Ernst Peter Fischer, Treffen sich zwei Gene. Vom Wandel unseres Erbguts und der Natur des Lebens, München 2017

1. Acht Argumente gegen den genetischen Determinismus
2. Genotyp und Phänotyp: Strukturalität und Phänomenalität
3. Exkurs
4. Genotyp und Phänotyp: Entwicklungsebenen
5. Technologischer Determinismus
6. Ethik, Wissenschaftskritik und Medienschelte

Ernst Peter Fischer verweist auf die Parallele zwischen dem Genbegriff der Molekularbiologen und dem Atombegriff der Physiker. Diese Parallele besteht in der vermeintlichen Stabilität von Genen und Atomen. Aber schon die scheinbare Stabilität erfordere, wie Werner Heisenberg (1901-1976) schreibt, eine „Lehre von den Gestalten“, eine „Morphologie“. (Vgl. Fischer 2017, S.145) Heisenberg verweist hier auf die innere Verschränkung von Strukturalität und Phänomenalität in der modernen Physik:

„Die Stabilität der Atome, die sich z.B. darin äußert, dass ein chemisches Element nach allen möglichen chemischen oder physikalischen Prozessen schließlich immer wieder das gleiche Element bleibt und die gleichen Eigenschaften aufweist, diese Stabilität konnte in der Newtonschen Physik nicht gedeutet werden. Hier braucht man die Persistenz von Gestalten, die Bohr mit seiner These von der Existenz stationärer Zustände postuliert hat ...“ (Werner Heisenberg: „Die Einheit der Natur bei Alexander von Humboldt und in der Gegenwart“ (1969); zitiert nach Fischer 2017, S.145f.)

Die von Heisenberg angesprochene Notwendigkeit, auf den Gestaltbegriff zurückzugreifen, macht den Antagonismus zwischen Phänomenalität und Strukturalität in der modernen Physik deutlich, nämlich zwischen ‚Gestalten‘, wie sie sich zeigen und erhalten, also eine Dauer in der Zeit an den Tag legen, und dem mathematischen Strukturalismus physikalischer Gesetze. Einerseits hat sich die moderne Physik von den Natur-Phänomenen im ursprünglichen Sinn des Wortes abgewandt. Sie interessiert sich nur noch für die zugrundeliegenden, nicht sichtbaren Strukturen der sichtbaren Natur. Andererseits führt diese Tendenz zu dem Ergebnis, daß sich auch diese ‚Strukturen‘ schließlich mit den Atomen auflösten und dynamische Relationen oder sogar eine Art geordnetes Chaos an ihre Stelle trat:

„Als die Wissenschaft lernte, Atome zu zählen, verschwanden sie vor den Augen und aus den Händen der Physiker und luden die Forscher zu vielen Gedankenspielen ein. Diese zwar erstaunliche, aber kaum verbreitete oder öffentlich wahrgenommene Erfahrung hat ein Zeitzeuge der Entwicklung, der erst als Physiker tätige und dann als Philosoph berühmt gewordene Carl Friedrich von Weizsäcker bereits in den 1940er Jahren durch die Bemerkung charakterisiert, ‚man wird nicht sagen dürfen, dass die Physik die Geheimnisse der Natur wegerkläre, sondern dass sie sie auf tieferliegende Geheimnisse zurückführe‘.“ (Fischer 2017, S.20)

Auch hier haben wir eine parallele Entwicklung in der Biologie: in dem Moment, wo die Gene zählbar wurden, „lösten sich diese Gebilde unter ihren Händen auf – auch wenn einige Bioforscher sich eifrig bemühten, Nummern aufs Papier und in eine Datei zu schreiben“. (Vgl. Fischer 2017, S.23) – Ernst Peter Fischer beschreibt, wie an die Stelle von statischen, nur in diskontinuierlichen Sprüngen zwischen den Generationen mutierenden Genen eine dynamische Vorstellung von der Gesamtheit des dynamischen Geschehens in einer Zelle trat, in dem Gene und Proteine sich wechselseitig in einem ‚inifinitesimalen‘ Kreislauf beeinflussen:

„Das Gen als dynamisches Geschehen in der Zelle löst zwangsläufig eine wirbelnde und wabernde Vorstellung aus, bei der Gene Proteine machen, die Gene machen, die Proteine machen, die Gene machen, die Proteine machen, und man würde allmählich gern wissen, wo da Anfang und Ende sind. Vielleicht kann man so etwas gar nicht finden und sollte sich eher endlose Schleifen und Kreisläufe im Innern der Zelle vorstellen ...“ (Fischer 2017, S.96f.)

An den beiden Zitaten von Werner Heisenberg (1901-1976) und Carl Friedrich von Weizsäcker (1912-2007) zeigt sich, wie bereits erwähnt, der Antagonismus zwischen Phänomenalität und Strukturalität, von dem in meinem Blog immer wieder die Rede ist und mit dem wir es gerade auch in der Molekularbiologie wieder zu tun haben. Hatte man im gesamten Verlauf des 20. Jhdts. zunächst versucht, den Phänotyp, also die sichtbare Gestalt eines individuellen Organismusses auf den Genotyp, nämlich auf im Zellkern verortete, ‚stabile‘ Informationen und Codes zurückzuführen, die in Form von Algorithmen bzw. Programmen das Zellgeschehen und den Organismus steuern, so begann man nun im Gefolge der „Verhaltensepigenetik“ wieder die individuelle Biographie eines Menschen in dessen ‚Genese‘ miteinzubeziehen:

„Im Rahmen dieser neuen Wissenschaft hat man es längst aufgegeben, einen deterministischen Ansatz zu verfolgen, also nach irgendwelchen Genen Ausschau zu halten, die alles bedingen und bewirken. Wie auch? Bei dem epigenetischen Paradigma wird vielmehr gefragt, wie Eigenschaften (Phänotypen) und Verhaltensweisen im Lauf der Entwicklung auftreten.“ (Fischer 2017, S.212f.)

Ernst Peter Fischer schließt mit seinen Überlegungen an diesem Stand der Forschung an. Da es ohnehin bis heute keine anerkannte „Theorie von Genen und Genomen“ gibt (vgl. Fischer 2017, S.286) und die Forschung sich vor allem an Metaphern aus dem Maschinen- und Computerbereich orientiert – was sie nicht daran hindert, im Gegenteil!, technologisch höchst produktiv zu sein –, schlägt Fischer alternative Metaphern aus dem Bereich von Kunst und Bildung vor, die dem aktuellen Erkenntnisstand wesentlich besser entsprechen. (Vgl. Fischer 2017, S.160f.) Dabei geht es vor allem um eine neue Verhältnisbestimmung zwischen Genotyp und Phänotyp, zwischen Strukturalität und Phänomenolität.

Die bisherige Forschung ist vor allem an der Steuerung des Phänotyps durch den Genotyp interessiert gewesen, in der die Informationen nur in eine Richtung fließen:

„Für (Francis) Crick kam es darauf an, die Richtung der Information festzulegen – sie fließt nur in ein Protein hinein und nicht wieder aus ihm heraus –, und er wollte wissen, ob der Übertrag direkt geschieht oder vermittelt wird.“ (Fischer 2017, S.80) 

Diesem informationstheoretisch geprägten Erkenntnisinteresse entspricht die Redeweise (Metapher) von ‚Programmen‘ und ‚Codes‘, bei denen Fischer an mehreren Stellen seines Buches genüßlich nachfragt, wo denn da „der entsprechende Programmierer sitzt und wie er tickt“. (Vgl. S.156; vgl. auch S.22, 157, 204) Nun könnte man aber an ihn hinsichtlich seiner Kunstmetapher genau dieselbe Frage richten, denn er übernimmt die Metapher von dem Evolutionsbiologen Enrico Coen, ohne nach dem Künstler bzw. Maler zu fragen, der die Formen des Lebens auf die (mit den sich entwickelnden Organismen mitwachsende) Leinwand (vgl. Fischer 2017, S.166) zaubert. Wie Fischer schreibt, „hat der britische Evolutionsbiologe Enrico Coen vorgeschlagen, sich (bei der Wahl der Metaphern – DZ) bei der menschlichen Kreativität zu bedienen, und er meint damit vor allem die Formen des künstlerischen Schaffens, wie sie sich beim Malen zeigen“. (Vgl. Fischer 2017, S.159)

Darüberhinaus spricht Fischer ganz naiv von „Skizze(n)“ (vgl. Fischer 2017, S.166) und von „kreative(n) Idee(n)“ (vgl. Fischer 2017, S.159), die „im Genom eines Menschen“ stecken und die sich im sich entwickelnden Organismus „ausdrücken“ können und wollen (vgl. Fischer 2017, S.161). Fischer versäumt es an dieser Stelle, die naheliegende Parallele zum Kreationismus zu thematisieren und sich davon zu distanzieren. Aber mit dem Kreationismus hat Fischers Rückgriff auf die Kunst- und Bildungsmetapher schon deshalb nichts zu tun, weil er ausdrücklich festhält, daß wir es hier mit einem Lebensprozeß zu tun haben, der sich selbst erschafft, also nicht auf einen Künstler-Gott als Urheber rekurriert:

„Das Machen und das Gemachte, der Macher und das Machen – sie hängen zusammen, in der Kunst wie im Leben, und es ist schön, dass die deutsche Sprache ein passendes Wort hat, auch wenn es heute mehr in einem oberflächlichen Sinn gebraucht wird. Gemeint ist das Wort ‚Bildung‘, in dem das Bilden und das Gebildete zusammenfinden und mit dem die Möglichkeit gegeben ist, bei den Entwicklungsvorgängen von der Bildung des Lebens zu sprechen, von der Bildung einer Drosophila ebenso wie von der Bildung eines Menschen.“ (Fischer 2017, S.160)

An dieser Stelle vermißt der Rezensent eine weitere notwendige Differenzierung der Kunst- und Bildungsmetapher: inwiefern unterscheidet sie sich von der systemtheoretischen „Autopoiesis“? Bei der Systemtheorie haben wir es nämlich mit einer Maschinentheorie zu tun, und trotzdem gibt es hier eine Vorstellung von ‚Selbsterschaffung‘, in der der „Macher“ und das „Machen“ zusammenfallen, ohne daß dabei auf Metaphern wie ‚Programm‘ oder ‚Code‘ verzichtet wird. Und mit der Informationsrichtung haben Systemtheoretiker auch kein Problem: lernende Algorithmen steuern nicht nur Systemprozesse, sondern nehmen auch gerne Informationen aus der ‚Umwelt‘ entgegen.

Abgesehen von diesen Problematiken (Kreationismus/Systemtheorie) ist Fischers Rückgriff auf die Kunst- und Bildungsmetapher durchaus lehrreich und produktiv. So gelingt es ihm mit ihrer Hilfe, Genotyp und Phänotyp zusammenzudenken, und ich möchte an dieser Stelle seinen Gedanken in einem Exkurs aufgreifen und weiterdenken.

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Ernst Peter Fischer, Treffen sich zwei Gene. Vom Wandel unseres Erbguts und der Natur des Lebens, München 2017

1. Acht Argumente gegen den genetischen Determinismus
2. Genotyp und Phänotyp: Strukturalität und Phänomenalität
3. Exkurs
4. Genotyp und Phänotyp: Entwicklungsebenen
5. Technologischer Determinismus
6. Ethik, Wissenschaftskritik und Medienschelte

Auch wenn der Titel von Ernst Peter Fischers Buch „Treffen sich zwei Gene“ (2017) eher nach einem Witz klingt, handelt es sich dabei doch um eine lesenswerte, gleichermaßen sachlich informierte wie reflektierte und nicht zuletzt auch polemische Auseinandersetzung mit den Grundlagen der Molekularbiologie auf hohem Niveau. Es ist eher der Untertitel „Vom Wandel unseres Erbguts und der Natur des Lebens“, an dem sich interessierte Leser orientieren sollten.

Es sagt viel über die Möglichkeiten und die Grenzen der in den 1930er Jahren zunächst als „Mathematische Biologie“ in Erscheinung getretenen Molekularbiologie aus, daß sie von Physikern mitbegründet und lange Zeit von Physikern begleitet wurde. (Vgl. Fischer 2017, S.47) Fischer zufolge ist die „moderne Biologie das Werk von Physikern ... – was noch deutlicher wird, wenn es um die moderne Molekularbiologie geht“. (Vgl. Fischer 2017, S.30) Schon in den allerersten Anfängen der modernen Genetik hatte die Physik bei der Entdeckung der Gene ihre Finger mit im Spiel. Noch bevor Gregor Mendel (1822-1884) in seinem Klostergarten Erbsen zählte und den Vererbungsgesetzen von „Erbelementen“, den späteren Genen, auf die Spur kam, hatte er im Auftrag seines Ordens Physik studiert. Die Folge war, daß er sich die wechselseitigen Einflüsse zwischen den von ihm so genannten Erbelementen entsprechend der „kinetische(n) Gastheorie“ seiner Zeit als ein dynamisches Geschehen dachte. (Vgl. Fischer 2017, S.31) Der Dynamik des von ihm beschriebenen Vererbungsprozesses entsprach auch die statistische Methode, die Mendel erstmals in der Biologie anwandte. (Vgl. Fischer 2017, S.33)

Viele weitere ursprünglich physikalische Begriffe fanden in der Genetik Anwendung: der Begriff des Gens war vom Begriff des Atoms abgeschaut. (Vgl. Fischer 2017, S.18ff. und S.30) Und der Begriff der Mutation orientierte sich an den von Max Planck (1858–1947) beschriebenen Quantensprüngen. (Vgl. Fischer 2017, S.37) Sogar der physikalische Satz von der Erhaltung der Energie fand seine Entsprechung in der genetischen Erkenntnis, „dass es Qualitäten gibt, die erhalten bleiben, auch wenn sie oberflächlich verschwunden zu sein scheinen“, also im Sinne einer Differenz zwischen dominanten und rezessiven Genen. (Vgl. Fischer 2017, S.35)

Die Parallelisierung von Genen und Atomen führte zu einem genetischen Determinismus, demzufolge die Gene als „Kausalfaktoren mit festem Ort und sauber definierten Aufgaben“ verstanden wurden (vgl. Fischer 2017, S.143), die das Erscheinungsbild bzw. den Phänotyp eines Organismusses bedingen, bis hin zu Bewußtseinsqualitäten wie der Intelligenz. Beim Versuch, die Wirkungsweise eines Gens zu definieren, einigten sich einige – aber längst nicht alle! – Wissenschaftler darauf, daß Gene Proteine herstellen:

„Man kann das Gesagte in prägnanter Form so zusammenfassen, wie es die Biochemiker selbst getan haben, und von der legendären ‚Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese‘ sprechen, mit der langsam erste Klarheit in das Treiben von Zellen und ihre genetische Grundlage gebracht werden konnte.“ (Fischer 2017, S.58)

Diese Definition ist unvollständig, wie sich noch zeigen wird. Tatsächlich gibt es, wie Fischer festhält, bis heute keine allgemein anerkannte Theorie des Gens: „Es sagt zwar niemand laut, aber es gibt keine Theorie von Genen und Genomen ...“ (Fischer 2017, S.286) – Dafür aber, und das finde ich erstaunlich, gibt es unglaubliche Erfolge in der Gen-Technologie. Vor dem Hintergrund einer fehlenden Theorie hat das etwas Bedenkliches.

Letztlich ereilte den am Atommodell orientierten klassischen Gen-Begriff das gleiche Schicksal wie das Atom:

„Beim Versuch, die Gene abzuzählen, erlebten die Biologen zu Beginn des 21. Jahrhunderts dasselbe, was die Physiker einhundert Jahre zuvor erfahren hatten. Als es den Betreibern des Genomprojekts nämlich möglich wurde, die Objekte ihrer Suchleidenschaft zu zählen, da lösten sich diese Gebilde unter ihren Händen auf – auch wenn einige Bioforscher sich eifrig bemühten, Nummern aufs Papier und in eine Datei zu schreiben.“ (Fischer 2017, S.23)

Wie sich der Gen-Begriff in der Forschung nach und nach zerlegte und wie er schließlich seine Gültigkeit verlor, zeichnet Fischer anhand von, nach meiner Zählung, insgesamt acht Punkten bzw. Argumenten nach, auf die ich hier, entsprechend meinem laienhaften Verständnis, kurz eingehen will.

Zum ersten Mal wurde das Gen als grundlegende, unteilbare Einheit der Vererbung durch die Forschung von Seymour Benzer (1921-2007) in Frage gestellt:

„Wie seine Experimente zum Vorschein brachten, reichte schon die Änderung eines einzigen Bausteins in der DNA, um ein Gen zu verändern, also eine Mutation herbeizuführen. Und eine Rekombination kam ebenfalls mit Bruchteilen eines Gens aus, das in seiner eigentlichen Funktion immer noch brav als ganzer DNA-Strang weitergegeben – vererbt – werden musste.“ (Fischer 2017, S.76f.)

Benzer zufolge zerfällt der Evolutionsprozeß in drei verschiedene Momente: in die „Einheit der Mutation“, in die „Einheit der Rekombination“ und in die „Einheit der Vererbung“. (Vgl. Fischer 2017, S.77) Diese drei verschiedenen Momente lassen sich nicht in einem einheitlichen Gen-Begriff zusammenfassen.

Das zweite Argument gegen den unteilbaren Kausalfaktor namens ‚Gen‘ richtet sich gegen die Hypothese, daß Gene die Zellaktivitäten steuern. Fischer spricht stattdessen von einem Krieslaufprozeß, der das ganze Zellgeschehen umfaßt:

„Damit ein Gen funktionieren kann, braucht es die Hilfe eines anderen Gens, das natürlich auch erst funktionieren kann, wenn es selbst ebenfalls dank eines anderen Gens aktiv geworden ist, und so geht der genetische Gedanke immer weiter und schließt sich vermutlich zu einem Kreis. Gene funktionieren nicht für sich, sondern nur mit Genen, also im vernetzten Verbund der ganzen Zelle und ihrer sich gegenseitig bedingenden Abläufe ...“ (Fischer 2017, S.82)

Die Fragen, die sich hier stellen, beziehen sich Fischer zufolge nicht mehr auf das Gen als Kausalfaktor, sondern darauf, was in diesem Kreislaufprozeß die Proteine dazu befähigt, genetische Informationen auszulesen, die es ihnen ermöglichen, Proteine herzustellen. (Vgl. Fischer 2017, S.83)

Das dritte Argument betrifft die „reverse Umschreibung“ von RNA-Strängen in diejenigen DNA-Abschnitte, die die Herstellung der RNA-Stränge ermöglicht hatten. (Vgl. Fischer 2017, S.95) Dem genetischen Dogma zufolge ist so eine Umschreibung unmöglich, da die Information nur in eine Richtung gehen kann: vom Gen zum Protein bzw. zur RNA und nicht umgekehrt. Als die Möglichkeit einer reversen Umschreibung tatsächlich experimentell belegt wurde, widerlegte sie nicht nur dieses Dogma; auch die mit der Möglichkeit einer reversen Umschreibung verbundene Erwartung, daß es zu einer identischen Verdopplung der betreffenden DNA-Abschnitte kommen würde, wurde enttäuscht; Original und Kopie waren verschieden:

„Der ontologische Status der Gene war damit, wenn man so will, seit Ende der 1970er Jahre hinfällig, und dieser Gedanke ist zwar ungewohnt, doch die Wissenschaft kennt auch andere Größen, die es nicht als solides, sondern nur als dynamisches Etwas gibt und die sogar verschwinden können, wenn sie ihre Schuldigkeit getan haben.“ (Fischer 2017, S.95)

Das fünfte Argument bezieht sich auf das „Spleißen“ von RNA-Strängen. Dieser Vorgang ermöglicht es den RNA-Strängen, aus ein und demselben DNA-Abschnitt mehr als ein Protein herauszulesen. (Vgl. Fischer 2017, S.99) Ein weiterer Sargnagel für die „Ein-Gen-ein-Protein-Hypothese“.

Das sechste Argument beinhaltet die Einsicht, daß die Gene, die Antikörper codieren, „erst im Lauf der Entwicklung“ eines Kindes „zusammengestellt“ werden, „abhängig von den Erfahrungen, die ein Kind macht, abhängig von dem Dreck, den es frisst, oder abhängig von den Krankheitserregern, denen es begegnet und die sich in ihm tummeln wollen“. (Vgl. Fischer 2017, S.100) Auch diese Erkenntnis stellt den ontologischen Status von Genen, die dem Dogma zufolge nur über den Wechsel der Generationen hinweg weitergegeben und verändert werden, grundlegend in Frage.

Das siebte Argument führt den seltsamen Umstand an, daß nur die sogenannten Gene für die Herstellung von Proteinen verantwortlich sind. Tatsächlich sind lediglich „rund ein Prozent der DNA einer menschlichen Zelle als Gen im traditionellen Sinn der Proteinherstellung zu deuten“. (Vgl. Fischer 2017, S.142) Mehr als 80 Prozent des Genoms „liegen“, schreibt Fischer mit Verweis auf den „Guide to the Human Genome“, nicht einfach nur „herum“. (Vgl. ebenda) Die vielfältigen Aufgaben dieses Teils des Genoms – zu einem beträchtlichen Teil regulatorische Aufgaben – sind längst noch nicht im Detail beschrieben.

Als achtes Argument zähle ich Fischers ästhetische Stellungnahme zum Lebensprozeß, die seiner Ansicht nach eine Ethik impliziert. Nach der Destruktion des Gen-Begriffs als Kausalfaktor und der damit verbundenen Reduktion des Lebensprozesses auf algorithmische Ausführungsbedingungen, sprich: ‚Programme‘, fragt sich der Autor, ob die Maschinen- bzw. Computer-Metapher zur Beschreibung dieses Lebensprozesses überhaupt noch etwas taugt. Angesichts des Umstands, daß es nach wie vor keine „Theorie von Genen und Genomen“ gibt (vgl. Fischer 2017, S.286), schlägt Fischer vor, es zur Abwechslung mal mit einer anderen Metapher aus dem Bereich der Kunst und der Bildung zu versuchen, und den Lebensprozeß als Kunstwerk zu verstehen:

„Mit einem solchen (Kunstwerk – DZ) gehen Menschen vorsichtiger um als mit Maschinen, selbst wenn auf diesen raffinierte Programme laufen. Vielleicht gehen Menschen insgesamt vorsichtiger mit Genen um, wenn sie wissen, welche kreative Kraft in ihnen liegt und sich ausdrücken kann und will.“ (Fischer 2017, S.160f.)

Auf dieses achte Argument werde ich in den folgenden Blogposts noch einmal differenzierter eingehen.

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