Opfertod der Bakterien – für wen?

20.03.2013 | 01:06 |  JÜRGEN LANGENBACH (DiePresse.com)

Mitten in die anschwellende Debatte über „kin selection“ zwischen E.O.Wilson und Richard Dawkins kommt der Befund, dass Kolibakterien auch für Fremde sterben.

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"Wanderer, kommst du nach Sparta" et cetera. So endet das Epos derer, die unter Führung des Spartanerkönigs Leonidas für das antike Griechenland in den Tod gingen, weil „das Gesetz es befahl“. Es muss ein mächtiges Gesetz gewesen sein, mächtiger als das des Lebens, das nichts anderes will als – leben, sei es in den individuellen Körpern, sei es in der Kette der Nachkommen. Jede/r lebt für sich zuerst, das ist das Gesetz der Evolution, und das der Ökonomie, sie haben frappante Parallelen, die Theorien von Adam Smith und Charles Darwin, in beiden Fällen bringt eine anonyme Instanz Ordnung in das Chaos und den Streit der Individualinteressen. Die sind und bleiben egoistisch, Altruismus ist nicht vorgesehen, schon gar nicht der äußerste: das Opfer des eigenen Lebens für andere.

Und doch ist es nicht nur an den Thermopylen geschehen, es klingt nach bis zu jeder Freiwilligen Feuerwehr, wo „einer für alle“ eintritt und „alle für einen“ es tun. Mit diesem Problem schlugen und schlagen die Ökonomen und Psychologen sich herum, ein Stück weit lässt es sich lösen: Manches, was aussieht wie Altruismus, ist in Wahrheit verdeckter Egoismus, der auf Umwegrentabilität spekuliert: Wer anderen Gutes tut, kann darauf hoffen, dass auch er in der Not Beistand erhält. Aber jede selbstlose Tat lässt sich damit nicht erklären, bei uns, und in der restlichen Natur lässt sich damit überhaupt nichts erklären am Altruismus.

Altruismus als Rechenexempel

Dort brach des Problem vor allem bei den sozialen Insekten auf: Warum verzichten im Bienenvolk alle Schwestern der Königin auf ihre eigene Reproduktion und pflegen stattdessen die Brut der einen? Vor 50 Jahren kam die Lösung, die Theorie der „kin selection“. Die steht vor allem mit zwei Namen in Verbindung, William Hamilton und E.O. Wilson, und sie bedeutete, dass das Aufopfern sich rechnen kann, wenn es um Verwandte geht: Wenn eine Bienenarbeiterin die Eier ihrer Königinnenschwester – mit der sie genetisch identisch ist – hegt und pflegt, bringt sie damit 75 Prozent ihrer eigenen Gene in die nächste Generation; würde sie sich selbst verheiraten, wären es nur 50Prozent. Allgemeiner formulierte „Hamiltons Regel“, dass dann altruistisch gehandelt wird, wenn r✕b c, wobei c der Preis des Gebenden ist („cost“), b der Gewinn des Profiteurs („benefit“) und r der Grad der Verwandtschaft („relatedness“).

Das klang – bei aller Hochachtung für Bienenhirne – immer schon reichlich konstruiert, und 50 Jahre später hat sich Wilson, der sein Leben lang soziale Insekten erforscht hat, von der Kopfgeburt abgewandt: Die höhere Einheit ist für ihn nun nicht mehr die Verwandtschaft („Kin“), sondern die Gruppe, er publizierte es erst 2008 in einem Aufsatz in Nature und nun im Buch „Die soziale Eroberung der Erde“. Familie? Gruppe? Die Differenz mag marginal erscheinen, aber sie rief in der Biologie den erbittertsten Streit seit Jahrzehnten hervor. Richard Dawkins, der die „Kin“-Spielform des Darwinismus zum Dogma erhob – und sich selbst zum Hüter der Lehre –, empfahl, man möge Wilsons Buch „mit Wucht wegschleudern“, es enthalte nur „schamlose Arroganz“ und „perverse Missverständnisse“. Zugleich lancierte Dawkins einen offenen Brief gegen Wilson, immerhin 137 Fachleute unterzeichneten.

Wilson konterte in einem „Spiegel“-Interview kühl, es hätten eben viele Evolutionsbiologen ihre Karrieren auf „Kin“ gebaut. Vielleicht ist dem so, vielleicht sitzt das geronnene „Kin“-Dogma auch einfach zu tief in den Köpfen oder auch vor den Augen. Diesen Verdacht weckt ein Befund – bzw. seine Interpretation –, den Dominik Refardt (ETH Zürich) an Kolibakterien gemacht hat. Wenn Bakterien von Bakteriophagen befallen werden – die sind für Bakterien das, was Viren für uns sind –, dann werden sie zu Zeitbomben für ihre Mitbakterien: Die Phagen lassen sich von den Bakterien vermehren, sprengen sie am Ende auf und befallen andere Bakterien. Aber befallene Bakterien können das abwenden, durch den Heldentod: Es gibt einen Mechanismus – „abortive infection system“ (AIS) –, mit dem sie sich umbringen können, und die Phagen in sich auch.

Realität zur Theorie passend gemacht

Dieser Mechanismus kommt bei Escherichia coli zur Anwendung, wenn die Nachbarbakterien „Kin“ sind, das bemerkte Refardt in der ersten Runde des Experiments. Aber die zweite zeigte dann, dass befallene Bakterien auch dann in den Tod gehen, wenn die Nachbarn nicht „Kin“ sind (Proc. Roy. Soc. B, 19.3.). Das wäre also ein guter Anlass, die „kin selection“ zu überdenken. Refardt zieht aber den umgekehrten Schluss, er macht das Ergebnis zur Theorie passend. Denn wie jede Regel hat auch „Hamiltons Rule“ ihre Ausnahme: „Im Extremfall, wo die Kosten des Altruismus null sind“ – weil das infizierte Bakterium ohnehin sterben würde, nur später –, „wird in Hamiltons Regel r✕b 0, sodass Altruismus bevorzugt werden kann, selbst wenn auch die Verwandtschaft null ist.“

Woher kommt der Altruismus?

Egoismus ist das Gesetz des Lebens: Jede/r will das Beste für sich, will überleben und sich reproduzieren. Trotzdem gibt es selbstloses Handeln, etwa den Opfertod für ein höheres Ganzes, oder – prominentes Beispiel: Bienen – den Verzicht auf die eigene Reproduktion. Darwin erwog, dass die Selektion auch an Gruppen ansetzt – ein Stamm profitiere von aufopferungsbereiten Mitgliedern –, Hamilton sah die Verwandtschaft („Kin“) am Werk. Diese Sicht teilte und verbreitete E.O.Wilson, er ist nun umgeschwenkt zur Gruppe.

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14 Kommentare

?

1. bakterien vermehren sich durch zellteilung
---> normalerweise gibt es nicht nur 1 e.coli sondern viele in der näheren umgebung. also wieso sollte das bakterium normalerweise darauf achten ob noch andere seiner art da sind und sich dann erst umbringen.

2. bakterien haben nicht so viele gene um zig unterschiedliche programme zu fahren wenn sie infiziert werden. die erkennen das sie es sind und das löst die expression von unterschiedlichen genen aus die zum tod führen.

also wieso das ein argument gegen die kin selection ist kann ich nicht so ganz nachvollziehen. hab mikrobiologie und genetik studiert btw.

und sich abfällig über eine wissenschaftliche theorie zu äussern (kopfgeburt, klingt konstruiert.....), dafür bei aller frundschaft verstehen sie nicht genug davon.

Re: ?

Freundschaft zurück:

Bei "kin selection" würden sie sich opfern, wenn die Nachbarn kin sind, und nur dann
sie haben es in dem Experiment aber auch getan, als die Nachbarn nicht "kin" waren,

wenn das kein Argument ist, und zwar ein falsifizierendes - in diesem Fall -, dann weiss ich nicht, was Sie als Argument gelten lassen

Re: Re: ?

es ist vollkommen unrealstisch dass in einem realen system nur 1 e.coli bakterium ist. es entwickeln sich nur dann mechanismen evolutionär wenn die notwendigkeit dafür auch in realität vorkommt.
in diesem fall ist es ein bakterium, ich kann im mom nicht mal sagen ob es überhaupt eine möglichkeit hat festzustellen ob sich nicht noch andere e.coli bakterien in der umgebung befinden es hat ja keine augen um mal rumzukucken. manche bakterienstämme haben so eine art sensor funktion um festzustellen wie viele in der umgebung sind bei e.coli weis ich es nicht. diese mechanismen wirken aber normalerwese nur so dass sie ab einer gewissen menge die expression von genen auslösen.
die sind nicht so sensibel dass sie schon ab einer im umkreis anschlagen.


Re: Re: ?

Danke fuer den Link, gebe einen zum Thema zurueck:

http://edge.org/conversation/the-false-allure-of-group-selection

Stimme auch dem Kommentar vollkommen zu. Der Artikel hier ist leider vollkommen misslungen in der Interpretation. Bei allem Respekt, da lehnt sich der Herr Langenbach ein bisserl zu sehr aus dem Fenster.

Die abwertenden Kommentare zur Verwandtenselektion sind vollkommen unqualifiziert, Verwandtenselektion ist
Tatsache und basiert auf fester Theorie und Praxis, Gruppenselektion basiert auf Wischi-Waschi und Wunschdenken.

Re: Re: Re: ?

also meine Sicht ist die, sehen Sie mir es nach, geschätzter pckO,
dass es in der Wissenschaft überhaupt keine Tatsachen - vulgo Dogmen - gibt, sondern jeder neue Befund alles umwerfen kann,
das ist ja das Spannende und der Unterschied zur Theologie

im konkreten Fall ist die Theorie fest, durchaus,
nur die Empirie spricht dagegen,
ums so schlimmer für die Empirie?

glauben Sie im Ernst an diese Rechnerei bei den Bienen?
vielleicht ist es ja auch - große Gegenhypothese, leider nicht empirisch getestet - eine chemische Pheromon-Diktatur

Re: Re: Re: Re: ?

Ich sehe nicht, wo Sie aus diesem Artikel ein Argument gegen Verwandten und fuer Gruppenselektion sehen, insbesondere weil hier wieder einmal komplett die "Rechnerei" mit der Empirie uebereinstimmt. Das steht im 2ten Satz des Abstracts. Gruppenselektion wird nicht einmal erwaehnt. Es wird sogar deutlich gemacht, dass bei niedrigem Verwandtschaftsgrad Altruismus zwar erhalten bleiben kann (wenn die Egoisten nicht mehr als 95% der Population ausmachen), aber NICHT evolvieren kann. Auch ist bei hohem Verwandtschaftsgrad der Selektionsvorteil viel hoeher.

Ich wuerde ja gerne gegen die Gruppenselektion argumentieren, nur ist hier ueberhaupt nix zu diskutieren weil in dem Artikel absolut nix davon drinnen steht.

Re: Re: Re: Re: Re: ?

Sie haben völig recht,
von der Gruppenselektion steht nichts in dieser Arbeit,
aber warum?
Weil die Autoren sie überhaupt nicht in Erwägung ziehen, sondern die kin selection bis zur Groteske treiben - sterben müssen wir alle einmal, dann gehen die Fitnesskosten für Altruismus grundsätzlich gegen Null - und damit zeigen, dass sie eine Leerformel ist, darin gehe ich mit Wilson überein

weiter nicht (vorläufig): ich möchte wirklich nicht behaupten, dass die Gruppenselektion ein besseres Argument ist, auch da haben Sie recht, Wilson ist völlig schwammig,
ich wollte nur ein ganz eigenartiges Dogma/Denkdefizit der kin-Fraktion bewusst machen

Und ich persönlich habe ganz andere wilde Ideen im Hintergrund,
ich habe versucht, das gestern das gestern mit dem Hinweis darauf anzuspielen, dass es bei den Bienen vielleicht überhaupt keinen Altruismus der Schwestern gibt, sondern Diktatur der Königin

Re: Re: Re: Re: Re: Re: ?

das sind keine menschen. denen geht es nicht um macht oder geld.
der einzige sinn in der fortpflanzung ist es seine gene weiterzugeben und möglicht viele nachkommen zu produzieren die dann auch wieder möglicht viele nachkommen produzieren und so weiter. und das auf lange sicht.
wenn also bei der fortpflanzung sterile nachkommen entstehen (arbeiterbienen arbeiter ameisen) dann ist das auf kurze sicht oberflächlich betrachtet eine verschwendung von resourcen. es muss aber da es sich durchgesetzt hat auf lange sicht aber von vorteil sein. ein bienen/ameisenvolk ist in dieser hinsicht nicht wie viele tiere sondern nur als ein einziger organismus zu betrachten. wenn man alle vielzelligen organismen anschaut ist es ja genauso. von den zellen die wir haben sind auch nur sehr wenige an der fortpflanzung beteiligt, die anderen dienen nur dazu dabei behilflich zu sein, vereinfacht ausgedrückt.
kin seektion oder gruppenselektion bezieht sich eher auf gruppen von orgensimen, bei denen sich jedes mitglied fortpflanzen kann, was bei den bienen zb nicht der fall ist.

Re: ?

Das Verhalten fördert Zusammenleben in einer Gruppe ohne die Erfordernis der Verwandtschaft. Und falls so eine Gruppenbildung Selektionsvorteile hätte, wäre das Verhalten auch evolutionär abgesichert -- und somit wäre die Gruppenselektion wirksam.

Sichtlich ist der Dawkins ziemlich verrannt in seine eigenen Ansichten, ein Egoist halt.

Re: Re: ?

Schoen und gut, nur wie entsteht so eine Population von Gruppenaltruisten? Wenn in einer normalen Gruppe von Egoisten und Verwandtenhelfern ein Mutant Gruppenhelfer wird, profitiern alle anderen, bis der Helfer stirbt und keine Gruppenhelfergene weitergegeben hat. Umgekehrt zerfaellt eine wundersam entstandene Population von Gruppenhelfern sofort mit dem Aufkommen von Egoisten oder Verwandtenhelfern, da kann sie noch so viel fitter sein als eine Population von Egoisten.

Und das ist nicht nur Wilson vs. Dawkins, das ist Wilson vs. praktisch jeden anderen namhaften Biologen.

Re: Re: Re: ?

Wozu Wunder? Wir haben den Zufall, der alles erklärt was sonst unerklärlich ist. Davon wird in der Evolution ausgiebig gebrauch gemacht, daraus können Sie also kein Gegenargument konstruieren.

Weiters: mit einem einzelnen Individuum geht der Altruismus (als indirekter Egoismus) sowieso nicht, auch bei der Kin Selection nicht. Wenn es viele sind, und sich nur relativ wenige aufopfern müssen um einen Gesamtvorteil zu erhalten, dann kann sich so ein System auch reproduzieren.

Re: Re: Re: Re: ?

Sie missverstehen, was mit Zufall gemeint ist - Mutationen im genetischen Code, nicht vorhersehbar aber komplett erklärlich. Durch Mutation entstehen Tendenzen zu bestimmten Verhaltensweisen in einzelnen Individuen, aber durch Zufall verbreiten sich diese Tendenzen generell nicht. Was danach kommt und was zur Verbreitung führt, die Selektion, ist absolut nicht zufällig.

Und natürlich kann ein einzelnes Individuum, das seinen Verwandten hilft, einen Vorteil haben - weil es bevorzugt seinen Nachkommen mit den Verwandtenhelfergenen hilft und nicht nur sich selbst oder allen.

Re: Re: ?

anscheinend sind aber nur wenige evolutionsbiologen von der gruppenselektionstheorie überzeugt.
also mal schau was da so rauskommt ;). schaut von dem was ich gelesen hab eher nach ner philosophischen als ne wissenschaftlichen diskussion aus.

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