«Vom Staunen über Gene und Genesis»

Von Ingrid Isermann

Das Mars-Abenteuer «Curiosity» lässt Menschen vom Mars träumen. Doch was wissen wir vom Menschen selbst? Und woher kommen wir? Der Naturwissenschaftler Gottfried Schatz untersucht in seinen Essays unser Wesen, unsere Welt und unsere Träume in «Jenseits der Gene» sowie im «Zaubergarten der Biologie», wie biologische Entdeckungen unser Menschenbild prägen und findet spannende Zusammenhänge: «In uns glimmen Milliarden winziger Feuer – Abglanz längst verloschener Sternenfeuer aus den Weiten des Universums. Wir sind Glieder einer kosmischen Kette, in der nicht nur für Sterne, sondern auch für Menschen jedes Ende ein Anfang ist».

Science Fiction? Die Realität des Universums ist phantastischer als die Fiktion. Die Menschen, die uns die Welt erklären, sind längst nicht mehr nur die von Philosophie und Literatur geprägten Geister, sondern in Laboratorien und mit Formeln geschulte Naturwissenschaftler, behauptete die FAZ schon vor mehr als zehn Jahren. Der renommierte Biochemiker Gottfried Schatz bezieht Philosophie und Kunst assoziativ in sein Nachdenken über unsere Welt ein:
«Unsere Gesellschaft sieht Kunst und Naturwissenschaft als getrennte, ja sogar gegensätzliche Welten. Kunst gilt als intuitiv, Naturwissenschaft als objektiv. Kunst sucht im Allgemeinen das Individuelle, Naturwissenschaft im Individuum das Allgemeine, wir erwarten von Kunst Schönheit, von Naturwissenschaft dagegen Wahrheit».

Doch die Naturwissenschaft tut sich oft schwer, Erkenntnisse verständlich zu vermitteln.  An einer allzu engen Sichtweise seien die Wissenschaftler nicht unbeteiligt, die mit trockenen Tabellen oder hölzernem Schreib- und Redestil den Leuten die Lust nähmen, sich mit komplexen Systemen auseinanderzusetzen, so Gottfried Schatz.
Der Stoffwechsel lebender Zellen, das Erdklima oder ganze Galaxien liefern uns so viel Informationen, über die man nicht hinwegsehen sollte.

Das kulturelle System – Sprache, Kunst, Wissenschaft und ethische Verantwortung – ist in der Natur ohne Beispiel. Über die Sprachwerdung und wie Wissenschaftler der Geburt menschlicher Sprache nachspüren, gibt Gottfried Schatz auch in seinem Buch «Zaubergarten Biologie» Auskunft. Die Sprache fehlt selbst unseren nächsten biologischen Verwandten, den Schimpansen, deren Laute grösstenteils stereotyp und angeboren sind. Auf dem Weg zur Menschwerdung ist die Sprache der bisher letzte grossartigste Höhepunkt.

Unser geistiges Erbe könnte durch die digitale Revolution allerdings bedroht werden, die gigantische Datenmengen blitzschnell speichern, verbreiten, ordnen und untersuchen kann. Doch die digitalen Speicher sind nicht beständig, können nach Monaten oder Jahren einen Teil ihrer mechanischen Festigkeit verlieren, sodass die ihnen anvertrauten Informationen nur selten länger als einige Jahrzehnte sicher aufbewahrt sind.

Das Domesday Book, ein 1085 von Wilhelm dem Eroberer in Auftrag gegebenes Reichsgrundbuch, ist in der klimatisierten Museumsvitrine in Kiew noch heute zu bewundern, seine digitalisierte Version aus dem Jahre 1986 überdauerte nur zwei Jahrzehnte.

Vererbung, DNS-Moleküle, Parasiten
Das Wunderbare an Menschen ist, dass wir zwei Vererbungssysteme besitzen, so Gottfried Schatz, ein chemisches und ein kulturelles, das einerseits aus den DNS-Molekülen und gewissen Zellstrukturen besteht, die die Möglichkeiten und Grenzen unseres Seins bestimmen und andererseits aus der Zwiesprache zwischen den Generationen, der Herkunft und der Zukunft, die bestimmt, was wir dann tatsächlich werden. Mutationen im chemischen System verändern unseren Körper und langfristig auch das Verhalten im kulturellen Sinne. Was macht es aus, dass Menschen verschiedener Kulturen unterschiedlich denken und handeln?

Schatz zieht die Schlussfolgerung, dass es zum Teil Parasiten sein könnten, die sich des Gehirns bemächtigen und die auch das Verhalten von Tieren verändern können.
Haben Parasiten den Charakter menschlicher Kulturen mitgeprägt?  Wenn das Toxoplasma gondii  Männer tatsächlich traditionsbewusster und gruppentreuer macht, könnte es dafür mitverantwortlich sein, dass manche Kulturen mehr als andere die herkömmlichen Geschlechterrollen hartnäckig verteidigen oder Ehrgeiz und materiellen Erfolg über Gemütstiefe und menschliche Beziehungen stellen.
Und es könnte sein, dass verringerte Offenheit gegenüber Neuem die Innovationskraft ganzer Kulturen geschwächt hat.
Die Vorstellung, dass Parasiten unser Denken beeinflussen, beeinträchtigt das Selbstverständnis und Menschenbild. Kann man dann noch Die Gedanken sind frei mit voller Überzeugung vertreten? Als substanzlose Parasiten bezeichnet Schatz den Rassenwahn, religiösen Fanatismus, Nationalhysterie, Spiritismus und Aberglaube, die hochinfektiös sind und uns entmenschlichen.

Auf Nachfrage erläutert Gottfried Schatz, dass Mikrobe der Überbegriff für alle kleinen einzelligen Lebewesen, also Bakterien, Pilze und einzellige Pflanzen und Tierchen wie zum Beispiel Toxoplasma ist. «Parasit»  hingegen bezeichnet ein Lebewesen (darunter auch grössere wie Würmer), die auf Kosten eines unfreiwilligen Wirtes (und in diesem) leben: «Bei Tieren ist der Einfluss mikrobieller Infektionen auf das Verhalten des Wirts gut dokumentiert, bei Menschen ist dies naturgemäss weniger klar. Die Experimente an Menschen, die ich dazu erwähne, bedürfen noch der Bestätigung durch andere Forschergruppen. Dennoch sind sie hoch interessant und provokativ. Die Herkunft unserer Mitochondrien von frei lebenden Bakterien ist hingegen unbestritten».

Das Abenteuer, das Wissen schafft
Wer hat sich nicht schon die Frage gestellt, wie ist eigentlich die Welt um mich herum beschaffen? Ich kann sehen, riechen, hören, betasten und schmecken, doch obwohl ich für diese Sinneserfahrungen Hunderte verschiedener Sensoren und mindestens ein Zehntel meiner Gene einsetze, öffnet sich mir nur ein winziges Fenster zur Wirklichkeit. Um der Enge unserer Sinne zu entrinnen, suchen manche Zuflucht bei Esoterik, Mystik oder Drogen.

Doch sind Wissenschaft und Kunst nicht ebenfalls Versuche, die Grenzen der Wahrnehmung zu sprengen? Wie erschiene uns die Welt, wenn wir ultraviolettes oder infrarotes Licht sehen, Ultraschall hören, elektrische Felder spüren oder das Magnetfeld der Erde wahrnehmen könnten? Wir staunen über den Magnetsinn der Zugvögel, die auf ihren weltweiten Reisen mit fast unvorstellbarer Genauigkeit ihr Ziel erreichen, doch wie sie diese Meisterleistung vollbringen, ist uns rätselhaft. Was man weiss, ist, dass sich die Navigationssysteme der Zugvögel nach der Sonne, den Sternen oder dem Magnetfeld der Erde richten.

Ob Gottfried Schatz über die Körperzellen, die Energien durch Verbrennung von Nahrung gewinnen, schreibt, – Gehirnzellen erzeugen pro Gramm und Sekunde zehntausendmal mehr Energie als ein Gramm unserer Sonne -, oder über Mitochondrien und atmende Bakterien – immer wird deutlich, welches Wunderwerk der menschliche Körper ist.

Evolutionskrimi

Es liest sich wie ein Evolutionskrimi, wie das Leben auf  unserem Planeten und die Geschichte der Menschheit in ihren Ursprüngen begann.
Lebende Zellen gibt es auf dem Planeten Erde seit 3,8 Milliarden Jahren. Die ersten Lebewesen gewannen ihre Energie wahrscheinlich durch Gärung, wie die heutigen Hefezellen. Sie wurden abgelöst von Lebewesen, die sich vom Licht der Sonne ernährten, so dem Leben auf unserem Planeten eine unbegrenzte Energiequelle erschlossen, der Verschmelzung von Atomkernen in unserer Sonne.
Vor zweitausend Millionen Jahren gab es nur drei Hauptarten von Lebewesen, die alle den heutigen Bakterien ähnlich sind, die wenig Erbsubstanz besassen. Die erste ernährte sich von der Energie des Sonnenlichts, die zweite verbrannte die Überreste der lichtessenden Lebewesen und die dritte Art lebte von der Vergärung organischer Stoffe.
Doch gerade der rückschrittlichen dritten Art gelang vor etwa 1,5 Milliarden Jahren ein Meisterstück: Sie fing atmende Lebewesen ein, benützte sie als Energieproduzenten und bot ihnen im Gegenzug wahrscheinlich eine schützende Umgebung und eine bessere Verwahrung ihrer Erbstubstanz.
Wenn sich die Zellen unseres Körpers teilen, vererben sie den Tochterzellen nicht nur die eigene Erbsubstanz, sondern auch die Mitochondrien – samt deren Erbsubstanz, ohne die Tochterzellen nicht lebensfähig wären. Parkinson, Alzheimer, Degeneration der Netzhaut, für alle diese Alterskrankheiten dürften chemische Funken aus geschädigten Mitochondrien mitverantwortlich sein.

Das Geheimnis der Sinne
Unsere Augen arbeiten mit vier verschiedenen Lichtsensoren. Der Sensor in den Stäbchen der Netzhaut ist lichtempfindlich, erkennt jedoch keine Farben.
In der Dunkelheit verlassen wir uns auf ihn, sehen dann aber grau.
Bei hellem Licht wechseln wir zu drei Farbsensoren in unseren Netzhaut-Zapfen: Blau, Grün und Rot, die weniger lichtempfindlich sind, uns jedoch Farben zeigen, in etwa hundert verschiedenen Abstufungen, die unser Gehirn als Signale der Sensoren gegeneinander abwägt, sodass wir etwa zwei Millionen Farben sehen können.
Insekten und Vögel besitzen bis zu fünf Farbsensoren und können teilweise auch ultraviolettes Licht oder infrarotes Licht sehen, für das wir blind sind. Etwa vier Prozent der Menschen sehen weniger Farben, weil ihnen der Grün- oder Rotsensor fehlt, sie sind farbenblind.
Jeder sieht, riecht und schmeckt also auf seine Weise, das Gleiche gilt für das Hören und die Schmerzempfindlichkeit. Unsere Sinne zeigen eine Welt, die nur jeder für sich allein bewohnen kann. Entspringt daher die Kunst dem Verlangen, der engen Welt zu entkommen?

Porträt eines Proteins
Nach Pablo Picasso ist ‚Kunst die Lüge, die uns die Wahrheit zeigt’. Kokoschkas tiefenpsychologisches Porträt seines Freundes und Förderer Adolf Loos bestätige diese These, so Gottfried Schatz. Es verfremdet die äussere Form des Modells, um dessen inneres Wesen offenzulegen, spricht von Zweifeln und inneren Stürmen. Ein Beispiel dafür, dass Kunst nicht nur Schönheit, Wissenschaft nicht nur Wahrheit suche.
Dennoch würde man zögern, Kokoschkas Bild als wissenschaftliches Werk zu bezeichnen, denn unsere Gesellschaft zieht scharfe Trennlinien. Wir erwarten von der Naturwissenschaft Wahrheit, die uns die Lüge zeigt. Dass es nicht immer so einfach ist, sondern sich die Gegenwelten auch überschneiden, versucht Gottfried Schatz in seinen Essays zu belegen.

Als Beispiel wählt der Naturwissenschaftler das Molekül Protein Aquaporin, das aus über neuntausend Atomen besteht, das der umhüllenden Membran unserer Zellen die Aufnahme und Abgabe von Wasser erleichtert. Durch eine raffinierte Computermodulation gelang den Forschern des Biozentrums Basel eine mehrdimensionale Porträtstudie des Proteins, die künstlerisch anmutet. Und ist nicht überhaupt das Wunderwerk des menschlichen Körpers als Synthese auch eine Art Kunst?

«Jenseits der Gene»
Wer bin ich? Wie unerbittlich bestimmen meine Gene, wer ich bin oder auch sein könnte? Ist man einmalig oder nur eine von sieben Milliarden identischen biochemischen Maschinen? Die Antwort auf diese Fragen fand der Naturwissenschaftler zunächst bei der Kunst, in der zweiten Lebenshälfte bei der Physik und Biologie, die ihm die immense Komplexität lebender Materie, den gemeinsamen Ursprung alles Lebens auf der Erde und die Einmaligkeit jedes Menschen enthüllten.
Lebende Zellen sind die komplexeste Materie, die wir kennen. Die Information ist im Genom jeder Zelle in fadenförmigen DNS-Riesenmolekülen gespeichert.
Unser Genom lagert im Kern jeder Zelle und besitzt 3,2 Milliarden Buchstaben.
Jeder Mensch ist ein unverwechselbares molekulares Individuum.
Dies gilt selbst für genetisch identische eineiige Zwillinge. Die etwa zehntausend Milliarden funktionell vernetzten Zellen unseres Körpers tragen so viel Information, dass es nahezu grundsätzlich unmöglich ist, die Handlungen eines Menschen zu steuern oder vorauszusagen. Vielleicht braucht es für das Verständnis komplexer Systeme neue Denkansätze.

Unsere Naturgesetze gelten nur innerhalb gewisser Grenzen – könnte es sein, dass extrem komplexe Systeme eigenen Regeln oder Gesetzen gehorchen?
Unser Genom ist kein strenges Gesetzbuch, sondern eine Sammlung flexibler Anweisungen und Rezepte: Die Gene des Immunsystems tauschen spontan Teile untereinander aus, um uns eine möglichst grosse Vielfalt schützender Immunproteine zu schenken. Doch wir wissen immer noch zu wenig über unser Gehirn und unser Bewusstsein, um zu verstehen, was Willensfreiheit bedeutet. Die Entschlüsselung der chemischen Struktur unseres gesamten Erbmaterials offenbart eine erstaunliche Vielfalt von Genen für Rezeptoren und Proteinen, und damit auch von Synapsen, mit deren Hilfe unser Gehirn seiner noch weitgehend rätselhaften Arbeit nachgeht.

Im «Zaubergarten der Biologie»
Elektrizität ist für unsere Technologie die wichtigste und vielseitigste Energieform, für die uns jedoch das Wissen fehlt, um sie nachhaltig und in genügender Menge bereitzustellen. Nur langfristige Grundlagenforschung kann dieses Wissen schaffen und damit die Energiezukunft sichern.
Ausgehend von der Erfindung des englischen Physikers Michael Faraday 1850, der zeigte, wie die Bewegung eines Magneten durch eine Drahtspule elektrischen Strom erzeugt, bis zur Energieumwandlung der Elektrizität durch Verbrennung von fossilen Ressourcen, wie Erdöl und Erdgas, die schon in wenigen Jahrzehnten erschöpft sein werden, untersucht der Autor die alternativen Möglichkeiten der Energiegewinnung und bereichert mit seinen Thesen die Diskussion darüber. Ob Windräder, Wasserkraft, Sonnenkollektoren und Bioenergie, die Meinungen gehen auseinander.
Manche Technologien sind jedoch längst nicht so grün, wie sie oft geschildert werden.
Bioenergie sollte jedoch mit hoher Dringlichkeit weiterentwickelt werden.
Hoffnungsträger sind derzeit ein- oder vielzellige Algen, die Sonnenlicht viel wirksamer als herkömmliche Kulturpflanzen verwerten, schneller als diese wachsen und den Boden kaum belasten, weil sie sich in Teichen oder Bioreaktoren züchten lassen. Ihre Biomasse könnte nach der Vergärung zukünftig Dampfturbinen und über sie dann Dynamos antreiben und uns so nachhaltig mit elektrischer Energie versorgen. Dazu jedoch braucht es langfristige Grundlagenforschung.

Gottfried Schatz erzählt vom Wunder des Daseins als hochkomplexer Materie in einem chemisch urtümlichen lebendigen Universum, das Veränderungen anstrebt und unterworfen ist. Wer mehr über die komplexen Zusammenhänge von Natur, Mensch und Materie erfahren möchte, dem sind die flüssig geschriebenen, zwischen Philosophie, Kunst und Naturwissenschaft oszillierenden atemberaubenden  Essays ausdrücklich empfohlen.

Weitere Themen u.a.: Die Suche nach ausserirdischem Leben. Stammt irdisches Leben von einem anderen Himmelskörper? Schöpfer Zufall. Das Leben ein Traum. Warum wir nicht Sklaven unserer Gene sind. Wider die Natur? Auch das Tierreich kennt Homo- und Bisexualität.  Wie Gene und Umwelt das sexuelle Verhalten prägen. Wie sexuelle Fortpflanzung uns Individualität schenkt. Wie das Leben auf der Erde das Feuer zähmte. Planet der Mikroben. Warum wir Infektionskrankheiten nie endgültig besiegen werden.

Gottfried Schatz
Jenseits der Gene
Essays über unser Wesen, unsere Welt
und unsere Träume
4. Auflage
NZZ Libro 2012
Buchverlag Neue Zürcher Zeitung
Gebunden mit Schutzumschlag., 184 S.
CHF 32.00
ISBN 978-3—03823-780-8

Gottfried Schatz
Zaubergarten Biologie
Wie biologische Entdeckungen
unser Menschenbild prägen.

Mit einem Vorwort von Rolf Zinkernagel.
NZZ Libro 2012
Buchverlag Neue Zürcher Zeitung
Gebunden mit Schutzumschlag., 176 S.,
CHF 32.00
ISBN 978-3-03823-753-2
www.nzz-libro.ch

 
Gottfried Schatz, Prof. Dr., geboren 1936 in Strem an der österreichisch-ungarischen Grenze, studierte in Graz Chemie und Biochemie, lehrte und forschte in Wien, von 1968 bis 1974 als Professor für Biochemie an der Cornell University in den USA. 1974 folgte er einem Ruf der Universität Basel an das neu gegründete Biozentrum, an dem er fünfundzwanzig Jahre tätig war und das er zeitweise leitete. Seine wissenschaftliche Arbeit galt vorwiegend der Arbeitsweise und der Bildung von Mitochondrien, den Kraftwerken höherer Zellen. Zusammen mit anderen Forschern entdeckte er, dass diese Kraftwerke ihr eigenes Erbmaterial besitzen. Seine Entdeckungen wurden durch zahlreiche hochrangige Preise und mehrere Ehrendoktorate ausgezeichnet. Er war führend an der Aufklärung der Bildung von Mitochondrien beteiligt und ist Mitentdecker der mitochondrialen DNA. Gottfried Schatz ist Autor von mehr als 200 wissenschaftlichen Publikationen und diverser Bücher.
Nach seiner Emeritierung präsidierte er für vier Jahre den Schweizerischen Wissenschafts- und Technologierat. Während seines Chemiestudiums war er auch als Geiger im Grazer Philharmonischen Orchester und an österreichischen Opernhäusern tätig. Mit seiner dänischen Frau hat er drei Kinder.