Epigenetik:
Lamarck hatte (fast) recht

In Kürze
Die Giraffe bekam einen langen Hals, weil sie das Laub der hohen Bäume fressen wollte - mit diesem Zerrbild seiner Evolutions­theorie wurde Jean-Baptiste de Lamarck gerne verspottet. Jeder war sich sicher: Nur spontane Gen-Mutationen können das Erbgut verändern, nicht die direkte Interaktion mit der Umwelt.
Jean-Baptiste de Lamarck (1744-1829) veröffentlichte 1809 die erste zusammenhängende Evolutionstheorie. (Bild: Valerie75)
Doch die Wissenschaft vollzog eine Kehrtwende: Das Wechselspiel von Genom und Umwelt - die Epigenetik - ist nun ein brandaktuelles Thema. Lamarcks Ansehen ist deutlich gestiegen. Seine Evolutionstheorie hat das allerdings nur zum Teil rehabilitiert1.
Lange Zeit interessierten sich Forscher allein für die Abfolge der Buchstaben im Erbgut - die DNA-Sequenz. Alle wesentlichen Informationen für die Entwicklung eines Lebe­wesen sind dort gespeichert. Doch die Erbinformation ist veränderbar: Markierungen auf den einzelnen Buchstaben (den DNA-Basen) können Teile des Genoms an- oder abschalten. Die Aktivität einzelner Gene wird so an die aktuellen Bedingungen angepasst.
Diese neue Informationsebene auf dem Genom, das Epigenom (epi: griech. auf, darüber), wird auch von der Umwelt beeinflusst. Und genau damit beschäftigt sich die Epigenetik - dem Zusammenspiel zwischen Umwelt und Genom.

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In Kürze

  • Lamarck nahm an, dass die Umwelt die Entwicklung von Körperorganen bedingt
  • neue Erkenntnisse der Epigenetik zeigen, dass die Umwelt tatsächlich das Genom beeinflussen kann
  • doch epigenetische Änderungen sind nicht zielgerichtet und - zumindest bei Säugetieren - nicht dauerhaft vererbbar
  • die Epigenetik ist daher keine Bestätigung von Lamarcks Evolutionstheorie
Umwelt-Einflüsse waren auch ein zentraler Punkt in Lamarcks Theorie (vom Genom wusste er noch nichts). Der Gebrauch oder Nicht-Gebrauch von Organen sollte deren Funktion verändern, und diese Änderungen würden an die Nach­kommen vererbt. So entwickelte sich die Giraffe und ihr langer Hals.
Die Epigenetik rehabilitiert Lamarck in einem Punkt: Die Umwelt spielt eine direkte Rolle bei der Ausprägung und Ver­wen­dung der Erbinformation. Doch zwei weitere, sehr entscheidende Punkte seiner Theorie bleiben fragwürdig.
Erstens, gemäß Lamarck erfolgen Veränderungen zielgerichtet. Körper­organe entwickeln sich Schritt für Schritt auf eine höheres Niveau, und jeder Schritt bedeutet eine bessere Anpas­sung an die Umwelt.
Die Epigenetik sieht etwas anderes: Das Epigenom steuert vor allem die Zusammen­arbeit der Zellen innerhalb eines Organs, nicht die Entwicklung eines Organs und den Erwerb einer neuen Funktion. Nur wenige epigenetische Markierungen werden an die nächste Generation vererbt -und die stellen keinen sichtbaren neuen Entwicklungsschritt dar.
Zweitens, Lamarcks Veränderungen werden an alle folgenden Generationen weitergegeben. Eine stabile Vererbung von epigenetischen Markierungen gibt es vielleicht bei Pflanzen, aber wohl nicht bei Säugetieren. Spätestens in der dritten Generation ist das Epigenom wieder in seinem ursprünglichen Zustand2 - die Veränderung sind kurzlebig und tragen nicht zum evolutionären Fortschritt bei.
Dazu kommt, dass die Vererbung erworbener Eigenschaften nur ein Teilaspekt von Lamarcks Evolutionstheorie war (die auch bei seinen Zeitgenossen wenig umstritten war). Der Kern seiner Lehre lautete: Leben entsteht in einem spontanen Prozess der Urzeugung und entwickelt sich kontinuierlich zu einem höheren Zustand weiter. Diese Urzeugung erfolgte mehrfach unabhängig voneinander und brachte die unter­schiedlichen Lebensformen hervor. Pflanzen, Tiere und Menschen hätten somit keinen gemeinsamen Vorfahren. Spätestens an diesem Punk kollidiert Lamarcks Theorie frontal mit der modernen Naturwissenschaft.
Die neuen Erkenntnisse der Epigenetik taugen bislang kaum dazu, Lamarcks Theorien zu rechtfertigen. Aber sie bieten Anlass, Lamarcks Ruf zu rehabilitieren: Er war ein sorg­fältiger Wissenschaftler mit bleibenden Leistungen, wenn auch eher bei der Erforschung der Wirbellosen - und sei es nur, weil er diesen Begriff in die Biologie eingeführt hat.
Und so ist es auch eine Fadenwurm, der das erste eindeutige Beispiel für eine Lamarck'sche Vererbung liefert: Der Wurm bildet eine Resistenz gegen Viren aus - und vererbt sie, unabhängig vom Genom, an viele nachfolgende Generationen weiter3. Zumindest bei den Wirbellosen, seinem eigentlichen Fachgebiet, hat Lamarck mit seiner Evolutions­theorie teilweise recht behalten.
Niemand weiß, ob uns die Epigenetik noch mehr überraschende Erkenntnisse bescheren wird. Vielleicht wird man doch noch irgendwann die Evolutionstheorie um ein Kapitel mit dem Namen Lamarck erweitern müssen.
1 Handel et al., Is Lamarckian evolution relevant to medicine?, BMC Medical Genetics 2010, vol. 11, pp. 73-5 (link)
2 Finer et al., The Hunt for the Epiallele, Environmental and Molecular Mutagenesis 2011, vol. 52, pp. 1-11 (link)
3 Rechavi et al., Transgenerational Inheritance of an Acquired Small RNA-Based Antiviral Response in C. elegans, Cell 2011, vol. 147, pp. 1248-56 (link)
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