Das Steuerrad der Evolution

Darwin hatte mit seinem Mechanismus der zufälligen Variation und der natürlichen Selektion beschrieben, wie die Evolution voranschreitet. Aber auf die Frage, in welche Richtung sie sich bewegt, geben Darwin und auch die Neodarwinisten die lapidare Antwort: Die Evolution kennt keine Richtung!

Unsere bisherige Analyse legt aber den Schluss nahe, dass dies nicht ganz korrekt ist. Erinnern wir uns wieder an Dawkins kumulative Selektion. Diese steuert genauso wie die beschriebenen Weasel Algorithmen, im Rahmen der geltenden Spielregeln mittels ihrer Fitnessfunktion, gegen die Menge zulässiger Lösungen im Organisationsraum. Dies sind die Lösungen, die vom evolutionären Standpunkt aus gesehen im Wettbewerb ums Dasein überlebensfähig sind. Wie wir weiter sehen konnten, unterliegt die kumulative Selektion einer negativen Rückkopplung, denn mit wachsender Anzahl positiver Variationen steigt die Wahrscheinlichkeit für eine negative Variation. Diese negative Rückkopplung friert die Entwicklung und die Lösungen auf einem bestimmten Niveau ein, da sich dann vom Standpunkt der natürlichen Selektion oder der Fitnessfunktion positive und negative Veränderungen die Waage halten.

Es sind also nur noch Variationen auf oder in der unmittelbaren Nähe des gleichen Fitnessniveaus möglich, sobald die kumulative Selektion das maximale Fitnessniveau erreicht hat.   All diese Variationen sind die überlebensfähige Lösungsmenge bzw. repräsentieren die Arten, die in einem aktuellen in sich geschlossenem Lebensraum existieren können. Dabei ist es möglich, dass mehrere geschlossene d.h. voneinander unabhängige Lebensräume gleichzeitig existieren, von denen jeder eine eigene Lösungsmenge hat.  In Wirklichkeit sind das auf der Erde ca. zwei Millionen Lösungen bzw. Arten. Dies ist eine sehr kleine Teilmenge von denkbaren Lösungen, die der Organisationsraum anbietet.

 

Wenn wir uns aber in die Zeit vor dem Erreichen der stabilen Lage versetzen, so war eine Richtung deutlich zu erkennen. Die Entwicklung näherte sich schrittweise der Lösungsmenge des Organisationsraums an, auf der sie schließlich aufgrund einer negativen Rückkopplung stehen blieb.

 

Wie aber bringt man wieder Fahrt in die Entwicklung, und wie gibt man ihr eine neue Richtung?   Die Antwort ist so verblüffend wie einfach: Indem man die Spielregeln ändert!

Was in unserem Algorithmus funktioniert, lässt sich auch in der Natur beobachten. Wenn sich die Rahmenbedingungen in der Umwelt ändern, verschwinden die einen Arten und andere tauchen auf oder übernehmen. Naturkatastrophen oder Klimaveränderungen nehmen gewissen Arten den Lebensraum und begünstigen andere. Die Fossilienfunde deuten daraufhin, dass größere Veränderungen in Flora und Fauna vermutlich nicht, wie es Darwin forderte, graduell und in kleinen Schritten über sehr lange Zeiträume stattfanden, sondern in geologischen Zeiträumen gesehen relativ kurzfristig von statten gingen.

Die Bodenschichten deuten dabei ebenfalls daraufhin, dass diese Faunenschnitte an größere Naturkatastrophen gekoppelt waren, wie gewaltige Vulkanausbrüche oder der Einschlag eines Asteroiden oder Meteors, der die Saurier vernichtete. Die Folge der Naturkatastrophen war eine dramatische Veränderung der Spielregeln bzw. der Lebensbedingungen, die einen veränderte Anpassung erforderte und die plötzlich besser an die neuen Regeln Angepassten begünstigte, statt diejenigen, die optimal an die alten Regeln angepasst waren. Die veränderte Zielrichtung der Evolution öffnete dann für ein kurzes Intervall für die Entstehung neuer Arten, bis sich die Fitnessfunktion der natürlichen Selektion erneut im Gleichgewicht befand.

Forschungsergebnisse deuten sogar darauf hin, dass Organismen in Situationen des Gleichgewichtes selbsttätig gegensteuern und zufällige Veränderungen nicht bei der Proteinsynthese und somit für die Veränderung ihrer Gestalt wirksam werden lassen. Fred Hoyle beschreibt in seiner Dissertation Evolution from Space eine solche Situation. Er ist der Ansicht, dass eine Gleichgewichtssituation bei gleichzeitiger Konkurrenzlage mit anderen Arten, keinerlei Experimente duldet. So leben auf einer Almwiese hunderte von Blumen und Gräsern gemeinsam im gleichen Lebensraum. Sollte eine Art sich verändern, indem sie mehr Samen produziert oder höher wächst, so kann das Gleichgewicht gestört werden, und eine andere Art, wie z.B. die Disteln könnten überhand nehmen. Fred Hoyle war der Ansicht, dass die bevorzugte Lösung der Evolution in Konkurrenzlage die Kooperation ist und nicht, wie wir es von unseren westlichen Wirtschaftssystemen gewohnt sind, ein Kampf ums Dasein mit fressen und gefressen werden.

Der japanische Biologe Mooto Kimura konnte bei seinen Forschungen nachweisen, dass es in der DNA seiner untersuchten Organismen immer wieder zufällige Veränderungen gab, manchmal auch mehrere, die keinerlei Auswirkung auf die Gestalt und Fähigkeiten des Organismus zu haben schienen.

Man könnte sich nun vorstellen, dass genau durch die Änderung der Spielregeln, das Gleichgewicht gestört, die Konkurrenzlage aufgehoben und der Weg für Veränderung dadurch geöffnet wird. Aber hat man so etwas schon in der Natur beobachten können?

Der russische Biologe Dimitri Beljajew führte in den 50er Jahren Zuchtversuche mit Silberfüchsen durch. Er beabsichtigte eine Rasse zu züchten, die nicht wie gehabt das wertvollste Fell lieferte, sondern er änderte die Spielregeln für die Weiterzucht, und wählte die Individuen aus, die sich am friedfertigsten und am wenigsten bissig gegenüber Menschen verhielten. Das Ergebnis war wie erwartet, dass die Füchse nach nur 10 bis 20 Generation, zahm und freundlich wie Hunde geworden waren und ihre Betreuer freundlich mit Schwanzwedeln begrüßten.  

Aber es trat ein weiterer unerwarteter Effekt auf. Diese Population von Füchsen hatte gleichzeitig ihre Gestalt und ihr Aussehen markant verändert. Sie hatten eine andere Kopfform, Schlappohren, einen geringelten Schwanz und ein geflecktes Fell ausgebildet.

Graduelle Evolution durch zufällige Variation kommt hier kaum als Erklärung in Frage, da sich diese neue Rasse in nur wenigen Generationen geformt hatte. Als Erklärung lässt sich die Änderung der Zielrichtung für eine Entwicklung anführen. Ursprünglich hatte ein Gleichgewicht bestanden, und alle Füchse konkurrierten darum, wer das wertvollste Fell hatte. Schlappohren, Ringelschwanz und geflecktes Fell hätten dabei das sichere Aus bedeutet, während Bissigkeit kein Nachteil war. Erst als Freundlichkeit das neue Selektionskriterium wurde, spielten Schlappohren und Fellflecken keine Rolle mehr und konnten, solange sich noch keine stabile Lage in Bezug auf Freundlichkeit eingestellt hatte, als mögliche neue zulässige Lösungen des veränderten Organisationsraumes in Erscheinung treten.