As Time Goes By …

6. Dezember 2023 von Laborjournal

Dass externe Reize in die Regulationsschleifen von Zellprozessen mit eingerechnet und oft genug sogar für deren konkrete Ausgestaltung genutzt werden, ist klar. Die prominentesten Beispiele für solche externen Faktoren sind sicherlich Licht und Temperatur; zuletzt traten in mehr und mehr Fällen auch mechanische Gegebenheiten in den Fokus.

Ein wenig stiefmütterlich scheint die Forschungsgemeinde bislang hingegen den Faktor Zeit ins Kal­kül genommen zu haben. Oder genauer gesagt: Wie vor­ge­­gebene Zeitspannen für das Einrichten konkreter Regu­la­tions­­mechanismen genutzt wer­den.

Ein nettes Beispiel, über das wir bereits an anderer Stelle berichtet hatten, dreht sich um die Transkription. Im Reagenzglas hatte man für das Aneinanderreihen der einzelnen Nukleotide zu fertigen mRNA-Strängen eine Geschwindigkeit von 30 bis 60 Nukleotid-Verknüpfungen pro Sekunde ermittelt. Doch damit stand man unverhofft vor einem Rätsel. Dieses wurzelte darin, dass die Exon-Blöcke der meisten eukaryotischen Gene bekanntlich durch nicht-codierende Intron-Abschnitte unterbrochen werden – wodurch sie teilweise weit voneinander getrennt liegen. Die Zelle jedoch muss zunächst ein Primärtranskript des gesamten Gens inklusive aller Introns erstellen, aus dem erst nachfolgend die Exons zur funktionellen mRNA zusammengespleißt werden. Und da die Primärtranskripte aufgrund ihrer Exon-Intron-Strecke – wie gesagt – bisweilen sehr lang sein können, braucht die Zelle für deren Produktion ordentlich Zeit.

Okay, und wo ist das Problem?   Diesen Beitrag weiterlesen »

Vorteilhafte „Ball-Kleider“

24. Mai 2023 von Laborjournal

Wie Evolution funktioniert, zeigt sich oft am anschaulichsten an besonders ausgefallenen Eigenschaften einzelner Organismen.

Nehmen wir als Beispiel die Zwerg- oder Kleinzikaden (Cicadellidae). Diese Insek­ten­familie zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass deren 0,2 bis 3 Zentimeter großen Mitglieder die einzigen sind, die sogenannte Brochosomen bilden. Die Evolution „erfand“ solche Brochosomen also erstmals in der Vorfahrenlinie der heutigen Zwergzikaden – und bis heute offenbar nirgendwo anders in der belebten Welt.

Sehen aus wie kleine Fußbälle: Brochosomen

Doch was sind Brochosomen? Kurz gesagt sind es 0,2 bis 4 Mikrometer große „Hohl-Bällchen“. Der innere Hohlraum wird dabei von einer Oberfläche umspannt, die sich – fast wie bei alten Leder-Fußbällen – aus fünf- und sechseckigen Protein-Lipid-Einheiten zusammensetzt. Die Zwergzikaden bilden diese Mini-Bällchen im Golgi-Komplex bestimmter Zellen der Malpighischen Gefäße, scheiden sie als eine Art Granulat am Hinterleib aus und verteilen sie mit speziellen Borsten der Hinterbein-Tibien auf Körper und Flügeln.

Da die Brochosomen extrem hydrophob sind, liegt nahe, dass sie die Kleinzikaden vor Wasser schützen. Außerdem soll das „Ball-Kleid“ (Sorry, der musste jetzt sein!) verhindern, dass die kleinen Krabbler am Ende rettungslos mit dem von ihnen selbst abgesonderten, zuckrigen Honigtau verkleben.

Schön und gut, aber was lehren uns die Zikaden-Bällchen jetzt über die Evolution? Zunächst einmal: Die Evolution plant nie voraus. Es wird also nicht so gewesen sein, dass die Zwergzikaden-Vorfahren vor dem großen Problem standen, dass sie allzu nass wurden oder an ihrem eigenen Saft verklebten – und dass deren Evolution sie dann deswegen gezielt die Brochosomen entwickeln ließ, um Abhilfe zu schaffen.   Diesen Beitrag weiterlesen »

Zum Vermehren bitte zerpflücken lassen

10. Mai 2023 von Laborjournal

Immer wieder zum Staunen, was die Natur mit ihrem „Chef-Gestalter“ Evolution an skurrilen, zugleich aber raffiniert ausgefuchsten Phänomenen hervorbringt. Zum Beispiel die Vermehrung durch Sich-Zerpflücken-Lassen, die israelische Forscher im Rahmen der Symbiose zwischen Boxer-Krabben der Spezies Lybia leptochelis mit Anemonen der Gattung Alicia herausfanden (PeerJ 5: e2954).

 

Boxer-Krabbe hält ihre Lieblings-Anemone in beiden Scheren

 

Skurril genug ist ja schon, dass die Boxer-Krabben zeitlebens und obligat je eine der besagten Anemonen in beiden Scheren halten. Was haben die beiden davon? Die Anemonen helfen den Krabben bei Feindabwehr und Nahrungsaufnahme, bekommen dafür aber nur einen begrenzten Return: Zwar nutzen sie mit den Krabben ein Transportvehikel, das sie zu ansonsten unerreichbaren Futterquellen bringt – aber wenn sie dann mal futtern, wacht die Krabbe streng über die Menge der Nahrungszufuhr, damit die Anemonen sie am Ende nicht vollends überwuchern.

Doch das war es nicht, was die Israelis vor allem interessierte. Vielmehr entfernten sie die Anemone aus einer Schere – und schauten, was Lybia machte: Umgehend zerteilte diese die verbliebene Anemone, und bald darauf hatten sich in beiden Scheren wieder „vollständige“ Individuen regeneriert. Prinzipiell das Gleiche geschah, wenn die Israelis einer Krabbe beide Anemonen klauten: Diese entriss daraufhin einem Artgenossen eine Anemone, oder wenigstens ein Fragment davon – und am Ende hatten beide wieder komplett regenerierte Anemonen in jeder Schere.

Die starke genetische Homogenität innerhalb der Alicia-Anemonen brachte die Israelis am Ende zu dem Schluss, dass sie sich überhaupt nur durch dieses „Zerpflückt werden“ vermehren. Woraufhin sie verkündeten, dass dies wohl das erste Beispiel überhaupt sei, wonach eine Spezies die asexuelle Vermehrung einer anderen induziere.

Wie gesagt, immer wieder erstaunlich, welche Phänomene und Strategien die Evolution in Einzelfällen stabil etabliert.

Ralf Neumann

(Foto: DOI 10.7717/peerj.2954/fig-1)

Formvollendetes Headbanging

27. Juni 2022 von Laborjournal

Der Wolf hat große Augen, damit er Sie besser sehen kann. Er hat große Ohren, damit er Sie besser hören kann, und er hat einen großen Mund, damit er Sie besser fressen kann. Gewisse Merkmale von Tieren wurden bereits von den Gebrüdern Grimm als Anpassung an deren Überlebensbedürfnisse erkannt. Und die Grimms haben ja nur aufgeschrieben, was sich die Menschen seit Jahrhunderten erzählt haben. Eine frühe Ahnung von Evolution. Und die zugrunde liegende Erkenntnis: Form follows function.

Leider ist dieser Zusammenhang in der Evolution nicht immer eindeutig, und möglicherweise folgt die Form manchmal zwei oder noch mehr Funktionen. Und damit wären wir bei der Giraffe angekommen …

„Warum hat die Giraffe so einen langen Hals?“ – „Damit sie besser Blätter von hohen Bäumen fressen kann,“ lautete meist die Antwort. Schon Lamarck und später Charles Darwin vermuteten, der lange Giraffenhals sei eine Anpassung daran, wie hoch die Nahrung hängt. Aber schon früh kamen Zweifel auf: Warum gab es diese Anpassung nur bei Giraffen? Und: Wäre es nicht „billiger“ gewesen, einfach nur die Beine zu verlängern? Auf der anderen Seite: Wenn man bereits einen langen Hals gehabt hätte, bevor Nahrung in größeren Höhen erreichbar war, wäre das natürlich ein Vorteil gegenüber einem kurzhalsigen Dasein gewesen. Aber warum hätten die Giraffen schon vorher einen langen Hals bekommen sollen?    Diesen Beitrag weiterlesen »

Wie funktioniert horizontaler Gentransfer von einem Räuber auf seine tote Beute?

18. Mai 2022 von Laborjournal

Ein gerne bemühter Allgemeinplatz in der Wissenschaft lautet: Jedes Ergebnis öffnet die Tür zu neuen Fragen. Manchmal erscheint den Forschern jedoch die eine oder andere Frage, die ihre neusten Ergebnisse ihnen förmlich aufdrängen, zunächst als ziemlich bizarr.

Derart überrumpelt hat sich womöglich kürzlich ein internationales Biologenteam gefühlt – zumindest im ersten Moment. Den Beteiligten – unter ihnen Sven Künzel vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie in Plön sowie Miguel Vences aus dem Zoologischen Institut der Technischen Universität Braunschweig – ging es zunächst einmal nur darum, die Verbreitung eines sehr häufigen Säuger-Retrotransposons namens Bovine-B (Bov-B) in Fröschen zu prüfen. Und tatsächlich fanden sie die Bov-B-Sequenzen zuhauf im Erbgut nahezu all derjeniger Frösche, die sie auf Madagaskar eingesammelt hatten. Diese Bov-B-Sequenzen waren zuerst in Rindern aufgepürt worden, wo deren vervielfältigte Kopien teilweise mehr als 18 Prozent der gesamten Genomsequenz ausmachen. In manchen Exemplaren der Madagaskar-Frösche nahmen sie immerhin 0,5 Prozent des Genoms in Anspruch.

 

Eine Milbe als Vektor für horizontalen Gentransfer zwischen Schlangen-Räuber und Frosch-Beute? (Abb. 2(a) aus Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052)

 

1998 hatten zwei slowenische Forscher den überraschenden Befund publiziert, dass die Vorfahren der Rinder sich die Bov-B-Retrotransposonen vor Jahrmillionen via horizontalem Gentransfer aus Schlangen eingefangen hatten (Kordis D & Gubensek F, PNAS 95(18): 10704-09). Damit waren Schlangen natürlich auch als Bov-B-Lieferanten für die Madagaskar-Frösche unter Verdacht. Und nach vergleichender Analyse etlicher Reptilien- und Amphibienarten stand schließlich fest: Die Bov-B-Sequenzen der madegassischen Frösche sind am engsten mit denen von madegassischen Schlangen verwandt (Mol. Biol. Evol. 39(4): msac052). Und mehr noch: Die Frosch-Ahnen erwarben die Bov-B-Elemente tatsächlich durch horizontalem Gentransfer aus den Vorfahren der Schlangen – und zwar in mehreren Sprüngen während des Zeitraums von vor 85 bis vor 1,3 Millionen Jahren. Diesen Beitrag weiterlesen »

Ameisen waren schon zu Dinozeiten eusozial

2. März 2022 von Laborjournal

Zum Glück tropfte vor Urzeiten viel Harz von den Bäumen. Des öfteren fror es dabei mit einem knappen „Blob“ kleine Erdbewohner mitten in ihren Alltagsverrichtungen ein, wurde anschließend zu festem Bernstein und konservierte den Urwelt-Schnappschuss auf diese Weise bis zum heutigen Tage.

Ein ebensolches Glück ist es, dass mittlerweile tolle Methoden zur Verfügung stehen, mit denen man solche Fossilien direkt im Bernstein hochauflösend untersuchen kann. Genau dies tat jetzt ein internationales Team unter Federführung von Zoologen und Evolutionsbiologen der Universität Jena: Mittels Mikro-Computertomographie durchscannte es einen Bernstein-Blob aus der Kreidezeit – und darin mit besonders hoher Auflösung vier wunderbar erhaltene Ameisen (Zool. J. Linn. Soc., doi: 10.1093/zoolinnean/zlab097).

 

Abbildung 1 aus dem im Text erwähnten Original-Paper

 

Nicht nur die äußere Morphologie, auch den Aufbau des Gehirns, die Struktur des Nervensystems und den Verlauf der Muskelstränge konnten Erstautor Brendon Boudinot et al. auf diese Weise bis ins Detail vergleichend untersuchen – sodass sie am Ende unter anderem verkünden konnten: Zwei der erwachsenen Tiere gehören zu einer bislang unbekannten Art der ausgestorbenen Ameisen-Gattung Gerontoformica. Sie firmiert nun unter dem vollen Namen Gerontoformica sternorhabda sp. nov.

Den Clou lieferten jedoch die beiden anderen Tiere. Diese gehören zwar der bereits bekannten Spezies Gerontoformica gracilis an, bei einem davon handelte es sich jedoch um die erste nicht vollständig entwickelte Ameisenpuppe, die jemals in kreidezeitlichem Bernstein gefunden wurde. Da Ameisenpuppen sich jedoch nicht fortbewegen können, erwischte der Harz-Blob das erwachsene, flügellose Weibchen damals offenbar genau in dem Moment, als es die Puppe trug. Was die Autoren als klares Indiz dafür ansehen, dass flügellose Weibchen schon in der Kreidezeit kooperativ waren – und es sich bei ihnen demnach um echte „Arbeiterinnen“ handelte.

Boudinot fasst das folgendermaßen zusammen:

Dieser sogenannte Bruttransport ist ein einzigartiges Merkmal des arbeitsteiligen Zusammenlebens von Ameisen. Das Fossil liefert somit den ersten materiellen Beweis für kooperatives Verhalten aus der Kreidezeit.

Der Bernstein-Schnappschuss aus der Kreidezeit legt daher nahe, dass Ameisen bereits damals in einem arbeitsteiligen eusozialen System lebten – mit den drei Kasten, wie wir sie von deren heutigen Nachfahren kennen: Geflügelte Weibchen legen als Königinnen die Eier, die Männchen befruchten sie, und die flügellosen Arbeiterinnen kümmern sich um Nachwuchs, Nahrung und Nestbau.

Das eusoziale Kastenwesen der Ameisen hätte sich demnach schon vor über 100 Millionen Jahren entwickelt. Zu einer Zeit also, als die Dinosaurier noch lange auf Erden wandeln sollten.

Ralf Neumann

 

Der ewige Ursprung des Lebens

12. Oktober 2021 von Laborjournal

Ende September brachte die Hiroshima University eine Pressemeldung mit dem Titel „Answering a century-old question on the origins of life“ heraus. Der Untertitel lautete: „A team of Japanese scientists found the missing link between chemistry and biology in the origins of life“. Ohne weiter auf den Inhalt oder das zugehörige Original-Paper in Nature Communications eingehen zu wollen: Was stört an dem Untertitel?

Schon der Untertitel suggeriert, dass die chemischen Reaktionen, die die Japaner beobachtet haben, sich vor Urzeiten tatsächlich als Vorstufe zur Entstehung des Lebens abgespielt hätten. Das jedoch kann die Origin-of-Life-Forschung in letzter Konsequenz gar nicht feststellen – und zwar schon rein prinzipiell.

Um dieses Dilemma, in dem die Forschung zum Ursprung des Lebens steckt, im Detail klarzumachen, bemühten wir bereits vor zwei Jahren in unserer Kolumne „Schöne Biologie“ die folgenden Beispiele: Diesen Beitrag weiterlesen »

Die Natur ist Gentechniker!

6. März 2019 von Laborjournal

„Um sich an die Umwelt anzupassen, übernehmen Gräser bestimmte Gene von verwandten Arten — und das auf direktem Weg von Pflanze zu Pflanze.“ So stand es in einer Meldung der Uni Bern, die der Redaktion vor gut zwei Wochen auf den Tisch flatterte.

„Wow, offenbar horizontaler Gentransfer at its best“, dachte unser Chefredakteur sofort. Doch komischerweise formte sich vor seinem geistigen Auge eben nicht — wie eigentlich sonst immer — zunehmend eine Idee, wie er die beschriebene Studie in Laborjournal aufgreifen könnte. Vielmehr stieß dieses Stichwort seine Gedanken umgehend mitten in die aktuelle Gentechnik-Debatte, die angesichts der jüngsten Entwicklung des „spurenfreien“ Gene Editings via CRISPR und Co. im Hamsterrad der Irrationalitäten ja nochmal ein bis zwei Gänge hochgeschaltet hatte.

Kaum etwas ist doch annähernd so umfassend erforscht, wie die verschiedenen gentechnischen Methoden inklusive der mittelfristigen Folgen und Nicht-Folgen ihrer Anwendungen — so dachte er. Entsprechend verlegen sich die Rundum-Ablehner von Ökos, Grünen, SPD und generellen Fortschrittsfeinden ja auch immer weniger auf wissenschaftliche Argumente. Stattdessen diskreditieren sie lieber gleich die ganze Wissenschaft an sich. Oder — und jetzt kommen wir langsam zur oben erwähnten Studie — sie schwurbeln aufgrund eines romantisch-falschen Naturbegriffs irgendwas von wegen „unnatürliche Methoden“ herum.

Und jetzt das! Da finden doch Forscher tatsächlich, dass die Vorfahren einer Grasart im Laufe ihrer Evolution insgesamt sechzig Gene aus neun verschiedenen, nur sehr weitläufig verwandten Gräsern stibitzt und in ihr eigenes Genom integriert haben. Einfach so, über sämtliche Artgrenzen hinweg! In freier Natur, ohne Labor — und noch viel kruder, als CRISPR und Co. es jemals könnten!

Dabei sind die Gräser beileibe nicht das erste Beispiel, wie schamlos die Natur seit jeher ohne jegliches Zutun des Menschen „Gentechnik“ betreibt. Sie sind auch nicht erst die zehnte oder zwanzigste „Ausnahme“! So scheint vielmehr in sämtlichen evolutionären Linien horizontaler Gentransfer stattgefunden zu haben. Bereits zuvor hatte die Wissenschaft beispielsweise festgestellt, dass sich Farne wichtige Gene aus Moosen holten, dass Läuse sich bei Bakterien bedienten, dass die Süßkartoffel ein natürlich gentechnisch veränderter Organismus (GVO) ist. Gleiches gilt für Fliegen, Würmer und und und… bis hin zu uns Menschen. Knapp 150 Gene übernahmen unsere Primaten-Vorfahren offenbar aus Bakterien, Einzellern und Pilzen in ihr Genom, wo sie heute wichtige Funktionen für uns erfüllen — etwa im Fettstoffwechsel oder der Immunabwehr.

Alles Natur pur also! Und das aktuell so heiß diskutierte Genome Editing sowieso. Im Darm eines jeden einzelnen von uns CRISPR’t es wahrscheinlich millionenfach — pro Tag!

Nein, die Natur ist nicht romantisch, sie ist pragmatisch. Und ihre Exekutive ist die Evolution. Komplett wertfrei probiert sie alles Mögliche aus — und wenn ein Organismus von irgendeiner evolutionären Rumprobiererei einen Nutzen hat, wird das Resultat über die nächsten Generationen in der gesamten Population fixiert. Klar, dass sie dazu als Werkzeug auch gerne den horizontalen Gentransfer über Artgrenzen hinweg benutzt. Oder Transformation via Plasmid oder Virus-Vektor. Oder Genome Editing… Schlichtweg alles, was man heute Gentechnik nennt, und noch viel mehr.

Einiges davon kriegt der Mensch inzwischen auch im Labor hin, und einiges davon inzwischen auch deutlich schneller und zielgerichteter als die Natur. Aber prinzipiell unnatürlich wird es dadurch nicht. Auch wenn die Gentechnik-Gegner es gerne so hätten. Nein, ganz im Gegenteil: Dass Gentechnik unnatürlich sei, ist ein ganz schwaches Argument — und kann nur von Leuten kommen, die die Natur nicht verstanden haben…

Ralf Neumann

(P.S.: Natürlich fragt sich unser Chefredakteur jetzt, ob er genau diese Gedanken nicht mal in Laborjournal schreiben sollte — statt diese Gräser-Studie etwa routinemäßig als Nachricht oder Journal Club zu referieren. Aber wäre das gerade den Laborjournal-Lesern gegenüber nicht lediglich „Preaching to the Converted“, wie die Engländer so schön sagen?… Hm, vielleicht aber doch nicht nur…)

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„The Scientist Who Scrambled Darwin’s Tree of Life“…

30. August 2018 von Laborjournal

… Diese Titelzeile im Magazin der New York Times machte mich neugierig. Wer das wohl sein soll? „Der wichtigste Biologe des 20. Jahrhunderts, von dem du noch nie gehört hast“, schreibt David Quammen in der NYT.

Und, wer ist es nun?

Es ist Carl Woese, der Ende 2012 verstorbene Experte für molekulare Phylogenie — obwohl dieser Begriff noch gar nicht existierte, als sich Woese mit der frühen Evolution von Bakterien zu beschäftigen begann.

 

Carl Woese, der „wichtigste unbekannte Biologe des 20. Jahrhunderts“, an Thanksgiving 2003. Er kam 1928 in Syracuse, New York, zur Welt, und promovierte an der Yale University in Biophysik. 1969 wurde er Professor für Mikrobiologie an der University of Illinois in Urbana-Champaign, wo er bis zu seiner Emeritierung blieb. Woese starb am 30. Dezember 2012.

 

Der wunderbare 7.500-Worte-Artikel stammt von David Quammen, einem mehrfach dekorierten Journalist und Buchautor. Er ist ein Exzerpt von Quammens neuestem Buch The Tangled Tree — A Radical New History of Life. Quammen liefert einen spannend zu lesenden Abriss über die Entdeckung der Archaeen samt deren Einordnung als neues Reich in den Tree of Life, über die Entstehung der molekularen Phylogenie als Forschungsdisziplin, über den horizontalen Gentransfer und seine Bedeutung für die Evolution — wie auch über die Person Carl Woese.

Quammen selber traf Woese nie, denn er begann erst zwei Jahre nach dessen Tod, sich mit dem Thema und dem Mann zu befassen. Also musste er sich seine Informationen in vielen Gesprächen mit denjenigen besorgen, die Carl Woese kannten. Aus deren Worten bekommt man ein ganz gutes Gefühl dafür, wie das war, als Woese und George Fox 1977 in einer Veröffentlichung die Archaebakterien neben den Eubakterien und den Eukaryoten als drittes Reich ankündigten.

Das Paper schaffte es zwar auf die Titelseite der New York Times und Woese stand für „15 Minuten im Rampenlicht“, so Quammen. Aber die Wissenschaftler hielten nichts von seinen Ideen. Ralph Wolfe, Mikrobiologe und ehemaliger Kollege von Woese, erinnert sich: „Wir bekamen viele Anrufe, alle negativ. Die Leute waren empört über diesen Unsinn. Was dazu führte, dass das ganze Konzept um mindestens zehn oder fünfzehn Jahre aufgehalten wurde.“ Und so verschwand der Forscher wieder in seinem Labor.

Woese hatte dennoch Recht, wie die Vergangenheit zeigte. Und obwohl seine Erkenntnisse das Bild vom Tree of Life drastisch veränderte, wurde der Forscher nie wirklich bekannt oder gar berühmt. Was, so Quammen, letztlich auch an seiner Persönlichkeit lag. Er sei ein eigensinniger Wissenschaftler gewesen — unbekannt, aber genial, schrullig, getrieben.

Was mich dann doch verwunderte. Ich selbst konnte Woese 2003 an seinem Wohnort Urbana (USA) persönlich treffen — kurz nachdem er den Crafoord-Preis (den ebenfalls ziemlich unbekannten kleinen Bruder des Nobelpreises) erhalten hatte. Carl Woese — damals mit zerzausten, weißen Haaren, knitterigem Gesicht und in legerer Kleidung — nahm sich drei Stunden Zeit für mich, obwohl es Thanksgiving war. Er wirkte weder schrullig noch eigensinnig. Entspannt, gesprächig, gut gelaunt war der Mann, er lachte viel. Ein sehr angenehmer Gesprächspartner — intelligent und dennoch geduldig, mir die Feinheiten seiner Ideen zu erklären. Und er war überzeugt, dass Darwin, wenn er denn zu der Zeit noch gelebt hätte, bei ihm — Woese — gearbeitet hätte.

(Der daraus entstandene Interviewtext samt einer kurzen Zusammenfassung von Woeses Arbeit stand übrigens Anfang 2013 anlässlich seines Ablebens auch hier im Blog.)

Nachdem ich den NYT-Artikel gelesen hatte, kaufte ich mir sofort das Buch. Ich habe zwar erst ein Viertel geschafft, kann es aber dennoch wirklich empfehlen. Und es sollte übersetzt werden für ein größeres Publikum. Denn Quammen hat eine super Schreibe. Es gelingt ihm, die Forschung von Woese und all seiner Kollegen, aber auch vieler anderer Wissenschaftler lebendig werden zu lassen. Er liefert Details, ohne langatmig zu werden; er schreibt witzig… Aber lesen Sie selber!

Charlys Evolutionsmaschine

24. August 2016 von Laborjournal


(Es ist immer wieder spannend, was aus unseren ehemaligen Praktikanten und Mitarbeitern geworden ist. Einer, so haben wir gerade erst erfahren, ist seit einigen Jahren ein ziemlich erfolgreicher und preisgekrönter Romanautor: Matthias Nawrat (siehe etwa hier und hier). In den Jahren 2008 und 2009 schrieb er einige Artikel für
Laborjournal — und im Rückblick muss man wohl festhalten, dass dies seine Karriere offenbar zumindest nicht nennenswert behindert hat. Damals schrieb Nawrat auch ein kleines Stück „Science in Fiction“, das unter dem Titel „Charlys Evolutionsmaschine“ auf Laborjournal online erschien. Ob man da sein besonderes Talent bereits erkennen konnte? Urteilen Sie selbst:)

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Bildschirmfoto 2016-08-24 um 18.09.08harly war eine halbe Stunde zu früh dran. An den Tischen im Foyer saßen Studenten in weißen Kitteln, aßen Brote und kicherten. Aus einem der Praktikumsräume stank es nach faulen Eiern. Charly schlüpfte in die Toilette und setzte sich auf die Kloschüssel. „Ich habe Ihnen von meinen Modellen geschrieben“, flüsterte er. „Ich nenne das die Evolutionsmaschine.“ Er wusste, er musste gleich zum Punkt kommen. Er brauchte Rechner, er brauchte Geld, und das konnte nur ein akademischer Star wie Coltrane beschaffen. Heute war der Tag. Er musste überzeugen.

Charly verließ die Kabine und warf sich zwei Handvoll Wasser ins Gesicht. Dann stieß er die Tür zum Klo auf. Die Studenten blickten auf wie eine Pferdeherde. Schnellen Schrittes nahm er ein Paar Treppenstufen und verließ das Parterre, das Refugium des Hausmeisters, der Werkstätten und der Praktikumräume. In Coltranes Stockwerk geriet sein Mut jedoch ins Wanken. Jim lief auf ihn zu, der Postdoc aus Oregon, der seine Doktorarbeit in derselben Arbeitsgruppe wie Charly gemacht hatte und jetzt bei Coltrane arbeitete. Jim trug eine Styroporbox mit Eppis in der Hand und sein Sunnyboy-Grinsen im Gesicht.

„Charlotte“, sagte Jim. „Was schwitzt du denn so? Ist doch alles ganz easy.“

„Hallo Jim“, sagte Charly und fühlte sich plötzlich sehr klein.

„Mit deinen kurzen Beinen solltest du nicht so viele Treppenstufen auf einmal nehmen.“

„Ok.“

Den Witzen von Jim war am besten mit Erhabenheit zu begegnen. Einmal hatte der Amerikaner eine Fotomontage von der Arbeitsgruppe ins Netz gestellt, Charly hatte darauf ein Mädchenkleid und Zöpfe getragen. Seit damals hatte sich der Spitzname Charlotte eingebürgert und Charly verbrachte seine Pausen seltener in der Küche. Die beste Zeit am Institut war sowieso nachts oder am Wochenende. Da hatte er seine Proben im Schüttler und seine Gele fertig und konnte sich auf das Wesentliche konzentrieren: die Evolutionsmaschine. Drei Jahre lang hatte er seine Nächte dafür geopfert. Jim würde die Evolutionsmaschine nicht einmal im Ansatz verstehen.

„Also dann“, sagte Jim und verschwand in einem der Gänge. Charlys ungutes Gefühl blieb. Viel zu schnell war er an der Glastür von Victor Coltrane angelangt, auf der die monatlich aktualisierte Tabelle von dessen Veröffentlichungen sowie die Liste seiner Preise und Ehrungen hing. Charly bewunderte ein Mal mehr, wie man mit 39 Jahren auf die Zahl von 218 Papers kam. Nach der Begegnung mit Jim wäre er am liebsten noch einmal kurz auf die Toilette gegangen, aber schon rief eine kräftige Stimme „Herein!“. Charly blieb nichts anderes übrig: er trat ein.

Nun ging alles sehr schnell:

„Sie haben WAS entworfen?“, fragte Coltrane nach einer Weile tonlos.

Charly legte die Tabellen und Ausdrucke auf den Tisch.

„Eine Evolutionsmaschine“, wiederholte er.

„Aha“, sagte Coltrane. Er machte eine Geste mit der Hand.

Charly fing an: Ein Gerät scannt das Genom, ein Programm vervielfältigt die Sequenz auf eine Zahl von Hunderttausend fiktiven Individuen und führt zufällige Mutationen ein. Auf der Basis von Datenbanken errechnet das Programm die Proteinstrukturen, die sich aus den Genomen ergeben, aus der Summe der Proteine wiederum die Phänotypen. Die werden danach in einer simulierten Umwelt mitsamt Artgenossen und anderen Lebewesen ausgesetzt. Nur diejenigen Kopien überleben, die sich vermehren können, dann wieder ein neuer Durchlauf, und so weiter und so fort, simulierte Evolution, in die ferne Zukunft hinein, alles im Computer, alles nur fiktiv, allerdings nicht einfach ein Wolkenschloss, denn ein Genom, das nach fünfhundert, tausend, zehntausend Generationen das erfolgreichste ist, kann ja dann wieder aus realen Nukleotiden zusammengesetzt, zurück in die reale Welt gebracht und in eine befruchtete Eizelle eingepflanzt werden. Daraus wächst zum Schluss das evolvierte Lebewesen heran. Ein Lebewesen aus der Zukunft.

„Verstehen Sie“, fragte Charly aufgeregt. „Verstehen Sie?“

Coltrane nickte, sagte aber nichts, schien jetzt nur nachdenklich zu werden.

Charly fuhr fort:

„Die entsprechenden Programme müsste man noch schreiben, aber die Modelle einer realistischen Umwelt habe ich schon entworfen, und die evolutionären Algorithmen sind ja kein Hexenwerk, es ist alles machbar, es wäre eine im Voraus berechnete Evolution, man könnte Tiere und Pflanzen im Hinblick auf den Klimawandel, auf andere zukünftige Probleme hin züchten. Resistenz, Adaptation, Stresstoleranz, man könnte von mir aus auch den Menschen ein bisschen modifizieren.“ Charly lachte. „Wenn man das wollte, nur wenn man das wollte. Vor 150 Jahren hat ein großer Mann die Vergangenheit des Lebens beschrieben, das hier ist die Lösung für die andere Seite des Zeitstrangs. Eine Maschine, die die Zukunft des Lebens in die Gegenwart holt. Fünfhundert Generationen können in einer Woche durchsimuliert werden. Das erfordert etwa siebzehn Terrabyte Rechenleistung, wenn meine Kalkulationen stimmen. Die Universität bräuchte ein größeres Rechenzentrum, ein viel größeres. Wir sind doch Elite, da kann so ein Antrag doch durchgehen, oder nicht? Es wäre der Durchbruch. Es wäre eine Sensation. Es wäre eine Revolution.“

Coltrane nickte, aber er sagte immer noch nichts. Er wirkte jetzt sogar noch nachdenklicher. Er war ziemlich groß, das konnte Charly sehen, obwohl der immer energisch wirkende Brite hinter seinem Schreibtisch saß. Der eher kleine Charly hatte einen Blick für Körpergröße.

„Interessant“, sagte Coltrane nach einer Weile. Danach schwieg er wieder. Vor dem Fenster sah Charly Studenten durch den botanischen Garten stapfen, eine Amsel flötete. Unruhe beschlich ihn. Coltrane durfte auch langsam mal antworten. So etwas wie: Das ist wirklich gute Arbeit. Oder: Das müssen wir sofort publizieren.

Aber Coltrane sprach ganz andere Sätze:

„Das ist unmöglich. Das kriege ich nie durch. Es hört sich nach Science Fiction an. Außerdem: Welche Relevanz hätte das? Ist es irgendwie nützlich für die Medizin? Wer würde sich so etwas kaufen wollen?“

„Keine Ahnung“, sagte Charly und lachte hysterisch auf. „Vielleicht die Regierungen. Die könnten die Bevölkerung mal so richtig durchevolvieren.“

„Durchevolvieren?“

„War nur so ein Gedanke.“

Coltrane schüttelte den Kopf.

„Tut mir leid“, sagte er. „Ich kenne mich mit Anträgen aus. Das hat keine Chance. Sie haben ja nicht mal publizierte Vorarbeiten zu dem Thema.“

„Aber…“

„Sie haben viel Mühe investiert, das sehe ich. Aber ich fürchte, sie war umsonst.“

Charly hatte plötzlich den Eindruck, dass Coltrane noch größer wurde. Oder dass der Raum schrumpfte. Im nächsten Augenblick fühlte er sich, als stünde er auf einer Drehscheibe, die in Bewegung geriet. Es war einer seiner Zustände. Das ist normal, sagte er sich. Das passiert manchmal einfach so. Schließlich war Coltrane aufgestanden und trat auf ihn zu, was in Charlys Körperkoordinatensystem noch einmal alles durcheinander brachte. Er roch die seltsamsten Gerüche. Von draußen drangen wilde Blumen ein, im Raum musste irgendwo ein Apfel faulen.

„Ich habe jetzt leider einen Vortrag“, sagte Coltrane und schob Charly zur Tür. „Ich muss leider los.“

„Oh“, hörte Charly sich wie aus einer Tropfsteinhöhle heraus sagen. Außerdem war ihm jetzt heiß.

„Danke, dass Sie hier waren“, sagte Coltrane.

„Nein, nein“, hallte es in Charlys Schädel. „Danke für Ihre Zeit.“

Charly stand wieder auf dem Gang. Allein. Alles normalisierte sich langsam. Kühlschränke brummten. Es war vorbei. Nur eine Autorität wie Coltrane hätte das durchboxen können. Drei Jahre Arbeit für den Müll. Er hatte seine Unterlagen auf Coltranes Schreibtisch liegen lassen. „Soll der sie doch wegschmeißen!“, dachte Charly. Als er sich in Bewegung setzte, erschien ihm der Gang mit den Kühltruhen und Postern merkwürdig frisch und neu.

Fast genau zwei Jahre später berichtete die Zeitung von einer revolutionären Maschine. Charly las, diese Maschine könne ein Lebewesen so züchten, wie es in hunderttausend Jahren sein würde. Die Idee hatte ein Privatinvestor aus den USA entwickelt, zusammen mit einem ehemaligen Professor für Biologie. Dieser war kurz zuvor wegen Vorwürfen des wissenschaftlichen Datendiebstahls von seiner Uni gefeuert worden. Mit dem Prototypen würden sich sogar zukünftige Menschen züchten lassen. Allerdings nur in Saudi-Arabien. Dort gab es weniger ethischen Richtlinien für Forschung. Charly ärgerte sich, dass er von seiner ganz ähnlichen Erfindung nie jemandem erzählt hatte. Jetzt gab es keine Zeugen. Eine Woche später berichtete die Zeitung vom Tod des ehemaligen Professors. Ein kreationistischer Selbstmordattentäters hatte sich gemeinsam mit ihm in die Luft gesprengt. Im Bekennerschreiben stand: Wenigstens die Zukunft der Arten gehört Gott!

Matthias Nawrat

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