und dennoch konnte bislang die Natur - trotz aller Bemühungen seit 3,5 Milliarden Jahren - auf diesem Gebiet nicht "verbessert" werden. Ein wesentliches Argument für Conway Morris. Schließlich kommt er zu seinem abschließenden Argument (1, S. 155):

Von allen Grenzen der Komplexität ist aber die vielleicht interessanteste jene, die die Evolution des Nervensystems betrifft. Es ist gut bekannt, dass Nervensysteme in Hinsicht auf den Energieumsatz lähmend teuer sind: die Retina der Schmeißfliege nimmt für sich allein außergewöhnliche 8 Prozent des totalen Energieumsatzes des Insekts in Anspruch (Laughlin et. al., 1998). Ebenso gibt es eine eindrucksvolle Literatur über die vielfältigen Wege, auf denen Nervensysteme mit größter Effektivität genutzt werden können bei geringstem Verbrauch von Energie. Auf ihren unterschiedlichen Wegen macht diese deutlich, dass wie komplex Nervensysteme auch immer werden sollten, es abschließende Grenzen dessen gibt, was schlussendlich möglich ist. Das heißt nicht, dass es eine einzige Lösung gibt. Und in diesem Kontext mag man feststellen, dass obwohl Enzephalisation normalerweise verbunden ist mit Gewebe-Wärmebildung, dies offensichtlich für den Oktopus (die Krake) nicht gilt. Wenn wir jedoch die Evolution des Säugetier-Gehirns betrachten, dann scheint es - wie Hofmann (2001) gezeigt hat - endgültige Grenzen zu geben für alle weitere Größenzunahme und damit implizit auch für seine Komplexität. Zum Teil drehen sich diese Grenzen rund um die Fähigkeit eines Gehirns in Bezug darauf, dass es sich, wenn es seine Größe ständig erweitert, sich weiterhin um effektive Integration bemühen muss (...). Von gleicher Bedeutung ist, dass die unterschiedlichen Allometrien der grauen und weißen Substanz eine absolute Grenze für die Gehirngröße mit sich zu bringen scheinen, so dass es nicht mehr als um das Dreifache in seiner Größe zunehmen kann (Hofmann, 2001).

Das heißt, hier erreichen wir eine höchste Stufe der Komplexität, zumindest auf biologischer Ebene. Wir können nicht mit 65 Kilometer pro Stunde laufen (obwohl ein Spurt mit zirka 44 Kilometer pro Stunde keinesfalls vernachlässigbar ist)

noch fliegen (aber ein Gin Tonic in 11,5 Kilometer Höhe hat seine Vorzüge), noch den Pazifik schwimmend durchqueren (aber der Freitauch-Rekord über eine Strecke von 243 Meter verdient gewiss eine Ehrenbezeugung). Aber wir können jeden anderen Organismus, der jemals evoluiert ist, im Denken übertrumpfen. Doch haben wir ebenfalls die Grenzen neuraler Komplexität erreicht und die Fähigkeit zu fragen - ganz abgesehen davon zu verstehen - die nächste Reihe von Fragen? Ich glaube das nicht, aber das ist, wie man so sagt, eine völlig andere Geschichte.

So die raunenden letzten Worte von Conway Morris in diesem Aufsatz. Es wird deutlich, dass es einige Hinweise gibt, dass die Evolution zu Ende ist. Aber zugleich wird deutlich, dass vom naturwissenschaftlichen Standpunkt aus noch keineswegs mit letzter Sicherheit gesagt werden kann, dass es tatsächlich so ist.

Ein erstes Zwischenresümee

Der von diesem Blog hoch verehrte britische Paläontologe Simon Conway Morris, der in seinem Buch von 2003 die These vertrat "Unvermeidlich Menschen in einem einsamen Universum", hat 2013 nachgelegt und einen neuen Gedanken veröffentlicht, nach dem der Mensch und andere Produkte der Evolution nicht nur unvermeidlich aus der Evolution hervorgehen, wenn sie hier auf der Erde oder anderwärts einmal angefangen hat, sondern nach dem das Leben auch gar keine größere Komplexität erreichen kann, als es hier auf der Erde schon erreicht hat. Dieser Gedanke wird 2015 im "Journal of Theoretical Biology" folgendermaßen zusammen gefasst (2):

Er argumentiert, dass es Grenzen für die Komplexität des Lebens gibt und dass diese Grenzen schon erreicht worden sind. Er nimmt an, dass die Vorherrschaft von konvergenter Evolution indiziert, dass es ein endliches Set von Strategien gibt, die Organismen nutzen können. Wenn das Tonband des Lebens erneut abgespielt würde, würden dieselben Ergebnisse erreicht, weil die Selbstorganisation und die sich gegenseitig ausschließenden Begrenzungen in der Entwicklung es für Organismen erforderlich machen, jenen begrenzten Raum des Möglichkeiten-Raumes zu besuchen, der ihnen erreichbar ist. In seinem zweiten Argument fragt sich Conway Morris, warum einige Strukturen, die offensichtlich schlecht funktionieren, über Millionen von Jahren unverändert geblieben sind. Warum wurde Rubisco nicht über die Jahre effizienter, ein Prozess, der seine Komplexität erhöht haben würde? In Conway Morris Sichtweise ist Evolution nicht fähig, diesen Schritt zu tun, weil das System auf seinem Höhepunkt von Komplexität angekommen ist. Diese herausfordernde Annahme ist bis heute noch nicht ausreichend überprüft worden.

Original: He argues that there are limits to the complexity of life and that these limits have already been touched. He asserts that the prevalence of convergent evolution indicates that there is a finite set of strategies that organisms can use. If the tape of life was played again, the same results would ensue, because self-organization and the conflicting constraints in development bind organisms to visit a limited area of the possibility space otherwise available. In his second argument, Morris wonders why some structures which clearly perform poorly have remained almost unchanged for millions of years. Why has not Rubisco become more efficient over the years, a process that would likely increase its complexity? In Morris׳s view, evolution is unable to take that step, because the system has arrived at its peak complexity. This daring suggestion has not yet been properly tackled.

Die Evolutionäre Psychologin und Philosophin Mathilde Ludendorff (1877-1966) kommt in ihrer philosophischen Deutung der Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde zu der intuitiv gewonnenen und durch eine einheitliche philosophische Argumentation abgestützten Erkenntnis, dass mit der Entstehung bewussten Lebens auf der Erde, also mit der Entstehung des Menschen die Kosmologie und Evolution hier auf der Erde ihr Ziel erreicht hat und darum seither aufgehört hat, grundlegend Neues zu schaffen. Das Weltall entstand und im Weltall entstand nach und nach größere Komplexität, weil das Ziel der Kosmologie und Evolution die Hervorbringung bewussten Lebens war. Da nur dieses Ziel erreicht werden sollte, konnte nach Erreichen dieses Zieles die Evolution zum Stillstand kommen, so die Aussage der Philosophie von Mathilde Ludendorff.

Das war zu den Zeiten als diese intuitive, in ein philosophisches Gedankengebäude eingefügte Erkenntnis niederschrieben worden ist und noch bis vor wenigen Jahren eine - aus naturwissenschaftlicher Sicht - unglaublich kühne, waghalsige, wenn nicht gar ganz und gar "unseriöse" Aussage. Eine typisch "vitalistische" oder "kreationistische". Welche naturwissenschaftlichen Hinweise sollte es bis dato geben für die Wahrheit der philosophischen Aussage:

"...denn sieh', es steht still das Werden der Arten!"

nämlich mit dem Erreichen bewussten Lebens auf dieser Erde? So konnte man sich noch bis zum Jahr 2013 verwundert fragen. Und genau 90 Jahre nach Ersterscheinen des Buches "Schöpfungsgeschichte" von Mathilde Ludendorff legt der namhafte Paläontologe Simon Conway Morris genau für eine solche These rein naturwissenschaftliche Argumente vor. Aber man schaue genau hin. Bei Conway Morris war alles schon erstaunlich "früh" da, ebenso wie bei den Organismen, die er untersucht. In seinem 2003 veröffentlichten grundlegendes Buch "Life's Solution - Inevitable Humans in a Lonely Universe" hatte er nämlich auch schon geschrieben (4, S. 301):

Die Wirklichkeit der Konvergenz bringt vier Implikationen für die Evolution mit sich, insbesondere die unausweichliche Notwendigkeit, die Themen zu überdenken der Anpassung, von Trends, des Fortschritts und (ein Gegenstand, der überraschenderweise vernachlässigt wurde): ob die Evolution zumindest lokal ihre Potentiale erschöpfen kann.

Soweit übersehbar spricht er in seinem Buch von 2003 diese letztere Implikation ansonsten gar nicht weiter an. Auf diese Implikation ist er also erst zehn Jahre später erstmals umfangreicher zu sprechen gekommen in einem Aufsatz aus dem Jahr 2013.

"Das Leben ist ebenso fein abgestimmt wie der Rest des Universums"

Simon Conway Morris hat - wie wir gerade entdecken - auch einen eigenen Internetblog " Map of Life", sowie eine Internetseite (" Map of Life"). In seinem Buch "The Runes of Evolution", das letztes Jahr erschien, schreibt er (5, S. 6):

What also emerges is the astonishing sensitivity of these (and many other) evolutionary systems. Repeatedly we find a breathtaking precision of operation, be it the operation of the Johnston's organ (a sort of ear) of the mosquito or the infrared detector of the buprestid fire-beetle. One can make a general argument that in their different ways these sensory systems have effectively reached the limits of the physical universe, at least as far as biology is concerned.

Also auch die "atemberaubende Präzision" komplizierter Sinnesorgane von Tieren ist für ihn ein Hinweis darauf, dass diese die Grenzen des physikalischen Universums erreicht haben, zumindest soweit das etwas mit Biologie zu tun hat.

Wie deutlich geworden ist, ist der vorliegenden Blogartikel nur eine erste Sichtung dieser neuen Gedankenwelt. Sie ist in den künftigen Wochen nach und nach noch zu ergänzen und zu vervollständigen. Da aber schon mehrere Wochenenden dazu benutzt wurden, diesen Blogartikel soweit zu schreiben, soll er erst einmal in dieser Unvollständigkeit veröffentlicht werden.

1. Conway Morris, Simon: Life - The final frontier for complexity? In: C. H. Lineweaver, P. C. W. Davies, M. Ruse (eds.): Complexity and the Arrow of Time. Cambridge University Press, 2013, S. 135-162; freies pdf.: http://uberty.org/wp-content/uploads/2016/01/Charles_H._Lineweaver_Complexity.pdf
2. Gustavo V. Barrosoa, David R. Luzb: On the limits of complexity in living forms. In: Journal of Theoretical Biology, Volume 379, 21 August 2015, Pages 89-90, http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022519315002143
3. Zeitschrift "Interface Focus", Theme issue 'Are there limits to evolution?' organized by Simon Conway Morris, Jennifer F. Hoyal Cuthill and Sylvain Gerber, 06 December 2015; volume 5, issue 6, http://rsfs.royalsocietypublishing.org/content/5/6; Einleitung hier: https://www.researchgate.net/publication/283332901_Hunting_Darwin's_Snark_Which_maps_shall_we_use
4. Conway Morris, Simon: Life's Solution. Inevitable Humans in a Lonely Universe. Cambridge University Press, Cambridge 2003, 2005; dt.: Jenseits der Zufalls. Wir Menschen im einsamen Universum. Berlin University Press 2008
5. Conway Morris, Simon: The Runes of Evolution. 2015, https://www.templetonpress.org/sites/default/files/Runes_Evolution.pdf
6. Ludendorff, Mathilde: Triumph des Unsterblichkeitwillens. Erstausgabe 1922. Verlag Hohe Warte, Pähl 1973
7. Ludendorff, Mathilde: Schöpfungsgeschichte. Erstausgabe 1923. Verlag Hohe Warte, Pähl 1953
8. Ludendorff, Mathilde: Wunder der Biologie im Lichte der Gotterkenntnis meiner Werke. - 1. Band. Stuttgart: Hohe Warte, Pähl 1950
9. Grampp, Karl: "...denn sieh', es steht still das Werden der Arten!" - Können auch nach der Menschwerdung noch Tier- und Pflanzenarten entstehen? 9/ 2000, Auf: Ludendorff.info, pdf., http://ludendorff.info/Abhandlungen/Artenentstehung.pdf
10. Gould, Stephen Jay: Zufall Mensch. Das Wunder des Lebens als Spiel der Natur. Deutscher Taschenbuch-Verlag (engl: Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History, 1989)
11. Dawkins, Richard: The Ancestor's Tale. A Pilgrimage to the Dawn of Life. Phoenix Paperback, London 2005 [Erstauflage 2004]; dt: Geschichten vom Ursprung des Lebens. Eine Zeitreise auf Darwins Spuren. Ullstein, 2008
12. Conway Morris, Simon (ed.): The Deep Structure of Biology. Is Convergence Sufficiently Ubiquitous to Give a Directional Signal? Tempelton Press 2008
13. Meinecke, Erich: Paradigmenwechsel in der Biologie? In: Mensch & Maß, Folge 5, 9.3.2006
14. Bading, Ingo: Ist die Evolution zielgerichtet? Auf: Wissen bloggt, 24.11. 2011, http://www.wissenbloggt.de/?p=7742
15. Conway Morris, Simon: If the Evolution of Intelligence is Inevitable, then What are the Metaphysical Consequences? In: The Science and Religion Dialogue - Past and Future. Ed. by Michael Welker, Peter Lang, Frankfurt u.a. 2014, http://www.uni-heidelberg.de/fiit/aktuelle_projekte/AusgewaehltePublikationen.html
16. Raagard, Ingrid: „Aliens sehen uns ähnlich" - Gibt es im Weltall doch kleine, grüne Männchen? In: Bild-Zeitung, 21.7.2015, http://www.bild.de/news/mystery-themen/ausserirdische/cambridge-professor-aliens-sehen-uns-aehnlich-41719546.bild.html
17. Leupold, Hermin: Warum ist das Weltall so wie es ist? Das Anthropische Prinzip der Kosmologie und seine philosophische Bedeutung. 3. Aufsatz der Aufsatzreihe "Die Evolution aus der Sicht der Naturwissenschaft und der Philosophie". In: Die Deutsche Volkshochschule, 1989, Folge 62
18. Leupold, Hermin: Evolution - „Schöpfung" oder Ablauf eines „Uhrwerkes". Grenzen der Kausalität bei der Kristallbildung. 6. Aufsatz der Aufsatzreihe "Die Evolution aus der Sicht der Naturwissenschaft und der Philosophie". In: Die Deutsche Volkshochschule, 1991, Folge 74