Das Dogma der Molekularbiologie
Von Marcus Schmieke
Unsere heutige Naturwissenschaft beschränkt sich in ihrer Forschung und ihren Modellen auf den Versuch, die erste Ebene der dreidimensionalen Darstellung der grobstofflichen Wirklichkeit zu erklären. Diese Selbstbeschränkung führt dazu, daß sie die Fähigkeit verliert, höhere Zusammenhänge zu erkennen und in ihre Theorien mitaufzunehmen. »Wer die westliche Wissenschaft kennt, weiß, daß sie fast nur dasjenige empirisch zu Gesicht zu bekommen vermag, worauf sie theoretisch – wenigstens in der Begrifflichkeit der Fragestellung – vorbereitet ist«, schreibt C.F. v. Weizsäcker.
Die westliche Wissenschaft zerfällt in unzählige Spezialwissenschaften, zwischen denen teilweise wenig oder gar kein Austausch existiert. Eine hierarchische Gliederung finden wir auch auf dieser Ebene, denn die Modelle, die das Verhalten der Elementarteilchen beschreiben, unterscheiden sich von den Modellen der Atome und Moleküle, wie sie die Physiker und Chemiker heute vor Augen haben. In der Biologie werden wiederum andere Modelle der Materie verwendet, weil die Feinstruktur der Atome und Moleküle für die Funktionsweise und Entwicklung lebender Organismen und Zellen scheinbar vernachlässigt werden kann. Weiterhin bedarf es ganz anderer Modelle, um große Systeme wie Ökosysteme, das Klima oder die Erde (Geophysik) zu beschreiben. Vor ganz neue Herausforderungen wird der Physiker dann durch die kosmologischen Fragestellungen gestellt, vor allem wenn es darum geht, das Universum als ein Ganzes zu beschreiben. Die hierzu notwendige Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantenmechanik wirft scheinbar unüberwindliche Probleme auf.
An dieser Stelle möchte ich mich jedoch auf die Beschreibung lebendiger Systeme, das heißt auf die Biologie beschränken und einige Probleme betrachten, die das Zusammenspiel der verschiedenen Ebenen der Naturgesetze bei der Beschreibung des Lebens betreffen.
Die erfolgreichsten Biologen sind häufig von einem molekularen Reduktionismus fasziniert, der sie behaupten läßt, daß sich alle Funktionen des Lebens auf Reaktionen zwischen Molekülen zurückführen ließen. Diese Auffassung kommt in dem folgenden Zitat des Nobelpreisträgers Severo Ochoas zum Ausdruck: »Auf der molekularen Ebene befindet sich das Geheimnis der Vererbung und Evolution, möglicherweise das Geheimnis des Lebens überhaupt, in bestimmten chemischen Verbindungen, den Nukleinsäuren und Proteinen.« Diese Auffassung, die man das molekularbiologische Dogma nennen könnte, soll im folgenden untersucht werden. In einer Formulierung von Hans Primas lautet dieses Dogma:
»Alle chemischen und alle biologischen Phänomene können molekular erfaßt werden. Sofern die molekulare Beschreibung nur weit genug getrieben wird, gibt sie uns das genaueste und tiefste Verständnis für alle chemischen und biologischen Phänomene und ist letztlich das einzige mögliche naturwissenschaftliche Wissen überhaupt.«
In einem 1990 zum 100. Geburtstag Erwin Schrödingers gehaltenen Vortrag zum Thema »Biologie ist mehr als Molekularbiologie« hat sich der Physiker Hans Primas in Form von sechs gut begründeten Thesen mit diesem Dogma auseinandergesetzt, und ich möchte diese Thesen hier in kurzer Form zusammenfassen:
1. These: Molekularbiologie ist eine technische Wissenschaft und produziert in erster Linie Herrschaftswissen und nicht Orientierungswissen.
2. These: Der in der Molekularbiologie üblicherweise als unproblematisch betrachtete Ordnungsbegriff hat mit der makroskopischen thermodynamischen Entropie so gut wie nichts zu tun. Jeder Ordnungsbegriff ist kontextabhängig, wobei der Kontext viel wichtiger ist als die verwendete mathematische Maßgröße.
3. These: Der Zufall ist der »deus ex machina« der Molekularbiologie. Welchen naturwissenschaftlichen Stellenwert der essentielle Zufall haben soll, ist ungeklärt.
In der klassischen Mechanik gibt es keine intrinsisch zufälligen Ereignisse, denn die klassische Mechanik ist strikt deterministisch, wenn auch nicht determinierbar.
Die prinzipiellen Wahrscheinlichkeiten der Quantenmechanik sind kontextabhängig. Zufall ist hier weder mangelnde Ursache noch mangelndes Wissen, sondern erzwungen durch die als möglich angenommene freie Wahl des Experimentators zwischen einander ausschließenden Versuchsanordnungen.
4. These: Eine ausschließlich kausale Weltsicht ist ein Charakteristikum Baconscher Naturwissenschaft, welche auf technische Aneignung der Natur zielt.
Eine finale Betrachtungsweise paßt zwar schlecht in das Technikparadigma der heutigen Naturwissenschaft, ist aber ein unentbehrliches Element biologischer Begriffsbildung.
Eine finale Betrachtungsweise in der Biologie hat nichts mit Vitalkräften zu tun.
Die ersten Prinzipien der Physik erlauben grundsätzlich sowohl kausale als auch finale Betrachtungsweisen.
5. These: Die Denkweise der Molekularbiologie ist immer noch dem Paradigma der klassischen Physik des letzten Jahrhunderts verpflichtet.
Bis heute haben die grundlegenden Erkenntnisse der Quantenmechanik über die Struktur der materiellen Welt in der Molekularbiologie keinerlei Beachtung gefunden.
6. These: Die Molekularbiologie ist eine wissenschaftliche Technologie geworden, die den Kontakt mit den hierarchisch tiefer und höher liegenden erkenntnistheoretischen Naturwissenschaften verloren hat.
Der von der Quantentheorie erkannte holistische Charakter der materiellen Welt wird von den Bioingenieuren entweder nicht zur Kenntnis genommen oder als irrelevant beiseite geschoben.
Molekularbiologisch nicht erfaßbare Aspekte, wie etwa die Gestalt der Lebewesen oder eine von Ehrfurcht getragene Zurückhaltung in der Naturforschung, bleiben ausgeschlossen.
Somit ist es nicht verwunderlich, daß die Erkenntnisse der Molekularbiologie, die unser wissenschaftliches Weltbild durchdringen, zu Schlußfolgerungen führen, die einer spirituellen Weltsicht deutlich widersprechen. Dieser Widerspruch ist schon in dem molekularbiologischen Forschungsprogramm angelegt.
Für unsere weiteren Betrachtungen sind insbesondere zwei Konsequenzen dieser Kritik an der Molekularbiologie interessant: Dem Zufall wird seine grundlegende Bedeutung in den Naturwissenschaften entzogen, und die physikalischen Erkenntnisse erlauben sowohl die kausale als auch die finale Betrachtungsweise, wobei die finale, d.h. zielgerichtete Betrachtungsweise vor allem zur Beschreibung lebender Systeme notwendig ist. Diese wichtige Einsicht hat Wolfgang Pauli, einer der bedeutendsten Physiker unseres Jahrhunderts, in einem 1954 verfaßten Artikel folgendermaßen formuliert:
»Dieses Modell der Evolution ist ein Versuch, entsprechend den Ideen der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, an der völligen Elimination aller Finalität theoretisch festzuhalten. Dies muß dann in irgendeiner Weise durch Einführung des Zufalls ersetzt werden.«
Unsere heutige Naturwissenschaft beschränkt sich in ihrer Forschung und ihren Modellen auf den Versuch, die erste Ebene der dreidimensionalen Darstellung der grobstofflichen Wirklichkeit zu erklären. Diese Selbstbeschränkung führt dazu, daß sie die Fähigkeit verliert, höhere Zusammenhänge zu erkennen und in ihre Theorien mitaufzunehmen. »Wer die westliche Wissenschaft kennt, weiß, daß sie fast nur dasjenige empirisch zu Gesicht zu bekommen vermag, worauf sie theoretisch – wenigstens in der Begrifflichkeit der Fragestellung – vorbereitet ist«, schreibt C.F. v. Weizsäcker.
Die westliche Wissenschaft zerfällt in unzählige Spezialwissenschaften, zwischen denen teilweise wenig oder gar kein Austausch existiert. Eine hierarchische Gliederung finden wir auch auf dieser Ebene, denn die Modelle, die das Verhalten der Elementarteilchen beschreiben, unterscheiden sich von den Modellen der Atome und Moleküle, wie sie die Physiker und Chemiker heute vor Augen haben. In der Biologie werden wiederum andere Modelle der Materie verwendet, weil die Feinstruktur der Atome und Moleküle für die Funktionsweise und Entwicklung lebender Organismen und Zellen scheinbar vernachlässigt werden kann. Weiterhin bedarf es ganz anderer Modelle, um große Systeme wie Ökosysteme, das Klima oder die Erde (Geophysik) zu beschreiben. Vor ganz neue Herausforderungen wird der Physiker dann durch die kosmologischen Fragestellungen gestellt, vor allem wenn es darum geht, das Universum als ein Ganzes zu beschreiben. Die hierzu notwendige Vereinigung von Relativitätstheorie und Quantenmechanik wirft scheinbar unüberwindliche Probleme auf.
An dieser Stelle möchte ich mich jedoch auf die Beschreibung lebendiger Systeme, das heißt auf die Biologie beschränken und einige Probleme betrachten, die das Zusammenspiel der verschiedenen Ebenen der Naturgesetze bei der Beschreibung des Lebens betreffen.
Die erfolgreichsten Biologen sind häufig von einem molekularen Reduktionismus fasziniert, der sie behaupten läßt, daß sich alle Funktionen des Lebens auf Reaktionen zwischen Molekülen zurückführen ließen. Diese Auffassung kommt in dem folgenden Zitat des Nobelpreisträgers Severo Ochoas zum Ausdruck: »Auf der molekularen Ebene befindet sich das Geheimnis der Vererbung und Evolution, möglicherweise das Geheimnis des Lebens überhaupt, in bestimmten chemischen Verbindungen, den Nukleinsäuren und Proteinen.« Diese Auffassung, die man das molekularbiologische Dogma nennen könnte, soll im folgenden untersucht werden. In einer Formulierung von Hans Primas lautet dieses Dogma:
»Alle chemischen und alle biologischen Phänomene können molekular erfaßt werden. Sofern die molekulare Beschreibung nur weit genug getrieben wird, gibt sie uns das genaueste und tiefste Verständnis für alle chemischen und biologischen Phänomene und ist letztlich das einzige mögliche naturwissenschaftliche Wissen überhaupt.«
In einem 1990 zum 100. Geburtstag Erwin Schrödingers gehaltenen Vortrag zum Thema »Biologie ist mehr als Molekularbiologie« hat sich der Physiker Hans Primas in Form von sechs gut begründeten Thesen mit diesem Dogma auseinandergesetzt, und ich möchte diese Thesen hier in kurzer Form zusammenfassen:
1. These: Molekularbiologie ist eine technische Wissenschaft und produziert in erster Linie Herrschaftswissen und nicht Orientierungswissen.
2. These: Der in der Molekularbiologie üblicherweise als unproblematisch betrachtete Ordnungsbegriff hat mit der makroskopischen thermodynamischen Entropie so gut wie nichts zu tun. Jeder Ordnungsbegriff ist kontextabhängig, wobei der Kontext viel wichtiger ist als die verwendete mathematische Maßgröße.
3. These: Der Zufall ist der »deus ex machina« der Molekularbiologie. Welchen naturwissenschaftlichen Stellenwert der essentielle Zufall haben soll, ist ungeklärt.
In der klassischen Mechanik gibt es keine intrinsisch zufälligen Ereignisse, denn die klassische Mechanik ist strikt deterministisch, wenn auch nicht determinierbar.
Die prinzipiellen Wahrscheinlichkeiten der Quantenmechanik sind kontextabhängig. Zufall ist hier weder mangelnde Ursache noch mangelndes Wissen, sondern erzwungen durch die als möglich angenommene freie Wahl des Experimentators zwischen einander ausschließenden Versuchsanordnungen.
4. These: Eine ausschließlich kausale Weltsicht ist ein Charakteristikum Baconscher Naturwissenschaft, welche auf technische Aneignung der Natur zielt.
Eine finale Betrachtungsweise paßt zwar schlecht in das Technikparadigma der heutigen Naturwissenschaft, ist aber ein unentbehrliches Element biologischer Begriffsbildung.
Eine finale Betrachtungsweise in der Biologie hat nichts mit Vitalkräften zu tun.
Die ersten Prinzipien der Physik erlauben grundsätzlich sowohl kausale als auch finale Betrachtungsweisen.
5. These: Die Denkweise der Molekularbiologie ist immer noch dem Paradigma der klassischen Physik des letzten Jahrhunderts verpflichtet.
Bis heute haben die grundlegenden Erkenntnisse der Quantenmechanik über die Struktur der materiellen Welt in der Molekularbiologie keinerlei Beachtung gefunden.
6. These: Die Molekularbiologie ist eine wissenschaftliche Technologie geworden, die den Kontakt mit den hierarchisch tiefer und höher liegenden erkenntnistheoretischen Naturwissenschaften verloren hat.
Der von der Quantentheorie erkannte holistische Charakter der materiellen Welt wird von den Bioingenieuren entweder nicht zur Kenntnis genommen oder als irrelevant beiseite geschoben.
Molekularbiologisch nicht erfaßbare Aspekte, wie etwa die Gestalt der Lebewesen oder eine von Ehrfurcht getragene Zurückhaltung in der Naturforschung, bleiben ausgeschlossen.
Somit ist es nicht verwunderlich, daß die Erkenntnisse der Molekularbiologie, die unser wissenschaftliches Weltbild durchdringen, zu Schlußfolgerungen führen, die einer spirituellen Weltsicht deutlich widersprechen. Dieser Widerspruch ist schon in dem molekularbiologischen Forschungsprogramm angelegt.
Für unsere weiteren Betrachtungen sind insbesondere zwei Konsequenzen dieser Kritik an der Molekularbiologie interessant: Dem Zufall wird seine grundlegende Bedeutung in den Naturwissenschaften entzogen, und die physikalischen Erkenntnisse erlauben sowohl die kausale als auch die finale Betrachtungsweise, wobei die finale, d.h. zielgerichtete Betrachtungsweise vor allem zur Beschreibung lebender Systeme notwendig ist. Diese wichtige Einsicht hat Wolfgang Pauli, einer der bedeutendsten Physiker unseres Jahrhunderts, in einem 1954 verfaßten Artikel folgendermaßen formuliert:
»Dieses Modell der Evolution ist ein Versuch, entsprechend den Ideen der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts, an der völligen Elimination aller Finalität theoretisch festzuhalten. Dies muß dann in irgendeiner Weise durch Einführung des Zufalls ersetzt werden.«
