Die Grenzen des Naturalismus − Woher kommt Leben?

 

Blog im Rahmen des scilogs-Bloggewitters

Schon hellen sich die Finsternisse;
chon in der innersten Phiole
Erglüht es wie lebendige Kohle,
Ja, wie der herrlichste Karfunkel,
Verstrahlend Blitze durch das Dunkel:
Ein helles, weißes Licht erscheint!
……
Er ist, wie ich von ihm vernommen,
Gar wundersam nur halb zur Welt gekommen:
Ihm fehlt es nicht an geistigen Eigenschaften,
Doch gar zu sehr am Greiflich-Tüchtighaften.
Bis jetzt gibt ihm das Glas allein Gewicht;
Doch wär er gern zunächst verkörperlicht.

Mit diesen Versen beschreibt Goethe im zweiten Teil seiner Faust-Tragödie das Bild des „Homunculus“, die im Spätmittelalter im Kontext alchemistischer Theorien aufgekommen Idee eines künstlich geschaffenen Menschen (und wirkt mit der Andeutung „lebendige Kohle“ – Kohlenstoff – dabei erstaunlich modern). Er berührt damit die große Frage nach den Anfangsgründen des Lebens und des Menschen, in einer Zeit, in der die allseits akzeptierte Vorstellung der göttlichen Schöpfung zusehend in Frage gestellt wurde und erste naturwissenschaftliche Gegenentwürfe zu einer gottgeschaffenen Natur entstanden.

Es war schließlich ein einzelner Forscher, der weniger als ein Jahrhundert später der Vorstellung von Ursprung und Entwicklung des Lebens und des Menschen eine radikal neue Richtung geben sollte: Charles Darwin. Unter den Wissenschaftlern seiner Zeit fand seine Theorie schnell breite Anerkennung. Ihre Grundprinzipien sind heute wissenschaftlich unumstritten.

Doch birgt auch Darwins Theorie keine naturwissenschaftliche Erklärung der Anfänge des Lebens. Zwar beschreibt sie, wie sich das Leben entwickelt hat, aber sie sagt zunächst wenig darüber aus, wie es entstanden ist, ähnlich wie uns Newtons Gravitationstheorie verstehen lässt, wie sich die Materie im Universum bewegt, nicht aber wie (und erst gar nicht warum) dieses entstanden ist. Darwin verlagerte die Frage nach dem Lebensanfang nur in einen anderen, sehr viel früheren Zeitraum.

Was ist Leben? – Eine alte Frage aus Sicht der modernen Naturforschung
Die Probleme beginnen bereits mit der Frage, was Leben überhaupt ist. Die lexikalische Definition lautet beispielsweise − nach „Wikipedia“: „Lebewesen sind organisierte Einheiten, die unter anderem zu Stoffwechsel, Fortpflanzung, Reizbarkeit, Wachstum  und Evolution fähig sind.“  Informationsträger in diesen Prozessen sind Biomoleküle, von denen die wichtigsten die „Desoxyribonukleinsäure“ (DNA) und „Ribonukleinsäure“ (RNA) sind. Lebewesen sind also selbst replizierende Systeme, deren Struktur und Leistungsfähigkeit über lange Zeiträume und zahlreiche Generationen hinweg gewährleistet sind. Andererseits bestehen durch die Ungenauigkeit der Replikation Möglichkeiten zur evolutionären Anpassung an Umweltänderungen, was langfristig eine Evolution des Darwin’schen Typs ermöglicht.

Die heutige Biologie sieht den Übergang vom Unbelebten zum Belebten als kontinuierlich an. Aus diesem Grund vermag sie keine vollständige und abgeschlossene Definition des Leben zu geben. Diese Unfähigkeit widerspricht allerdings keineswegs ihrem naturalistischen Programm. Im Gegenteil: Eine vollständige und damit ausschließende Grenzziehung würde per Definition eine Diskontinuität zwischen Unbelebtem und Leben voraussetzen. Und dieser Diskontinuität müsste etwas zugrunde liegen, was sich nicht auf Physik oder Chemie zurückführen ließe. Der Anspruch der Biowissenschaftler auf die Möglichkeit einer vollständigen physikalisch-biochemischen Erklärung des Lebens setzt also voraus, dass die konstituierenden Bestandteile einer Definition des Lebens nicht aus Abgrenzungen und irreduziblen Begriffen gebildet werden können. Mit anderen Worten: Eine eindeutige, vollständige und abgegrenzte Definition des Lebens steht geradezu im Widerspruch zum naturalistischen Forschungsprogramm.

Lässt sich Leben nachbauen?
„Jeder dumme Junge kann einen Käfer zertreten. Aber alle Professoren der Welt können keinen herstellen“, schrieb Arthur Schopenhauer im 19. Jahrhundert und mahnt damit Respekt vor der Einzigartigkeit des Lebens an. Dabei würde die vollständig künstliche Synthese eines lebenden Organismus den wohl entscheidenden Wendepunkt in der Diskussion um Wesens und Ursprungs des Lebens darstellen.

Das bekannteste wissenschaftliche Experiment zur Simulation der Entstehung des irdischen Lebens führten Stanley Miller und Harold Clayton Urey im Jahre 1953 durch. Darin konnten sie zeigten, dass untern den Bedingungen auf unserem Planeten vor ca. 4 Milliarden Jahren zwangsläufig einfache Aminosäuren entstehen, nach längerer Dauer auch komplexere Aminosäuren. Zuletzt entsprachen die erzeugten Aminosäuren genau den 20 Aminosäuren, die wir heute in lebenden Organismen vorfinden. Doch die Details der Entwicklung von einfachen Bausteinen hin zu Zellen und komplexeren Lebensformen mit Stoffwechsel, Selbstreproduktion und Evolution bleiben bis heute ungeklärt.

Unstrittig ist, dass es für eine Erklärung des Lebens den neben der Evolutionstheorie zweiten Block der modernen Biologie braucht, die Genetik. Unterdessen ist es fast 15 Jahre her, dass der genetische Code des Menschen geknackt werden konnte, d.h. die Biochemiker ermittelt haben, welche Kombination von DNA-Bausteinen welche Aminosäuren kodieren und wie sich die Aminosäuren dann zu den vielfältigsten Proteinen zusammenfügen. Das bedeutet allerdings noch nicht, dass wir alles über unsere genetische Konstitution wissen. Zum einen wissen wir nicht, wofür bestimmte Proteine synthetisiert werden, d.h. wie einzelne Proteine und Proteinkombinationen mit spezifischen Körperfunktionen zusammenhängen. Zum anderen ist die Wechselwirkung zwischen Genen und Proteinsynthese äußerst komplex und bisher nur zu einem Bruchteil verstanden. Auch der Prozess der Proteinfaltung, d.h. wie sich ein Protein in eine dreidimensionale Struktur bringt, ist in vielem noch offen.

Entstehung des Lebens – Das Kernproblem aller möglichen Anfänge
Der Stoffwechsel der ersten Lebensformen bestand wohl im Wesentlichen darin, aus Wasser und atmosphärischem Kohlendioxid organische Substanzen herzustellen. Vereinfacht gesagt: Die Grundsynthese des Lebens bestand darin, Wasserstoff und Kohlendioxid in eine komplexere chemische Verbindung zu bringen − Ausgangsstoffe, über welche die Atmosphäre der frühen Erde in direkter oder indirekter Form im Überschuss verfügte, welche aber normalerweise nicht miteinander reagieren. Zusammen mit Stickstoffverbindungen (aus dem in der Atmosphäre vorhandenem Ammoniak), Schwefel- und Phosphorverbindungen (die durch Vulkane aus dem Erdinneren an die Erdoberfläche gelangten) und gewissen Metallverbindungen (in den Ozeanen üppig vorhanden) entstand eine gut gewürzte Suppe für die Entstehung des Lebens.

Wie Urey und Miller aufzeigten, konnten sich unter den herrschenden Bedingungen tatsächlich verschiedene elementare organische Kohlenwasserstoffverbindungen – die ersten „Moleküle des Lebens“ – bilden. Mit hoher Wahrscheinlichkeit war dann der nächste Schritt hin zum Leben die Zusammenballung (die so genannte „Polymerisation“) dieser ersten Biomoleküle (der sogenannten „Monomere“) zu kettenartigen Makromolekülen. Dies konnte nur mit Hilfe von externen Energiequellen geschehen, welche in Form von Sonnenstrahlung, Vulkanen, Radioaktivität oder chemischen Prozessen damals wohl auch reichhaltig zur Verfügung standen. Da die Syntax des genetischen Codes für jedes Lebewesen gleich ist, ist für die Biologen die Annahme mehr als plausibel, dass dieser frühe Prozess für alles heutige Leben auf der Erde, von den einfachsten Bakterien bis zum Menschen, einheitlich abgelaufen sein musste. Und es gab Orte, wo die Umstände für die ersten Moleküle des Lebens so gut wie perfekt waren: vulkanische Quellen in der Tiefsee (sogenannte „Schwarze Raucher“). Hier, so vermuten viele Biologen, entwickelten sich die „chemischen Gärten“, in denen die entsprechenden Reaktionen abliefen, die ersten komplexeren „Moleküle des Lebens“ entstehen ließen, unter ihnen die Makromoleküle, die in den Stoffwechselreaktionen allen Lebens noch heute die wesentliche Rolle spielen.

Dabei mussten die frühen Lebensformen allerdings zwei grundlegende Probleme lösen. Sie benötigten erstens die in „ihrem Körper“ ablaufenden Prozesse wie Wachstum und Vermehrung eine stetige Energiezufuhr von außen. Schon aus physikalischen Gründen kann es ohne Energie einen solchen „Stoffwechsel“ für das Leben gar nicht geben: Ein lebender Organismus muss, will er seinen geordneten Zustand aufrechterhalten, die physikalisch unvermeidbare Zunahme der Entropie im Inneren seines Körpers durch von außen zugeführte Energie ausgleichen. Zweitens mussten die frühen Lebensformen in der Lage sein, sich selbst zu reproduzieren. Während Energie ausreichend zur Verfügung stand, erwies sich die Vermehrung als wesentlich schwieriger. Da bei allen Lebewesen sowohl für die Speicherung von lebensnotwendigen Information als auch für deren Weitergabe an die zukünftigen Generationen die DNA und RNA zuständig sind, müssen wir bei der Frage nach dem Ursprung des Lebens verstehen, wie aus Kohlenhydraten und Aminosäuren über die ersten Polymere letztlich die RNA bzw. DNA entstehen konnten. Denn ein komplexer Informationsträger wie die RNA kann kaum zufällig entstanden sein.

Hier sind wir beim „Knackpunkt“ einer naturalistischen Erklärung des Beginns des irdischen Lebens angelangt. Damit auf molekularer Ebene so etwas wie eine Darwin’sche Evolution und damit die Entwicklung zu funktionsfähigen Lebensformen überhaupt in Gang kommen konnte, bedurfte es einer natürliche Auslese von Molekülen, bei der sich „verbesserte“ Moleküle mit der Zeit in ihrer Synthese gegen „weniger gute“ Moleküle durchsetzen (ein Prozess der natürlichen Selektion und Evolution auf der Ebene von Molekülen hatte bereits Darwin für möglich gehalten). Ein solcher Prozess setzt jedoch a priori Kriterien für „Tüchtigkeit“ und „Lebenstauglichkeit“ eines Moleküls voraus. Mit anderen Worten: Er braucht dafür bereits „biologische Information“, und dafür wiederum einen genetischen Code. Erst ein entsprechender genetischer Code, wie primitiv dieser zunächst auch sein mochte, ermöglichte es den Molekülen, die für die Weiterentwicklung und Selektion notwendige Information zu speichern und zugleich Träger evolutionärer Veränderungen zu sein.

Darwinismus versus Kreationismus – Die wirklich offene Frage
Ein bedeutendes fehlendes Glied in der Erforschung der Ursprünge des Lebens und damit zu einer vollständigen naturwissenschaftlichen Erklärung des Lebens ist also die Entstehung der biologischen Information. Wie kann aus einer völlig informationsfreien Umgebung, also in einer Welt, in der ausschließlich der Zufall reagiert, überhaupt so etwas wie Information bzw. Bedeutung entstehen? Ihre Entstehung ähnelt der „creatio ex nihilo“ beim kosmischen Ursprung − nur dass es sich hier nicht um Energie oder Materie handelt, sondern um Information. Die Ausgangsstoffe für die ersten RNA-Polymere sowie die notwendige Energie für ihre Herstellung waren im Ur-Ozean wohl ausreichend vorhanden. Phosphate gab es in den heißen Quellen, der Zucker Ribose und die anderen organischen Verbindungen konnten sich in der „Ursuppe“ aus den Kohlendioxid-Wasserstoff-Verbindungen bilden. Aber einzelne RNA-Moleküle können so wenig genetische Information enthalten, wie ein einzelner Buchstabe eine sinnvolle Aussage ergeben kann. Zu diesem Kernproblem können die Biologen auch heute noch keine klare Antwort geben.

So sollte sich der bereits 150 Jahre währende Streit zwischen Kreationismus und Evolutionismus heute nicht mehr um die Frage drehen, ob der Mensch und alle Tiere und Pflanzen irgendwann einmal in ihrer heutigen Form durch eine wie auch immer geartete externe Intelligenz geschaffen wurden. Diese Auffassung kann heute kein informierter Mensch mehr ernsthaft vertreten. Alle Lebewesen auf der Erde sind das Ergebnis einer Evolution, die ihren Ursprung vor ca. 3,5 Milliarden Jahren hatte. Doch ist Streit durchaus angebracht, wenn Biologen behaupten, die genetische Information sei plötzlich und völlig zufällig in Form einer ersten selbstreplizierenden RNA oder einer Vorform davon entstanden, aus welcher heraus sich dann die irdische Evolution entwickelte. Die Wahrscheinlichkeit für einen solchen Vorgang liegt bei nahezu Null.

Und allzu viel Zeit stand zwischen dem Punkt, an dem komplexe Makromoleküle zuerst „überlebensfähig“ waren (d.h. nicht aufgrund der widrigen Bedingungen auf der Erde sofort wieder zerfielen), bis zu den frühesten (bakteriellen) Formen des Lebens, von denen die ältesten uns heute bekannten Fossilien stammen, auch gar nicht zur Verfügung. Die Entwicklung erster Formen des Lebens muss viel schneller abgelaufen sein, als wenn sie nur auf einfachen statistischen Schwankungen beruht hätte. Sie kann daher kein a priori allzu unwahrscheinlicher Prozess gewesen sein. Biologen vermuten daher, dass bereits sehr früh ein Mechanismus gewirkt haben muss, der die richtigen Moleküle ausgewählt hat und sie weiter„leben“ und sich entwickeln ließ. Vertreter religiöser Bewegungen berufen sich bei der Frage, wie dies geschehen konnte, auf einen göttlichen Schöpfungsakt. Naturgemäß lehnen Wissenschaftler eine solche nicht überprüfbare „Ad-hoc-Hypothese“ ab. Doch bis der genaue Ablauf der Entstehung des Lebens geklärt und gegebenenfalls im Labor nachvollzogen werden kann, wird es kaum möglich sein, religiöse Beschreibungsformen des Lebensursprungs vollständig mit den Methoden der Wissenschaften zu widerlegen.

Doch auch wenn die genauen Prozesse und real-historischen Abläufe noch unbekannt sind, zeigt die heutige Molekularbiologie, dass die frühe Entwicklung des Lebens auf der Grundlage rein biologischer Mechanismen prinzipiell möglich sein konnte. Denn unterdessen gibt es durchaus plausible naturwissenschaftliche Erklärungsansätze für den Übergang von unbelebter Materie zu lebendigen Systemen. Ob diese Ansätze korrekt sind und welches konkrete Modell dann das richtige ist, wird die Zukunft zeigen. Eine natürliche Entstehung des Lebens könnte somit durchaus im Einklang mit den bekannten Gesetzen der Physik und Chemie stattgefunden haben, womit der Ursprung des Lebens naturalistisch deutbar wäre. Grundlage für diese Einschätzung sind einige Entwicklungen in der Physik der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts, in denen es um die Beschreibung und Modellierung „komplexer selbstorganisierender Systeme“ geht.

Der hoffnungsvollste Weg, die für die ersten Formen des Lebens so bedeutende Entstehung von Information zu erklären, sind Modelle selektiver Selbstorganisation innerhalb einer Ursuppe von unbelebten Molekülbausteinen mitsamt katalytischer Unterstützung der Umwelt, wie sie zuerst von Manfred Eigen und Ilya Prigogine in den 1970er und 1980er Jahren skizziert wurden. Doch selbst die primitivsten Formen von Leben stellen komplexe interagierende Systeme dar, in denen  sich die Funktionen der einzelnen Bestandteile, seien es Moleküle oder Zellen, nicht mehr intrinsisch aus sich selbst heraus begreifen lassen. Die Bestandteile sind keine isolierten, substantiellen Einheiten mehr, sondern lassen sich nur noch „kontextuell“ oder „relational“, d.h. in Bezug auf das gesamte System und die konkreten Umweltbedingungen erfassen. Somit ist die realhistorische Entwicklung des sehr frühen Lebens von vielen spezifischen Randbedingungen und Parametern abhängig, die sich kaum in einem Modell erfassen und darstellen lassen. Wie stehen also auch hier vor einer ähnlichen erkenntnistheoretischen und methodologischen Problematik wie bei der Zufallshypothese.

Der Verweis auf spontane Ordnung durch Emergenz und Selbstorganisation greift im Falle unseres Problems wohl aber auch prinzipiell zu kurz. Denn die Frage ist nicht, wie eine gegebenenfalls komplexe Ordnung entsteht (das ist unterdessen in vielen Fällen sogar verhältnismäßig einfach zu erklären), sondern wie Information entsteht. Ein Tintenklecks (Zufall) oder turbulente Strömungen (mit verwickelter Dynamik) sind hochgradig komplex, jedoch nicht spezifiziert, d.h. ohne jegliche Information. Dagegen ist ein mit Tinte verfasster Text hochgradig spezifiziert, d.h. mit Information versehen (sowie auch komplex). Während wir den Tintenkleks auf einen Zufallsprozess oder eine sehr komplexe Dynamik zurückführen, der sich in seiner Entstehung systematisch, d.h. mathematisch, erfassen lässt, bedarf der mit der Tinte geschriebene Text eines intelligenten Bewusstseinsvorgangs. Noch einmal: Was einer Erklärung bedarf, ist nicht der Ursprung einer komplexen Ordnung, sondern der Ursprung der Information.

So kann auch der wohl prominenteste Anti-Kreationist und Atheist Dawkins trotz aller wortgewaltigen (und teils allzu polemischen) Ausführungen dieses Problem nicht aus der Welt schaffen und auf die Frage “Design (Gott) oder Zufall?” auch keine klare und endgültige Antwort finden. Stößt hier vielleicht die naturwissenschaftliche Methode selbst an ihre Grenze? Ist eine Kombination aus Zufall (Willkürlichkeit) und Notwendigkeit (Gesetze und Umstände) überhaupt prinzipiell in der Lage, den Ursprung informationsreicher biologischer Komplexität erklären?

Kontextualität – Leben und seine Umgebung
Mit der Quantenphysik mussten die Physiker die klassische Vorstellung von unabhängigen (atomaren) Substanzen aufgeben. Nicht einzelne selbstständige Substanzen wie Atome stellen die fundamentale Wirklichkeitsstufe in unserer Welt dar, vielmehr befinden sich ihre Bestandteile in einer permanenten Wechselwirkung miteinander, von welcher sie nicht zu isolieren sind. Kann es uns verwundern, dass wir in der Frage nach den Ursprüngen des Lebens erneut auf ein solches Wirklichkeitsverständnis stoßen? Zwar stellt jede Zelle ein strukturell abgrenzbares, eigenständiges und selbsterhaltendes System dar, doch sind die Eigenschaften eines Lebewesens bei weitem nicht aus denen einzelner Zellen zu verstehen. Und auch eine einzelne Zelle bleibt ohne die äußeren Umstände, d.h. den Kontext, in dem sie lebt, wie Nährumgebung, pH-Wert, andere Zellen etc. in ihren Eigenschaften und ihrem Verhalten weitgehend unbestimmt. Wie die Genforscher heute wissen, gilt das sogar auf Stufen unterhalb der Zelle. Denn zuletzt lässt sich auch die DNA nicht ausschließlich aus sich selbst heraus verstehen. Biologen können unterdessen äußere, d.h. nicht in der DNA kodierte, Faktoren bestimmen, welche die Aktivität einzelner Gene steuern. In anderen, etwas fachspezifischeren Worten: Auf den Phänotyp wirken auch außerhalb der Genexpression Faktoren, die im Genotyp nicht explizit vorgegeben sind. Es handelt sich um (gar vererbbare) Veränderungen in der Genomfunktion, die zusätzlich zu den direkt durch die mit der DNA-Sequenz gegebenen Genfaktoren wirken und ihren Ursprung zumeist in Umwelteinflüssen haben, denen das Lebenswesen ausgesetzt ist. Die Biologen sprechen von „Epigenetik“.

Epigenetische Wirkungsmechanismen zeigen auf, was Psychologen, Pädagogen und Soziologen schon lange behaupten: Lebewesen sind weit mehr als das Ergebnis ihrer einzelnen Gene, sondern erhalten ihre Eigenschaften, Fähigkeiten und Möglichkeiten immer auch durch Wechselwirkung mit der Umgebung, in der sie leben. Ein Begriff, der neben dem der Emergenz in diesem Zusammenhang oft fällt und der ursprünglich von den verwirrenden Eigenschaften der Quantenphysik geprägt wurde, ist „Kontextualität“.

Damit wird der langen Auseinandersetzung zwischen reduktionistischen (nur die Eigenschaften der Einzelteile berücksichtigenden) und holistischen (nur das Gesamtsystem betrachtenden) Strömungen in der Diskussion um Wesen und Ursprungs des Lebens eine interessante neue Dimension hinzugefügt. Der von Biologen wie Craig Venter suggerierte Reduktionismus, nach dem sich das Leben und sein Ursprung allein aus einer Beschreibung und Zusammenführung der einzelnen Komponenten und ihrer entsprechenden historischen Evolution erklären lassen, trifft auf methodische Grenzen. Können Biologen durchaus generelle naturalistische Erklärungen finden, wie das Leben entstanden sein könnte, so müssen wir erkennen, dass aufgrund unserer Unkenntnis der genauen Umgebungsparameter, d.h. der geologischen, chemischen und biologischen Randbedingungen bezüglich der konkreten Prozesse und real-historischen Abläufe, wie das Leben entstanden ist, wohl eine grundsätzliche Unklarheit darüber verbeiben muss, bis wir die Umstände der Urzeit der Erde im Detail kennen. Denn anders als in der Physik, wo die Randbedingungen kontingent sind, d.h. nicht aus den Theorien abgeleitet werden können, sind sie dies in der Biologie der Lebensentstehung nicht. Vielmehr stehen sie selbst im Zentrum einer potenten biologischen Theorie. Mit anderen Worten, die spezifischen Umstände, unter denen das Leben entstand, spielen eine wesentliche Rolle.

Wie hält es die Biologie mit der Religion? − Gott und die Entstehung des Lebens
Betrachten wir die persönlichen Überzeugungen der heutigen Biologen, so erkennen wir, dass sich die meisten von ihnen bezüglich der Frage nach dem Beginn des Lebens von Gott und der Religion abgewandt haben. Dies bedeutet allerdings nicht, dass die Eigenschaften einzelner Lebewesen oder die Entwicklung eines komplexen Organismus aus einer einzigen befruchteten Eizelle nicht auch Biologen als ein Wunderwerk erscheinen können. Die genau aufeinander abgestimmten Organe und Funktionseinheiten von Lebewesen, ihr immer wieder erstaunlich zweck- und zielgerichtetes Verhalten und ihre nahezu perfekte Angepasstheit an die äußeren Umstände versetzen gerade sie immer wieder in Erstaunen.

Dies kann uns zuweilen zum Glauben verleiten, dass eine höhere Absicht im Spiel war, eine planende Entität, die sich bei all dem doch etwas gedacht haben muss. Die (lang gehegte) Vorstellung, dass die Natur als Ganzes einen tieferen Sinn ergibt und ihre Entwicklung progressiv, also in Richtung einer Höherentwicklung verläuft, ist in der Biologe unterdessen allerdings gründlich erschüttert worden. Die Biologen finden keine Evidenz und auch kein vernünftiges Argument für die Annahme, dass die Evolution irgendein Ziel anstrebt oder einen Sinn manifestiert. Der berühmte Evolutionsbiologe Ernst Mayr formuliert dies wie folgt.

Es existieren weder ein Programm noch ein Gesetz, die in der Lage wären, biologische Evolution teleologisch zu erklären oder vorherzusagen: Darüber hinaus besteht kein Bedarf mehr an einer teleologischen Erklärung: Der Darwin‘sche Mechanismus der natürlichen Auslese mit seinen Zufälligkeitsaspekten und Einschränkungen ist völlig ausreichend.

Doch auch dies hilft uns im Kern der Frage nach dem Leben nicht weiter. Wir erkennen, wo das wahre offene Problem einer naturalistischen Beschreibung seiner Entstehung liegt: Alle bisherigen Versuche, eine klare und eindeutige Erklärung für den Ursprung der biologischen Information zu finden, sind fehlgeschlagen.

Dieses Scheitern verleitet einige wenige Biologen dazu, in die entgegengesetzte Richtung zu schauen. Aus dem „Am Anfang war das Wort“ im Prolog des Johannesevangeliums wird dann „Am Anfang war die Information“. Die zukünftige Diskussion zwischen Naturwissenschaften und Glauben sollte an diesem Punkt ansetzen.

 

 

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wwww.larsjaeger.ch

Jahrgang 1969 habe ich in den 1990er Jahren Physik und Philosophie an der Universität Bonn und der École Polytechnique in Paris studiert, bevor ich am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden im Bereich theoretischer Physik promoviert und dort auch im Rahmen von Post-Doc-Studien weiter auf dem Gebiet der nichtlinearen Dynamik geforscht habe. Vorher hatte ich auch auf dem Gebiet der Quantenfeldtheorien und Teilchenphysik gearbeitet. Unterdessen lebe ich seit nahezu 20 Jahren in der Schweiz. Seit zahlreichen Jahren beschäftigte ich mich mit Grenzfragen der modernen (sowie historischen) Wissenschaften. In meinen Büchern, Blogs und Artikeln konzentriere ich mich auf die Themen Naturwissenschaft, Philosophie und Spiritualität, insbesondere auf die Geschichte der Naturwissenschaft, ihrem Verhältnis zu spirituellen Traditionen und ihrem Einfluss auf die moderne Gesellschaft. In der Vergangenheit habe ich zudem zu Investment-Themen (Alternative Investments) geschrieben. Meine beiden Bücher „Naturwissenschaft: Eine Biographie“ und „Wissenschaft und Spiritualität“ erschienen im Springer Spektrum Verlag 2015 und 2016. Meinen Blog führe ich seit 2014 auch unter www.larsjaeger.ch.

13 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Nein, Information ohne einen Informationsträger gibt es nicht, weshalb “Am Anfang war die Information” Unsinn ist.
    Und was die naturalistische Erklärung des biologischen Lebens betrifft gilt folgendes:
    1) Alles was in Lebewesen passiert folgt Naturgesetzen – ohne Ausnahme.
    2) Die Evolution von Lebewesen mittels Mutation, Selektion und Reproduktion verlangt ebenfalls nach keiner aussernatürlichen Erklärung
    3) Wie Leben entstanden ist, wissen wir nicht. Doch: Chemiker haben sogar mit viel einfacheren Fragen ihre liebe Mühe. Chemie ist auch heute noch nicht allzu weit von Allchemie entfernt. Grund: 1) Chemische Reaktionen sind nur mit einer Kombination von quantenmechanischen und thermodynamischen Wissen voll verstehbar 2) Viele chemische Rekationen können gleichzeitig ablaufen, so dass ein komplexes chemisches System entsteht

    Mit folgendem haben sie aber rech (Zitat):

    Und allzu viel Zeit stand zwischen dem Punkt, an dem komplexe Makromoleküle zuerst „überlebensfähig“ waren (d.h. nicht aufgrund der widrigen Bedingungen auf der Erde sofort wieder zerfielen), bis zu den frühesten (bakteriellen) Formen des Lebens, von denen die ältesten uns heute bekannten Fossilien stammen, auch gar nicht zur Verfügung.

    Es stand sogar zuwenig Zeit zur Verfügung von der Erdentstehung bis zur Entstehung der ersten Bakterien. Dies zeigt, der arxiv-Artikel Life Before Earth gut, wo mit linearer Extrapolation aufgrund der natürlichen Mutationsrate der Beginn des Lebens berechnet wird: Vor 9.7 ± 2.5 Milliarden Leben entstanden damit die ersten “Gene” (Proto-Lebensformen), also lange bevor die Erde entstand. Es könnte aber noch viel früher sein, denn die ersten Evolutionsschritte mussten ja noch ohne den ganzen Apparat passieren, denen lebendige Zellen zur Verfügung steht. Damit war dann auch die Evolution langsamer, denn sie war auf erratische, zufällig erfolgende Umwälzungen angewiesen.

    Damit Leben überhaupt entstehen konnte mussten ideale Bedingungen für organische Chemie unter wässrigen Bedingungen vorherrschen. Mit andern Worten: Leben entstand quasi bei Zimmertemperatur, in wohliger Umgebung also. Doch genau diese Bedingungen herrschten im frühen Universum fast im gesamten Universum aufgrund der dazumal viel dichteren Mikrowellenstrahlung wie Abraham Loeb im arxiv-Artikel The Habitable Epoch of the Early Universe festhält. Zitat (von DeepL übersetzt und ohne Korrektur übernommen):

    Im Rotverschiebebereich 100< (1+z)<137 hatte der kosmische Mikrowellenhintergrund (CMB) eine Temperatur von 273-373K (0-100 Grad Celsius), so dass frühe felsige Planeten (wenn überhaupt welche vorhanden waren) Flüssigwasserchemie auf ihrer Oberfläche hatten und unabhängig von der Entfernung eines Sterns bewohnbar waren. In der Standard-LCDM-Kosmologie begannen die ersten sternenbildenden Halos innerhalb unseres Hubble-Volumens bei diesen Rotverschiebungen zu kollabieren, so dass die Chemie des Lebens möglicherweise begann, als das Universum nur 10-17 Millionen Jahre alt war.

    • Nein, Information ohne einen Informationsträger gibt es nicht, weshalb “Am Anfang war die Information” Unsinn ist.

      Klingt etwas aggressiv, aber Sie haben verstanden, werter Herr Holzherr, was Information ist, nämlich die Fähigkeit aus Data und bestimmte Kodierungsregeln meinend etwas herzuleiten und zwar Nachricht.
      Insofern impliziert der Satz ‘Am Anfang war die Information’ das Vorhandensein eines Akteurs, der verstehen kann.
      Ansonsten darf ein wenig sparsamer beim Satz ‘Am Anfang war das Wort’ geblieben werden, ganz ohne besonderes Vorwissen.


      Viel weitergelesen hat Dr. Webbaer, Ihr Langzeit-Kommentatorenfreund, allerdings nicht, denn bereits diese Aussage – ‘Alles was in Lebewesen passiert folgt Naturgesetzen – ohne Ausnahme.’ – scheint ihm höchst dull zu sein.
      Naturgesetze sind Gesetze und somit gesetzt, von erkennenden Subjekten.
      Gemeint war womöglich von Ihnen, dass Welten deterministisch funktionieren müssen, was aber sehr unklar ist.
      Sicherlich ist diese Welt nicht umfänglich indeterminiert, sie muss zumindest partiell entscheidbar sein und stets partiell so sozusagen gehandelt haben, allerdings kann nie bestimmt werden, von erkennenden Subjekten, dann Weltteilnehmern, ob eine, ihre Welt umfänglich deterministisch ist oder nur partiell.

      MFG + schöne Woche noch,
      Dr. Webbaer

  2. Bekanntlich gab es schon mehrere Superkatastrophen, die das Leben in die Nähe oder an den Rand der totalen Auslöschung (auf der Erde) gebracht haben. Irgendwann kommt bekanntlich unweigerlich das finale Ereignis, welches es dann auch immer sein mag.
    Nach dem letzten Ereignis entstand die erste Spezies, die in der Lage sein könnte, die nächste(n) Megakatastrophen zu verhindern oder in ihren Wirkungen abzumildern, und/oder den Planeten zu verlassen, falls das Leben bis dahin durchhält.
    Vielleicht gibt es doch so etwas wie eine Zielrichtung der Evolution, mindestens die der Erhaltung des Lebens selber.

  3. “Am Anfang war das Wort”, deutet nur auf unsere Vernunftbegabung und die als Mensch eigenverantwortliche Bewusstseinsentwicklung!

    Forschung / Wissenschaft und Glaube, sind doch wohl eher wie Feuer und Wasser, oder, weil es ja zur Konfusion / Unwahrheit dieser Realität gehört, wie gegen den Wind gepisst!? 😎

  4. Ich glaube daran dass das Leben ein grundlegendes Potential des Universums ist und genau dann entsteht, wenn sehr sehr viele unwahrscheinliche und günstige Bedingungen zusammen kommen. Das zugrunde liegende Gesetz kennen wir noch nicht. Aber bei der unendlichen? Größe des Universums liegt die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung intelligenten Lebens bei 1. und so rückt der Mensch mit seinem Gehirn vielleicht doch wieder in das Zentrum des Universums. Ok, ist jetzt nicht besonders wissenschaftlich betrachtet, aber vielleicht hilft bei diesen grundlegenden Fragen die Phantasie weiter.

    • Aber bei der unendlichen? Größe des Universums liegt die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung intelligenten Lebens bei 1.
      [U]nd so rückt der Mensch mit seinem Gehirn vielleicht doch wieder in das Zentrum des Universums.

      Nette Überlegung, ist die Welt unendlich groß, verfügt sie womöglich auch über alle Entwicklungsmöglichkeiten verständiges Leben beizuschaffen oder zu generieren.

      Der Schreiber dieser Zeilen verfügt über die Privattheorie, dass die Welt als unendlich groß da ist, und ihre Tochterwelten ebenfalls unendlich groß sind, aber mit unterschiedlicher Mächtigkeit unendlich groß sind.
      Fürwahr!, eine Privattheorie, die allerdings in der SciFi ausgiebig genutzt wird.
      Vermutlich befindet man sich in einer unendlich großen Tochterwelt.

      Der Mensch steht sicherlich im ‘Zentrum des Universums’, was bereits daran liegt, dass er die Sprachlichkeit geschaffen hat derart spekulieren zu können, er befindet sich streng genommen im Zentrum seines Universums.

      MFG
      Dr. Webbaer

  5. So sollte sich der bereits 150 Jahre währende Streit zwischen Kreationismus und Evolutionismus heute nicht mehr um die Frage drehen, ob der Mensch und alle Tiere und Pflanzen irgendwann einmal in ihrer heutigen Form durch eine wie auch immer geartete externe Intelligenz geschaffen wurden. Diese Auffassung kann heute kein informierter Mensch mehr ernsthaft vertreten. Alle Lebewesen auf der Erde sind das Ergebnis einer Evolution, die ihren Ursprung vor ca. 3,5 Milliarden Jahren hatte.

    Die Panspermie-Theorie wäre noch denkbar, sie wird zumindest ansatzweise von unserem Herrn Dr. Grüter und seiner werten Gattin vertreten, von Frau Dr. Grüter, eine Akademikerfamilie liegt vor.

    Aus dem „Am Anfang war das Wort“ im Prolog des Johannesevangeliums wird dann „Am Anfang war die Information“.

    Jein, es liegen unterschiedliche Fragestellungen vor, die eine meint das Leben, die andere das Verstehen des Lebens, durch erkennende Subjekte.

    Das Johannesevangelium verfügt über ein geradezu atemberaubendes Intro.


    Die Frage nach dem Woherkommen des Lebens entspricht der Frage nach dem Woherkommen der Welt, diese beiden Fragen sind allerdings unterschiedlich zu bearbeiten.
    Die Frage nach dem Woherkommen der Welt ist vglw, einfach zu bearbeiten, und zwar so : ‘Etwas ist, es ist, weil es ist, und es ist so, wie es ist, weil es so ist, wie es ist,’ [Dr. Webbaer, allerdings muss an dieser Stelle eingeräumt werden, dass es unabhängig von ihm Fichte ca. 200 Jahre vor ihm ebenso entwickelt und formuliert hat].
    Die Frage nach dem Woherkommen des Lebens, das ein erkennendes sein muss, ansonsten gäbe es diese Frage nicht, könnte zumindest nicht bearbeitet werden, müsste auf anderer Ebene ebenso gelagert sein.

    Ansonsten natürlich vielen Dank für das Essay, das den Stand, auch i.p. Genetik, sehr schön zusammenfasst.

    MFG + schöne Woche,
    Dr. Webbaer

  6. @Dr. W

    “Wer weiss denn, ob das Leben nicht das Totsein ist und Totsein Leben?” (Euripides)

    Wenn Mensch erstmal wirklich-wahrhaftig / zweifellos-eindeutig mit der Realität umgehen würde, also die ihm durch Vernunftbegabung gesetzten Grenzen / Sicherungen der Vorsehung “gottgefällig” zu erfüllen und zu überschreiten, für “wie im Himmel all so auf Erden”, dann …!?

    Damit kein Missverständniss …, Gott ist nach meinem Verständnis die Metapher für etwas wie Zentralbewusstsein / Schöpfung / Kraft des Geistes.

  7. Dr. Webbaer,
    ….im Anfang war die Information ist nur die moderne Fassung von Im anfang war das Wort. Mit Betonung auf “Im”, anstelle von “am”. Der Anfang ist nicht nur zeitlich zu denken, sondern vorallem räumlich, weil es ja vor dem Anfang nichts gab, was Raum einnehmen könnte. :

    Woher kommt das Leben?
    Es kommt aus dem was ist. Was ist? Die Elemente, das Licht, die chemischen Verbindungen, die Energie. Was fehlt nocht? Ein Plan, der aus Materie und Energie etwas formt, das sich selbst vervielfältigen kann, das sich ständig verändert, das einem Zyklus unterworfen ist. Etwas , das aus einer einfachen Verbindung zu einer immer komplexeren Gestalt heranwächst und am Ende seiner Entwicklung (Evolution) sich selbst erkennen kann.
    Soviel zur Definition.

    Was haben die Menschen bis jetzt über das Leben herausgefunden?
    Sehr viel. Sie haben die Bedingungungen des Lebens erforscht, bei welcher Temperatur das Leben erlischt, welche chemischen Stoffe Leben abtöten, welche Stoffe Leben fördern. Welche chemischen Reaktionen in den Körperzellen ablaufen.

    Was haben die Menschen daraus gelernt? Sie haben gelernt, dass sie selbst das Leben nicht erschaffen können. Wenn etwas tot ist, kann man es nicht wieder lebendig machen. Deshalb gilt das Leben bei allen Kulturen als heilig. Heilig bedeutet in diesem Zusammenhang, dem Zugriff des Menschen entzogen oder zu Gott gehörig.

  8. Das Fermi-Paradox – warum gibt es keine Zeichen von Aliens – löst sich von selbst auf, wenn man annimmt, wir seien die erste technisch fortgeschrittene Zivilisation in unserer Galaxie. Und tatsächlich kommt man ja zu diesem Schluss, wenn man den Beginn des Lebens auf eine Zeit vor 7 Milliarden Jahren oder noch früher setzt und annimmt, dass es bereits eine lange Zeit der Lebensentwicklung vor der Entstehung der Erde brauchte und gab, damit überhaupt die ersten Zellen entstanden. Das Fermi-Paradox macht also die falsche Annahme, Leben hätte sich auf der Erde innert ganz kurzer Zeit entwickelt, nämlich in der Zeit zwischen der Abkühlung der vor 4.5 Milliarden entstehenden Erde und dem ersten Auftauchen von Einzellern vor 3.8 Milliarden Jahren. Doch Einzeller sind selbst schon hochkomplexe Lebewesen mit hunderten von DNA-Basenpaaren, die genau in der richtigen Sequenz aufgebaut sein müssen um etwas Lebendiges zu codieren. Dass diese Einzeller in der kurzen Zeit zwischen 4.5 und 3.8 Milliarden Jahren aus Protolebensformen entstanden sind, ist ziemlich unwahrscheinlich. Viel wahrscheinlicher ist eben, dass die ersten Einzeller schon einige Zeit vor der Entstehung der Erde entstanden und Lebenssporen sich später auf der Erde angesiedelt haben, nachdem sie mit einem der Steinbrocken, die die Erde traffen, angereist kamen.
    Das Fermi-Paradox hat jedenfalls schon sehr viele beschäftigt. Ein paar Beispiele für Überlegungen im Zusammenhang mit dem Fermi-Paradox finden sich beispielsweise im Artikel Computing and the Fermi Paradox: A New Idea Emerges—The Aliens Are All Asleep

  9. MH,
    …das Leben ist viel älter. So sehe ich das auch. Woher das Leben kommt, ist immer noch nicht beantwortet.
    Räumlich löst sich diese Frage auch nicht. Die vernünftigste Antwort ist, dass der Plan des Lebens, nicht meteriellen Ursprunges ist, sondern geistiger Natur. Würde durch ein entstehendes Schwarzes Loch das gesamte Universum vernichtdet, wäre doch die Möglichkeit eines zweiten Universums wieder mit Leben sehr wahrscheinlich. Das kommt daher, dass Ideen zeitlos sind, sie sind immer schon da und können nicht vernichtet werden. Man kann es auch mathematisch erklären, die Möglichkeit einer komplexen chemischen Verbindung, die sich reproduzieren kann ist schon durch die Wahrscheinlichkeitstheorie gesichert. Die Möglichkeit besteht immer und kann nicht zerstört werden.

  10. Wie kann aus einer völlig informationsfreien Umgebung, also in einer Welt, in der ausschließlich der Zufall reagiert, überhaupt so etwas wie Information bzw. Bedeutung entstehen? Ihre Entstehung ähnelt der „creatio ex nihilo“ beim kosmischen Ursprung − nur dass es sich hier nicht um Energie oder Materie handelt, sondern um Information.

    Ich verstehe hier die Aussage nicht, dass ausschließlich der Zufall regiert haben soll?
    Wenn ich ein Galton-Brett nehme, dann ‘erscheint’ es zwar wie zufällig, wie die Kugeln im Einzelnen fallen, aber letztlich ergibt die Summe dieser ‘Zufälligkeiten’ IMMER DASSELBE MUSTER – Zufall? Wohl kaum.
    Es ist im Einzelnen nicht vorhersagbar, wie sich eine dieser Kugeln verhalten wird – das gleiche kann man von Atomen sagen, sobald sie wechselwirken mit ambivalenten Verhältnissen (siehe etwa auch Doppelspalt-Experiment – das MUSTER ist vorhersehbar, nicht aber das Verhalten der beteiligten Lichtteilchen)!

    Zum Zweiten finde ich, dass der Begriff der ‘Information’ zu eng gefasst ist.
    ‘In-formare’ bedeutet ja zunächst einmal nichts anderes als ‘Gestalt-geben’.
    Da ja schon die Quantenphysik bemüht wurde, verstehe ich deshalb nicht, wo das Problem liegt?
    In der Quantenphysik hat keiner Probleme damit, dass virtuelle Teilchen (vermutet ‘anlasslos’) aus dem Nichts auftauchen und ebenso (vermutet ‘anlasslos’) verschwinden?!
    Diese virtuellen Teilchen haben keineswegs eine beliebige Gestalt oder Wertigkeit!
    Sie sind streng determiniert in ihren Erscheinungsformen und in ihrem Verhalten – was ist das anderes wenn nicht Information?
    Was wäre dann also naheliegender als eine vergleichbare Grundlage für die Entstehung letztlich biologischer Information anzunehmen?
    In der quantenphysikalischen Zone gibt es bereits determiniertes ‘Verhalten’ und ebensolches ‘Gestaltwerden/-haben – und sei es ‘nur’ in Form von stabilen Zahlenrelationen.
    Da die Quantenphysik jedem Atom und damit jedem Molekül und Gewebe, Organ etc. inhärent ist, warum sollte sich dieses Prinzip nicht durchdeklinieren lassen durch die diversen Größenordnungen, wenn es doch das allem zugrundeliegende Prinzip ist?
    (Anm.: Ja, ich weiß auch, dass Galilei-Kosmos und Planck-Kosmos zwei verschiedene Paar Stiefel sind, aber sie teilen sich das Stiefelprinzip 😉 )
    Und wenn man dann noch Phänomene wie Emergenz und Rückkopplung / Fraktalität dazu nimmt, könnte man schon sehr dicht an einer möglichen Erklärung dran sein, finde ich.

    Ein Tintenklecks (Zufall) oder turbulente Strömungen (mit verwickelter Dynamik) sind hochgradig komplex, jedoch nicht spezifiziert, d.h. ohne jegliche Information. Dagegen ist ein mit Tinte verfasster Text hochgradig spezifiziert, d.h. mit Information versehen (sowie auch komplex). Während wir den Tintenkleks auf einen Zufallsprozess oder eine sehr komplexe Dynamik zurückführen, der sich in seiner Entstehung systematisch, d.h. mathematisch, erfassen lässt, bedarf der mit der Tinte geschriebene Text eines intelligenten Bewusstseinsvorgangs. Noch einmal: Was einer Erklärung bedarf, ist nicht der Ursprung einer komplexen Ordnung, sondern der Ursprung der Information.

    Hier werden nach meiner Auffassung zwei verschiedene Dinge unzulässig vermischt:
    Die mehr oder weniger ‘zufällige’ Konfiguration der Tinte als Tintenklecks als Ausformung der Wechselwirkung zwischen Tinte und z.B. Papier durch unwillkürlichen Kontakt der beiden und die Ausformung von Information ÜBER DAS MITTEL der Tinte im Kontakt mit Papier.
    Die Tinte wird ja nicht plötzlich ‘intelligent’ und konfiguriert sich selbst? Sie wird benutzt als Medium.
    Warum sollte das dann nicht auch für biologisches Grundmaterial wie Aminosäurebasen etc. gelten?
    Was, wenn sich ‘unsichtbare’ Kräfte einbringen und so ihre Ausformung über die Materie finden? So, wie ein Magnetfeld ja auch Eisenspäne konfiguriert oder bei einer Chladnischen Klangplatte Schwingungen sichtbar werden durch Ausformen von Mustern?
    Wir haben ja noch nicht mal verstanden was ‘Energie’ eigentlich ist und wie sie zustande kommt? Das altgriechische ‘energomai’, was da drin steckt, bedeutet ja übersetzt nicht umsonst: ‘Ich arbeite mich in etwas hinein und daraus hervor’ = ‘ich informiere’?!

    Anders: wenn genügend Energie bzw. die nötige ‘Art’ von Energie gegeben ist, dann wird sie im Wechselwirken mit der bereits ausgeformten Energie aka ‘Materie’ diese zu neuer Formbildung verwenden können, bzw. sich darin transformieren – also von der substanzlosen unsichtbaren Energie hin zu materiell ausgeprägten Sichtbarkeit ihrer selbst quasi.
    Das wesentliche Element, das zur Musterbildung beim Kaleidoskop führt, ist ja auch nicht das Schütteln und Drehen alleine, sondern vor allem die Spiegelung, die Reflektion in einem Dreieck des Spiegelarrangements.

    Das Geheimnis liegt für mich also weniger in der Frage nach strukturierter Information und ihrer Genese, sondern nach der Natur der dazu nötigen Energie und ihrer Quelle 🙂

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