Gilt die Lamarcksche Evolution noch als glaubwürdig?

Tut mir leid, das ist lang. Leider ist das Thema kompliziert und ich versuche es so verständlich wie möglich zu machen. Ich werde die meisten technischen Details weglassen, da sie schwer zu erklären sind und nicht viel hinzufügen.

Zusammenfassung („tl;dr“)

Epigenetische Modifikationen stellen keine Lamarcksche Vererbung dar und ermöglichen sie auch nicht. Artikel und Rezensionen, die dies behaupten, verwenden eine verworrene und letztendlich nutzlose Definition von Lamarckismus und Vererbung.

Ein Artikel vom Dezember 2011 zeigt jedoch tatsächlich einen sehr spezifischen Fall, in dem Lamarcksche Vererbung auftritt (ohne epigenetische Beteiligung). Es muss wiederholt werden, dass dies nicht im geringsten gegen den Darwinismus verstößt. Tatsächlich stimmen die Ergebnisse, obwohl sie überraschend sind, vollständig mit dem Darwinismus überein und werden vom Darwinismus vorhergesagt – der Mechanismus beruht tatsächlich auf dem Darwinismus. Entgegen der landläufigen Meinung sind Darwinismus und Lamarckismus nicht wirklich gegensätzlich.

Vorläufig

Das Problem ist, wie so oft, die unklare Begriffsdefinition: Was genau ist Lamarcksche Vererbung ? Fragen Sie heute fünf Wissenschaftler und Sie erhalten sechs Antworten. Und Lamarck selbst hätte ihnen allen widersprochen. Das liegt einfach daran, dass Lamarck viele mechanistische Konzepte, die lange nach seinem Tod entwickelt wurden, nicht kannte – etwa die Unterscheidung zwischen somatischen Zellen und Keimbahn.

Diese Unterscheidung führt zum Konzept der Weismann-Barriere und ist für unser modernes Verständnis der Vererbung (und damit des Darwinismus) von herausragender Bedeutung: Einfach ausgedrückt postuliert die Weismann-Barriere, dass Eigenschaften, damit sie vererbbar sind, in der Vererbung vorhanden sein müssen Keimbahn. Folglich werden Modifikationen im Soma (Nicht-Keimbahnzellen) nicht vererbt.

Die meisten Wissenschaftler sehen dies heute als direkten Gegensatz zum Lamarckismus.

Aber es gibt natürlich viele Organismen (eigentlich die meisten), die nicht zwischen Soma und Keimbahn unterscheiden: insbesondere alle einzelligen Lebewesen. Für diese Lebensformen sind alle genetisch erworbenen Merkmale (sei es durch Mutation oder durch die Integration von Plasmiden ) vererbbar. Das ist trivialerweise wahr.

Geben Sie Epigenetik ein

Auch hier gibt es unterschiedliche Definitionen, aber die heute allgemein anerkannte Definition der Epigenetik lautet in etwa so:

Epigenetik ist die Lehre von vererbbaren Veränderungen im Zellverhalten, die nicht auf Veränderungen in der genetischen Sequenz zurückzuführen sind.

Beachten Sie, dass sich „erblich“ hier nicht auf die Vererbbarkeit von Organismen bezieht, sondern nur auf Zellen: Die Tochterzellen einer sich teilenden Mutterzelle erben ihre epigenetischen Merkmale (und noch einmal, das ist kein Lamarckismus, es ist nicht einmal Darwinismus, es ist auf a viel niedrigeres Niveau).

Es gibt mehrere bekannte Mechanismen der Epigenetik, darunter Methylierung und Histonmodifikation . Wie genau sie funktionieren, ist nicht besonders relevant; wichtig ist, dass sie die Zugänglichkeit von Genen auf dem Genom verändern: Sie kontrollieren, ob eine Zelle einen Abschnitt des Genoms tatsächlich lesen und nutzen kann.

Zellen bestimmen daraus ihre Spezifität: Woher wissen Muskelzellen und Gehirnzellen, welche Aufgabe sie zu erledigen haben? Epigenetische Modifikationen sind (ein Teil von) der Antwort.

Wie vererbbar ist die Epigenetik?

Epigenetik ist im Allgemeinen nicht vererbbar (aufgrund der Weismann-Barriere). Es gab mehrere Arbeiten, die mit ähnlichen Argumentationslinien zu argumentieren versuchten, dass die Epigenetik zur Vererbung erworbener Merkmale führen kann .

Ich werde das Argument anhand eines bekannten Artikels darlegen, Epigenetische Programmierung durch mütterliches Verhalten [1].

Die Arbeit untersuchte zwei verschiedene Gruppen von Mäusen, die von zwei phänotypisch unterschiedlichen Müttern aufgezogen wurden. Gruppe 1 wurde in den ersten sechs Tagen nach der Geburt von ihrer Mutter geleckt und gestriegelt. Gruppe 2 nicht.

Weibliche Mäuse der Gruppe 1 entwickelten sich überwiegend zu Müttern, die ihre Nachkommen selbst lecken und pflegen würden („high LG/ABN“). Weibchen der Gruppe 2 entwickelten sich zu Müttern, die ihre Nachkommen vernachlässigten („low LG/ABN“), wie im folgenden Schema dargestellt:

Es wurde gezeigt, dass der Mechanismus dahinter epigenetisch ist: Welpen einer Mutter mit hohem LG/ABN-Wert hatten erhöhte Serotoninspiegel, was wiederum zu einer verringerten Methylierung einiger genetischer Regionen führte, was ihr Verhalten veränderte. Und da das Verhalten selbsterhaltend ist, argumentieren die Autoren, dass es sich um eine Form der Vererbung handelt („ weiche Vererbung “).

Allerdings ist dies nicht ganz richtig: Die „Erbkette“ könnte einfach durchbrochen werden, indem die Welpen in den ersten sechs Tagen nach der Geburt von ihrer Mutter getrennt aufgezogen würden. „Echte“ Vererbung würde dadurch nicht gebrochen. Tatsächlich ähnelt das ganze Argument der Aussage, dass die Nationalität durch Lamarcksche Vererbung weitergegeben wird, weil Kinder, die beispielsweise von französischen Eltern aufgezogen wurden, selbst überwiegend Franzosen sind und französische Kinder großziehen.

Andere Papiere (wie [2]) fallen ähnlichen Mängeln zum Opfer. Jerry Coyne hat das ganze Feld treffend wie folgt zusammengefasst :

In fast allen diesen Beispielen verschwinden die Veränderungen nach ein oder zwei Generationen, sodass sie keine dauerhafte evolutionäre Veränderung bewirken konnten. […] Mir ist kein einziger Fall bekannt, in dem eine Anpassungsveränderung in einem Organismus – oder irgendeine in einer Art fixierte Veränderung – auf Vererbung beruht, die nicht auf Veränderungen in der DNA beruht.

Das ist ziemlich vernichtend: Keines dieser Papiere zeigt, was man vernünftigerweise als Lamarckismus bezeichnen könnte.

Echter Lamarckismus

Im Dezember 2011 gab es endlich eine Arbeit, die einen echten Fall von Lamarckscher Vererbung überzeugend demonstrierte: Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans [3].

Die Arbeit untersucht C. elegans (ein Nematode oder Spulwurm, der als Modellorganismus in der Biologie dient). Normalerweise werden diese Nematoden nicht von Viren infiziert, da sie einen hochentwickelten Abwehrmechanismus namens RNA-Interferenz (RNAi) entwickelt haben. Dieser Mechanismus beruht auf sogenannten Small-Interfering-RNAs (siRNAs), die von der Zelle produziert werden und in die Zelle eingedrungene virale RNA erkennen und sich mit ihr paaren. Diese Komplexe werden dann wiederum von der Zelle zerstört.

Das Papier befasste sich mit Nematoden, bei denen der RNAi-Mechanismus ausgeschaltet (entfernt) wurde: Die Zellen konnten keine siRNAs mehr erzeugen und hatten daher keine Abwehr gegen die Viruseindringlinge. Wenn Sie nun künstlich siRNAs in die Zellen einbringen, können sich diese Zellen erneut gegen ein bestimmtes Virus wehren. Die Autoren konnten zeigen, dass unter ganz bestimmten Umständen das Einbringen von siRNAs in die Zellen ausreichte, um eine vererbbare Virusresistenz auszulösen, obwohl der siRNA-generierende Mechanismus noch ausgeschaltet war.

Die Nematoden hatten ein erworbenes, nicht genetisches Merkmal (Virusresistenz) geerbt , und dieses Erbe wurde über viele Generationen hinweg aufrechterhalten.

Da ich die Weismann-Barriere bereits explizit erwähnt habe, sollte ich anmerken, dass dieses Experiment die Weismann-Barriere nicht außer Kraft setzt : Diese Vererbbarkeit trat nur unter ganz bestimmten Umständen auf, nämlich dann, wenn alle Zellen im Fadenwurm mit siRNAs ausgestattet waren. Dazu gehören insbesondere die Keimbahnzellen.

Zusammenfassung

Trotz häufiger gegenteiliger Behauptungen wurde nie ein Zusammenhang zwischen Epigenetik und Lamarckismus nachgewiesen. Die Vererbung erworbener Merkmale durch epigenetische Modifikationen ist bestenfalls vorübergehend, und es ist umstritten, ob sie überhaupt eine Vererbung darstellt.

Andererseits wurde jetzt ein deutliches Beispiel des Lamarckismus beobachtet, wenn auch unter sehr eingeschränkten, künstlichen Umständen. Und obwohl dies ein sehr interessantes Ergebnis ist, ist es nicht überraschend: Jeder kompetente Biologe hätte das Ergebnis des Papiers unter Berücksichtigung der Prämissen des Papiers vorhergesagt und potenzielle Wege ignoriert, auf denen das Experiment schief gehen könnte, da sein Ergebnis vollständig von der modernen Biologie vorhergesagt wird .

Eine Schlussbemerkung

Es schwirren viele Missverständnisse herum. Artikel mit Titeln wie Warum alles, was man Ihnen über die Evolution erzählt hat, falsch ist, gibt es zuhauf. Es gibt keinen schönen Weg, es auszudrücken – diese Äußerungen sind falsch. Nichts , was in den hier zitierten Artikeln oder in ähnlichen Artikeln zu finden ist, widerspricht direkt oder implizit der „konventionellen Evolution“ – dem Darwinismus. Tatsächlich stützen sich all diese Studien stark auf Vorhersagen der modernen Evolutionstheorie. Es ist nur eine eklatante Fehlberichterstattung der Medien aufgrund von zwei unglücklichen Tatsachen: Die meisten Wissenschaftsjournalisten verstehen die Wissenschaft nicht einmal ansatzweise; und die meisten Wissenschaftler können ihre Forschung nicht einmal ihren Kollegen klar erklären, geschweige denn Laien.

[1] Ian CG Weaver, Nadia Cervoni & al. , Epigenetische Programmierung durch mütterliches Verhalten , Nature Neuroscience 7, 847–854 (2004)

[2] Sheau-Fang Ng, Ruby CY Lin & al. , Chronische fettreiche Ernährung in Väterprogrammen β-Zell-Dysfunktion bei weiblichen Rattennachkommen , Nature 467, 963–966 (2010)

[3] Oded Rechavi, Gregory Minevich & Oliver Hober, Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans , Cell 147 (6) , 1248–1256 (2011)

Im Laufe der Jahre habe ich aus verschiedenen Quellen, einschließlich einer Fernsehdokumentation, Erklärungen gehört, dass Elefanten ein „Generationsgedächtnis“ haben, bei dem die Nachkommen bestimmte Erinnerungen an ihre Mütter erben.

Die folgenden zwei Absätze unten ( relevanter Text hervorgehoben, um Ihre Zeit zu sparen ) sprechen dies ebenso an wie die Idee, dass neue Eigenschaften, wie z nächste Generation:

Quelle: http://www.heise.de/tp/artikel/2/2192/1.html - Mammals and the Further Rise of Mind
( 4. und 5. Absatz aus dem Schlusskapitel "Lernende Maschinen" )

Vormenschliche Säugetiere vernetzen nicht nur ihre Informationsdurchbrüche über beträchtliche Entfernungen, sie verbreiten auch die Ranken ihres Gelernten in die Zukunft und durchdringen so Raum und Zeit. Elefanten zum Beispiel geben Verhaltensmeme von einer Generation an die nächste weiter. 1919 wollten die Zitrusbauern im südafrikanischen Addo Park eine Herde von 140 Elefanten loswerden, die ihre Ernte verwüstet hatten. Sie riefen einen Jäger herbei, der die Elefanten einen nach dem anderen qualvoll erschoss, während ihre Familienangehörigen den Todesqualen zusahen . Nach einem Jahr waren nur noch 16 bis 20 Elefanten übrig. Aber sie hatten ihr Leben an die Anwesenheit des Jägers angepasst . Auf eine höchst un-elefantenhafte Weise,Sie waren nachtaktiv geworden, versteckten sich im Busch, bis die Nacht hereinbrach, und stahlen sich hinaus, um in völliger Dunkelheit zu fressen. Die Adaption hat funktioniert. Der Jäger gab schließlich auf. Dann, im Jahr 1930, wurde den Elefanten ein dauerhaftes Schutzgebiet gewährt. Es gab keine Schüsse mehr, keine Angriffe von mörderischen Menschen mehr. Doch 45 Jahre später behielten die Elefanten ihre zurückgezogene, nächtliche Lebensweise bei. Die Veteranen von 1919 waren ausgestorben, aber die Gruppe hielt an Mustern fest, die dazu bestimmt waren, mit einer längst vergangenen Gefahr fertig zu werden. Diese Muster übersprangen die Grenze von Generation zu Generation und von Geist zu Geist. Implizite Meme hatten das Gemeinschaftsgefühl so sicher geprägt wie Gene die kräuselnden Schluchten des Gehirns formen.

Fortgeschrittene Gehirne waren in der Tat ein Schlüssel zum Generationengedächtnis der Elefanten. Das andere war das Band der Mutterschaft und des Matriarchats. Elefanten besaßen, wie die Menschen, die erst vor über 20 Millionen Jahren auftauchten, eine Großhirnrinde von beachtlicher Größe. Das ist weniger ungewöhnlich, als es scheint. Der biologische Anthropologe Robin Dunbar hat gezeigt, dass je größer die Größe einer sozialen Einheit ist, desto größer der Kortex jedes Mitglieds. Dies gilt sogar innerhalb einer einzigen Art. Fledermäuse waren eines der frühesten Säugetiere, die sich entwickelten. Ihr Stammbaum ist so alt, dass viele Wissenschaftler sie als „lebende Fossilien“ bezeichnet haben. Wie Elefanten haben diese fliegenden Säugetiere ein langes Leben (eine markierte wilde Fledermaus in Neuengland überlebte weit über 31 Jahre).

Weiterführende Literatur zu diesem Thema der Gene, die das Gedächtnis tragen:

• Der Geist in Ihren Genen
  http://www.bbc.co.uk/sn/tvradio/programmes/horizon/ghostgenes.shtml
  Die Wissenschaftler, die glauben, dass Ihre Gene teilweise von den Lebenserfahrungen Ihrer Vorfahren geprägt sind.

Hoffentlich hilft dies zumindest bei der Beantwortung Ihrer Frage zur Weitergabe erworbener Eigenschaften an die Nachkommen.