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Der beteiligte Forscher

Der erste Eindruck ihrer Duettgesänge ist von höchster Harmonie und Kooperation. Im dichten Regenwald helfen sie dem singenden Pärchen sich wiederzufinden, nachdem sie einzeln durchs Unterholz huschten. (D. Mennill, zitiert nach Lingenhöhl 2008)

Ein mögliches Modell der Dynamik im Song-Control-System wird durch das singbezogene Abfeuern von High Vocal Center Neuron Pattern (HVC), die auf den robusten Kern (RA) projizieren, stark erwartet … Wir nehmen an, dass diese HVC-Neuronen domino-ähnliche Aktivitätsketten bilden, die das Timing des Songs steuern. (aus: M. Long und M. Fee 2008)

Beide Zitate stammen aus Arbeiten, die 2008 publiziert wurden und repräsentieren zwei Arten der Annäherung an den Forschungsgegenstand: sie beschreiben auf unterschiedliche Weise den Vogelgesang. Wie kommt die Bedeutung des Gesanges mit der Beschreibung der neuronalen Prozesse zusammen? Was bedeuten die beiden Ansätze für die Beziehung zwischen Mensch und Natur?

An diesen Fragen arbeiten wir mit dem Ziel, zu einem umfassenden Verständnis des Lebendigen und der Lebensprozesse beizutragen. Interdisziplinäre Ansätze zielen auf den Mehrwert, den die Zusammenschau der Methoden und Ergebnisse verschiedener Wissenschaftszweige schafft.

Am Institut wurde eine Palette phänomenologischer Methoden erarbeitet und erprobt, denen die naturwissenschaftlichen Arbeiten Goethes zugrunde liegen. Die kritische Reflexion der eigenen methodischen Vorgehensweise und deren wissenschafts- und erkenntnistheoretische Fundierung sind integraler Bestandteil der Arbeit und das gemeinsame Kernstück der verschiedenen Disziplinen. Je nach Forschungsperspektive – als externer Beobachter oder Beteiligter – bringt der Wissenschaftler unterschiedliche Ergebnisse hervor.

Der Leibbegriff nach Jonas und Schmitz bildet eine der Grundlagen, um Leben zu erfassen. Goetheanismus und Anthroposophie erweitern das Spektrum bis zu einer Beobachtung nichtsinnlicher Zusammenhänge. Orientierungswissen steht dabei stärker im Vordergrund als Verfügungswissen.

Nicht Baukasten, sondern Netzwerk – die Idee des Organismus in Genetik und Epigenetik

Johannes Wirz

Der rasche Fortschritt in der molekularen Biologie kann nicht darüber hinwegtäuschen, dass die grundlegende Beziehung zwischen den Erscheinungsformen der Organismen (Phänotyp) und ihrer genetischen Konstitution (Genotyp) noch weitgehend ungeklärt ist. Diese Klärung, so die erste These, ist nicht möglich, weil Lebewesen nicht Realisierungen ihres genetischen Programms darstellen, sondern es im Gegenteil aktiv interpretieren. [...]

Meisterhaft beschreibt Pablo Jensen (2001), Wissenschaftshistoriker und Quantenphysiker an der Universität Claude-Bernard in Lyon, Möglichkeiten und Grenzen einer quantenphysikalischen Betrachtung der makroskopischen Welt.

«Die rigorose Erklärung der Eigenschaften verschiedener Materialien mit Hilfe von Atomen bleibt schwierig und fragmentarisch. [...] Darüber hinaus ist diese Beziehung gepflastert mit Approximationen, die man ohne Kenntnis des endgültigen Ergebnisses gar nicht hätte machen können.»

Ersetzt man «Materialien» durch «Organismen» und «Atome» durch «Gene», so trifft der Satz auch für die Situation in der molekularen Genetik zu. Die Existenz von Genen ist so wenig bestritten wie diejenige von Elementarteilchen, die Beziehung zwischen genetischer Information und organismischer Bedeutung jedoch bis heute weitgehend ungeklärt. [...]

Das Gen in der phänotypischen und molekularen Genetik

[...] 1995 erhielt Edward Lewis zusammen mit Christiane Nüsslein-Vollhard und Eric Wieschaus den Nobelpreis für Medizin. Mit genialen Kreuzungsexperimenten und phänotypischer Analyse hatte er die Genetik der Segmentidentität bei Drosophila studiert und durch Inaktivierung eines so genannten homöotischen Gens (Ubx) eine Fliege mit vier Flügeln erzeugt (Lewis 1978). Ubx durfte also als Repressor der Flügelbildung auf dem dritten Brustsegment betrachtet werden[...]

Ob der molekulare Bauplan, d.h. die Vernetzung aller relevanten Gensequenzen, die schließlich bei Drosophila zu Kopf-, Brust- oder Abdominalsegmenten führen, je entschlüsselt werden wird, ist ungewiss. Vergleichende Studien mit verschiedenen Organismengruppen sprechen klar dagegen, weil diese Gene auch bei Maus und Mensch mit völlig anderen Bauplänen als Drosophila vorkommen (Wirz 2000). Als notwendige Bedingung sind sie zwar auch hier in der Embryonalentwicklung unabdingbar, jedoch nicht hinreichend für die Erklärung spezifischer, «kausaler» Entwicklungsprozesse. Selbst bei Tieren wie den Schmetterlingen, die den Zweiflüglern relativ nahe verwandt sind, zeigten sich Überraschungen. Obwohl Ubx bei den Lepidopteren ebenfalls einen Transkriptionsfaktor codiert, ist seine organismische Bedeutung diametral verschieden (Levine 2002, Ronshaugen et al. 2002). Die Flügelbildung bei Schmetterlingen wird durch Ubx nicht unterdrückt, sondern stimuliert! Die organismische Bedeutungsvergabe ist also von der jeweiligen Tierart abhängig. Die Gensequenz wird artspezifisch interpretiert – sie ist nicht hinreichende Ursache, sondern notwendige Bedingung für die Realisierung von Entwicklungsvorgängen. Die Ursache für die phänotypische Ausprägung ist das Lebewesen als Ganzes.

Dass aus der Kenntnis der molekularen Funktion oder der Basensequenz in einem Gen kein phänotypisches Merkmal abgeleitet werden kann und dass Bedeutungsvergaben nicht in den Genen, sondern in ihren Trägern liegen, bestätigen Untersuchungen anderer Genaktivitäten eindrücklich (siehe z.B. Moss 2005, der diesen Befund intensiv diskutiert; Wirz 1997). In der modernen Genetik wird die Erbsubstanz oft als Text, das menschliche Genom als Buch des Lebens bezeichnet. Deshalb mag ein einfaches Beispiel den beschriebenen Sachverhalt verdeutlichen. Welche Bedeutung hat die Zeichenfolge «HAT»? In der deutschen Sprache ist es eine Verbform. Der Engländer bezeichnet mit ihr eine Kopfbedeckung und für den Norweger bedeutet sie «Hass». Je nach Sprache wird dieser Code anders interpretiert. Jeder Versuch, den Sinn alleine aus der Reihenfolge der Buchstaben abzuleiten, muss scheitern [...]

Der Text ist ein Auszug aus dem gleichnamigen Artikel von Johannes Wirz (Elemente der Naturwissenschaft 88 (2008), S. 5-21.), den sie hier herunterladen können.

Unbeabsichtigte phänotypische Effekte einzelner Geninsertionen in Kartoffeln - Beurteilung der Entwicklungsdynamik und Blattmorphologie

Ruth Richter, Jos van Damme and Johannes Wirz

Eine Reihe unbeabsichtigter phänotypischer Effekte einer genetischen Modifikation bei der Kartoffelsorte Bintje. In Pflanzen dieser Sorte wurden zwei verschiedene Gen-Konstrukte eingeführt: Ein Viscotoxin Gen aus der Mistel und ein Aminolävulinat Gen aus der Bäckerhefe.

Die gentechnisch veränderten (GV) Pflanzen und entsprechende Kontrollen wurden in zwei unterschiedlichen Wuchsbedingungen untersucht. Die GV Pflanzen zeigten Unterschiede in Entwicklungsdynamik und Alterungsprozess; Abweichungen in der Pflanzengestalt, in der Form der Knollen und der Blätter konnten beobachtet werden. Einige Unterschiede in der Blattform zeigten Interaktionen zwischen Pflanze und Umgebung und weisen somit auf eine veränderte Anpassungsplastizität hin.Die begleitende Untersuchung von phänotypischen Unterschieden zwischen den drei kommerziellen Sorten Bintje, Appell und Naturella ergab, dass das Set der verwendeten morphologischen Charaktere auch geeignet ist, Sortenunterschiede festzustellen. Die Ergebnisse zeigen, dass phänotypische Unterschiede zwischen Pflanzen derselben Sorte mit oder ohne Fremdgen ebenso ausgeprägt sind, wie diejenige zwischen Pflanzen mit unterschiedlichen genetischen Hintergründen.Die vorliegende Studie steht im Kontrast zu Analysen, in denen das Profil von Eiweissen (Proteom) oder Stoffwechselprodukten (Metabolom) untersucht wurde und in welchen die Unterschiede zwischen den GV Varianten und den Kontroll-pflanzen kleiner waren, als diejenigen zwischen Varietäten oder Sorten.

Was ist "wirklich"? – zum Verhältnis der "gesehenen" zur "getasteten" Welt

Johannes Kühl

Der grosse englische Schriftsteller Owen Barfield beginnt sein Buch Saving the Appearences mit dem Satz: "Look at a rainbow" – um dann die Frage zu stellen: Ist er wirklich da, existiert er? Denn das Bedenken mag sich einstellen: Man kann ihn wohl sehen, aber nicht berühren. In diesem Sinne ist alles, was wir sehen, nur Bild. Im Alltag fällt das nicht weiter auf, was wir da sehen, ist in gewissem Rahmen auch tast- und greifbar. Oft ist uns das Sehen sogar nur ein Hinweis auf ein zu Tastendes, auf einen Gegenstand. Aber schon der Blick in einen Spiegel zeigt uns, wie Seh- und Tastraum auseinanderfallen können: Wir blicken in einen neuen Raum, gelegentlich "Spiegelraum" genannt, in dem sich alles "vernünftig" verhält, in den wir aber niemals hineingreifen können.

Ähnliches erfahren wir beim schrägen Blick in ein Wasserbecken: Der für das Sehen gehobene Grund bleibt für das Tasten in der gleichen Tiefe. – Wir sind geneigt zu sagen: "In Wirklichkeit" bleibt er unten, damit andeutend, dass wir Getastetes als "wirklicher" empfinden als Gesehenes.

Es gibt noch andere ähnliche Situationen, wo wir die tastbare Wirklichkeit anders einschätzen als das, was wir sehen:  So wird niemand sagen, der Freund, der sich auf dem Fahrrad entfernt, wird "wirklich" kleiner – obwohl das gesehene Bild tatsächlich kleiner wird. Hier erkennt man, dass Grössenangaben im Bereich des Sehens nicht mit einem Längenmass gemacht werden können, sondern eher, indem man den Anteil des Gesichtsfeldes angibt, den ein Bild oder eine Strecke ausfüllen; für Strecken wäre ein solches Mass der Sehinkel, unter dem sie erscheinen.

Bleibt man im Bereich des Sehens, d.h. im Gebiet der Optik, so ist diese Trennung von Sehraum und Tastraum von sekundärer Bedeutung. Hier ist allein das Gesehene, sind die Bilder relevant. Allenfalls bei  Fragen nach der Entstehung von Helligkeit und Dunkelheit kommen andere Vorgänge wie Erwärmung, chemische oder elektrische Prozesse usw. in Betracht. [...]

Für unseren Zusammenhang ist es wichtig sich klar zu machen, dass die gesehene Welt durchaus von der getasteten verschieden sein kann, dass es aber eher psychologische Gründe sind, die uns das Getastete "wirklicher" erscheinen lassen. Für die Optik sind gerade die Bilder, das Gesehene "wirklich". Niemand würde beim Regenbogen oder bei der perspektivischen Verkürzung von "Sinnestäuschung" sprechen.

Diese Beobachtungen können lehren, die Wahrnehmung als solch ernst zu nehmen. Ihre Beurteilung ergibt sich aus dem Kontext, nicht anhand einer vorher gewussten, vorgegebenen "Wirklichkeit". [...]

Der Text ist ein Auszug aus dem Buch Höfe, Regenbögen, Dämmerung.
Die atmosphärischen Farben und Goethes Farbenlehre

(Verlag Freies Geistesleben 2011, S. 13-14)
von Johannes Kühl.