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: Im Netzwerk des Genoms regieren die Schalter

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Evolutionsforschung findet heute in der Genetik statt. Das ist objektiver, als den Aufbau der Lebewesen nur in der Morphologie zu betrachten, sagt der Molekularbiologe und Genetiker Sean B. Carroll, der in diesem Herbst gleich mit zwei Evolutionsbüchern vertreten ist. Auf der Ebene der Gene kann ...

          Evolutionsforschung findet heute in der Genetik statt. Das ist objektiver, als den Aufbau der Lebewesen nur in der Morphologie zu betrachten, sagt der Molekularbiologe und Genetiker Sean B. Carroll, der in diesem Herbst gleich mit zwei Evolutionsbüchern vertreten ist. Auf der Ebene der Gene kann man beobachten, was geschieht, man kann experimentieren und dem alten Diktum der Paläontologen, dass die Vergangenheit in der Gegenwart verborgen liegt, neues Leben einhauchen. Je genauer man bei den verschiedenen Arten Gen um Gen, ja Base um Base ins Visier nimmt, desto stichhaltigere Belege gewinnt man in Carrolls Augen für die Evolutionstheorie. Der Freiburger Mediziner Joachim Bauer hat auch genau hingesehen, ist aber zu einem ganz anderen Ergebnis gekommen: Er will aufgrund der Vorgänge im Zellkern den Abschied vom Darwinismus einläuten. Beide Autoren ziehen den Leser mitten hinein in eines der spannendsten Gebiete der modernen Wissenschaft.

          Dabei begann die Genetik für Evolutionsforscher mit einem Paradox. Wenn wir fast neunundneunzig Prozent unserer Gene mit den Schimpansen teilen, wie kommt es dann zu den zweifellos riesigen Unterschieden zwischen uns und unseren nächsten Verwandten? Dieses Paradox will Carroll in "Evo Devo. Das neue Bild der Evolution" auflösen. Evo Devo steht für Evolutionäre Entwicklungsbiologie, eine junge Disziplin an der Schnittstelle von Entwicklungs- und Evolutionsbiologie und für Carroll die dritte Phase der Evolutionstheorie nach klassischem Darwinismus und Synthetischer Theorie. An dieser Schnittstelle wird die Untersuchung der evolutionären Entwicklung verknüpft mit der Erforschuung der individuellen Entwicklung von Organismen.

          Die Fruchtfliegengenetiker sind mit ihren zahllosen Mutanten die ersten Schritte auf diesem Weg gegangen. Homöotisch nannten sie solche Mutationen, von denen gleich ein ganzer Körperteil betroffen war. Homöobox oder Hox-Gene heißen heute diejenigen Erbanlagen, die die Entwicklung der Körperteile im Embryo kontrollieren. Und zwar nicht nur bei Fruchtfliegen. Wenige Jahre nach ihrer Entdeckung war klar, dass die gleichen Hox-Gene auch die Entwicklung von Mäusen, Elefanten, Menschen, ja aller Tiere steuern. Damit lieferte die Entwicklungsgenetik einen spektakulären neuen Nachweis für die Verwandtschaft der Lebewesen: Die meisten Gene, die den Aufbau des Körpers regulieren, gab es schon zu Zeiten der Kambrischen Explosion.

          Eine Antwort auf die Frage nach dem Ursprung der Vielfalt der Lebensformen ist das allerdings noch nicht; doch die bekommt der Leser bei einer faszinierenden Tour durch die Welt der Embryonalentwicklung. Komplexe Organismen können nur entstehen, wenn zur rechten Zeit am rechten Ort die richtigen Proteine gebildet werden. Das bedeutet, dass Gene nicht ständig aktiv sind. Ihnen sind Sequenzen von unterschiedlicher Länge vorgelagert, die als Ein-Aus-Schalter fungieren. Diese Schalter verfügen über Rezeptoren für bestimmte Arten von Molekülen. Je nachdem, ob solche Moleküle in der Zelle vorhanden sind und sich an einen Schalter binden, wird das betreffende Gen an- oder abgeschaltet. Ein Genschalter ist aber nicht mit einem simplen Lichtschalter zu vergleichen, sondern ist vielmehr eine Art hochkomplexes informationsverarbeitendes System. Gene können mehrere Schalter, regelrechte Schalterfelder haben, und erst die Summe der Aktivitäten aller Schalter entscheidet darüber, ob das Gen aktiv ist oder nicht.

          In den Schalterfeldern findet sich auch die Antwort auf das Paradox, dass ähnliche Genome ganz unterschiedliche Wesen hervorbringen können: Sie ermöglichen nämlich, dass Gene immer wieder in unterschiedlichen Zusammenhängen verwendet werden und mitunter zu spektakulären Veränderungen des Organismus führen. Das Genom ist also nicht der Bauplan des Lebewesens, es ist viel eher ein Werkzeugkasten, dessen Einsatz von den Umweltbedingungen abhängt.

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