Die „Monster“ kehren zurück

25. Februar 2010 von Laborjournal

Nature hatte letzte Woche einen lesenswerten Aufsatz mit dem Titel „Evolution: Return of the Hopeful Monsters“ im Heft (Bd. 463, 864-67; Volltext hier online, mit Registrierung). Darin geht es um die langsame Abkehr von dem Prinzip, dass Evolution ausschließlich graduell durch stetiges Anhäufen von Mutationen voranschreite. Ein Prinzip, mit dessen Universalitätsanspruch der deutschstämmige Jude Richard Goldschmidt bereits 1940 in seinem Buch „The Material Basis of Evolution“ aufräumen wollte. Doch damals bügelten die Großkönige der Evolutionsbiologie um Ernst Mayr und Co. Goldschmidts Theorie von den „Hopeful Monsters“ brüsk und nachhaltig ab.

Seit kurzem jedoch häufen sich Daten, wegen derer man kaum mehr umhin kommt, sich an Goldschmidts hoffnungsvolle Monster zu erinnern. Und so beginnt auch  Nature-Editor Tanguy Chouard seinen Essay:

Since the origin of evolutionary science, biologists have insisted that adaptation is an achingly slow process. ‚_Natura non facit saltum_‘ (nature does not take leaps) was a favourite incantation of Charles Darwin. As the combined power of genetic mutation and natural selection became better appreciated in the 1930s and 1940s, theorists solidified a gradualist doctrine: adaptation must rely on innumerable genetic changes, each with effects so small that any attempt to catch them experimentally was considered futile.

Suggestions to the contrary were met with ridicule: geneticist Richard Goldschmidt, in 1940, envisioned subtle developmental mechanisms producing great leaps of adaptation, but his use of the phrase „hopeful monsters“ was misrepresented as extreme saltationism (perfection in one jump), and equated with belief in miracles. But through fish in the murky depths of a British Columbia lake and through bacteria in the flasks of a Michigan lab, the monsters have returned.

Laborjournal brachte bereits im Jahr 2002 einen Artikel unter der Überschrift „Von Helden und Monstern“ — mit ähnlicher Stoßrichtung, aber anderen Beispielen, wie man die „Hoffnungsvollen Monster“ molekular- und entwicklungsbiologisch erklären könnte. Zu Goldschmidts Theorie hieß es darin:

[…] Kurz zusammengefasst formuliert er darin die Möglichkeit, dass neue Arten plötzlich und übergangslos durch „glückliche“ Mutationen entstehen könnten. Natürlich führten solch umwälzende Mutationen in nahezu allen Fällen zu fatalen Missbildungen, wie Goldschmidt schrieb — doch hin und wieder könnte auch eine „hoffnungsvolle“ Neuerung entstehen, die sich quasi über Nacht als neue Art mit zuweilen völlig neuem Bauplan manifestieren könnte.

Damit stellte sich Goldschmidt diametral gegen das evolutionsbiologische Establishment. Dazu mit schlechtem Timing. Denn die Protagonisten der Szene wie Ernst Mayr oder Theodosius Dobzhansky befanden sich zur gleichen Zeit mitten in den Entwürfen zur modernen evolutionären Synthese, die die Erkenntnisse der Evolutionsbiologie mit der „neuen“ Genetik zum Neo-Darwinismus verschmelzen sollte. Und geradezu euphorisch hatten sie in diesem Rahmen gerade verkündet, wie die Evolution von Populationen ihrer Meinung nach tatsächlich stattfindet: Nämlich als Summe der Änderungen in den Häufigkeitsverteilungen vieler einzelner Genvarianten, von denen jede einzelne nur einen klitzekleinen Effekt auf den Phänotyp hat. Die Evolution, das war damit Dogma, verlaufe daher sehr, sehr langsam und streng graduell.

Doch dann kamen zu Beginn diesen Jahrtausends einige „verdächtige“ Artikel heraus. Die Gruppe um Bill McGinnis beschrieb etwa in Nature (Bd. 415, 914-17), wie durch sechs Punktmutationen im Ultrabithorax (Ubx)-Gen bestimmter Crustaceen deren Gliedmaßen-Anordnung plötzlich Insekten-ähnlich wurde. Zeitgleich erschien in Science eine Arbeit (Bd. 297, 365-69), in der US-Forscher beschrieben, wie nach Mutation im ß-Catenin-Gen statt glatter Mäusehirne während der Entwicklung eingefaltet-schrumpelige, „Großhirn-lastige“ Gebilde entstanden, wie wir Menschen sie besitzen. In unserem Artikel bilanzierten wir daher:

Beides, die Mäusehirne wie auch die Insektenbeine, sind perfekte Beispiele für einen Mechanismus, den Richard Goldschmidt neben den unglücksseligen „genetischen Revolutionen“ bereits vor sechzig Jahren als weitere mögliche Ursache für die Entstehung seiner „Hopeful Monsters“ visionierte: Dass nämlich kleine Änderungen und Verschiebungen in frühen Entwicklungsstadiuen sich zu großen Unterschieden im erwachsenen Organismus hochschaukeln können.

Nature sieht es in dem neuen Essay ähnlich. Demnach scheinen die „Hopeful Monsters“ wohl doch mehr zu sein als nur ein schickes Schlagwort.

Apropos Schlagwort: Was ist eigentlich mit der Theorie, dass die Evolution als Abfolge von „Frozen Accidents“ gesehen werden kann?…

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