2004/12/30
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Vortrag zur Ausstellung Wörterarbeit, Galerie Barbara Weiss, Berlin 1999
Michael Bölker

Das Wörterbuch der Natur

Welche Sprache sprechen unsere Gene?

 

Biologie als Text

In seinem Bericht über die Erforschung des menschlichen Genoms erklärt der amerikanische Biologe R. Shapiro: »Wir sind die Generation des Textes. Uns fällt die Rolle zu, als erste den DNA-Text zu lesen, der sich im Lauf der Jahrmilliarden angehäuft hat und sich zum Bauplan für unsere Spezies entwickelt hat.« Da klingt natürlich der amerikanische Pioniergeist an, der sich einem unbekannten Territorium gegenüber sieht. Aber sind wir wirklich die ersten Leser dieses Textes? Wenn die genetische Information in der DNA als ein Text vorliegt, dann muß er ja für einen Leser gemacht sein. Und natürlich besteht dieser Text nicht nur bereits seit Jahrmilliarden, sondern er wird seit Jahrmilliarden auch gelesen, abgeschrieben und übersetzt. Denn genau dies ist die biologische Funktion dieses Textes.

 

Was ist Genetik

Genetik ist die Lehre von den Unterschieden. Vererbung bemerken wir nur, wenn es ein Merkmal gibt, eine Eigenschaft, die ein Individuum von einem anderen unterscheidet. Ohne diese Abweichungen können wir Vererbung nicht bemerken. Und genau diese Unterschiede waren es, auf die sich der erbsenzählende Mönch Gregor Mendel berufen hat: Gelbe und grüne, runde und eckige Erbsen, weiße und rote Blüten.

Mendel war natürlich nicht der erste, der Vererbung beobachtet hatte, schon immer wußte man, daß große Eltern oft große Kinder bekommen und dunkelhaarige zumeist ebenfalls dunkelhaarige, aber eben nicht immer und oft bekommt man ein gemischtes Resultat: mittelgroße oder Kinder mit braunen Haaren. Deshalb nahm man an, daß sich die Eigenschaften in gewisser Weise mischen. Mendel war der erste, der sich auf ein einziges Merkmal konzentrierte, die Nachkommen seiner rotblühenden Erbsen blühten immer rot und die weißblühenden hatten nur weißblühende Nachkommen. Erst wenn er diese »reinerbigen« roten und weißen Erbsen miteinander kreuzte, erhielt er jene mathematisch präzisen Resultate, die er in seinen Regeln verewigte: Uniformitätsregel in der ersten Generation, Aufspaltungsregel in der zweiten Generation, Unabhängigkeitsregel zweier Marker.

Von der klassischen Genetik zur Entdeckung der DNA war es ein weiter Weg, auch wenn er in kurzer Zeit gegangen wurde. Denn es gab zwar Unterschiede, aber es waren nur wenige, man mußte mit dem vorlieb nehmen, was man vorfand: Hunderassen, Haarfarben, Blutgruppen. Dies änderte sich mit der Entdeckung des amerikanischen Genetikers Muller, der im Jahre 1929 herausfand, daß Röntgenstrahlen Mutationen auslösen können. Damit ließ sich die Anzahl an beobachtbaren Veränderungen drastisch erhöhen. Plötzlich hatte man eine Vielzahl von Merkmalen, es konnten genetische Karten aufgestellt werden, auf denen alle bekannten Gene verzeichnet waren, ohne daß man überhaupt wußte, woraus diese Gene bestehen. Mullers Experiment mit den Röntgenstrahlen wies aber auch einen anderen Weg: Die Tatsache, daß sich Gene unter der Einwirkung einer Strahlung verändern konnten, deutete auf eine materielle Natur des Gens hin.

Interessanterweise war es dann der Physiker Erwin Schrödinger, der mit seinem kleinen Buch »Was ist Leben?« im Jahre 1944 den entscheidenden Anstoß gab, in welcher Richtung man zu suchen hatte. Wenn es eine chemische Natur des Gens gibt, dann muß es die Aufgabe dieser Genmoleküle sein, eine Information zu übertragen, und das habe man sich wie einen aperiodischen Kristall vorzustellen. Damit meinte er eine relative einfache, eben kristalline Struktur, die aber auch aperiodisch ist, d.h. in dieser geordneten Abfolge sind verschiedene Elemente enthalten, deren Reihenfolge gerade nicht regelmäßig ist. Gerade so wie es in einem Text (diesem hier zum Beispiel) eine gleichförmige Folge von Buchstaben gibt, die eine regelmäßige Gestalt annehmen in Form der Textzeilen. Die genaue Abfolge der unterschiedlichen Buchstaben ist aber äußerst unregelmäßig, eben weil ja eine Information übermittelt werden soll.

In der Zelle befindet sich die genetische Information (DNA) im Zellkern und wird von bestimmten Enzymen abgeschrieben (Transkription). Die abgeschriebene Botschaft (messenger-RNA) wird in das Zellplasma transportiert und dort als Bauplan für die Synthese von Proteinen benutzt (Translation). Diesen Vorgang kann man anschaulich mit einer Bibliothek vergleichen, in der einige Kochbücher enthalten sind. Um die Bücher zu schonen, werden diese nicht mit in die Küche genommen, sondern einzelne Rezepte werden abgeschrieben, in die Küche gebracht, und mit ihrer Hilfe werden die Speisen zubereitet. Kommt es beim Abschreiben der Rezepte oder bei der Ausführung zu einem Fehler, so wird nur diese eine Mahlzeit mißlingen. Findet sich aber im Kochbuch ein falsches Rezept (Mutation), so wird es immer mißlingen. Wir sind es gewohnt, daß Fehler in der Regel zu Mißerfolgen führen und nur selten zu einem besseren Resultat. Und doch verläuft die gesamte Evolution nach einem Ausprobieren von zufälligen Schreibfehlern in den Rezepten. Ein unendlich geduldiger Gast entscheidet, welches Rezept gut und wieviel andere einfach nur fad sind. Und noch ein Bild drängt sich auf: immer das gleiche Essen ist langweilig! Fortschritt in der Biologie ist die Folge vieler kleiner Abweichungen. Die wahrhaft getreue Kopie schließt jeden Fehler und damit auch jede neue Erfahrung aus: Perfektionismus ist Stillstand. In der Sprache der Evolution heißt es zu unterscheiden zwischen Angepaßtheit und Anpassungsfähigkeit. In einer immergleichen Umwelt ist es gut, perfekt zu sein, aber in einer sich wandelnden Umgebung heißt es, das Alte zu variieren und Neues auszuprobieren.

Dieses Problem trifft auch auf die in jüngster Zeit bekanntgewordenen Möglichkeit der Klonierung von Säugetieren und damit prinzipiell auch die des Menschen zu. Wenn wir alle genetisch identisch sind, dann sind alle individuellen Eigenschaften nur die Folge von äußeren Einflüssen. Schönheit ist dann nur noch das Resultat von Ernährung und Körperpflege (wie es uns die Werbung schon heute oft einzureden versucht).

 

Linguistische Biologie

Die Biologen sind bei ihrer Suche nach der Natur des Gens zu ihrem eigenen Erstaunen mit einem Text konfrontiert worden. Die Molekulargenetiker benutzen Begriffe wie Transkription, Translation, genetischer Code, um die molekularen Mechanismen bei der Verarbeitung der genetischen Information zu beschreiben. Dabei wird aber übersehen, daß dies Vorgänge sind, die bei der Verarbeitung jedes Textes vorkommen, sei es nun ein Zeitungsartikel oder DNA. Als entdeckt wurde, daß der von der DNA abgeschriebene Text nachträglich geändert werden kann, wurde dies Edierung genannt und rief großes Erstaunen hervor, als wäre etwas sehr Unerwartetes entdeckt worden.

Jeder, der je einen Text abgeliefert hat, weiß jedoch, daß der Editor dort zumeist noch kräftig eingreift. Jeder Text wird vor dem Druck noch einmal Korrektur gelesen, deshalb ist es eben gerade nicht verwunderlich, wenn man einen solchen Mechanismus (proofreading) bei der Replikation der DNA wiederfindet. Interessanterweise wird gerade durch dieses Korrekturlesen die extrem hohe Genauigkeit beim Kopieren der DNA erreicht, die von den Physikern, die bei der Entdeckung der DNA eine entscheidende Rolle gespielt haben, aus quanten?mechanischen Überlegungen gar nicht für möglich gehalten wurde. Waren die Biologen also in gewisser Weise überrascht, daß sie es bei der Erbsubstanz DNA mit einem sprachlichen Text zu tun haben, so kam auch niemand auf die Idee, sich von Sprachtheoretikern sagen zu lassen, was daraus eigentlich alles folgt.

 

Biologische Linguistik

Man kann die Sprache des Menschen mit einem komplexen biologischen Organ vergleichen, das sich ähnlich wie das Auge oder die Flügel der Vögel im Laufe der Evolution durch Anpassung entstanden ist. Daß wir eine angeborene Sprachfähigkeit besitzen und Sprache nicht durch Lernen erwerben, hat N. Chomsky am deutlichsten ausgesprochen. Chomsky wies nämlich auf die Disparität zwischen Kenntnis und Erfahrung hin, die vielleicht das verblüffendste Faktum der menschlichen Sprache ist und die zu erklären das zentrale Problem der Sprachtheorie darstellt. Gemeint ist damit das krasse Mißverhältnis zwischen (wie man heute sagen würde) Input und Output beim Spracherwerb. Kinder lernen eine Sprache auch in einer Umgebung, in der nur wenig oder sehr ungenau gesprochen wird. Von Kindern, deren Eltern beide nur gebrochen eine Mischsprache (z. B. Pidgin-Englisch) sprechen, weiß man, daß diese wie selbstverständlich eine grammatisch einwandfreie Form dieser Sprache sprechen. Chomsky sprach deshalb von einer eingeborenen Urgrammatik. Dies wäre dann eines der wesentlichen Merkmale des Menschen. Trotz aller liebevollen Versuche unseren nächsten Verwandten, sprich Menschenaffen, das Sprechen beizubringen, sind diese nicht sehr weit über ein bloßes Zeigen auf Symbole für ihre Lieblingsspeisen hinausgekommen.

Wenn also die Fähigkeit zu sprechen eine biologische Eigenschaft ist und keine durch Lernen erworbene Fähigkeit, dann muß es Gene für Grammatik geben. Wenn sich nun Genetiker auf die Suche nach diesen Genen machen, dann suchen sie nach Grammatikmutanten. Es gibt tatsächlich Sprachfehler, die sich nach den Mendelschen Regeln in Familien vererben. J. Maynard-Smith von der Universität Sussex gibt ein Beispiel für einen solchen grammatischen Defekt, der bei 15 von 24 Mitgliedern einer Familie auftrat. Die Träger konnten einige Regeln zwar anwenden, aber nur nachdem sie jeden einzelnen Fall gelernt hatten. Ihnen fehlte für bestimmte Formen die Fähigkeit zur Verallgemeinerung, die es uns ja gerade ermöglicht, eine unendliche Zahl von neuen, nie zuvor gehörten und dennoch grammatisch einwandfreien Sätzen zu bilden. In der Sprache der Genetiker heißt das, daß es ein oder noch wahrscheinlicher viele Gene für Sprachkompetenz gibt. Daß diese Gene in irgendeiner Weise bei der Entwicklung des Gehirns beteiligt sind, liegt nahe. Dies macht die Suche nach diesen Genen aber auch nicht einfacher, wenn man weiß, daß an der Gehirnentwicklung eine sehr große Anzahl von Genen beteiligt sind.

 

Wörter in den Genen

Angesichts der Komplexität der in biologischen Systemen realisierten Proteinstrukturen erscheint die Wahrscheinlichkeit ihrer spontanen Entstehung nahezu unmöglich. Um diese geringe Wahrscheinlichkeit zu veranschaulichen benutzen Genetiker besonders gern das Gleichnis eines Affen, der wahllos auf die Tastatur einer Schreibmaschine haut und dann — wenn man ihm nur genügend Zeit läßt — alle Werke der Weltliteratur, einschließlich der Dramen von W. Shakespeare zufällig zu Papier bringt. Daß dies ein gutes Gleichnis für die Dauer der Ewigkeit ist, wird einem bewußt, wenn man sich auszurechnen versucht, welche Zeit der Affe allein für den Satz »To be or not to be, that is the question« benötigen würde.

Dieser Affe taucht übrigens bereits in einem Gedicht David Wilhelm Trillers auf (»Der Affe, ein seltsamer Buchdrucker«): Der Affe, der glaubt durch bloßes Ausschütten der Lettern »hier mit großem Glücke / und leichter Mühe Bücherdrücken / Soll dieses Bücherdrucken heißen? / Soll so dein Werk vonstatten gehen? / Die Lettern aufs Papier zu schmeißen / macht nicht, daß Bücher draus entstehen. / Wo nicht Verstand die Hände leitet, / wird kein gelahrtes Buch bereitet. / Wirf hundert Jahre und weiter fort / und doch entspringt kein kluges Wort.«

Nimmt man nun die Natur beim Wort und sucht in den von ihr hervorgebrachten Gensequenzen nach eben jenen klugen Wörtern, so wird man tatsächlich in einigen Fällen fündig. In den Aminosäuresequenzen der bisher bekannten Proteine finden zwar nicht die Dramen Shakespeares, aber einige bedeutsame Entdeckungen können gemacht werden. So findet sich das Kürzel von The Word Company (TWC) in einem Neurotoxin einer zentralasiatischen Cobra wieder. Der Wortschöpfer FRICKE selber taucht – zufällig (?) – in der Sequenz eines menschlichen »Brain Carriers« auf, und eines seiner Lieblingsworte, MIPSEL, ist wirklich Teil eines ABC(!)-Transporters.

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Neurotoxine: giftige Substanzen, die speziell die Weiterleitung von Nervensignalen hemmen und damit Lähmungen etc. hervorrufen können
Brain carrier, mitochondrialer: ein Protein, das den Transport von bestimmten Substanzen in die Mitochondrien (Zellorganellen) von Gehirnzellen bewerkstelligt
ABC-Transporter: ein Membranprotein, das Stoffe durch die Zell-Membran transportiert und eine ATP (Adenosintriphosphat)-Binding Cassette enthält

 

Prof. Dr. Michael Bölker unterrichtet Genetik an der Universität Marburg. Als Ausgangspunkt für weitere Fragen und Recherchen zur Biologie seien an dieser Stelle die »BioLinks« der Harvard University empfohlen.

© 1999 Michael Bölker & Adib Fricke, The Word Company.

©2004–2017 Adib Fricke, adibfricke.com.