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Richard Lewontin

Am 4. Juli 2021 starb der Genetiker, Evolutionsbiologe und Marxist Richard Lewontin (Spitzname „Dick“). Er gehört, wohl neben Steven Jay Gould, zu den für mich einflussreichsten Evolutionsbiologen, die mich in meinem naturwissenschaftlichen Denken geprägt haben.

Lewontin war u. a. an der Weiterentwicklung vieler Bereichen der Evolutionstheorie beteiligt.

• Zusammen mit J. L. Hubby benutzte er molekularbiologische Techniken, wie beispielsweise die Gelelektrophorese, um Problemstellungen der genetischen Variation und Evolution zu klären. In zwei Aufsätzen im Jahr 1966 legte er somit die Grundlagen für die molekulare Evolution.

• Lewontin und Gould legten im Jahr 1979 ihre Schrift „The spandrels of San Marco and the Panglossion paradigm: a critique of the adaptationist programme“ vor. Diese Schrift war eine Kritik des Adaptionismus im traditionellen neo-darwinistischen Denken. Der Titel der Schrift spielt auf das aus der Architektur stammende Wort „spandrel“ („Spandrille“, der Zwickel zwischen den Bögen eines Gewölbes) an. Obwohl man meinen könnte, diese wären etwa als Bildträger für Mosaiken erfunden worden, ergeben sie sich einfach zwangsläufig aus der Konstruktionsweise. Genauso existierten viele Merkmale von Organismen nicht als Ergebnis einer besonderen, darauf gerichteten Adaptation, sondern hätten sich ebenso einfach als Beiprodukt anderer Prozesse ergeben. Tatsächlich erweisen sich viele Merkmale nicht als Anpassungsmerkmal, sondern entstehen durch genetische Drift (also zufallsbedingte Änderungen des Genpools einer Population) und Pleiotropie (Ein Gen codiert für mehrere phänotypische Merkmale. Wird nach einem Merkmal hin selektiert, werden andere Merkmale „mitgezogen“. Ein Beispiel hierfür ist die Selektion nach der Hautfarbe als Anpassung an die UV-Strahlung beim Menschen. Da viele Gene, die an der Hautpigmentierung beteiligt sind z. B. auch für die Augen- und Haarfarbe codieren unterliegen Augen- und Haarfarbe keiner – zumindest starken – Selektion, deren Variation sind also pleiotrope Effekte). „Developmental Constraints“ (Entwicklungszwänge) sind ebenfalls ein immer wichtiger werdender Bereich. Das sind genetische oder epigenetische Mechanismen, die verhindern, dass während der Entwicklung (Ontogenese) unerwünschte Abweichungen vom Bauplan entstehen. Auf Evolution bezogen (Evo-Devo) zeichnen Constraints deren Verlauf in bestimmten durch Physik, Morphologie oder Phylogenese vorgegebenen Schranken vor. Constraints sind Hürden, die durch den Bauplan, etwa Skelett oder Lungen vorgegeben sind. Sie können adaptiv nicht beliebig verändert werden. So können Wale evolutionär nicht mehr ohne weiteres Kiemen entwickeln. Constraints begrenzen die phänotypische Evolution und wirken gleichzeitig richtungsbestimmend für deren Verlauf. Wahrscheinlich sind auch die meisten kognitiven Fähigkeiten des Menschen nicht als eine Anpassung auf unser Leben in der Steinzeit anzusehen.

• In Organism and Environment in Scientia und in populärerer Form im letzten Kapitel von Biology as Ideology sagte Lewontin, dass man im Gegensatz zur traditionellen darwinistischen Darstellung des Organismus als passiven Empfänger von Umwelteinflüssen den Organismus als aktiven Schöpfer der Umwelt ansehen sollte. Nischen sind keine vorgeformten, leeren Behälter, in die die Organismen eingefügt werden, sondern werden von den Organismen definiert und geschaffen. Die Beziehung zwischen Organismus und Umgebung ist wechselseitig und dialektisch. Die daraus sich entwickelnde Theorie der Nischenkonstruktion konnte eine Reihe solcher Beispiele liefern. Ein beliebtes Beispiel sind Biber. Durch den Bau von Dämmen verändern sie aktiv ihre Umwelt und schaffen sich die für ihre Art notwendigen Umweltbedingungen. Engels Theorie der Arbeit als Menschwerdung des Affen kann ebenso als unsere spezifische Nischenkonstruktion angesehen werden.

• Auch beschäftigte ihn die Frage, wo die natürliche Selektion ansetzt: Am Gen, am Protein, an dem Merkmal selbst oder gar am ganzen Organismus. Zu diesem theoretischen Problem der „Level of Selection“-Debatte leistete Lewontin wichtige Beiträge.

• Lewontin gehört zu den ersten, der nachweisen konnte, dass die genetischen Unterschiede innerhalb einer Population des Menschen größer sind, als zwischen den Populationen. Damit legte er den ersten molekularbiologischen Grundstein für die Widerlegung des Rassenkonzeptes. Kritiker werfen ihm jedoch vor politisch zu argumentieren. In meinem Buch „Eva kam aus Afrika … und Adam auch“ beleuchte ich dieses näher.

• Lewontin war auch ein entschiedener und überzeugend argumentierenden Gegner der evolutionären Psychologie (wie sie u. a. von Steven Pinker, David Buss und Richard Dawkins populärwissenschaftlich verbreitet wird) und des genetischen Determinismus. Sehr einflussreich wurde etwa ein wohl maßgeblich von Lewontin verfasster Brief des Kollektivs „Science for the People“ im New York Review of Books, der eine Debatte in der US-amerikanischen Öffentlichkeit über die Soziobiologie auslöste, die über 10 Jahre lang andauerte; diese wurde (etwas pathetisch) als die „sociobiology wars“ berühmt. Lewontins Hauptvorwürfe an die Soziobiologie waren eine verfehlte Methodik, insbesondere ein übertriebener Reduktionismus und weitgespanntes Theoretisieren abseits einer empirischen, auf Fakten gegründeten Basis. In seinen Büchern wie „Not in Our Genes“ (zusammen mit Steven Rose und Leon J. Kamin) und zahlreichen Artikeln stellte er die Vererbung von menschlichen Verhaltensweisen und in IQ-Tests gemessener Intelligenz in Frage, wie sie zum Beispiel in The Bell Curve von Charles Murray beschrieben wird. Dieser Problematik widme ich mich sehr ausführlich im sechsten Kapitel meines Buches.

• In „The Dialectical Biologist“ unterstreicht Lewontin die Bedeutung der Philosophie, insbesondere der Dialektik, in den Naturwissenschaften, ohne in einen Dogmatismus zu verfallen. Neben den schon erwähnten Bereichen (Kritik am Adaptionismus, Nischenkonstruktion und die Kritik an der Soziobiologie), sowie die Kritik der reduktionistischen Herangehensweise in der Molekularbiologie, gibt es ein recht gutes Kapitel zum Phänomen des Lysenkoismus in der Sowjetunion. Während gleichzeitig die wesentlichen Aussagen des Lysenkoismus als falsch eingestuft werden (wohl aber nicht alle), fehlt der platte und primitive Antikommunismus, wie man es aus Medwedews Buch zur Lysenko-Affäre kennt (z. B. widerlegt Lewontin die Behauptung, dass durch Lysenkos Methoden die Landwirtschaft zusammengebrochen war). Gleichzeitig wird betont, dass die frühe Mendel-Genetik in ihren Erklärungen zu einfach war und auch nicht frei von politischem Einfluss.

Aber nicht nur als Wissenschaftler, sondern auch als Mensch war Richard Lewontin einzigartig. So berichtet Jerry Coyne, Evolutionsbiologe und Autor des Buches „Why Evolution is true“, der bei Lewontin seine Promotion machte:

„Dick führte sein Labor als egalitäre Kommune. Sein Büro war nicht schicker als unseres, (…) Dick selbst war äußerst klug, ein großartiger Schriftsteller und unglaublich eloquent, was uns allen zwar ein Vorbild gab, aber einige von uns entmutigte, da sie erkannten, dass wir nie annähernd an sein Leistungsniveau und seine Intelligenz herankommen würden. (…) Abgesehen von der Unabhängigkeit, die er uns ermöglichte, stand Dick immer für Gespräche oder moralische oder finanzielle Unterstützung zur Verfügung. Seine Bürotür stand immer offen, und wenn man ein teures Gerät brauchte, brauchte man nur zu fragen. Er hielt das Labor auch mit starkem Kaffee über Wasser, was mit Zuschüssen aus dem Abteilungsdepot käuflich zu erwerben war. Ich erinnere mich, dass das NIH einmal die Finanzen des Labors überprüfte und der Prüfer, als er das riesige Budget für Dosenkaffee sah, Dick fragte: ‚Wofür ist dieser ganze Kaffee?‘ Dick antwortete: ‚Zum Trinken.‘ (…)

Am wichtigsten ist vielleicht, dass Dick einen starken Sinn für Ethik hatte, den er uns allen einflößte. (…) Er weigerte sich, seinen Namen auf Paper aus seinem Labor zu schreiben, in denen er keine wesentliche Rolle spielte. Ich erinnere mich, als ich meine erste Arbeit über Gelelektrophorese schrieb, tippte ich einen Entwurf und setzte „Jerry A. Coyne und Richard C. Lewontin“ in die Autorenzeile. Ich legte es zur Überprüfung auf seinen Schreibtisch. Am nächsten Tag wurde mir der Entwurf zurückgegeben, neben anderen Kommentaren war sein Name als Autor durchgestrichen. Er sagte mir: ‘Mach das nie wieder.’

Molekularbiologie der Zelle Teil 14: Meiose, Rekombination und Kernphasenwechsel

Im letzten Beitrag befassten wir uns mit der Mitose, bei dem das genetische Material gleichmäßig auf die Tochterzellen weitergegeben wird.

Wir erinnern uns: Menschen haben 46 Chromosomen: 44 Autosomen und die zwei Gonosomen, auch Geschlechtschromosomen genannt (Bei Frauen XX und beim Mann XY). Genauer gesagt haben wir 23 homologe Chromosomenpaare, d. h. jedes Chromosom kommt doppelt vor. Man spricht von diploid. Die Ausnahme stellt natürlich das Y-Chromosom des Mannes dar, welches nicht homolog zum X-Chromosom ist; dennoch bilden beide das Paar der Geschlechtschromosomen. Der diploide Chromosomensatz kommt zustande, weil bei der sexuellen Vermehrung Eizelle und Spermazelle miteinander verschmelzen, ein Vorgang den man als Befruchtung bezeichnet. Eizelle und Spermazelle sind die Keimzellen und diese haben nur einen halben Chromosomensatz, man spricht von haploid. Wie dieser halbe Chromosomensatz entsteht, wird in diesem Beitrag geklärt.

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Molekularbiologie der Zelle Teil 13: Mitose und Zellzyklus

Mitose und Zellzyklus

Wir wissen nun wie unsere DNA vermehrt wird über einen Prozess, der sich Replikation nennt. Hier werden wir uns mit der Vermehrung von Zellen befassen.

Grundsätzlich: Alle Zellen stammen von Zellen ab. Die Zellteilung ist bei allen Lebewesen Grundvoraussetzung für die Reproduktion (Fortpflanzung) und bei vielzelligen Organismen zudem für Wachstum, Regeneration und Reparatur. Für eine jede Zellteilung sind vier Ereignisse erforderlich:

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Molekularbiologie der Zelle Teil 12: Zellkommunikation

Zellkommunikation

Alle Zellen verarbeiten ihre Informationen aus ihrer Umwelt. Ein Signal kann aus der Umgebung des Organismus stammen, wie etwa der Geruch einer weiblichen Motte, die bei Dunkelheit einen Paarungspartner anlockt. Ein Signal kann aber auch von innerhalb des Organismus kommen, wie bei Zellen der Leber, wo von Zellen anderer Organe gebildete Signalmoleküle die Aufnahme oder die Freisetzung von Glucose steuern. Natürlich bedeutet das reine Vorhandensein eines Signals noch nicht, dass eine Zelle darauf reagiert. Damit eine Zelle auf ein Signal reagieren kann, benötigt sie ein spezifisches Rezeptorprotein, welches das Signal aufnimmt; außerdem ist ein Signalübertragungsweg (Signaltransduktionsweg) nötig, damit die aufgenommene Information zelluläre Prozesse auch beeinflussen kann. Ein Signaltransduktionsweg ist eine Abfolge von molekularen Vorgängen und chemischen Reaktionen, die zu einer Reaktion bzw. einer Antwort der Zelle auf ein Signal führen. Signaltransduktionswege variieren im Detail sehr stark, ihre Grundstruktur ist ihnen jedoch gemeinsam: Ein solcher Weg beginnt mit einem Signal und dessen spezifischem Rezeptor und mündet in eine Reaktion. Signalmoleküle lassen sich in drei Typen einteilen (Abb. 1):

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Molekularbiologie der Zelle Teil 11: Genregulation und Epigenetik

In den vorherigen Beiträgen haben wir den Bau der DNA kennengelernt und ihre Rolle bei der Zellteilung und der Herstellung von Proteinen. Die menschliche Zelle hat aber über 20.000 Gene und nicht jede Zelle unseres Körpers ist gleich. Muskelzellen brauchen andere Proteine als Nervenzellen usw. Es wäre ziemlich ineffizient, wenn alle Gene gleichzeitig in jeder Zelle exprimiert werden. Es muss also ein System vorhanden sein, dass Gene nur in den Zellen exprimiert werden, wo sie benötigt werden und auch zum richtigen Zeitpunkt. Dies wird mittels der Genregulation gesteuert. Je früher die Zelle in den Prozess der Proteinsynthese eingreift, umso weniger Energie und Aminosäuren verschwendet sie.

 

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Molekularbiologie der Zelle Teil 10: Von der DNA zum Protein

In unserem Kapitel über den Aufbau der DNA stellten wir fest, dass diese Informationen für den Aufbau von Proteinen enthält, die Gene. Proteine haben wir ebenfalls kennengelernt. Proteine können quasi gesehen als Genprodukte verstanden werden. Werden Gene abgelesen und in Proteine übersetzt spricht man auch von Genexpression. Das zugehörige Verb lautet exprimieren (Abb. 1). Die Gesamtheit der Gene wird als Genotyp bezeichnet, die Merkmale für die sie codieren – als Phänotyp.

 

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Molekularbiologie der Zelle Teil 9: DNA-Replikation

Wir werden alle älter, das ist nicht zu verhindern. Dass wir älter werden, hat z. T. auch mit unserer DNA zu tun, bzw. ihrer Vermehrung, mit der wir uns hier befassen werden.

Wenn sich eine Zelle teilt, so muss ihr Genom auch an die Tochterzellen weitergegeben werden. Damit dies geschehen kann, muss die DNA verdoppelt werden. Als Replikation bezeichnet man einen zellulären Vorgang, bei dem eine DNA-Doppelhelix mithilfe spezifischer Enzyme identisch verdoppelt wird. Nur unter dieser Voraussetzung entstehen bei einer nachfolgenden Zellteilung Tochterzellen mit gleicher genetischer Ausstattung.

 

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Ist der neue Corona-Impfstoff gefährlich?

“𝐒𝐨𝐥𝐥 𝐢𝐜𝐡 𝐦𝐢𝐜𝐡 𝐠𝐞𝐠𝐞𝐧 𝐒𝐀𝐑𝐒-𝐂𝐨𝐕-𝟐 𝐢𝐦𝐩𝐟𝐞𝐧 𝐥𝐚𝐬𝐬𝐞𝐧, 𝐬𝐨𝐛𝐚𝐥𝐝 𝐢𝐜𝐡 𝐝𝐚𝐫𝐟 – 𝐨𝐝𝐞𝐫 𝐥𝐢𝐞𝐛𝐞𝐫 𝐧𝐨𝐜𝐡 𝐰𝐚𝐫𝐭𝐞𝐧?”

Gastbeitrag von Christian Kaller

Die Frage habe ich mir seit dem Sommer gestellt, und für mich eine klare Antwort gefunden. Da mir die Frage auch in meinem Freundeskreis desöfteren mal untergekommen ist, möchte ich meine eigenen Ergebnisse mit euch teilen. Das wird etwas länger, also holt euch einen Kaffee.
Da im Internet viele, auf den ersten Blick widersprüchliche Informationen zu den kurz vor der Zulassung stehenden Impfstoffe kursieren, begegnet mir immer wieder Verunsicherung – und das ehrlich gesagt aus total nachvollziehbaren Gründen. Die Entwicklung ging extrem schnell, schneller als jemals zuvor. Da hat sich mir auch die Frage gestellt, ob das so mit rechten Dingen zugeht. Deshalb wollte ich für mich die folgenden drei Fragen beantworten:
𝐚) 𝐖𝐢𝐞𝐬𝐨 𝐠𝐢𝐧𝐠 𝐝𝐚𝐬 𝐬𝐨 𝐬𝐜𝐡𝐧𝐞𝐥𝐥, 𝐮𝐧𝐝 𝐥𝐞𝐢𝐝𝐞𝐭 𝐝𝐚𝐫𝐮𝐧𝐭𝐞𝐫 𝐝𝐢𝐞 𝐒𝐢𝐜𝐡𝐞𝐫𝐡𝐞𝐢𝐭?
𝐛) 𝐖𝐞𝐥𝐜𝐡𝐞 𝐈𝐦𝐩𝐟𝐬𝐭𝐨𝐟𝐟𝐞 𝐬𝐢𝐧𝐝 𝐝𝐚𝐬, 𝐛𝐫𝐢𝐧𝐠𝐞𝐧 𝐝𝐢𝐞 𝐰𝐚𝐬 – 𝐮𝐧𝐝 𝐰𝐞𝐥𝐜𝐡𝐞𝐧 𝐰𝐢𝐥𝐥 𝐢𝐜𝐡 (𝐰𝐞𝐧𝐧 𝐢𝐜𝐡 𝐝𝐢𝐞 𝐖𝐚𝐡𝐥 𝐡𝐚𝐛𝐞𝐧 𝐬𝐨𝐥𝐥𝐭𝐞)?
𝐜) 𝐖𝐚𝐬 𝐢𝐬𝐭 𝐦𝐢𝐭 𝐍𝐞𝐛𝐞𝐧𝐰𝐢𝐫𝐤𝐮𝐧𝐠𝐞𝐧, 𝐒𝐩ä𝐭𝐟𝐨𝐥𝐠𝐞𝐧 𝐮𝐬𝐰.?

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Molekularbiologie der Zelle Teil 8: DNA, Chromosomen, Genom

Historisches

Der Tübinger Forscher Friedrich Miescher gilt als der Entdecker der Nukleinsäuren. Er isolierte in den Sechziger- und Siebzigerjahren des 19. Jahrhunderts aus tierischen und menschlichen Geweben eine Substanz, die er Nuklein nannte, da er diese Substanz aus dem Nukleus, also dem Zellkern, isoliert hatte.

Schon zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde postuliert, dass Nukleinsäuren Träger von Erbinformationen sind.

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Endogene Retroviren und Transposons

 

Im Beitrag über das Corona-Virus wurde erwähnt, dass es auch sogenannte endogene Retroviren gibt. Zur Erinnerung: Endogene Viren können ihr Genom in das Genom des Wirtes einpflanzen und über die Keimzellen an die nächste Generation vererben.

Diese endogenen Viren machen tatsächlich einen beachtlichen Anteil unseres Genoms aus.

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