28.02.2003 · Die Doppelhelix ist zum Symbol einer neuen Denkweise geworden: In ihr läßt sich das Leben in allen seinen Erscheinungsformen mit den Methoden der Biologie beschreiben, erklären, modellieren und gestalten.
Von Christian SchwägerlAm 28. Februar 1953 haben die Molekularbiologen James Watson und Francis Crick die Welt verändert. Sie entschlüsselten die räumliche Struktur der Erbsubstanz DNS. Die Doppelhelix ist seither zum Symbol einer neuen Denkweise geworden: In ihr läßt sich das Leben in wirklich allen seinen Erscheinungsformen mit den Methoden der Biologie beschreiben, erklären, modellieren und gestalten. Als Fernziel ihrer Forschungen geben viele Wissenschaftler heute etwas an, was vor fünfzig Jahren noch undenkbar schien: Lebensprozesse, vom Wuchsverhalten einer neuen Pflanzensorte bis zum Sehvermögen des menschlichen Gehirns, mit dem Computer zu simulieren sowie gezielte Eingriffe, etwa in der Medizin oder auch im Naturschutz, im voraus zu berechnen.
Ein Rückblick auf die vergangenen fünfzig Jahre zeigt, wie weit die Biologie auf diesem Weg schon gekommen ist und wie erstaunlich schnell ihr Geistesblitz in eine biologische Wissensindustrie verwandelt worden ist. Die Moleküle des Lebens, von den Nukleinsäuren bis zu den Eiweißen, werden heute in Fabriken von Robotern entschlüsselt. Deren Arbeitstempo steigt derart rasch, daß das Erbgut eines Menschen schon bald binnen einer Stunde ausbuchstabiert werden könnte - der erste solche Versuch hatte knapp zehn Jahre gedauert. Sogenannte Biochips ermöglichen es mit zunehmender Genauigkeit, im Erbgut eines Menschen nach bestimmten Veranlagungen oder den ersten molekularen Zeichen einer Erkrankung zu suchen. Genbanken mit DNS-Proben von Hunderttausenden Menschen, wie sie derzeit im Baltikum, in Island sowie in Großbritannien aufgebaut werden, werden die genetischen Ursachen von Krankheiten und Verhaltensstörungen weiter enthüllen. Von Dutzenden Tier- und Pflanzenarten sind schon Genkarten vorhanden, die heute allerdings noch ungeahnt mühsam zu interpretieren sind. Dennoch zeichnet sich ein Zeitpunkt ab, an dem jede beliebige Bakterienart genetisch erfaßt ist. Schon heute errechnen Computer, welche Gene und welche Eiweiße in solchen oftmals gefährlichen Infektionserregern die Schwachstellen sind, die sich mit neuen Wirkstoffen attackieren lassen.
Flackernde Fadenwürmer
Auf die Moleküle folgen in der Hierarchie biologischer Systeme die Zellen, aus denen jeder Körper zusammengesetzt ist. Diese Grundbausteine, in deren Innerem DNS und Proteine ihre Arbeit tun, lassen sich immer besser durchleuchten. Sie können im Tierversuch zum Leuchten gebracht werden, wenn ein bestimmtes Gen oder Eiweiß aktiv wird. Auch die für das Funktionieren einer Zelle so entscheidende Interaktion von Eiweißen läßt sich hochauflösend darstellen. Am Fadenwurm, einem beliebten Modellorganismus, konnten kalifornische Forscher kürzlich sogar das geordnete Flackern der Nervenzellen sichtbar machen, das auf einen Piekreiz folgte. Sie zeigten einen Film, den noch nie zuvor jemand zu sehen bekommen hatte und der im wahrsten Sinn des Worts "live" war: die Aktivität der Nervenzellen in einem lebenden Organismus. Auch in der Zellbiologie läuft die Industrialisierung an: Die Firma Infineon baut bereits einen "Neurochip", mit dem sich die Signale von Nervenzellen genauestens aufzeichnen und mit digitalen Reizen modellieren lassen.
Mehrere Projekte widmen sich der Programmierung einer menschlichen Zelle im Computer. Selbst die nächsthöhere Ebene biologischer Komplexität, die der Gewebe und Organe, haben die Modellierer im Visier. Mit der Kraft der neuesten Supercomputer versuchen sich Wissenschaftler wie Terrence Sejnowski vom kalifornischen Salk Institute an Computermodellen ausgewählter menschlicher Gehirnareale. Die deutsche Biozunft hat sich im Rahmen eines Projekts "Systembiologie" vorgenommen, die Leber zu modellieren.
Hoffnung im Erbgut
Fünfzig Jahre nach der DNS-Entschlüsselung kristallisiert sich diese "Systembiologie" als neues Paradigma heraus. Sie lehnt künstliche Grenzen zwischen biologischen Disziplinen ab und schöpft so aus dem vollen. An Einrichtungen wie dem Institute for Systems Biology des Avantgardisten Leroy Hood in Seattle wird am besten greifbar, wie sehr sich die Biologie in den vergangenen fünfzig Jahren verändert hat. Hier werden klassische Molekularbiologie, Informatik und Nanowissenschaften verschmolzen. Mitleidig oder hämisch weisen Beobachter der biologischen Forschung darauf hin, daß grundlegende Prozesse des Lebens noch immer unverstanden sind. Die Hoffnung des Jahres 2000, daß sich aus der ersten vollständigen Beschreibung des menschlichen Erbguts direkt die Rezepte für neue Medikamente herauslesen ließen, hat sich zum Beispiel nicht bewahrheitet. Biologen werden heute als erschöpfte Bergwanderer karikiert, die sich in einem Gebirge aus Milliarden Einzeldaten verirrt haben. Dies entspricht aber nur einer Momentaufnahme.
Keiner der Vordenker in der Biologie ist nun, fünfzig Jahre nach der DNS-Entschlüsselung, in Hoffnungslosigkeit verfallen. Es wird dauern, sagen sie, aber am Ende werden wir der Welt zeigen können, wie machtvoll die Erkenntnisinstrumente der Biologie sind und wie modellierbar alles Leben bis hin zum menschlichen Geist ist. Im Jahr 2053, nehmen die meisten an, könnte dieser Beweis erbracht sein. Sollte dieser Weg tatsächlich gangbar sein, sind allerdings die biopolitischen Auseinandersetzungen der vergangenen Jahre nur ein kleiner Vorgeschmack auf die Zukunft. Die biologische Forschung wird die Menschheit mit vielen, auch epochalen Erleichterungen des Lebens beglücken. Doch zugleich stellt sie für den Menschen, der sich so gerne als Ausnahme von den Regeln der Natur sieht, einen gestochen scharfen Spiegel auf. Der Gen-Determinismus alter Schule, über den heute nur noch gelacht wird, wird einer viel komplexeren bioinformatischen Auflösung des menschlichen Seins Platz machen. Verhaltensweisen werden als komplexe, von Gen-Eiweiß-Interaktionen gesteuerte Programme deutbar; unser ganzer Stolz, das menschliche Selbstbewußtsein, wird dann als selbstreferentiell vertaktetes Nervenflackern erscheinen. Daran muß nichts Schlechtes sein, denn die Materie ist nicht schlecht. Doch den Gedankensprung dorthin hat eine spirituell geprägte Menschheit noch vor sich.
