Dr. Wolfgang Stegemann
Dr. Wolfgang Stegemann

Biologische Selbstorganisation

Selbstorganisation findet sich in der unbelebten wie in der belebten Natur. Materie organisiert sich aufgrund der Kräfte im Universum quasi selbst. Aus Atomen werden Elemente, diese  verbinden sich zu Molekülen und diese wiederum bilden unter bestimmten Bedingungen gleichmäßige Formen, etwa Eiskristalle an der Fensterscheibe.

Was aber bringt Leben dazu, sich selbst zu organisieren?  Was ist das Wesen dieser Art von Selbstorganisation? Leben ist entstanden durch den Zusammenschluss von Molekülen und der Bildung von Reaktionsketten und Reaktionszyklen und deren Stabilisierung in Form einer Zelle. Diese erste Lebensform praktizierte die Zellteilung, und dies geschah durch das Überschreiten einer kritischen Größe, also durch Wachstum. Mit der Entstehung eines Zellkerns mit genetischem Code wurde die Evolution in Gang gesetzt, wie wir sie kennen. Selbstorganisation hatte ein neues Niveau erreicht. Mit der Bildung von Mehrzellern verlor die einzelne Zelle ihre Autonomie, ebenso wie die Mehrzeller die Ihre mit der Entstehung einfacher Organismen, also der Entstehung von Organen, verloren. Schließlich wurde der Organismus durch die Entstehung zentralisierter Nervensysteme gesteuert. Diese Abfolge von Regulationsniveaus, die ihre eigene Systemlogik behielten, findet sich auch beim Menschen wieder. Hier stehen sie in einem kausalen Verhältnis als emergente Systeme. Alle diese Systeme organisieren sich selbst, wobei das entwickeltste, bei uns also das Zentralnervensystem, die führende Rolle in der Regulation der Umweltbeziehung wie auch der internen Regulation spielt. Und in jeder Art der Selbstorganisation findet sich ein und dasselbe Prinzip wieder: Wachstum sowie darauffolgend Reduktion in Form von Differenzierung und Komprimierung.

Wachstum bedeutet auf der allgemeinsten Beschreibungsebene Agglomeration von Proteinen, von Zellen, von Gewebe, von neuronalen Mustern. Die Basis allen Denkens ist das assoziative Denken, also die Verbindung neuer mit gespeicherten Mustern. Sobald Reduktion als Differenzierung und Komprimierung hinzukommt, erreicht unser Denken jenes Niveau, auf dem wir abstrakte Operationen durchführen können.

Selbstorganisation ist also keine Zauberei, sondern ein sehr einfaches Naturprinzip.  Betrachtet man die Evolution unter diesem Aspekt, so sind Mutation und Selektion Phänomene vom Standpunkt des äußeren Betrachters. Vom Standpunkt des inneren Betrachters wächst Leben in die Möglichkeitsräume hinein, welche die Umwelt zur Verfügung stellt, die Reduktion bildet Varianten aus, die sowohl der inneren Systemlogik wie auch den äußeren Bedingungen am besten entsprechen.

Gestörtes Wachstum bzw. gestörte Reduktion führt zu Krankheit, auf allen Regulationsebenen gleichermaßen.

Hier ein paar Kritikpunkte gegen die Vorstellung von endogener Mutation und Selektion als Triebfeder der Evolution, welche ja nicht nur die klassische Evolutionstheorie berührt, sondern ebenso die Molekularbiologie: 

 

1. Zufällige Mutationen am Genom eines Individuums können keine neue Art entstehen lassen. Hat man es mit Mutationen am Genom der gesamten Population zu tun, handelt es sich um keinen Zufall mehr.

 

2. Ist eine zufällige Genmutation nachhaltig genug, um eine Änderung der Spezies herbeizuführen, bedeutet das, dass die Reparationsmechanismen der Art nicht effektiv genug sind, um ihr Überleben zu sichern.

 

3. Selektion geschieht immer am Individuum, nicht am einzelnen Gen. Die zufällige Mutation eines einzelnen Gens bewirkt nichts.

 

4. Bei artspezifischen Veränderungen sind immer Hunderte von Genen beteiligt. Eine zufällige Mutation hunderter Gene kann nicht mehr als endogener Zufall bezeichnet werden.

 

5. Die teils extreme Anpassung von Leben an Umwelt kann kaum durch endogenen Zufall erklärt werden. Woher ‚weiß‘ der Zufall, dass er etwa Farbmutationen generieren soll, um einen Käfer in grüner Umgebung grün werden zu lassen?

Zufall ist immer Zufall von außen, also von der Umwelt veranlasst.

 

6. Auf dem ganzen Planeten hat die Natur für dieselben Probleme nahezu dieselben Lösungen gefunden. Gäbe es den endogenen Zufall, müssten zum Teil sehr verschiedene Lösungen selektiert worden sein.

 

Darwin hat mit seiner Theorie zur Entstehung der Arten eine offene Tür eingerannt, die Zeit war quasi reif dafür. Mutation und Selektion war plausibel genug, allerdings war eher de äußere Zufall gemeint, denn von Genetik wusste man noch nichts. Und der ihm innewohnende Naturalismus entsprach und entspricht dem mechanischen Maschinendenken. Gleichzeitig funktionieren technische Anwendungen nach dem ähnlichen Versuch-Irrtums-Prinzip, das man der Natur abzuschauen glaubt. Ein klassisches Missverständnis bzw. ein Zirkelschluss. Das Paradigma der Selbstorganisation gab es zu Darwins Zeiten noch nicht. Sonst wäre man vielleicht eher auf die Idee gekommen, dass naturalistische Reduktion nur für die unbelebte Natur, also für Physik und Chemie gilt, nicht aber für Leben, denn das lässt sich nicht, wie die ersten auf Elemente reduzieren, sondern auf Systeme, in ihrer einfachsten Form, auf Reaktionszyklen. Reduziert man sie weiter, geht ihre Funktionsweise oder Emergenz verloren.

 

Genetische Veränderungen könnten besser über einen Phasenraum definiert werden, in welchem sich die diskrete Kommunikation zwischen Genom und Epigenom abspielt und die aufgrund der Umweltbedingungen für ganze Populationen ähnlich sind. Das Genom sollte als Emergenz betrachtet werden, seine evolutionäre Entwicklung als Phasenverschiebung.

Bad Iburg 2019.