Die Bausteine des Lebens – Interview mit Thomas Carell

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Im Auftrag von Laborjournal, dem Servicemagazin für Lebenswissenschaftler, durfte ich mich kürzlich mit Prof. Thomas Carell (LMU München) über präbiotische Evolution unterhalten; also über die Frage, wie vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren das Leben aus unbelebter Chemie entstanden sein könnte.

Die „Origin-of-Life“-Forschung ist ein ebenso spannendes wie kompliziertes Forschungsgebiet. Denn anders als z.B. bei der exzellent belegten Evolution der Pferde haben die Ereignisse, die ganz zu Beginn zur Entstehung des Lebens führten, keine direkten Spuren in Form von Fossilien hinterlassen. Trotzdem können Chemiker und Geologen plausible, nachprüfbare Szenarien entwerfen, wie die Entstehung des Lebens vor sich gegangen sein könnte. Und manche dieser Ereignisse haben Spuren in heutigen Genomen hinterlassen, „molekulare Fossilien“ sozusagen.

Eine Frage, die Chemiker wie Thomas Carell dabei besonders interessiert, sind mögliche Synthesewege, die zu den Bausteinen der RNA und DNA führten.

Mit freundlicher Erlaubnis von Laborjournal geben wir hier das Interview mit Prof. Carell wieder (ursprünglich erschienen in Ausgabe 4/2018)

Laborjournal: Nehmen wir an, sie säßen einem Kreationisten gegenüber, der sagt: Dass das Leben aus nicht-biologischen Vorläufermolekülen entstanden sein soll, daran könne er nicht glauben. Was würden Sie antworten? 

Thomas Carell (c)LMU

Thomas Carell (c)LMU

Thomas Carell: Die Darwinische Evolution in der Biologie ist ja wirklich gut mit Daten belegt, auch mit Fossilien. Wenn man den Stammbaum des Lebens zurückverfolgt, kommen Sie irgendwann zur Trennung der großen Reiche: Eukaryoten, Bakterien und Archaea. Geht man weiter zurück, landen Sie bei LUCA, dem „Last Universal Common Ancestor“; und damit zwangsläufig bei der Frage, wie diese Urzelle denn entstanden ist. Was kam davor? Wenn der Kreationist sagt, Gott habe die Urzelle auf die Erde geschickt – nun gut. Es gibt tatsächlich keinen direkten Beweis, dass eine chemische Evolution stattgefunden hat. Aber natürlich ist es sinnvoll, den Evolutionsprozess weiter in die Vergangenheit zu projizieren, zu den Bausteinen des Lebens.

Man landet dann auch beim berühmten Miller-Urey-Experiment von 1953. Miller hatte ein reduzierende „Uratmosphäre“ im Labor nachgebildet, ohne Sauerstoff, aber unter anderem mit Wasserstoff, Methan, Kohlenmonoxid,…

Carell: …sowie Stickstoff und Ammoniak. Und Energiezufuhr über Blitzentladungen. Die große Überraschung war, dass Miller tatsächlich schon sehr bald Bausteine des Lebens gefunden hat, inklusive einfacher Aminosäuren.

Wenn man heute auf dieses Experiment zurückschaut, muss man festhalten, dass die Uratmosphäre wohl ein wenig anders zusammengesetzt war, als Miller in den 1950er Jahren angenommen hatte – nicht ganz so stark reduzierend vor allem?

Carell: Ob Miller die atmosphärischen Bedingungen realistisch nachgestellt hat, darf man aus heutiger Sicht wirklich bezweifeln. Der bleibende Wert seines Experiments liegt aber in der Erkenntnis, dass man mit Blitzentladungen unter diesen Bedingungen leicht zu organischen Molekülen kommt. Man findet diese Moleküle auch im interstellaren Raum – das hat zum Beispiel die europäische Rosetta-Mission zum Kometen „Tschuri“ gezeigt.

Dass die Bausteine des Lebens relativ leicht entstehen können, ist schon ein starker Hinweis, dass nicht der liebe Gott ein paar Zellen auf die Erde geworfen hat, sondern dass vor dem Auftreten der ersten Zelle eine chemische Evolution stattfand.

Auf dem Weg von einzelnen Molekülen zur Urzelle gilt es eine Reihe schwieriger Fragen zu klären. Wo kommen die Bausteine des Lebens her, wie haben sie zueinander gefunden, wie bildeten sie so etwas wie einen Urmetabolismus. Und wie entstand eigentlich die Vererbung? Wo stehen wir bei diesen Fragen heute, gut 65 Jahre nach dem Miller-Urey-Experiment?

Carell: Bei der Frage nach dem Ursprung der Nukleobasen sind wir weitergekommen, wir kennen heute denkbare chemische Reaktionen. Die Gruppe von John Sutherland hatte im Jahr 2009 in Nature eine große Arbeit publiziert, die einen Weg zu den Pyrimidinbasen (C und T) demonstriert, und meine Gruppe hat später Synthesen gefunden, die zu den Purinbasen (A und G) führen.

Im Moment wird intensiv daran geforscht, wie unter präbiotischen Bedingungen phosphoryliert werden kann. In RNA und DNA sind die Basen ja über Phosphodiesterbindungen miteinander verknüpft. Auch da kennen wir Strukturen, basierend auf Arbeiten von Albert Eschenmoser (ETH Zürich), die präbiotisch denkbar sind und solche Phosphorylierungen erlauben.

Der nächste große Schritt ist: Wie kann unter präbiotischen Bedingungen eine Oligomerisierung erfolgen, denn in der RNA sind die Bausteine ja kettenförmig miteinander verknüpft. Das wissen wir noch nicht so recht, aber Jack Szostak, Nobelpeisträger an der Harvard Medical School, hat einige Ideen dazu entwickelt.

Die Bausteine des frühen Lebens müssen aber nicht unbedingt in genau der Form vorgelegen haben, wie wir sie heute gemeinhin kennen? Ihre Arbeitsgruppe beschäftigt sich ja auch intensiv mit modifizierten RNA-Basen und ihren Eigenschaften.

Carell: Das ist richtig. In dieser Hinsicht hatten mich Arbeiten von Eschenmoser, die jetzt 10 bis 15 Jahre alt sind, sehr beeindruckt. Natürlicherweise sehen wir RNA mit dem Zucker (der Ribose) als Fünfring, wir nennen diese Form Furanosid. Die Ribose kann aber auch als Sechsring vorliegen, als Pyranosid, und diese Form ist thermodynamisch günstiger.

Im Labor kann man RNA auch mit dieser alternativen Riboseform aufbauen, als pyranosylRNA (pRNA). Eschenmoser konnte zeigen, dass die pRNA nicht nur thermodynamisch günstiger ist, sie bildet auch die üblichen Basenpaarungen, genau wie natürliche RNA. Dieses Isomer der RNA ist eigentlich ein fantastisches System. Wieso nimmt die Natur das energetisch ungünstigere Produkt?

Viele denken ja, es gibt die vier Basen der RNA, und das ist alles, was man dazu wissen muss. Aber RNA ist voller modifizierter Basen, wir kennen über 120 modifizierte Strukturen, die für das Leben essentiell sind. Die Frage ist: Wo sind die alle hergekommen? Waren sie schon Teil der „Ursuppe” oder sind sie später entstanden? Bei der Entstehung des Lebens ging es chemisch gesehen jedenfalls sehr divers zu.

Ursuppe ist ein Stichwort, das uns vom „Wie“ zum „Wo“ führt: Wo sind diese Synthesen der ersten Biomoleküle geschehen? Es gibt alle möglichen, teils konkurrierende Szenarien. Geothermische Felder oder Tiefseeschlote könnten eine Rolle gespielt haben. Bestimmte Ton-Verbindungen werden ins Spiel gebracht. Erwähnen sollte man auch die Ideen von Günter Wächtershäuser, der Reaktionen mit Eisen-Schwefel-Verbindungen in die Diskussion einbrachte. Wieso eigentlich so kompliziert? Wieso sind die Forscher mit der Idee einer Ursuppe nicht zufrieden?

Carell: Wenn man aus einfachen Vorläufermolekülen komplexe Strukturen bilden will, dann ist das mit dem Aufbau von Ordnung verbunden. Ordnung zu schaffen kostet Energie. Wir müssen essen und trinken, um uns als hoch organisierte Struktur aufrecht zu erhalten, sonst zerfallen wir zu Staub. Und Energie musste auch für die Synthesen der präbiotischen Evolution irgendwo herkommen. Wächtershäuser hatte die geniale Idee, dass die nötige Energie aus einer Redoxreaktion stammen könnte. Eisen(II), Pyrit, wird zu Eisen(III) und die Redoxäquivalente treiben die Chemie an.

Sie haben kürzlich ein Paper veröffentlicht, das eine andere Idee untersucht. Zyklen aus feuchten und trockenen Phasen sowie Temperaturschwankungen spielen in diesem Szenario eine entscheidende Rolle für die Synthesen (Nature Communications 9: 163). Man könnte sich das bildlich vielleicht so vorstellen, dass Wasser in einer Lagune immer wieder über vulkanisch aktive Uferbereiche schwappt.

Carell: Wir sagen in dem Paper – und da sind wir auch gar nicht die ersten – dass die Energie für die Synthese der Bausteine des Lebens auch aus schwankenden Umweltbedingungen stammen könnte. Durch Fluktuationen der äußeren Bedingungen können Reaktionen in Gang kommen. Wir konnten zeigen, dass man aus der Vielzahl möglicher Reaktionen diejenigen herausfiltern kann, die zu den Bausteinen der RNA führen; und zwar alleine durch unterschiedliche Gestaltung dieser Fluktuationen, also der Temperatur- und der Nass/Trocken-Zyklen. Dabei entstehen übrigens auch wieder modifizierte Basen, die wir noch heute in genetischen Systemen finden. Wir können also postulieren, dass es sich bei den heute vorhandenen modifizierten Basen quasi um molekulare Fossilien handelt.

Es gibt grundsätzlich zwei Ansätze, wie man sich der Entstehung des Lebens annähern kann: „Bottom up“, indem man versucht, die Synthesewege der präbiotischen Moleküle nachzustellen, wie Sie es eben erklärt haben. Man kann aber auch „Top down“ in heute lebenden Organismen nach molekularen Fossilien suchen, die vielleicht Hinweise auf die ersten Lebensformen geben. Gibt es schon Resultate bei denen man sagen kann: Hier passt der Bottom-up- und der Top-down-Ansatz gut zusammen?

Carell: Eine Arbeit von William Martin aus Düsseldorf hat mich wirklich überrascht (Nature Microbiology, doi:10.1038/nmicrobiol.2016.116). Martin hat sich in einer Stammbaumanalyse mit heute lebenden Organismen angeschaut, welche Verbindungen vermutlich schon in der Urzelle vorhanden waren, unter anderem welche modifizierten Basen damals wohl schon vorkamen. Viele der Verbindungen, die Martin „top down“ identifiziert hat, kamen auch bei unseren Fluktuationsexperimenten heraus. Hier habe ich schon den Eindruck, dass unsere Ansätze schön konvergieren.

Ganz allgemein scheint mir das aber ein schwieriger Aspekt der Origin-of-Life-Forschung zu sein: Wie unterscheidet man theoretisch mögliche und tatsächlich plausible Szenarien der präbiotischen Evolution?

Carell: Wichtig ist, dass wir Chemiker mit den Geologen reden; dass wir uns klarmachen, wie die Bedingungen auf der frühen Erde waren. Wir hatten es vorhin ja schon angesprochen, die Atmosphäre der frühen Erde war wohl nicht so reduzierend, wie man vor Jahrzehnten mal angenommen hatte. Auch in der Geologie entwickelt sich das Wissen weiter, und unsere Synthesen müssen zu den Erkenntnissen der Geologen passen.

Die chemische Evolution ist an Tiefseeschloten vorstellbar, oder in Lagunen durch die Fluktationen von Ebbe und Flut… oder sind Bausteine des Lebens vielleicht an verschiedenen Orten unter unterschiedlichen Bedingungen entstanden? Interessant finde ich, dass unter unterschiedlichen Bedingungen doch immer die gleichen Bausteine entstehen, die Purine zum Beispiel. Das scheint eine Art Naturgesetz zu sein.

Damit wären wir bei einer Arbeit ihrer Gruppe über die Entstehung der Purinbasen, die Sie 2016 in Science publiziert hatten (Vol. 352: 833-836) … 

Carell: Genau, wir konnten in der Arbeit eine, wie ich finde, recht plausible Synthese der Purinbasen zeigen. Die Purine bestehen aus einem Sechsring mit einem Fünfring, sie sind also ein wenig komplizierter als die Pyrimidinbasen, die nur aus einem Sechsring bestehen. Leslie Orgel hatte bereits in den 70er-Jahren denkbare Synthesewege gezeigt, die aber aus heutiger Sicht nicht mehr viel erklären können. Wir konnten zeigen, dass man mit Bausteinen, wie sie zum Beispiel auch die Rosetta-Sonde auf dem Kometen „Tschuri“ gefunden hat, die Purinbasen relativ sauber und in guten Ausbeuten produzieren kann.

… und ohne Purin- und Pyrimidinbasen gibt es keine RNA. Ein Stichwort müssen wir in dem Zusammenhang noch abhaken, die „RNA-Welt“ – also die Idee, dass zu einer bestimmten Phase in der Frühzeit des Lebens die RNA das entscheidende Biomolekül war. Ist das heute Konsens unter den Origin-of-Life-Forschern?

Carell: Was ist schon Konsens? Es gibt immer Wissenschaftler, die gängige Vorstellungen ablehnen und nach anderen Wegen suchen. In der Öffentlichkeit wird das oft als Kakophonie empfunden. Es ist aber wichtig, dass sich einige aus dem Pulk lösen, auch mit abstrusen Ideen, denn vielleicht kommt ja etwas Interessantes dabei heraus.

Ich denke aber, dass die Mehrzahl der Forscher von der RNA-Welt überzeugt ist, auch aus philosophischen Gründen. Die Evolution beruht ja auf den drei Prinzipien Replikation, Diversität, und Selektionsdruck durch die Umgebung. Ohne Replikation ist Evolution nicht denkbar. Wenn Sie nun in heute lebenden Zellen Moleküle suchen, die diese Aufgabe erfüllen können, dann finden Sie nur DNA und RNA. Eine wichtige Einsicht ist außerdem, dass kurze RNA-Stränge die Fähigkeit zur Selbstreplikation haben. Die RNA ist also ein Molekül, das zwischen Genotyp und Phänotyp steht.

Man kann sich ein System der Replikation auch mit Peptiden ausdenken, aber man muss dazu einen komplexen Metabolismus postulieren. Ich bin trotzdem froh, dass es Forscher gibt, die nicht an die RNA-Welt glauben und an der Idee des „Metabolism First“ arbeiten – vielleicht kommt da einmal etwas extrem Interessantes und ganz Neues heraus! Im Moment ist die RNA-Welt aber gesetzt, würde ich sagen.

Was sind die spannenden, ungelösten Fragen, die Origin-of-Life-Forschung in Zukunft beantworten sollte?

Carell: Ich kann da nur für mich sprechen, aber mich würde eine chemische Synthese interessieren, die Purin- und Pyrimidinbasen zusammen erzeugt. Wie könnten die vier Basen miteinander entstanden sein, in einem einzigen Teich? Der nächste Schritt ist auch interessant: Wie kam es zur Oligomerisierung, wie haben sich die Basen zu langen Fäden zusammengelagert?

Und wir haben ein Henne-Ei-Problem zu lösen. Wir wissen, dass RNA Informationen kodiert und katalytisch aktiv sein kann – das ist die Basis der RNA-Welt-Theorie. Wir wissen aber auch, dass die RNA irgendwann „entschieden“ hat, dass es Aminosäuren und Proteine geben soll. RNA macht Proteine und Proteine machen RNA. Die RNA schafft sich einen Katalysator, der die eigene Replikation durchführt.

Auf dem Weg dahin könnte es eine unbekannte Spezies gegeben haben, die sowohl RNA als auch Protein war. Dann hat sich diese Spezies getrennt in reine RNA und reine Proteine.

Heute ist die Schnittstelle zwischen RNA und Protein das Ribosom, eine Maschine, die selbst aus RNA und Proteinen besteht; wobei die katalytische Komponente die RNA ist und die Proteine nur helfen. Ich finde die Frage faszinierend, wie der Übergang von der RNA-Welt zu einer RNA-plus-Protein-Welt stattgefunden hat.

.. und schließlich zu einer DNA-RNA-Protein-Welt.

Carell: Ja, irgendwann ist eines dieser Proteine in der Lage gewesen, eine OH-Gruppe wegzunehmen und aus RNA DNA zu machen – offenbar ein selektiver Vorteil.

Von der RNA-Welt und dem Übergang zur RNA-Protein-Welt ist in heute lebenden Organismen aber nicht mehr viel zu sehen?

Carell: Da bin ich gar nicht so sicher. Es gibt ja katalytische RNAs in unseren Zellen, zum Beispiel RNAs, die sich selbst spalten.

Vielleicht sind die „alten Moleküle“ einfach in komplexere Strukturen eingebunden worden. Und es gibt auch in heutigen Organismen RNA-Basen, die Aminosäuren tragen, zum Beispiel in den tRNAs. Vielleicht sind das Überbleibsel der frühen RNA-plus-Proteine-Welt.

Vergessene Archäologie: Steinwerkzeuge so alt wie Dinos?

brandt-vergessene-archaeologieSteine, wie von Menschenhand bearbeitet: Immer wieder stößt man auf solche Funde, die mit ihren Formen und Bruchkanten an steinzeitliche Werkzeuge (Steinartefakte) erinnern. Einige dieser sogenannten Eolithen sind über 50 Millionen Jahre alt. Nur: Damals, im sogenannten Tertiär, gab es noch gar keine Menschen!

Muss also die Menschheitsgeschichte umgeschrieben werden, wie der Autor Michael BRANDT („Vergessene Archäologie“) meint? Keineswegs! – sagt der Kreationismuskritiker Martin NEUKAMM. In seinem Beitrag erklärt er anhand wissenschaftlicher Primärliteratur und zahlreicher Experten-Aussagen, warum gesplittertes Gestein aussehen kann wie Werkzeug. BRANDTs Argumentation wird dabei umfassend kritisiert. Es wird dargelegt, warum aus wissenschaftlicher Sicht an eine Rehabilitierung der Eolithen nicht zu denken ist. Mit 36 Abbildungen.

Eine Kurzversion des Beitrags ist in der Zeitschrift Skeptiker erhältlich.

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Die wichtigsten Argumente zusammengefasst: 

 

1. Der Steinzeitforscher Christian FUCHS („Steinzeit & Co.“) bemerkt, dass der größte Teil der von BRANDT in seinem Buch „Vergessene Archäologie“ präsentierten Fotografien und Zeichnungen nicht aussagekräftig sei. Wissenschaftlicher Standard sei eine Abrollung mit senkrechten Ansichten aller Flächen. Bei BRANDT hingegen fehlen meist wichtige Ansichten wie etwa die Lateralkanten, die der Fachmann beispielsweise für die Bestimmung der sogenannten Abbauwinkel(Winkel zwischen Schlagfläche und Abbaufläche) braucht. Folglich sei ohne strenge Inaugenscheinnahme der Originale (Autopsie) kein potenzielles Artefakt belegbar.

Besonders problematisch ist die Beurteilung fraglicher Artefakte aufgrund von (historischen) Zeichnungen. Zwar versuchen seriöse Zeichner, ein objektives Abbild zu schaffen, doch subjektive Komponenten sind unvermeidbar. Im Text wird ein besonders problematisches Beispiel aus BRANDTs Buch vorgestellt und diskutiert.

 

2. Nach BRANDTs Auffassung sind bestimmte Schlagmerkmale und Formen an Steinen hinreichend für die Artefaktbeurteilung. Die meisten Fachleute sind sich jedoch einig, dass die Merkmale zwar Anhaltspunkte liefern. Sie erlauben es aber in der Regel nicht, einfache kantenbearbeitete, atypische Steinwerkzeuge von Naturbruch sicher zu unterscheiden. Der Grund: Sämtliche Merkmale, die einfache Steinartefakte aufweisen, können auch an durch Naturbruch zustande gekommenen Abschlägen auftreten. So hat sich im Laufe des 20. Jahrhunderts die sichere Unterscheidung zwischen einfachen Artefakten und Naturbruch zusehends als problematisch herausgestellt. Zahlreiche Wissenschaftler, die mit der Materie zu tun haben, gelangen zu dem Schluss, dass sich in der Grauzone zwischen Naturbruch und paläolithischen Artefakten keine objektiven Merkmale zur Unterteilung formulieren lassen. Oft erlauben nur subjektive Einschätzungen, abhängig vom Maßstab des Betrachters, eine Qualifizierung als Artefakt.

 

3. Menschlich wirkende Schlagmerkmale kommen auch an Stücken vor, die aufgrund anderer Merkmale als Artefakte ausscheiden (ADRIAN 1948, S. 23). Deshalb sind nicht nur die Schlagmerkmale bei der Merkmalsanalyse maßgeblich. Ein wichtigeres Beurteilungskriterium ist der sog. Habitus. So zeigt sich bei genauer Untersuchung, dass sich auch unter BRANDTs „Elite-Stücken“ zahlreiche Stücke befinden, die nur teilweise artefaktähnlich sind, als potenzielle Artefakte also nicht infrage kommen.

 

4. Der Steinzeitforscher Walther ADRIAN erbrachte im Rahmen seiner umfassenden Eolithenstudie Belege dafür, dass einfachste Steinwerkzeuge wie Schaber, Kratzer, Bohrer usw. unter bestimmten Voraussetzungen lokal gedrängt auf natürliche Weise entstehen. Seine Argumentation stützt sich auf die Tatsache, dass in norddeutschen Aufschlüssen der ungestörten Grundmoräne der Saale-Vereisung fast alle „Werkzeuge“ und Schlagmerkmale wie Schlagbuckel, Schlagflächenreste, Dorsalnegative und regelmäßige Kantenretuschen vertreten sind, denen Forscher bereits in den tertiären Inventaren RUTOTs begegnet waren.

Die norddeutschen Eolithen  scheiden jedoch aus mehreren Gründen als Artefakte aus:

  • Insbesondere fragile, artifizielle Abschläge haben bei längerem Transport im Eis oder nach mehrmaliger Umlagerung durch den Gletscher kaum Chancen, kenntlich zu bleiben. Vereinzelt ist dies zwar möglich. Aber aufgrund der Dispersion (weitläufigen Verstreuung) sowie aufgrund der zerstörerischen Kräfte im Innern der Gletscher werden die Spuren von anstehendem Material nachgewiesenermaßen sehr schnell gering. Das heißt: Je stärker sich artefaktähnliche Abschläge in den Grundmoränen konzentrieren, desto unplausibler ist, dass es sich um Artefakte handelt. Ausgerechnet dort bargen Wissenschaftler und Sammler Zehntausende von Eolithen, darunter viele Stücke, die sich nicht von Steinwerkzeugen unterscheiden. Die natürliche Herkunft der norddeutschen Eolithen lässt sich nicht vernünftig in Zweifel ziehen.  BRANDT versucht zwar anhand einer kaum anerkannten Studie zu zeigen, dass hochenergetische, glaziale Verlagerungen Artefakt-Merkmale oft intakt lassen (CHLACHULA & LE BLANC 1996). Aber diese Studie hat wenig Beweiskraft und wird von den meisten Wissenschaftlern als sehr problematisch eingestuft (DRIVER 2001; GILLESPIE et al. 2004, S. 619; HAYNES 2002, S. 55f; PECK 2011, S. 21f). Außerdem widerspricht deren Annahme allen bisherigen Erfahrungen der norddeutschen Glazialforscher, etwa den Geschiebeuntersuchungen von M. SAURAMO in Finnland und von G. LUNDQVIST in Schweden.
  • Wer annimmt, es handele sich bei den norddeutschen Eolithen um mittelpaläolithische Werkzeuge, kann das Fehlen entsprechender Leitformen im saaleeiszeitlichen Geschiebe nicht schlüssig erklären. Zum Beispiel entdeckten Archäologen am Fundplatz Markkleeberg bei Leipzig neben Schabern und Kratzern vor allem Faustkeile sowie Kerne und Klingen der Levallois-Technologie (Abb. 32). Der Habitus dieser Stücke spricht für ihre Werkzeugnatur.

Fazit: Entgegen BRANDT steht außer Frage, dass geologische Prozesse unter bestimmten Voraussetzungen artefaktähnliche Stücke lokal in größerer Zahl produzieren, obwohl wir noch nicht genau wissen, wie die Natur sie im Einzelnen hervorbrachte. Die Frage, ob dergleichen möglich war, ist logisch unabhängig von der Frage, wie es möglich war. Aus diesem Grund gilt ADRIANs Arbeit bis heute als Meilenstein in der Artefakt- bzw. Eolithenforschung.

 

5. Ein weiterer Grund für die Annahme, dass es sich bei den Eolithen um natürliche Bildungen handelt, sind die oft  unmerklichen Übergänge, die man an einigen Eolithen-Fundorten von typischen Eolithen bis zu Steinen mit ganz rohen und natürlich aussehenden Absplitterungen usw. antrifft. Zum Beispiel führt BRANDT eine Serie von „Doppelschabern“ vom Kent-Plateau an. Aufgrund der ähnlichen Form sieht er in diesen Fundstücken vom Kent-Plateau Werkzeuge aus Menschenhand. Doch es handelt sich um eine Auswahl. Ohne Selektion des Fundguts zeigen sich völlig andere Verhältnisse – von einer signifikanten Häufung bestimmter Artefaktformen kann nicht gesprochen werden.

 

6. Es gibt keinerlei merkmalsunabhängige Indizien für die Artefaktnatur der fraglichen Eolithen-Funde. Das Gegenteil ist der Fall:

  • Komplexe, flächenretuschierte Stücke wie Faustkeile, Blatt- und Stielspitzen (Pfeilspitzen), Levallois-Kerne, Cleaver usw., die aufgrund ihres Habitus eindeutig als Artefakte eingestuft würden, sind unter den Eolithen praktisch nie vertreten. Und wenn doch, dann in atypischer Ausprägung, ohne intentionellen Habitus und nie in einem Kontext, der eine menschliche Kultur belegt. Die überwiegende Mehrheit der Eolithen sind sehr einfache, kantenbestoßene Abschläge und derbe, chopperartige „Kerne“, die aufgrund ihrer Einfachheit keine belastbaren Schlüsse über ihre Herkunft zulassen.
  • Es gibt auch nicht einen einzigen Fundort, an dem das zur Diskussion stehende Flintmaterial einmal in einer intakten Kulturschicht vorkäme. Kein einziger Eolith wurde in einem Kontext geborgen, der eine menschliche Aktivität – unabhängig von grundsätzlich mehrdeutigen Schlagmerkmalen – überzeugend belegen würde.
  • Die eolithische „Kultur“ tritt vom Tertiär bis in die Bronzezeit hinein völlig unverändert neben hochentwickelten Industrien auf. Es ist zwar grundsätzlich möglich, dass primitive und höher entwickelte Kulturen nebeneinander bestehen können. Dass aber eine sich im Wesentlichen immer gleichbleibende eolithische Technik immerzu neben – und oft sogar räumlich eng – höher entwickelten Techniken fortbestanden haben sollte, kann selbst mit der weitgehendsten Voraussetzung der „eolithischen Mentalität“ nicht überzeugend nachgewiesen oder erklärt werden.
  • Die Eolithen finden sich nie an plausiblen Lagerplätzen von Homo, sondern fast durchweg in geologischen Terrains, die das natürliche Vorkommen von Feuerstein kennzeichnen. Das nahezu exklusive Auffinden der Eolithen in Zonen mit Zerreiß- oder Bruchstellen, in der Nähe von Küstengebieten, Gletschern, Flussufern usw. ist ein Argument dafür, dass natürliche Rollung und Pressung, Druck und Stoß, speziell an Feuersteinen Wirkungen hervorzubringen vermögen, die ihnen den Anschein von Artefakten verleihen. Auch wenn man annimmt, dass Menschen häufig an solchen Plätzen wohnten, finden sich unzweifelhafte Werkzeuge auch außerhalb dieser Terrains, weil sie die Menschen mitnahmen und an Jagdplätzen zurückließen.

Kurz: Solange nicht Kriterien erfüllt sind, die über Schlagmerkmale hinausgehen und menschliche Aktivitäten im Zusammenhang mit den Funden glaubhaft machen, kann der Artefaktcharakter der Funde nicht als bestätigt gelten. Es ist daher sinnlos, die evolutive Menschheitsgeschichte anhand unsicherer Frakturmerkmale von Steinen infrage zu stellen, die fast nur an natürlichen Feuersteinvorkommen gefunden wurden und eine umfangreiche Dislozierung erfahren haben.

 

7. Selbst wenn sich manche Eolithen als Artefakte erwiesen, spräche dies noch lange nicht für einen menschlichen Ursprung. Eine relativ aktuelle Studie (PROFFITT 2016) zeigt: Kapuzineraffen sind in der Lage, einfache Abschläge sowie Kerne und Schlagsteine mit Impaktmarken herzustellen, die absichtlich erzeugten Geräten von Homininen ähneln. Dieses Verhalten kann auch bei ausgestorbenen Affen verbreitet gewesen sein. Was die von BRANDT erwähnten „Primitivindustrien“ anbelangt, ist es schwierig bis unmöglich, einfache menschliche Artefakte von natürlichen Produkten oder Primaten-Erzeugnissen zu unterscheiden.

 

8. BRANDTs Vergleich von Eolithen mit ähnlich einfachen, anerkannten Artefakten, etwa mit Funden der Moustérien- und Oldowan-Kulturen ist irreführend: Auch wenn sich die Stücke ähneln, bedeutet das nicht, dass sich die Fundumstände ähneln und gleiche Entstehungsursachen naheliegen.

Bei der Absicherung der Oldowan-Funde beispielsweise ist weniger die Struktur der Steine als der Befund maßgebend: Zum einen sind die Steine an verschiedenen Fundstellen mit Überresten der Hominiden-Gattung Australopithecus und frühen Vertretern der Homininen vermengt. Zum anderen belegen Zusammensetzungen Abbausequenzen von bis zu 50 und mehr Abschlägen, und Schnittmarken an Tierknochen sprechen für den Gebrauch der Abschläge. Außerdem findet man im klassischen Oldowan Lagerplätze, dazu Haufen zerlegter Knochen, denen das Mark fehlt. Solche Belege für eine menschliche Kultur fehlen bei den Eolithen vollständig.

 

9. BRANDT behauptet pauschal, lokal gehäuftes Entstehen artefaktähnlicher Steine sei sehr unwahrscheinlich. Er kann diese These jedoch nicht überzeugend belegen. Teils stützt er sich auf Nichtwissen, teils auf einfachste Schüttel- und Rüttelexperimente, deren Aussagewert umstritten ist. Vor allen Dingen ignoriert BRANDT die erwähnte Tatsache, dass die von ihm zur ausreichenden Bewertungsgrundlage erhobenen Artefakt-Merkmale auch an Stücken auftreten, die aufgrund anderer Merkmale als Artefakte ausscheiden! Wenn das kein Indiz für die natürliche Entstehung der Artefakt-Merkmale ist, was dann?

 

10. Der Autor reduziert die natürliche Entstehung artefaktähnlicher Steine auf Zufallsfaktoren. (Er hat dazu sogar ein Zitat manipuliert, ohne dies kenntlich zu machen.) Der Steinzeitforscher Walther ADRIAN hat jedoch erklärt, warum bestimmte Merkmale wie regelmäßige Retuschen, einseitige Kantenbearbeitung usw. unter bestimmten Voraussetzungen auch natürlich entstehen. Sie werden teils von der Wachstumsstruktur des Flints begünstigt – eine Erkenntnis, die BRANDT ignoriert.

 

11. BRANDT verdreht die Beweislast: Anstatt nachzuweisen, dass die Merkmale der Eolithen dazu geeignet sind, eine (prä-) pliozäne Existenz des Menschen hinreichend sicher zu belegen, fordert er, die Archäologie solle „evidenzbasiert begründen“, dass „durch zufällige Naturprozesse häufig artefaktähnliche Steine entstehen“. Doch er erkennt die erwähnten Evidenzen gar nicht an. Stattdessen legt er den Schwerpunkt auf das Fehlen experimenteller Hinweise. So bemängelt er immer wieder, experimentell erzeugte Geofakte entsprächen nicht bis in die Details jenen Eolithen, die sehr gut gearbeiteten Artefakten gleichen. Damit legt er die methodologische Messlatte unrealistisch hoch an.

Naturprozesse lassen sich für gewöhnlich nicht im Freiland- oder Laborexperiment nachstellen. So wäre es unsinnig zu fordern, der Wissenschaftler möge die Kontinentaldrift oder die Entstehung des Erdmagnetfeldes, die Bildung von Fossilien, Gebirgen usw. experimentell zeigen. Im Idealfall lassen sich einzelne Aspekte der betreffenden Vorgänge simulieren. Die Prozesse im Ganzen sind aber nur indirekt (theoretisch) erschließbar. Dasselbe gilt im vorliegenden Fall. BRANDT setzt sich so dem Verdacht aus, gegenüber der modernen Wissenschaft eine Immunisierungsstrategie zu gebrauchen. Dazu schreibt der Steinzeitforscher Christian FUCHS:

„Nehmen wir an, BRANDT würde behaupten, der Neandertaler sei nicht ausgestorben, dann müsste das Erbgut sämtlicher Menschen untersucht werden, um diese These zu widerlegen. Hier zeigt sich deutlich, wie die umgekehrte Beweislast BRANDT & Co. in die Hände spielt. Würde BRANDT wissenschaftlich argumentieren, so müsste er den Beweis erbringen, dass der Neandertaler nicht ausgestorben ist, beispielsweise anhand der DNA-Analyse eines lebenden Menschen. Hier zeigt sich, warum es so schwierig ist, BRANDT auf wissenschaftlicher Ebene zu antworten.“

12. In den Naturwissenschaften spricht derzeit nichts dafür, dass im Tertiär Menschen lebten. Deshalb kann nicht vernünftig anhand der Struktur einfachster Naturprodukte auf deren Existenz geschlossen werden. Es ist ja nicht so, dass wir mit tertiären Überresten eines Automobils konfrontiert wären, die eine menschliche Industrie belegen würden. Vielmehr haben wir es mit einfachsten Naturprodukten zu tun! Trotzdem versucht BRANDT, seine Hypothese zu retten. Er behauptet, der Artefaktstatus der tertiären Steine würde hauptsächlich deshalb nicht akzeptiert, weil er den gängigen evolutionären Vorstellungen widerspricht.

Träfe dies zu, wären nicht nur grundlegende Erkenntnisse der Evolutionsbiologie falsch, sondern auch intersubjektiv gültiges Wissen aus der Archäologie, der Paläanthropologie und Genetik. Zum Beispiel findet man in Ostafrika Fossilien von Urmenschen, die sich in Gestalt und Kultur dem Menschen zusehends annähern, je jünger sie sind, angefangen mit Australopithecus afarensis (ca. 3,3–2,5 Mio. Jahre alt) über Homo habilis (ca. 2,5–1,9 Mio. Jahre) bis hin zum frühen Homo erectus (1,9–0,5 Mio. Jahre). Dies spricht dafür, dass es vor mehr als 2,5 Mio. Jahren zwar menschenähnliche Primaten gab, aber keine Menschen. Zudem kann man durch Auswertung genetischer Marker die Ausbreitungs- bzw. Besiedlungswellen von Homo sapiens rekonstruieren. Auch sie schließen eine frühere Existenz des Menschen in Europa aus.

All diese Befunde müssten falsch sein! Auch die meisten kernphysikalischen Datierungen wären nach BRANDTs Ansicht unhaltbar. Um seine Ansicht zu begründen, zitiert er beispielsweise den Eolithenskeptiker Hugo OBERMAIER (1908), der feststellt, dass der Formenkreis der Eolithen über die Jahrmillionen hinweg absolut gleich bleibt. Dies, so Obermaier weiter, „widerspricht jeglichem Gesetze von Entwicklung, das sich nicht bloß somatologisch, sondern auch intellektuell unfehlbar ausprägen müsste“ (S. 303f). Ein schwerwiegendes Argument gegen BRANDTs These! Doch er deutet es in seinem Sinne um und stützt damit seine Behauptung, dass die gesamte Erdgeschichte nur wenige Tausend Jahre umfasse. Dies ergibt aber nur dann Sinn, wenn als erwiesen vorausgesetzt wird, was es zu belegen gilt – nämlich dass es sich bei den Eolithen um menschliche Artefakte handelt. Der Zirkelschluss in BRANDTs Argumentation ist offensichtlich.

BRANDT übergeht, dass die Jahrmillionen des Tertiärs unabhängig von etwaigen tertiären Artefakten und populationsdynamischen Überlegungen belegt sind, nämlich durch Isotopen-Datierungen. Um sie infrage zu stellen, müsste der Autor essentielle Teilstücke und Methoden der Kernphysik, wie die sehr zuverlässige Isochronenmethode, angreifen, statt höchst umstrittene Annahmen über tertiäre Artefakte zu treffen. BRANDT kann dies weder leisten noch beabsichtigt er es. Zudem übersieht er etwas Wesentliches: Wären die vielen unabhängigen Erkenntnisse falsch, die das Bild der evolutionären Hominisation ergeben, wäre der Versuch, ein halbwegs einheitliches Bild von der Menschheitsgeschichte zu skizzieren, im Ansatz stecken geblieben.

 

13. Den wichtigsten Grund, warum die tertiären Eolithen aus Sicht des Autors menschengemacht sein müssen, kann man BRANDTs Buch leider nicht entnehmen: weil die Menschheit nach seinem evangelikalem Weltverständnis nicht evolvierte, sondern von einem Schöpfer, zeitgleich mit der Erde, vor etwa 6.000 Jahren ins Dasein gerufen wurde. Lange erdgeschichtliche Epochen ohne Spuren menschlichen Daseins würden sich in diesem Weltbild schlecht ausnehmen. Was liegt da näher, als eine historische Kontroverse aufzufrischen?

BRANDT vermeidet es peinlichst, den religiösen Hintergrund seiner Behauptungen auch nur anzudeuten. Dieser kann nur indirekt, über seine Autorschaft in evangelikalen Gruppierungen sowie über die Hartnäckigkeit, mit der er eine wenige Tausend Jahre junge Erde gegen erdrückende Widerlegungsinstanzen vertritt, erschließen. Und BRANDT versucht gar nicht erst, die im Vergleich zum „Eolithenproblem“ weitaus schwerwiegenderen Probleme seiner Weltdeutung auszubuchstabieren. Dies sind insbesondere jene, die bei der Stauchung der Menschheitsgeschichte auf wenige Tausend Jahre zutage treten. Würde er dies tun, würde offenbar, dass seine Schlussfolgerungen alles andere als eine Erklärung für die Herkunft der Eolithen liefern. Dann müsste man einrechnen, dass wir etwa 5.000 Jahre Menschheitsgeschichte haben, die durch Schrift und Bildwerke historisch datierbar ist.

Selbst wenn BRANDT ein Weltalter von 10.000 Jahren zugestehen sollte, blieben für die Vorgeschichte der Gattung Homo lediglich 5.000 Jahre. Das bedeutet, dass sich Homo, nachdem das erste Menschenpaar erschaffen wurde, in ein paar Dutzend Generationen über ganz Afrika und Eurasien ausgebreitet und überall seine alt- und mittelpaläolithischen Artefakte hinterlassen haben müsste. In ein paar Dutzend weiteren Generationen müsste er die jungpaläolithischen Artefakte über die ganze Erde verstreut haben. Nebenbei besiedelte Homo sapiens Australien und den amerikanischen Kontinent. Weitere Dutzende Generationen später haben wir die neolithischen Kulturen mit Ackerbau und Viehzucht. Ein paar Dutzend Generationen später kommen wir bei den ersten Flächenstaaten und bei der Geschichte im engeren Sinn an. Dieses Szenario ist unverträglich mit allem, was wir über die eigene Vorgeschichte wissen – weit über das hinaus, was wir bis hierher anführten. Ganz zu schweigen von den Inzuchtproblemen, die sich einstellen, wenn sich die Nachkommen eines Paares fortlaufend untereinander fortpflanzen.

In Mittel- und Westeuropa folgen mehrere gut unterscheidbare jungpaläolithische Kulturen aufeinander. Diese können im Zeitprofil des Kreationismus jeweils nur ein paar Generationen gedauert haben. Wie haben es unsere neolithischen Vorfahren geschafft, in rasantem Tempo Kulturpflanzen und domestizierte Tiere zu züchten? Dieser Prozess müsste ebenfalls in wenigen Generationen abgelaufen sein. Mit den Ergebnissen der Züchtungsforschung sind solche Annahmen unvereinbar. Und wie passen die durch die Genomik belegten Wanderungs- und Austauschprozesse der weltweit verstreuten Populationen von Homo überhaupt in ein solches Zeitraster?

Fazit: BRANDTs Buch zielt nicht auf wissenschaftliche Erkenntnis, sondern auf die Substitution aktuell gut gesicherten Wissens durch einen Schöpfungsmythos, den er aus dem von ihm bevorzugten Heiligen Buch ableitet, auch wenn er jegliche Andeutung dazu vermeidet.

 

Allgemeines Fazit:

 

Hinsichtlich des Plädoyers für die Wiederanerkennung der Eolithen kann das Buch „Vergessene Archäologie“ nicht überzeugen. Sein Autor wählt eine für sich allein betrachtet unsichere Diagnostik (die Ähnlichkeit tertiärer Steine mit einfachsten Steinwerkzeugen) und zieht daraus gewagte Schlüsse über das Alter der Menschheit. Weitaus zuverlässigere Argumente und Argumentcluster, die seine Schlüsse widerlegen, werden entweder ignoriert oder mit fragwürdigen Einwänden angegangen. Doch die Unverträglichkeit der Eolithen-Hypothese mit gut untermauerten Erkenntnissen der Archäologie, Paläanthropologie, Genetik usw. konterkariert die Möglichkeit einer positiven Rückbesinnung auf die These von der Existenz des Tertiärmenschen bereits im Ansatz.

Gänzlich verfehlt ist die Argumentation für eine nur wenige Tausend Jahre „junge“ Erde: Selbst wenn sich herausstellte, dass einige (oder alle) frühtertiären Eolithen menschengemacht wären, läge BRANDTs Weltsicht jenseits aller Vernunft. Widerlegt wäre dann zwar die aktuelle Sicht auf die Evolution des Menschen. BRANDTs Kurzzeit-Argumentation jedoch ist in einem Ausmaß problembehaftet, dass sie nicht als wissenschaftliche Alternative in Betracht käme.

Und so kommen wir auf die Ausgangsfrage zurück: Wurden die Eolithen überwiegend aufgrund weltanschaulicher Vorurteile der Forschungsgemeinschaft, die an der Evolutionstheorie nicht rütteln wolle, zu Geofakten erklärt? Nein, eine solcherart subjektive Validierung würde von der Forschergemeinschaft nicht toleriert. BRANDTs historisch überkommene Eolithen-Hypothese ist selber ein Beispiel dafür; sie krankt daran, dass sie in Bezug auf das gesicherte historische Wissen unserer Zeit nicht mehr glaubwürdig ist.

Das Buch „Vergessene Archäologie“ überspielt diese Tatsache systematisch. So spricht der Autor vom „Diktat des Vorgeschichtsparadigmas, wonach Menschen im Tertiär nicht gelebt hätten“ (S. 281). Warum „Diktat“? Da ein Spektrum von Befunden gegen die vorpliozäne Existenz des Menschen spricht, kann man schwerlich von einem „Diktat“ sprechen – man braucht dafür nicht einmal evolutionäre Vorannahmen zu bemühen. Es läge am Autor selbst, dieses „Paradigma“ mit guten statt mit schlechten Argumenten zu widerlegen.

Was ist in diesem Zusammenhang unter guten Argumenten zu verstehen? Die Antwort darauf kann man dieser Arbeit entnehmen: Fände BRANDT in den tertiären Schichten Europas Knochen von Homo, bearbeitete Tierknochen oder komplexe Kernsteine in verschiedenen Abbaustadien, wäre die Eolithen-Hypothese diskutierbar. Bürge er dort Rohsteine und Abschläge, deren Artefaktcharakter sich durch Zusammensetzung sichern ließe, wäre seine Kritik bedenkenswert. Fände er artefaktähnliche Steine in von Natur aus gesteinsfreien Sedimenten oder könnte er intakte Kulturschichten mit aktivitätsspezifischen Lokalitäten wie Killsites, Ateliers und Lagerplätze glaubhaft machen, würde die historische Diskussion neu befeuert.

Nichts von all dem trifft zu. Die Eolithen finden sich nie an plausiblen Lagerplätzen von Homo, sondern fast durchweg in geologischen Terrains, die das natürliche Vorkommen von Feuerstein kennzeichnen. Das nahezu exklusive Auffinden der Eolithen in Zonen mit Zerreiß- oder Bruchstellen, in der Nähe von Küstengebieten, Gletschern, Flussufern usw. ist ein Argument dafür, dass „natürliche Rollung und Pressung, Druck und Stoß, speziell an Feuersteinen Wirkungen hervorzubringen vermögen, die ihnen den Anschein von Artefakten verleihen“ (OBERMAIER 1908, S. 296).

Auch wenn man annimmt, dass Menschen häufig an solchen Plätzen wohnten, finden sich unzweifelhafte Werkzeuge auch außerhalb dieser Terrains, weil sie die Menschen mitnahmen und an Jagdplätzen zurückließen (HOFFMANN 2009, S. 28). Es ist sinnlos, die evolutive Menschheitsgeschichte anhand unsicherer Frakturmerkmale von Steinen infrage zu stellen, die fast nur an natürlichen Feuersteinvorkommen gefunden wurden und eine umfangreiche Dislozierung erfahren haben.

 

Links:

http://www.ag-evolutionsbiologie.net/pdf/2017/vergessene-archaeologie.pdf

http://www.ag-evolutionsbiologie.net/html/2017/vergessene-archaeologie.html

 

Graduelle Evolution der Blatt-Mimikry

Der Schmetterling Kallima paralekta sieht mit geschlossenen Flügeln aus wie ein totes Blatt. Wie entstand diese Tarnung durch Nachahmung (Mimikry) im Lauf der Evolution? Schritt-für-Schritt oder doch in einem großen Sprung?

Schmett

Flügel v. K. paralekta (unten rechts) und verwandte Arten. Suzuki et al, Fig 1 (Ausschnitt) , CC-BY

Wieso die Blatt-Imitation für heute lebende Kallima-Arten vorteilhaft ist, liegt auf der Hand. Der Schmetterling wird nicht so leicht gefressen und hat daher Chancen, mehr Nachkommen in die Welt zu setzen als das auffällige Tier vom Nachbarbusch, das gerade von einem Fressfeind verspeist wird.

Kniffliger ist schon die Frage, auf welchen evolutionären Wegen diese spezielle Mimikry entstand. Denn Vorfahren von K. paralekta oder K. inachus sahen aus wie ganz normale Schmetterlinge, ebenso wie viele heute lebende, nahe verwandte Arten anderer Gattungen. Weiterlesen

Debatte um die Evolutionstheorie der Zukunft

Brauchen wir eine neue Evolutionstheorie? So die Überschrift eines Artikels in Spektrum der Wissenschaft. Hoppla, was ist los? Ist die alte Evolutionstheorie kaputt? Müssen wir uns eine neue basteln?

Eine Seite aus Darwins Notizbuch

Eine Seite aus Darwins Notizbuch

Nein, natürlich nicht. Aber ist es angesichts einer ganzen Reihe neuer Forschungsrichtungen nicht an der Zeit, eine „Extended Synthesis“ einzuläuten, eine „erweiterte Synthese“ also? Darum dreht sich der Spektrum-Artikel, der schon einige Wochen zuvor auf Englisch im Magazin Nature erschienen war und aus zwei Teilartikeln besteht, in Form einer Debatte Pro & Kontra.

Auf der einen Seite stehen Kevin Laland und eine Reihe Kollegen, die das Konzept der erweiterten Synthese befürworten.

Die „noch nicht erweiterte“ Synthese, damit wäre dann wohl die derzeitige Standard-Version der Evolutionstheorie gemeint, die im Wesentlichen auf die sogenannte Modern Synthesis aus den 1920er und 30er Jahren aufbaut. Weiterlesen