Digitale Intelligenz (3) Das Leben ist ein kollektiver Superorganismus

Kannst du den Leviathan fangen mit der Angel und seine Zunge mit einer Fangschnur fassen? Kannst du ihm ein Binsenseil an die Nase legen und mit einem Haken ihm die Backen durchbohren? Meinst du, er wird dich lang um Gnade bitten oder dir süße Worte geben? Meinst du, er wird einen Bund mit dir schließen, dass du ihn für immer zum Knecht bekommst? Kannst du mit ihm spielen wie mit einem Vogel oder ihn für deine Mädchen anbinden? Meinst du, die Zunftgenossen werden um ihn feilschen und die Händler ihn verteilen? Kannst du mit Spießen spicken seine Haut und mit Fischerhaken seinen Kopf? Lege deine Hand an ihn! An den Kampf wirst du denken und es nicht wieder tun!

So fragt Gott den Menschen im Buch Hiob, und es scheint, als sei die Zeit gekommen, dass wir uns dieser Frage ernsthaft stellen: Wir sprechen davon, dass wir Genome lesen – jeweils drei Millionen Basenpaare –, aber kein Mensch kann diesen verschlungenen Text wirklich verstehen. Wir diskutieren über Klimamodelle, aber jedes ausreichend komplexe System zur Simulation der Erdatmosphäre ist viel zu kompliziert, als dass man es verstehen könnte. Wir visualisieren Proteine, die sich dreidimensional falten, sehen aber nur die Oberfläche eines mehrdimensionalen Raums. Es sind Computer, die unsere Genome lesen, unser Klima berechnen und unsere Proteine falten. Natur und Technik kommunizieren in einer für uns Menschen unverständlichen Weise.

Das Leben der Automaten

„Die Natur (die Kunstfertigkeit, vermittelst derer Gott die Welt erschaffen hat und regiert) wird durch die Kunstfertigkeit des Menschen, wie in vielen anderen Dingen, so auch hierin nachgeahmt, dass sie ein künstliches Tier erschaffen kann“, schrieb Thomas Hobbes in seinem 1651 erschienenen „Leviathan“, der heftige Kontroversen auslöste. „Warum können wir nicht sagen, dass alle Automaten (Maschinen, die sich, wie eine Uhr, durch Federn und Räder bewegen) ein künstliches Leben haben?“

Hobbes, der Gefahr lief, wegen Ketzerei hingerichtet zu werden, hob mit Bedacht hervor, dass die Natur das Werk Gottes, der Mensch das Werk der Natur und die Technik das Werk des Menschen sei. Doch die Saat des Zweifels war gesät. Die Technik – das, was wir Menschen schaffen – sei verständlich, während das, was uns geschaffen hat, nicht zu verstehen sei. Hobbes bewegte sich auf gefährlichem Terrain. Alexander Ross warf ihm in „Leviathan Drawn out with a Hook“ (1653) vor, seinen Lesern weismachen zu wollen, dass ein Wind und nicht der Heilige Geist bei der Schöpfung das Wasser bewegt habe. Sind die Winde der Schöpfung wieder in Bewegung? Auch wenn behauptet wird, wir seien kurz davor, Leben zu „schaffen“, ist uns bislang nur gelungen, existierende Lebensformen neu zu programmieren.

Grenzen des Analogen

1953, als die Struktur der DNS erstmals beschrieben wurde, gab es 53-Kilobyte-Speicher auf dem Planeten Erde. Biologie und Technologie befanden sich auf einem Kollisionskurs. John von Neumann, der mit seinem Team den 5-Kilobyte-Urspeicher unseres expandierenden digitalen Universums konstruierte, trat dreihundert Jahre nach Hobbes in dessen Fußstapfen. Seine postum veröffentlichte Studie „Theory of Self-Reproducing Automata“ gründete auf vier Vorlesungen, die er 1949 an der Universität von Illinois gehalten hatte, sowie auf dem Manuskript „Reliable Organizations of Unreliable Elements“. „Ein wirklich effizienter und ökonomischer Organismus wird vermutlich eine Kombination des digitalen und des analogen Prinzips sein“, erklärte er. „Die analoge Methode verliert an Präzision und gefährdet dadurch ihre Aussagefähigkeit. Deswegen reicht die analoge Methode allein wohl nicht aus – von Zeit zu Zeit werden digitale Restandardisierungen zwischengeschaltet werden müssen.“

Kurz vor der Entdeckung, auf welche Weise die Reproduktion lebender Organismen durch die Replikation genetischer Informationen erleichtert wird, wies von Neumann darauf hin, dass komplexe Organismen digitale, fehlerkorrigierende Codes verwenden müssen, wenn sie in einer unvorhersehbaren Umgebung überleben sollen.

Sicherungskopie des Lebens

Für die Evolution des Lebens waren Fehler und Replikation gleichermaßen wichtig. Die Entwicklung selbstreplizierender Moleküle ging einher mit der Entwicklung fehlerkorrigierender und fehlertolerierender Codes. Es besteht Grund zu der Annahme, dass diese Mechanismen unabhängig voneinander entwickelt und dann von den Vorfahren moderner lebender Zellen übernommen wurden. Fehlerkorrektur funktioniert sehr gut auf der Ebene von Buchstaben, Wörtern und sogar Sätzen, nicht aber bei verlorengegangenen oder entstellten längeren Texte. Es ist daher ratsam, an einem anderen Ort eine Sicherungskopie aufzubewahren.

Aber wo ist die Sicherungskopie für das Leben auf der Erde? Laut Nigel Goldenfeld und Carl Woese, den Nachfolgern John von Neumanns an der Universität von Illinois, werden Sicherungskopien wesentlicher Gensequenzen in Virenwolken deponiert. „Mikroben absorbieren Gene und stoßen sie ab, je nach Bedarf, als Reaktion auf ihre Umwelt, was die Gültigkeit des Begriffs ,Art' in Frage stellt, wenn er auf Mikroben angewendet wird“, schrieben Goldenfeld und Woese 2007. Sie beobachteten „eine bemerkenswerte Fähigkeit, in kritischen Umweltbedingungen ihr Genom umzubauen, und in manchen Fällen könnte dies entscheidend auf kollektiven Interaktionen mit Viren beruhen“.

Preis einer Fähigkeit

Wenn wir das Genom eines Organismus sequenzieren, lesen wir keine zusammenhängende Sequenz, vielmehr rekonstruieren wir sie Schritt für Schritt aus einzelnen Fragmenten. Kann es eine Überraschung sein, dass das Leben dies auch erkannt hat? Unsere Biosphäre praktiziert von Anfang an Cloud Computing und verfügt über ein eingebautes Application Programming Interface (API), um extrazellulär gespeicherte Sequenzen zu lesen. Dieses API wird von bösartigen Viren genutzt - was Biologen wie Woese und Goldenfeld zu der Frage führt: Warum an einer Fähigkeit festhalten, deren Preis offenkundig so hoch ist?

Ein Grund ist die leichtere Übernahme von neuen, nützlichen Genen, die sonst geistiges Eigentum eines anderen blieben. „Die Kraft des horizontalen Gentransfers ist so groß, dass es einigermaßen rätselhaft erscheint, warum die eukaryotische Welt einer so wunderbaren Quelle genetischer Innovation den Rücken kehrt“, schrieben Goldenfeld und Woese im März 2009. „Die faszinierende Antwort, die sich nach Jahrzehnten dogmatischer Vorurteile Bahn bricht, lautet: Das ist nicht der Fall. Es gibt inzwischen überzeugende Dokumentationen von horizontalem Gentransfer bei Eukaryoten, nicht nur bei Pflanzen, Protisten und Pilzen, sondern auch bei Tieren (einschließlich Säugetieren).“

Programmierte Zellen

Horizontaler Gentransfer wird von resistenten Krankheitserregern (Woese: „Wir haben den Mikroben den Krieg erklärt und verloren“) und von Genetikern praktiziert. Aber wer profitiert von wem? Die Genomik wird vorangetrieben durch unsere Fähigkeit, extrazelluläre genetische Informationen zu speichern, zu replizieren und zu manipulieren. In der Biologie passiert das seit jeher. Das Leben ist ein kollektiver Superorganismus, so unangefochten wie jener Leviathan, der im Alten Testament beschrieben wird, als eine Stimme zu Hiob spricht: „Auf Erden ist nicht seinesgleichen, er ist ein Geschöpf ohne Furcht.“

So wie das Leben von der Virenwolke als einer Quelle von Sicherungskopien und neuen genetischen Tricks profitierte, so wird das Leben von den immer leistungsfähigeren Nachfahren des Neumannschen 5-Kilobyte-Speichers profitieren. Der Ursprung der Gattung war nicht der Ursprung der Evolution, und das Ende der Gattung wird nicht ihr Ende sein.

Der Molekulargenetiker George Church erklärte unlängst: „Wir können diese Zellen wie Computer programmieren.“ Das Leben hatte drei Milliarden Jahre Zeit, um seine Antwort darauf zu formulieren: „Wir können diese Computer wie Zellen programmieren.“