Einleitung
In dieser Folge von "Live Longer World" interviewt Gastgeberin Aastha Simes den renommierten Biologen Dennis Noble, einen Pionier auf dem Gebiet der Systembiologie und Autor von "Dance to the Tune of Life" Das Gespräch dreht sich um die Grenzen reduktionistischer Ansätze in der Biologie, die Bedeutung des Verständnisses biologischer Systeme als zusammenhängende Netzwerke und die Fehler des Neodarwinismus. Noble berichtet über seinen Weg von der reduktionistischen Forschung an Ionenkanälen hin zu einem integrativen Ansatz, der Einblicke in die Funktionsweise von Lebensprozessen auf mehreren Ebenen der Verursachung bietet. Sie erörtern auch die philosophischen Grundlagen der Biologie, die Rolle des Sinns im Leben und die Frage, wie sich die moderne Wissenschaft verändern muss, um unser Verständnis von Langlebigkeit voranzubringen.
Wesentliche Erkenntnisse
- Dennis Noble stellt neodarwinistische Ansichten in Frage und plädiert für einen integrativen Ansatz in der Biologie, der die Top-Down-Kausalität und die Rolle biologischer Systeme als Ganzes anerkennt.
- Reduktionistische Ansätze sind nur begrenzt in der Lage, komplexe biologische Phänomene vollständig zu erklären; die Systembiologie bietet ein umfassenderes Verständnis.
- Epigenetische Vererbung spielt eine entscheidende Rolle in der Evolution und stellt die traditionelle Ansicht in Frage, dass allein die DNA biologische Merkmale und Vererbung bestimmt.
- Philosophie und Biologie sollten nicht getrennt werden - das Verständnis des Zwecks und der zielgerichteten Aktivität ist wesentlich für das Verständnis des Lebens.
- Lehrbücher müssen neu geschrieben werden, um die Fortschritte im Systemdenken, in der epigenetischen Vererbung und in der Top-down-Kausalität widerzuspiegeln.
Zusammenfassungen
Vom Reduktionismus zur Systembiologie
Die Folge beginnt mit Dennis Noble, der über seine frühe Arbeit am University College London berichtet, wo er aufgrund seiner Forschungen über Ionenkanäle und Zellmembranen als eine führende Persönlichkeit der reduktionistischen Biologie galt. Er beschreibt, wie sich seine Ansichten im Laufe der Zeit weiterentwickelten und er von einem streng reduktionistischen Ansatz zu einer stärker systemorientierten Perspektive überging. Dieser Wandel wurde durch seine Erkenntnis vorangetrieben, dass die Bewegung von Ionen durch Zellmembranen von globalen Eigenschaften wie der Zelloberflächenspannung beeinflusst wird, die verschiedene zelluläre Prozesse integriert.
Noble erklärt, dass der Reduktionismus - die Konzentration auf die Komponenten eines biologischen Systems - zwar seinen Platz hat, aber nicht ausreicht, um das gesamte Bild des Lebens zu verstehen. Er betont, wie wichtig es ist, zu berücksichtigen, wie Eigenschaften auf höherer Ebene, z. B. das elektrische Potenzial einer Zellmembran, das Verhalten der einzelnen Komponenten beeinflussen können. Diese integrative Sichtweise, die er als Top-Down-Ansatz bezeichnet, ermöglicht ein umfassenderes Verständnis biologischer Prozesse, das der Reduktionismus allein nicht bieten kann. Noble betont auch, wie wichtig es ist, reduktionistische und integrative Ansätze zu kombinieren, anstatt sie als sich gegenseitig ausschließend zu betrachten.
Neo-Darwinismus in Frage stellen
Eines der zentralen Themen des Gesprächs ist Nobles Kritik am Neo-Darwinismus, insbesondere an dessen reduktionistischen Annahmen über die genetische Vererbung. Noble argumentiert, dass die Vorstellung von der DNA als einem sich selbst replizierenden Molekül, wie sie von Persönlichkeiten wie Richard Dawkins vertreten wird, irreführend ist. Er weist darauf hin, dass die DNA-Replikation den Kontext einer lebenden Zelle erfordert und dass der Prozess weit von der kristallartigen Perfektion entfernt ist, die in der neodarwinistischen Rhetorik oft unterstellt wird. Noble kritisiert auch das Konzept der Weismann-Barriere, das besagt, dass genetische Informationen nur von der DNA zum Rest des Organismus fließen und nicht umgekehrt.
Stattdessen betont Noble die Rolle epigenetischer Prozesse bei der Vererbung. Er erklärt, wie Zellen Vesikel freisetzen, die RNAs und andere Moleküle enthalten, die die Keimbahn beeinflussen können und sich so auf künftige Generationen auswirken. Dies stellt die traditionelle Ansicht in Frage, dass nur DNA-Mutationen die Evolution vorantreiben, und deutet darauf hin, dass erworbene Eigenschaften tatsächlich vererbt werden können - ein Konzept, das eher der lamarckschen Evolution als dem neodarwinistischen Modell entspricht. Noble erwähnt auch, wie der Neodarwinismus auf der Annahme beruht, dass die DNA der primäre Bauplan für das Leben ist, was seiner Meinung nach eine zu starke Vereinfachung des komplexen Zusammenspiels der Faktoren ist, die zur Entwicklung und zum Verhalten eines Organismus beitragen.
Die Bedeutung der Top-Down-Kausalität
Noble erörtert auch das Konzept der Top-Down-Kausalität, das sich darauf bezieht, wie Strukturen und Funktionen auf höherer Ebene in biologischen Systemen das Verhalten von Komponenten auf niedrigerer Ebene beeinflussen können. Er führt das Beispiel der Herzrhythmusstörungen an und erklärt, dass man zum Verständnis solcher Zustände nicht nur einzelne Ionenkanäle betrachten muss, sondern auch, wie sich die Wellen der elektrischen Aktivität im Herzen als Ganzes ausbreiten. Diese ganzheitliche Sichtweise steht in krassem Gegensatz zum reduktionistischen Fokus auf einzelne molekulare Interaktionen.
Das Gespräch berührt die Grenzen aktueller Lehrbücher der Evolutionsbiologie, in denen die Bedeutung des Denkens auf Systemebene oft ignoriert wird. Noble plädiert dafür, diese Lehrbücher so umzuschreiben, dass sie Konzepte wie Top-down-Kausalität und epigenetische Vererbung enthalten, die für ein genaueres Verständnis der Funktionsweise biologischer Systeme entscheidend sind. Er berichtet von seinen Erfahrungen bei der Organisation eines Treffens in der Royal Society, das auf den Widerstand etablierter Wissenschaftler stieß, die nicht bereit waren, die neodarwinistische Orthodoxie in Frage zu stellen, und verdeutlicht damit die Schwierigkeiten bei der Förderung neuer Ideen in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Noble betont, dass die Annahme einer Top-down-Kausalität zu einem umfassenderen Verständnis biologischer Phänomene führen kann, bei dem die Wechselwirkungen auf höheren Organisationsebenen die Ergebnisse auf molekularer Ebene beeinflussen.
Philosophie und der Zweck des Lebens
Die Diskussion nimmt eine philosophische Wendung, als Noble über die Divergenz zwischen Wissenschaft und Philosophie nachdenkt. Er kritisiert, dass die Mainstream-Biologie das zielgerichtete Verhalten von Organismen abtut, und argumentiert, dass die Anerkennung zielgerichteter Aktivitäten für das Verständnis des Lebens wesentlich ist. Noble zieht Parallelen zwischen biologischen Systemen und künstlicher Intelligenz und vertritt die Ansicht, dass lebende Organismen ebenso wie KI-Systeme so konzipiert sind, dass sie zielgerichtet auf ihre Umwelt reagieren.
Noble teilt seine Bewunderung für Philosophen wie Spinoza, die sich gegen die reduktionistischen Ansichten von Descartes wandten. Er ist der Ansicht, dass ein ganzheitliches Verständnis des Lebens die Anerkennung der zweckmäßigen Wechselwirkungen innerhalb biologischer Systeme erfordert, die durch die isolierte Betrachtung einzelner Komponenten nicht vollständig erklärt werden können. Diese Sichtweise deckt sich mit seiner umfassenderen Kritik am Reduktionismus und seiner Forderung nach einem stärker integrativen Ansatz in der Biologie. Noble betont auch, dass das Leben selbst in der Lage ist, sein eigenes Verhalten und sogar seine genetische Ausstattung als Reaktion auf Umweltherausforderungen zu verändern, was eine Form von Zweckmäßigkeit ist, die von der Mainstream-Biologie oft nicht anerkannt wird.
Die Rolle der Epigenetik in der Evolution
Das Gespräch geht auch tief auf die Epigenetik und ihre Rolle bei Vererbung und Evolution ein. Noble erklärt, dass epigenetische Veränderungen, wie z. B. Modifikationen in der RNA und der Einfluss von Vesikeln, Auswirkungen darauf haben können, wie Merkmale von einer Generation an die nächste weitergegeben werden. Er argumentiert, dass die epigenetische Vererbung die neodarwinistische Auffassung in Frage stellt, wonach die Evolution ausschließlich durch zufällige Mutationen in der DNA angetrieben wird. Noble führt Beispiele dafür an, wie diese epigenetischen Faktoren den Fortpflanzungserfolg beeinflussen und möglicherweise eine Rolle bei der Artbildung spielen können, indem sie Unterschiede in den Paarungspräferenzen oder der physiologischen Kompatibilität hervorrufen.
Noble weist darauf hin, dass viele dieser epigenetischen Prozesse in biologischen Systemen allgegenwärtig und für das Verständnis der Anpassung und Entwicklung von Organismen entscheidend sind. Er betont, dass es bei der Evolution nicht nur um zufällige genetische Veränderungen geht, sondern um ein komplexes Zusammenspiel von genetischen, epigenetischen und Umweltfaktoren. Diese erweiterte Sichtweise von Vererbung und Evolution hat erhebliche Auswirkungen darauf, wie wir die Entwicklung von Arten und die Mechanismen, die die biologische Vielfalt vorantreiben, verstehen.
Zusammenfassung
Diese Folge von "Live Longer World" bietet eine zum Nachdenken anregende Erkundung der Grenzen des Reduktionismus in der Biologie und der Notwendigkeit eines integrativen, systembasierten Ansatzes. Dennis Nobles Einsichten stellen die neodarwinistische Ansicht in Frage, dass die DNA die einzige Determinante des Lebens ist, und betonen stattdessen die Bedeutung der epigenetischen Vererbung, der Verursachung von oben nach unten und die Rolle der biologischen Systeme als Ganzes. Seine Forderung, die Biologie-Lehrbücher entsprechend umzuschreiben, unterstreicht die Notwendigkeit eines Paradigmenwechsels im Verständnis des Lebens und der Evolution.
Insgesamt unterstreicht das Gespräch, wie wichtig es ist, die Komplexität in der biologischen Forschung zu begreifen und die Verflechtung der Lebensprozesse anzuerkennen. Indem sie über den Reduktionismus hinausgehen, können Wissenschaftler ein tieferes Verständnis dafür entwickeln, wie lebende Systeme funktionieren, was zu effektiveren Ansätzen für Gesundheit und Krankheit führen kann. Nobles Betonung der philosophischen Aspekte der Biologie, einschließlich der Rolle des Zwecks und der zielgerichteten Aktivität, fügt der Diskussion eine wichtige Dimension hinzu und ermutigt die Wissenschaftler, umfassender über die Natur des Lebens nachzudenken und darüber, wie wir unser Verständnis von Langlebigkeit am besten voranbringen können.