Kitabı oku: «Schöpfung ohne Schöpfer?»

Gibt es eine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie?

Reinhard Junker & Markus Widenmeyer

Naturwissenschaftliche Theorien genügen einem nomologischen* Erklärungsmodell: Sie formulieren empirisch gehaltvolle Gesetzmäßigkeiten, also Gesetzmäßigkeiten, die aus Beobachtungsdaten ableitbar sind, und erklären Phänomene spezifisch auf Grundlage solcher Gesetzmäßigkeiten.

Evolutionstheorien, die wirkliche Neuerungen (Innovationen*, z. B. neue Baupläne) erklären sollen, formulieren jedoch keine empirisch gehaltvollen Gesetzmäßigkeiten und erklären evolutionäre Neuheiten nicht auf einer solchen Grundlage.

Daraus folgt, dass Evolutionstheorien in Bezug auf ihren Kernbereich, d. h. bezüglich der Entstehung von Neuheiten, nicht naturwissenschaftlich sind.

Evolutionsmechanismen, die in jüngerer Zeit neu in die Diskussion eingebracht wurden und zu einer „Erweiterten Evolutionären Synthese“ (EES) geführt haben, erlauben zwar gewisse Vorhersagen und sind daher im weiteren Sinne naturwissenschaftlich beschreibbar (z. B. plastische Reaktionen, wiederholte gleichartige Spezialisierungen). Jedoch erklären sie Innovation in der mutmaßlichen Evolution gerade nicht, sondern nehmen explizit oder implizit Bezug auf bereits vorhandene Programme. Das von solchen Evolutionsmechanismen (im Rahmen der EES) erklärte Variationspotenzial beruht im Wesentlichen auf solchen Programmen. Die Herkunft der Programme selbst wird nicht erklärt.

Tatsächlich fungiert „Evolution“ als konzeptionelle Vorgabe, als Rahmen, innerhalb dessen mutmaßliche Szenarien evolutiver Abfolgen entwickelt werden sollen. Dieser Rahmen ergibt sich nicht zwingend aus naturwissenschaftlichen Befunden und Hypothesen, sondern ist eine Konvention der Wissenschaftlergemeinschaft, eine Wahl, die auch anders getroffen werden könnte.

Bedeutung des Themas

Evolutionstheorien genießen den Ruf, naturwissenschaftlich zu sein. Dieses Prädikat wird dagegen allen Ansätzen in der Ursprungsforschung abgesprochen, die in irgendeiner Weise Bezug auf einen Schöpfer nehmen (Design-Ansatz, international meist als „Intelligent Design“ bezeichnet) (vgl. den Beitrag „Der Kern des Design-Arguments“ in diesem Band). Die Behauptung, dass der Design-Ansatz prinzipiell nicht naturwissenschaftlich sei, trifft jedoch nicht zwingend zu, insofern eine solche Behauptung eine genügend spezifische Definition von „naturwissenschaftlich“ voraussetzt, und sie ist in jedem Fall nicht relevant für die Frage, ob es gute Gründe dafür gibt, den Design-Ansatz zu verfolgen (vgl. Kasten „Muss eine zutreffende Erklärung naturwissenschaftlich sein?“). Sie trifft jedoch zu, wenn wir einen Begriff von Naturwissenschaft voraussetzen, der paradigmatisch für die neuzeitliche Physik und Chemie ist. Die Phänomene sind hier mittels empirisch gehaltvoller Gesetzesaussagen zu erklären, also Gesetzmäßigkeiten, die von den vorhandenen Beobachtungsdaten maßgeblich gestützt sind. Damit allein wäre der Design-Ansatz als Naturwissenschaft jedoch noch nicht vom Tisch. Unsere Daten erlauben durchaus, eine Art Design-Gesetz zu formulieren: Immer wenn ein Objekt komplexe zweckmäßige (teleologische*) Merkmale hat, ist es geschaffen worden. Für diese Hypothese gibt es unseres Wissens zumindest bislang kein empirisch erwiesenes Gegenbeispiel. Der Punkt ist aber, dass naturwissenschaftliche Gesetzesaussagen nur operationalisierbare* Eigenschaften verknüpfen dürfen, das sind Eigenschaften, die über ein Messverfahren definiert sind. Für einen Schöpfungsakt dürfte dies kaum gegeben sein, was in der Natur einer kreativen Entstehungsweise liegt: Es gibt hier wesentlich Bezüge von physischen Merkmalen eines geschaffenen Objekts zu Zwecken und Absichten eines Schöpfers, also teleologischen Kategorien. Solche sind aber nicht messbar bzw. operationalisierbar.

Eine Art Design-Gesetz lautet: Wenn ein Objekt komplexe zweckmäßige (teleologische) Merkmale hat, ist es geschaffen worden.

Interessant und für manche vielleicht überraschend ist aber die Frage, ob auch Evolutionstheorien wirklich naturwissenschaftlich sind – insbesondere wenn wir ähnlich strenge Maßstäbe für „naturwissenschaftlich“ anlegen wie für den Design-Ansatz. Diese Frage ist nicht nur von abstraktem wissenschaftstheoretischem Interesse. Sie hat eine Auswirkung auf den epistemischen, d. h. potenzielle Erkenntnisse darstellenden Gehalt solcher Theorien: Als Auffassung, dass es bei der Entstehung und Evolution von Lebewesen ausschließlich mit natürlichen Faktoren zugegangen sei, muss die Evolutionstheorie einen naturwissenschaftlichen Anspruch haben und diesen auch adäquat einlösen können (anders als ein Design-Ansatz). Sonst ist sie rational nicht gerechtfertigt und liefert keinen substanziellen Beitrag zum Verständnis der Welt. Kann sie aber wirklich diesen Anspruch einlösen?

Die Frage hat auch Relevanz für einen ganz anderen Gesichtspunkt: Kritiker von Evolutionstheorien werden des Öfteren als „wissenschaftsfeindlich“ diffamiert, wenn sie mit dieser Kritik direkt oder indirekt Evolution als historischen Gesamtprozess in Frage stellen (vgl. den Beitrag „Evolution und Evolutionstheorien “ in diesem Band¹). Dies geht sogar so weit, dass Anhänger von Schöpfungskonzepten als Gefahr für die Gesellschaft bezeichnet werden. Die Argumentation ist dabei etwa wie folgt:

1. Wissenschaft wird als Pfeiler unseres Gemeinwesens und unserer zivilisatorischen Errungenschaften angesehen.

2. Das Für-Wahr-Halten von Evolution wird als einzig legitime wissenschaftliche Haltung angesehen, Skepsis daran sei folglich eine wissenschaftsfeindliche Haltung.

3. Konklusion: Wer Evolution in Frage stellt, stellt daher unser Gemeinwesen bzw. unsere zivilisatorischen Errungenschaften in Frage.

Dieses Argumentationsmuster hat sich beispielsweise die Parlamentarische Versammlung des Europarates im Oktober 2007 zu eigen gemacht.² Die genannte Argumentation ist aber aus mehreren Gründen unhaltbar:

• Wesentliche Aspekte unserer zivilisatorischen Errungenschaften wie Demokratie, Rechtsstaatlichkeit, Achtung der Menschenrechte, Sozialwesen usw. sind keine Ergebnisse naturwissenschaftlicher Forschung, sondern entstammen zumindest teilweise einem christlichen Menschenbild oder anderen philosophischen Ideen (z. B. SCHMIDT 2004). Nur auf einer solchen Grundlage kann auch die moderne Technik, die mit dem naturwissenschaftlichen Fortschritt verbunden ist, allgemein segensreich wirken.

• Die Evolution (im Sinne von Makroevolution) betrifft im besten Fall einen anderen Typus von Naturwissenschaft als den, der für unsere moderne Technik und Zivilisation relevant ist. Bei Evolution geht es um Naturgeschichte (was vor langer Zeit mutmaßlich passiert ist) und das hypothetische natürliche Entstehen sehr komplexer Dinge, während die moderne Technik wesentlich auf experimentellen Methoden beruht (wie funktionieren die Dinge) und ihrem gezielten, planmäßigen Aufbau auf Grundlage unserer Kenntnis der Naturgesetze (Ingenieurskunst), wodurch sogar eine Verbindung zu Intelligent Design besteht. Ablehnung von Evolution bedingt jedenfalls kein Ablehnen experimenteller Wissenschaft und der darauf aufbauenden Technik.

• Makroevolution kann mit guten wissenschaftlichen Gründen in Frage gestellt werden. Kritik an möglicherweise nicht zutreffenden Hypothesen ist keinesfalls wissenschaftsfeindlich, sondern erforderlich für Wissenschaft. Vielmehr ist ein faktisches Kritikverbot an Hypothesen wissenschaftsfeindlich, da es den wissenschaftlichen Erkenntnisprozess unterminiert. Konkret: Ein prinzipieller Ausschluss von Schöpfung als naturgeschichtliche Hypothese ist wissenschaftsfeindlich.

Evolution betrifft im besten Fall einen anderen Typus von Naturwissenschaft als den, der für unsere moderne Technik und Zivilisation relevant ist.

• Darüber hinaus kann mit guten Gründen die Naturwissenschaftlichkeit und die Erklärungskraft von relevanten Evolutionstheorien in Frage gestellt werden.

Dieser letzte Punkt betrifft das Thema dieses Beitrags. Die Frage nach der Wissenschaftlichkeit von Evolutionstheorien hat in Bezug auf die oben geschilderte polemische Kritik am Design-Ansatz zwei Gesichtspunkte:

1. Wenn Evolution im Kern nicht durch eine naturwissenschaftliche Theorie beschrieben werden kann, kann die Infragestellung einer allgemeinen Evolution (neben den genannten Gründen) nicht als „Angriff gegen die Naturwissenschaft“ gewertet werden.³

2. Der Kontrast „Hier eine (vermeintlich) naturwissenschaftliche Evolutionsvorstellung, dort die nicht-naturwissenschaftliche Schöpfungsthese“ wäre nicht gerechtfertigt.

Ein faktisches Kritikverbot an Hypothesen ist wissenschaftsfeindlich, da es den wissenschaftlichen Erkenntnisprozess unterminiert.

Daneben besteht die erwähnte epistemische Relevanz dieser Frage: Eine Evolutionstheorie, die keine wirklich naturwissenschaftlichen Erklärungen liefern kann, liefert zumindest keine Erklärungen, die spezifisch genug wären, um einen natürlichen Entstehungsprozess gegenüber Schöpfung zu favorisieren. Sie stellt in diesem Fall lediglich einen naturgeschichtlich-weltanschaulichen Deutungsrahmen bereit.

Definition „Evolution“ und „Evolutionstheorie“

Wenn von „Evolution“ und „Evolutionstheorie“ die Rede ist, muss definiert werden, was damit gemeint ist. Denn diese beiden Begriffe werden für recht verschiedene Inhalte genutzt. In diesem Beitrag soll unter „Evolution“ der hypothetische naturhistorische Prozess verstanden werden, der durch vererbbare Veränderungen der Lebewesen (Arten-, Form- und Funktionswandel) im Laufe von vielen Generationen ausgehend von einfachsten einzelligen Lebensformen zur Vielfalt aller Baupläne des Lebens geführt haben soll. Eine gemeinsame Abstammungsgeschichte aller Lebewesen ist aber nur ein Gesichtspunkt. Der wichtigste Aspekt ist, dass dieser Prozess als ein rein natürlich ablaufender Prozess angesehen wird, innerhalb dessen Planung und Zielorientierung keine Rolle spielen. Ein sehr nützlicher Begriff für die Kennzeichnung dieses Prozesses ist „Makroevolution“. Makroevolution* steht für Innovation* bzw. das Auftreten echter⁴ evolutionärer Neuheiten; das sind neuartige Konstruktionen mit neuartiger Funktionalität (im Vergleich zu mutmaßlichen Vorläuferstrukturen, ausführlicher im Glossar und bei JUNKER 2006a).

Muss eine zutreffende Erklärung naturwissenschaftlich sein?

Die Qualifizierung „naturwissenschaftlich“ (im hier definierten Sinne einer Erklärung von Phänomenen mittels Gesetzesaussagen und Randbedingungen) ist letztlich nicht entscheidend, insofern der naturwissenschaftliche Argumentations- und Begründungsmodus nicht der einzige legitime ist. Zum Beispiel wird in der Kriminalistik auch entscheidend auf Motive und andere geistige Merkmale eines Täters Bezug genommen oder auf Zeugenaussagen (d. h. sprachliche Daten). Solche Faktoren sind allesamt nicht naturwissenschaftlich analysierbar. Ähnliches gilt im Bereich der Geschichtsforschung, der Ethik oder in philosophischen Fragen. Auch dort kann es gute Gründe geben, bestimmte Hypothesen anderen vorzuziehen, während es sich nicht um naturwissenschaftliche Fragen handelt.

Entsprechend steht auch die Frage im Raum, ob es gute Gründe gibt, dass die Entstehung mancher Phänomene der Natur naturwissenschaftlich nicht erklärbar ist. Die entscheidende Frage ist nicht, ob eine Antwort auf Ursprungsfragen „naturwissenschaftlich“ ist oder nicht, sondern ob angesichts der vorliegenden naturwissenschaftlich gewonnenen Indizien gute Gründe für sie sprechen. MONTON (2009, 58) schreibt dazu: „If science really is permanently committed to methodological naturalism, it follows that the aim of science is not generating true theories. … if science is not a pursuit of truth, science has the potenzial to be marginalized, as an irrelevant social practice.“

Allerdings gibt es hier eine ggf. entscheidende Asymmetrie: Die Evolutionstheorie lebt notwendig von ihrem naturwissenschaftlichen Anspruch, der entsprechend auch einlösbar sein muss. Denn sie besteht wesentlich aus der These, dass es sich bei der Entstehung und Entwicklung des Lebens um rein natürliche Prozesse gehandelt haben muss.

Die Schöpfungslehre bestreitet diese These und kann folglich auch auf weitere argumentative Ressourcen zurückgreifen als nur auf naturwissenschaftliche.

Kann die Evolutionslehre ihren naturwissenschaftlichen Einspruch nicht einlösen, fehlt ihr die erforderliche rationale Grundlage. Sie bleibt dann eine bloße weltanschauliche Option, der gegenüber die Schöpfungslehre rational ggf. vorzuziehen ist.

In Abgrenzung zu Makroevolution wird im Folgenden der Ausdruck „Mikroevolution“ verwendet. Mikroevolution* betrifft die Variation, Anpassung und Spezialisierung innerhalb von Arten oder Grundtypen*. Dazu gehören auch z. B. Fragen der Art, wie sich Häufigkeiten von Allelen (Genvarianten) durch Selektion verändern oder wie Mutationen durch Auslese oder durch genetische Drift im Laufe von Generationen in Populationen fixiert werden; das ist Gegenstand der Populationsgenetik* und gehört damit zu Mikroevolution. Dass der Unterschied zwischen Mikro- und Makroevolution nicht nur graduell ist, wird von vielen Evolutionsbiologen ausdrücklich festgestellt (s. u.).

Von „Evolutionstheorie“ soll gesprochen werden, wenn es um die Erklärung jenes hypothetischen evolutionären, stammesgeschichtlichen und makroevolutionären Vorgangs – „von der Amöbe bis Goethe“ – geht. Hier wird dann insbesondere zu klären sein, was eine solche Erklärung leisten muss und unter welchen Umständen sie als naturwissenschaftlich gelten kann. Dabei steht die Betrachtung des Aspekts der Innovation (Makroevolution) im Vordergrund.

Was ist naturwissenschaftlich?

Eine wirklich naturwissenschaftliche Erklärung beinhaltet den empirischen Nachweis, dass Phänomene, die man beansprucht zu erklären, gemäß Naturgesetzen ablaufen. Dies soll im Folgenden erläutert werden.

Zunächst wird im Rahmen von Naturwissenschaften empirisch vorgegangen, d. h. die Basis für naturwissenschaftliche Aussagen sind Erfahrungstatsachen, also durch Beobachtung gewonnene Daten. Die Daten werden aber nicht einfach nur gesammelt wie Briefmarken. Sie können naturwissenschaftlich nur verwertet werden, wo sie in einen systematischen, gesetzesartigen Zusammenhang gebracht werden können. Dabei kann es sich um Gesetzmäßigkeiten handeln, die Einzelereignisse exakt erklären können, oder auch um probabilistische* Gesetzmäßigkeiten wie z. B. beim radioaktiven Zerfall, wo exakte Aussagen (nur) über eine hinreichend große Menge von Einzelereignissen gemacht werden können.

Gesetzesaussagen haben eine Wenn-Dann-Struktur: Immer wenn die Gesetze G und die Randbedingungen R gegeben sind, folgt das Ergebnis E.⁵ Solche Gesetzmäßigkeiten sind, in reinster Form, vor allem aus der Physik bekannt. Ein geläufiges Beispiel ist das Fallgesetz – in populärer Formulierung: Immer wenn ein Gegenstand losgelassen wird, fällt er (unter definierten Randbedingungen) mit einer bestimmten Geschwindigkeitsentwicklung zu Boden. Unter passenden Bedingungen, wie z. B. einem guten Vakuum, kann dann das Experiment sehr genau und relativ einfach durch die Theorie beschrieben werden. In der Astrophysik kann z. B. die Bewegung der Planetenbahnen gesetzmäßig beschrieben werden (Kepler’sche Gesetze). Gesetze beschreiben nicht nur einige wenige Einzelphänomene, sondern häufig umfassende Typen von Phänomenen. So beschreibt das Gravitationsgesetz z. B. die Natur schwarzer Löcher, Bewegungen von Planeten, Monden, Kometen und anderen Himmelskörpern, das Fallen von Gegenständen im Schwerefeld der Erde oder die Kräfte, die aufgrund unseres Körpergewichts auf unsere Gelenke wirken. Solche Gesetze sind dabei auch quantitativ fassbar und können (erstaunlicherweise!) meist durch einfache Formeln ausgedrückt werden.

Insofern natürliche Phänomene und Prozesse mittels Gesetzen beschrieben werden können, können auch Vorhersagen gemacht werden: Z. B. kann auf Grundlage des Fallgesetzes und der Kenntnis der Randbedingungen (z. B. Vakuum und die Größe der Schwerkraft) die Geschwindigkeitsentwicklung eines fallenden Gegenstands ziemlich präzise vorhergesagt werden. Das gilt natürlich auch für astronomische Ereignisse wie z. B. Sonnenfinsternisse oder wann der Mars das nächste Mal der Erde besonders nahe kommt (und so eine Marsreise am günstigsten wäre). In einigen Fällen sind solche Vorhersagen sogar auf viele Nachkommastellen genau experimentell bestätigbar.

Mit der Möglichkeit von Vorhersagen sind Tests von Hypothesen oder Modellen möglich. Die Testbarkeit anhand weiterer empirischer Daten gehört unverzichtbar zum naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess. Auch aus einem anderen Grund ist eine Gesetzesstruktur für naturwissenschaftliche Erklärungen unverzichtbar: Nur solche Prozesse, die gemäß Naturgesetzen ablaufen, sind natürliche Prozesse, zumindest im Sinne der modernen Naturwissenschaften. Eine naturwissenschaftliche Erklärung von Phänomenen beinhaltet daher den Nachweis eines naturgesetzmäßigen Zustandekommens der Phänomene. Solange dieser Nachweis nicht erfolgt ist, ist zumindest formal auch kein Nachweis erfolgt, dass es sich um natürliche Prozesse bzw. um natürlich zustande gekommene Phänomene handelt.⁶

Insofern natürliche Phänomene und Prozesse mittels Gesetzen beschrieben werden können, können auch Vorhersagen gemacht werden.

WIDENMEYER (2013, 9) fasst zusammen: Naturwissenschaft hat es „mit wenn-dann-Strukturen, also den regelmäßigen Beziehungen oder den regelmäßigen, definierten Verhaltensweisen der Gegenstände unserer sinnlichen Wahrnehmungswelt zu tun“. Für das richtige Verständnis der Naturwissenschaft und der Reichweite naturwissenschaftlicher Aussagen folgt: „[A]lles, was nicht letztlich auf solche regelmäßigen wenn-dann-Eigenschaften zurückgeführt werden kann, überschreitet die Grenzen der empirischen Naturwissenschaft hinsichtlich ihrer Fähigkeit, diese zu erfassen, zu beschreiben oder gar zu erklären.“ Kurz: Aussagen, die nicht auf eine Gesetzesstruktur zurückgeführt werden können, können daher nicht als naturwissenschaftlich gelten.

Eine naturwissenschaftliche Erklärung von Phänomenen beinhaltet den Nachweis eines naturgesetzmäßigen Zustandekommens der Phänomene.

Diese zentrale Rolle von Gesetzmäßigkeiten bei naturwissenschaftlichen Erklärungen wird auch im Hempel-Oppenheim-Schema ausgedrückt (kurz: HO-Schema). Dieses Schema wurde von Carl Gustav HEMPEL und Paul OPPENHEIM 1948 vorgeschlagen und vielfach aufgegriffen. Es besteht aus einem Explanans (Erklärung bzw. Prämissen), das sich aus Gesetzesaussagen und empirischen Randbedingungen (sog. Antecedensaussagen) zusammensetzt, und dem Explanandum, den zu erklärenden Sachverhalt (Ereignisaussage). „Das Ereignis E (das Explanandum …) wird erklärt durch einen Schluss oder eine Ableitung aus den Gesetzesaussagen G₁ bis G_k zusammen mit den Antecedensbedingungen A₁ bis A_n als Prämissen; beide zusammen sind das Explanans, d. h. das, womit erklärt wird“ (POSER 2012, 49f.; Hervorhebung im Original). Schematisch:

Das HO-Schema wird auch als „deduktiv-nomologisch“ bezeichnet (DN-Schema), weil es aufgrund der Bezugnahme auf Gesetzmäßigkeiten (gr. „nomos“) Schlussfolgerungen (Deduktionen) ermöglicht, die überprüft werden können. Im englischsprachigen Raum ist die Bezeichnung „covering-law model“ verbreitet. Damit wird zum Ausdruck gebracht, dass die Erklärung eines Ereignisses notwendigerweise eine Bezugnahme auf Gesetzmäßigkeiten („law“) voraussetzt.

Wir nennen die naturwissenschaftliche Art und Weise, Phänomene unter Bezugnahme auf Gesetze zu erklären, nomologisches Erklärungsmodell.

Erweiterung des Begriffs naturwissenschaftlich-nomologischer Erklärungen

Die Physik hat es häufig mit grundlegenden Gesetzen zu tun; solche Gesetze können (zumindest auf dem Stand aktueller Forschung) nicht auf noch grundlegendere Gesetze zurückgeführt werden. Wir nennen solche Gesetze „Fundamentalgesetze“*. Häufig beziehen sich Naturwissenschaftler aber auf Gesetzmäßigkeiten, die nicht fundamental sind. Dennoch können sie diese zuverlässig aus ihren Beobachtungsdaten herleiten und auf ihrer Grundlage Vorhersagen machen. Wir nennen sie „phänomenologische Gesetze“*.

Gesetzmäßigkeiten in der Chemie sind z. B. das Gesetz der konstanten Masseverhältnisse, wonach chemische Elemente miteinander in bestimmten, gleich bleibenden Masseverhältnissen reagieren, oder Beschreibungen bestimmter Reaktionen, die aus dem Mischen zweier Stoffe oder Stoffklassen und bestimmter Randbedingungen folgen: Wenn eine wässrige Lösung, die Silberionen enthält, mit einer wässrigen Lösung gemischt wird, die Chloridionen enthält, beobachtet man einen Niederschlag von Silberchlorid. (Randbedingungen sind Mindestkonzentrationen dieser Ionen, die durch das Löslichkeitsprodukt definiert sind, die Abwesenheit starker Komplexbildner u. ä.)

In der Regel kann der Chemiker mit solchen Gesetzmäßigkeiten Reaktionen beschreiben und häufig mit großer Sicherheit prognostizieren, er formuliert sie aber meist nicht in Begriffen von Fundamentalgesetzen, sondern von phänomenologischen Gesetzen. Dennoch (und heute selbstverständlich) können Gesetze der Chemie wieder auf fundamentale Theorien und Gesetze (z. B. der Teilchenphysik oder der Quantenmechanik) zurückgeführt werden.

Auch in der Biologie gibt es Gesetzmäßigkeiten, die häufig einen probabilistischen Aspekt haben, z. B. die Mendel’schen Erbgesetze oder Veränderungen der Häufigkeiten von Genvarianten (Allelen) aufgrund von Selektion und Gendrift, die mit probabilistischen Gesetzmäßigkeiten beschrieben werden können (vgl. auch Abb. 1).

Manche Autoren betrachten das nomologische Erklärungsmodell (HO-Schema bzw. DN-Schema) in der Biologie als eine Idealisierung (PRESS 2015, 373) oder gar als kaum brauchbar. Denn dort sind die Ursache-Wirkungs-Beziehungen so komplex, dass das HO-Schema in der Praxis allenfalls in abgeschwächter Form formuliert werden kann, indem z. B. die Kriterien für Gesetzmäßigkeiten gelockert werden (vgl. z. B. die o. g. Unterscheidung von fundamentalen und phänomenologischen Gesetzen). So plädiert PRESS (2015) für ein „Cursory Covering Law Modell“, wonach es zulässig ist, in der Erklärung ungefähre Aussagen über Gesetze oder gesetzesähnliche Zusammenhänge als Prämisse zu verwenden. Beispielsweise beschreibt die Bergmann‘sche Regel einen Zusammenhang von durchschnittlicher Körpergröße und Klima (je kälter, desto größer, da die Körperoberfläche relativ zum Volumen geringer wird, wenn die Körpergröße zunimmt, und der Wärmeverlust dadurch reduziert wird). Dieser Regel liegt ein realer Datensatz mit einem statistisch signifikanten Trend zugrunde, der physikalisch in einer gewissen Hinsicht auch plausibel ist. Man kann diese biologische Regel nach REUTLINGER (2014, S152) so fassen (übersetzt; vgl. Abb. 2):

Abb. 1: Nicht nur in der Physik, sondern auch in der Biologie können bestimmte Abläufe gesetzhaft beschrieben werden. Ein Beispiel sind die Mendel‘schen Gesetze, hier das Beispiel der Spaltungsregel. Sie besagt, dass Eltern, die in gleicher Weise heterozygot (mischerbig) sind, sich beim Nachwuchs sowohl phänotypisch als auch genotypisch in einem bestimmten Verhältnis aufspalten. Das Bild veranschaulicht die Uniformitätsregel (bei Generation F1; alle Nachkommen sind genetisch gleich) und die Spaltungsregel (bei Generation F2) bei einem dihybriden dominant-rezessiven Erbgang (zwei Gene sind mischerbig). Einfarbig ist hier dominant über gescheckt; schwarz ist dominant über grau. In der F1-Generation sind die rezessiven Allele (für grau und gescheckt) verdeckt (latent).

v(x)(gehört zu einer Art warmblütiger Wirbeltiere)_x Λ (lebt in kühleren Klimazonen)_x

→ (ist in der Regel größer als die Rassen der Arten, die in wärmeren Klimazonen leben)_x

Abb. 2: Pinguine kommen nicht nur in der Antarktis vor, sondern auch in verschiedenen Regionen Südamerikas. Ihre Körpergröße ist entsprechend der vorherrschenden Temperaturen unterschiedlich ausgeprägt.

Diese Regel beschreibt dennoch kein Naturgesetz in einem strikten Sinne. Zunächst ist hier eine Einschränkung in Bezug auf den Gültigkeitsbereich gegeben (welche Tiere, welche Klimabedingungen?). Weiterhin sind die Zusammenhänge weder notwendig noch hinreichend: Es gibt auch andere Möglichkeiten, der Kälte zu trotzen (z. B. ein dichteres Fell oder durch angepasste Verhaltensweisen) und es haben auch noch andere Faktoren einen Einfluss auf die Körpergröße. Am bedeutsamsten ist aber eine bemerkenswerte Eigenschaft dieser Regel, die in der Biologie geradezu typisch ist, aber bei physikalischen und chemischen Gesetzen nicht vorkommt: Diese Regel beschreibt einen funktionalen und damit einen teleologischen* Zusammenhang (s. u.): Es ist vorteilhaft, wenn Tiere in kälteren Regionen größere Körper haben. In diesem Sinne macht die Bergmann‘sche Regel verständlich, wozu manche Tiere eine bestimmte Körpergröße haben, erklärt aber nicht das Zustandekommen der Körpergröße.

Über diese teleologische Komponente in der Biologie wird noch gesondert zu reden sein. Wir können an dieser Stelle offen lassen, ob und ggf. wie spezielle biologische Gesetzmäßigkeiten auf chemische oder physikalische Gesetzmäßigkeiten reduziert werden können. Solche Einschränkungen und Besonderheiten ändern nämlich nichts daran, dass auch in der Biologie immer ein Bezug auf mindestens eine Gesetzmäßigkeit (die auf einem geeigneten Datensatz beruht) genommen werden muss, wenn man dem Anspruch genügen möchte, systematisch natürliche Zusammenhänge aufzuzeigen (einen Überblick über neuere Ansätze bringen BRAILLARD & MALATERRE 2015⁷). Und die Bezugnahme auf Gesetzmäßigkeiten ist wie erwähnt auch erforderlich, um Vorhersagen und Tests machen zu können (vgl. REUTLINGER 2014, S145⁸). Das Beispiel der Bergmann‘schen Regel macht dabei aber auch nochmals deutlich, dass wiewohl Bezüge auf Gesetzmäßigkeiten notwendig sind, um natürliche Zusammenhänge aufzuzeigen, sie nicht in jedem Falle hinreichend für echte naturwissenschaftliche Erklärungen sein können. Man „kann“ natürlich Kriterien für Gesetzmäßigkeiten lockern. Allerdings riskiert man dann auch, dass die Erklärungen an entscheidender Stelle an Erklärungskraft einbüßen (vgl. Abschnitt „Ist ,natürliche Selektion' eine naturgesetzliche Erklärung?“).

Es sei noch erwähnt, dass in Formulierungen naturwissenschaftlicher Erklärungen manchmal mehr oder weniger implizit auf Gesetze Bezug genommen wird. Das ist zum Beispiel der Fall bei Formulierungen der Art „A verursacht B“. Ist die Verursachung eine natürliche, findet sie genauso im Rahmen der Naturgesetze statt: Immer wenn entsprechende Randbedingungen eingestellt sind, verursacht A den Sachverhalt B aufgrund bestimmter naturgesetzlicher Fakten. Dabei kann die Verursachungsrelation auch hier probabilistische Aspekte haben: Ein Atomkern der Sorte K zerfällt mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit p, und immer wenn ein solcher Atomkern radioaktiv zerfällt, wird ein energiereiches Teilchen der Art T freigesetzt, das (ggf. wieder mit bestimmten Wahrscheinlichkeiten) weitere Reaktionen in benachbarten Atomen verursachen kann usw.

Kaum erwähnt zu werden braucht, dass auch der naturwissenschaftliche Begriff eines „Mechanismus“ eine naturgesetzliche Struktur voraussetzt. Mechanismen, wie Menschen sie beschreiben, sind mehr oder weniger fein aufgelöste natürliche Abläufe, die, idealisiert unter gleichartigen Randbedingungen, immer auf ihre bestimmte Weise ablaufen, sei es streng deterministisch oder probabilistisch. Es gilt, was oben bereits festgestellt wurde: Der eigentliche Nachweis natürlicher Verursachungen oder Mechanismen ist nicht möglich, wo keine (empirisch fundierte) gesetzesartige Beschreibung möglich ist (siehe Kastentext: Warum wirkliche, natürliche Ursache-Wirkungs-Relationen immer auf Naturgesetzen und Randbedingungen beruhen müssen).

Infragestellung und Verteidigung des nomologischen Erklärungsmodells

Das nomologische Erklärungsmodell in der Biologie wird von einigen Autoren stark in Frage gestellt. Stattdessen wird für eine Pluralität von Erklärungen plädiert (POTOCHNIK 2013; BRIGANDT 2013). Dazu werden folgende Argumente genannt:

• Bei vielen biologischen Erklärungen scheinen Gesetze nur eine geringe oder gar keine Rolle zu spielen: „[T]here are many biological explanations in which laws, whether deterministic or statistical, seem to play little or no role…“ (POTOCHNIK 2013, 51). Diese Autorin nennt als Beispiel die Erklärung, weshalb sichelförmige Blutkörperchen zu einer Blutarmut führen (Sichelzellenanämie); dies könne kaum unter Berufung auf Gesetzmäßigkeiten erklärt werden.

• In manchen Fällen können auch unwahrscheinliche Ereignisse, die nicht gemäß dem nomologischen Erklärungsmodell beschrieben werden können, erklärt werden. „For one thing, some phenomena that are acknowledged to be improbable are nonetheless thought to be explained. For example, some genetic mutations are explained by oxidative damage, even though such mutations are rare and oxidants are frequently present“ (POTOCHNIK 2013, 51).

• Die gesetzmäßige Natur mancher Vorgänge, die als Gesetze beschrieben werden, ist zweifelhaft. POTOCHNIK (2013, 51) nennt als Beispiel eines der Mendel’schen Gesetze: „Whether Mendel’s ‘law’ of independent assortment, used in the example of D-N explanation above, would qualify as a scientific law is itself dubious.“

• Es gebe Gegenbeispiele gegen das HO-Schema, etwa das Beispiel „Johann und die Antibabypille“: Ein Mann namens Johann hat regelmäßig Antibabypillen eingenommen. Nach dem HO-Schema könne man behaupten, dass Johann nicht schwanger wurde, weil er Antibabypillen eingenommen hat und es eine gesetzmäßige Regelmäßigkeit ist, dass alle Männer, die Antibabypillen einnehmen, nicht schwanger werden (BRIGANDT 2013, 71).

• Es gebe Fälle, in denen eine bestimmte Ursache nur manchmal eine Wirkung erzielt, etwa die Verabreichung eines Medikaments (vgl. BRIGANDT 2013, 72). In solchen Fällen liege zwar eine Erklärung für eine Veränderung vor, diese sei aber nicht gesetzmäßig.

• Die Praxis der Erklärungen in der Biologie folge eher einer „kausalen Beschreibung“, wonach ein Phänomen durch die ursächlichen Faktoren erklärt wird, die es hervorgebracht haben. Das gelte nach POTOCHNIK (2013, 51f.) insbesondere für evolutionäre Erklärungen, die natürliche Selektion beinhalten. Selektion garantiere aber keine bestimmte Veränderung, da sie nur ein Einfluss unter vielen sei.

• In der Biologie erfolgen Erklärungen durch Mechanismen: „Biology has also been used to motivate mechanistic accounts of explanation“ (POTOCHNIK 2013, 52; vgl. BECHTEL & ABRAHAMSEN 2005, 422f.; BARROS 2008, 307f.; BRIGANDT 2013, 73; BRAILLARD & MALATERRE 2015). Unter Mechanismen werden dabei Einrichtungen und Aktivitäten verstanden, die so organisiert sind, dass sie von einem Startpunkt an regelmäßige Änderungen bewirken. Als Beispiel nennt POTOCHNIK den Vorgang der Photosynthese. Es werde kontrovers diskutiert, ob auch natürliche Selektion als Mechanismus gelten könne (vgl. BARROS 2008).

Entgegnung

Es ist bei keinem dieser Einwände nachvollziehbar, weshalb Gesetze für die Erklärung nur eine geringe oder gar keine Rolle spielen sollten. Vielmehr spielen bei allen wirklichen und naturwissenschaftlichen Erklärungen Gesetze (neben plausiblen Randbedingungen) die tragende Rolle: Erklärungen greifen auf einen Datensatz zurück, der in statistisch signifikanter Weise gesetzesartige Zusammenhänge enthält. Das gilt unbeschadet der Tatsache, dass es angesichts der Komplexität der Biologie häufig keine einfachen DN-Schemata gibt oder solche schwerer zu finden sind (s. o.). Im Einzelnen (in der Reihenfolge der o. g. Einwände):

• Hinsichtlich der Sichelzellenanämie kann die Sichelform und die Tatsache, dass durch die Fehlgestaltung der Blutkörperchen die Sauerstoffaufnahme stark eingeschränkt ist, auf tiefere naturwissenschaftlich beschreibbare Zusammenhänge und damit auf Gesetzmäßigkeiten zurückgeführt werden; dasselbe gilt für die Mutationen, die zur Sichelform führen.

• Daraus, dass manche natürliche Ereignisse (insbesondere als Einzelereignisse wie z. B. der radioaktive Zerfall mancher Nuklide oder bestimmte Mutationen) unwahrscheinlich sind, folgt keineswegs, dass für deren Erklärung Gesetze keine Rolle spielen würden. Der radioaktive Zerfall von Nukliden mit großer Halbwertzeit ist, bezogen auf das einzelne Atom und in beobachtbaren Zeiträumen, sehr unwahrscheinlich. Dennoch kann das Ereignis problemlos kernphysikalisch (und damit nomologisch) erklärt werden.

• Die Mendel‘schen Regeln (vgl. Abb. 1) sind keine Fundamentalgesetze. Aber es handelt sich um phänomenologische Gesetze. Die Ereignisse geschehen nach klaren Regeln mit breiter empirischer Grundlage, erlauben problemlos Prognosen und sind mechanistisch-naturwissenschaftlich bestens nachvollziehbar.

• Gegenbeispiele wie „Johann und die Antibabypille“ treffen nicht das HO-Schema, sondern lediglich Scheinerklärungen, bei denen in einer unzulässigen Weise von einer Koinzidenz auf eine Ursache geschlossen wird. Dabei liefert gerade dieses Beispiel eine völlig unspezifische und damit unsinnige Korrelation: Auch alle Männer, die keine Antibabypille nehmen, werden nicht schwanger. Wenn aber X und Nicht-X genauso gut Y „erklären“, liegt ganz offensichtlich keine Erklärung vor. BRIGANDT (2013, 72) selbst schreibt dazu, dass eine wissenschaftliche Erklärung „innerhalb des einheitlichsten Systems unseres Gesamtwissens“ stattfindet („unification of knowledge“). Für eine wirkliche naturwissenschaftliche Erklärung müssen entsprechend alle relevanten Gesetzmäßigkeiten und Randbedingungen berücksichtigt werden.

• Wenn bestimmte Einzelursachen nur manchmal eine Wirkung entfalten (wie im Beispiel der Medikamente), liefert dies keinen Einwand gegen die Rolle von Gesetzen. Vielmehr ist das Ursache-Wirkungs-Gefüge komplexer und/oder es spielen Randbedingungen eine entscheidende Rolle. Solche Befunde sind sogar eher die Regel als die Ausnahme: Um sie formal zu erklären, kann es genügen, die logische Wenn-Dann-Struktur nur ein weiteres Mal anzuwenden: Wenn X, dann [wenn Y, dann Z], d. h. wenn Umstände X gegeben sind, wirkt das Medikament. Solche Befunde stimulieren die Forschung, noch genauer die Gesetze und Randbedingungen zu finden, unter welchen Umständen das Medikament wirkt und wann nicht. Das ist aber nur dann möglich, wenn vorausgesetzt wird, dass hier gesetzesmäßige Zusammenhänge die entscheidende Rolle spielen.

• Naturwissenschaftliche kausale Beschreibungen nehmen notwendig einen Bezug auf Gesetzmäßigkeiten und Randbedingungen (siehe Kastentext). Denn nur das berechtigt uns zu sagen, dass X wirklich die (natürliche) Ursache von Y ist. Das heißt: Jeder Anspruch, einen Sachverhalt mechanistisch oder kausal (und dabei naturwissenschaftlich) erklärt zu haben, ist auch notwendig ein Anspruch, ihn wenigstens implizit nomologisch erklärt zu haben. Die Rechtfertigungspflichten dieses Anspruchs beinhalten dann wesentlich einen Nachweis einer (expliziten) nomologischen Erklärung. Der von POTOCHNIK aufgeworfenen Frage, ob natürliche Selektion als kausale Beschreibung gelten kann, widmen wir weiter unten einen eigenen Abschnitt.

• Eine naturwissenschaftlich gerechtfertigte Formulierung eines Mechanismus nimmt analog zu (anderen) kausalen Beschreibungen notwendig auf Gesetzmäßigkeiten Bezug (s. o.).

Zwischenfazit

In allen Fällen der vorgeschlagenen alternativen Erklärungsweisen, die oberflächlich betrachtet nicht dem nomologischen Erklärungsmodell zu folgen scheinen, spielen relevante Gesetzmäßigkeiten plus plausible Randbedingungen dennoch eine unverzichtbare Rolle. Andernfalls müsste man fragen: Um was für eine Erklärung (sei sie biologisch oder nicht) würde es sich handeln, bei der Naturgesetze wirklich keine Rolle spielen sollten? Man müsste in einem solchen Fall zumindest formal offen lassen, ob es sich hier überhaupt um natürliche Verursachungen oder Prozesse handelt. Denn niemand dürfte ernsthaft behaupten, dass es (natürliche) Ereignisse gäbe, bei denen Naturgesetze wirklich keine Rolle spielen; denn solche träten dann entweder völlig regellos und chaotisch auf und damit ohne Erklärung überhaupt – oder sie wären verursacht von der freien Entscheidung eines intelligenten Akteurs.

Relevante Gesetzmäßigkeiten plus plausible Randbedingungen spielen in allen naturwissenschaftlichen Erklärungsweisen eine unverzichtbare Rolle.

Fehlende Asymmetrie

Auf einen weiteren Kritikpunkt von POTOCHNIK soll noch eingegangen werden. Speziell am deduktiv-nomologischen Konzept (HO-Schema) kritisiert diese Autorin eine fehlende Asymmetrie.⁹ Sie wählt folgendes Beispiel: Die Länge einer Fahnenstange und der Sonnenstand erklären die Länge des Schattens dieser Stange. Jedoch klinge es sonderbar zu sagen, Sonnenstand und Länge des Schattens erklärten auch die Länge der Fahnenstange. Eine solche Erklärung in beide Richtungen ist aber durch das HO-Schema erlaubt. Zunächst ist das Beispiel unglücklich gewählt, weil es keinen wirklich naturgesetzlichen, sondern einen geometrischen Sachverhalt betrifft. Das Hauptproblem (das zumindest die Autorin empfindet) liegt aber in den Naturgesetzen selbst. So schreibt z. B. KRAUSS (1973, 9): „Die Naturgesetze sind reversibel, d. h. zeitumkehr-invariant.“ Erst durch den 2. Hauptsatz der Thermodynamik, also aufgrund von Wahrscheinlichkeitsprinzipien, kommt sozusagen der Zeitpfeil in die Physik.

Fundamentale naturwissenschaftliche Erklärungen funktionieren also zeitsymmetrisch. Dies wird aber nur dann problematisch, wenn man solche Erklärungen als Angaben von Ursachen missversteht.¹⁰

Besteht man aber dennoch darauf, dass eine naturwissenschaftliche Erklärung immer auch eine Ursache-Wirkungs-Relation zu beschreiben habe, ändert dies nichts daran, dass die korrekte und wenigstens implizite Angabe von (zumindest phänomenologischen) Gesetzen und Anfangsbedingungen eine notwendige Voraussetzung für naturwissenschaftliche Erklärungen ist.

Folgerungen für die Evolutionstheorie

Aus dem Gesagten folgt: Auch eine als naturwissenschaftlich geltende Evolutionstheorie muss dem nomologischen Erklärungsstandard der Naturwissenschaften genügen. Sie muss also wesentlich auf (empirisch gehaltvolle und qualifizierte) Naturgesetze und plausible Randbedingungen zurückführbar sein, die für das Erklärungsziel – sei es Mikroevolution oder eine evolutionäre Innovation – relevant sind. Aufgrund der enormen Komplexität der biologischen Strukturen und Prozesse sind einfache DN-Schemata zwar nicht möglich; dies kann aber natürlich keinen Grund darstellen, die Kriterien für eine naturwissenschaftliche Erklärung aufzugeben oder wesentlich zu lockern: Ohne qualifizierten Bezug auf Gesetzmäßigkeiten und plausible Randbedingungen wäre tatsächlich offen, was historisch stattgefunden hat. Zumindest einen naturwissenschaftlichen Grund, Makroevolution als Tatsache anzusehen, gibt es dann nicht.

Zu Recht wird daher seit Charles DARWIN beansprucht, dass die Evolutionstheorie (mit dem zentralen Bestandteil der Selektionstheorie) wesentlich Bezug auf Gesetzmäßigkeiten nimmt. DARWIN (1859) hat dies im letzten Satz seiner Origin of Species durch eine interessante Gegenüberstellung zum Ausdruck gebracht:

„Es ist wahrlich etwas Erhabenes um die Auffassung, dass der Schöpfer den Keim allen Lebens, das uns umgibt, nur wenigen oder gar nur einer einzigen Form eingehaucht hat und dass, während sich unsere Erde nach den Gesetzen der Schwerkraft im Kreise bewegt, aus einem so schlichten Anfang eine unendliche Zahl der schönsten und wunderbarsten Formen entstand und noch weiter entsteht.“

Der Vergleich von evolutionärer Entwicklung („entstand und noch weiter entsteht“) und Bewegung der Erde („nach den Gesetzen der Schwerkraft“) ist kein Zufall. Für DARWIN war der Artenwandel genauso gesetzmäßig wie die Bewegung von (Himmels-)körpern. Entsprechend stellt der Biograph David QUAMMEN (2009, 219) fest: DARWIN „fordert, sich Evolution als die Folge feststehender Gesetze vorzustellen so wie die Gravitation oder die Wärmebewegung.“

DARWIN spricht an vielen Stellen von einem „Gesetz“. Ein klassisches Zitat von ihm lautet: „Das alte Argument vom Design in der Natur, wie es von Paley verwendet wurde und das mir früher so schlüssig erschien, scheitert nun, nachdem das Gesetz der natürlichen Auslese entdeckt worden ist“ (zitiert nach F. DARWIN 1887, 309). Auch der bekannte zweitletzte Satz von Origin behauptet implizit eine Gesetzmäßigkeit: „Aus dem Kampf der Natur, aus Hunger und Tod geht also unmittelbar das Höchste hervor, das wir uns vorstellen können: die Erzeugung immer höherer und vollkommenerer Wesen.“ Man kann diesen Satz in eine Wenn-Dann-Struktur bringen, vereinfacht: Wenn es Konkurrenz um begrenzte Ressourcen gibt, erfolgt Höherentwicklung.¹¹ Die Lebewesen werden nach DARWIN durch bloße Naturkräfte genauso geformt wie Gegenstände der unbelebten Welt, die den Naturkräften ausgeliefert und ihnen gegenüber passiv sind. Er „formulierte schon in seinen frühen Notebooks das Ziel, analog zur Bedeutung von Newtons Gravitationsgesetz für die Himmelsmechanik allgemeine und unveränderliche Gesetze für die Abstammungslehre aufzudecken“ (PULTE 2009, 142). Die Philosophin Eve-Marie ENGELS stellt fest: „Die Erforschung des Lebendigen soll den Anschluß an das von den Wissenschaften der unbelebten Natur, Physik und Astronomie, bereits erzielte Niveau erreichen, nämlich Phänomene und Prozesse des Lebendigen durch Naturgesetze zu erklären, statt sie auf den direkten Eingriff Gottes zurückzuführen“ (ENGELS 2009, 24).¹²

Warum wirkliche, natürliche Ursache-Wirkungs-Relationen immer auf Naturgesetzen und Randbedingungen beruhen müssen

Reicht für eine naturwissenschaftliche Erklärung lediglich die Angabe einer (mutmaßlichen) Ursache-Wirkungs-Relation, so dass ein Bezug auf Gesetze und Anfangsbedingungen nicht zwingend erforderlich ist? Nein. Denn was würde passieren, wenn wir den Bezug auf Gesetze und Anfangsbedingungen wirklich beiseitelassen würden? Wir könnten dann zwischen realen natürlichen und unmöglichen natürlichen (oder möglicherweise übernatürlichen) Ereignissen nicht mehr unterscheiden. Nehmen wir als Beispiel einen lauten Knall. Als Ursache gilt die Zündung eines Wasserstoff-Sauerstoff-Gemisches, auch „Knallgas“ genannt. Warum ist hier die Annahme einer natürlichen Ursache-Wirkungs-Relation sehr plausibel? Weil eine solche Explosion durch Randbedingungen (einschließlich des auslösenden Moments) und naturgesetzliche Fakten erklärt werden kann. Was wäre mit einem Sauerstoff-Stickstoff-Gemisch, das im Verdacht steht, geknallt zu haben? Formal könnte ganz genauso eine Ursache-Wirkungs-Relation als vermeintliche Erklärung formuliert werden. Wir wissen aber, dass eine solche Erklärung falsch wäre. Der Grund ist, dass die erforderlichen naturgesetzlichen Fakten fehlen: Tatsächlich ist eine Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff, die zu einem Knall führen könnte, naturgesetzlich nicht möglich. Er würde entweder nicht stattfinden oder wäre ein Wunder.

In anderen Worten: Eine angenommene Ursache-Wirkungs-Relation kann nur deshalb begründetermaßen als eine wirkliche und gleichzeitig natürliche Relation angesehen werden, wenn sie auf (zumindest phänomenologischen, in jedem Fall empirisch gehaltvollen) Naturgesetzen und Randbedingungen beruht. Wo empirisch gehaltvolle Gesetze und plausible Randbedingungen nicht angegeben werden können, handelt es sich nicht um eine naturwissenschaftliche Erklärung, ohne klare Anhaltspunkte und Testbarkeitskriterien nicht einmal um eine naturwissenschaftliche Hypothese, sondern um eine bloße Mutmaßung. Man mag für eine solche Mutmaßung möglicherweise philosophische Argumente ins Feld führen. Naturwissenschaftlich ist sie aber nicht.

Ist „natürliche Selektion“ eine naturgesetzliche Erklärung?

Wie oben erläutert, erklärt eine naturwissenschaftliche Erklärung natürliche Phänomene wesentlich mittels Gesetzesaussagen. Beispielsweise gilt für beschleunigte Bewegungen von Körpern das Gesetz, dass eine resultierende Kraft geteilt durch die Masse des Körpers der Größe seiner Beschleunigung entspricht. Das Gravitationsgesetz setzt die Massen zweier Körper und ihren Abstand ins Verhältnis, woraus sich (vermittels einer Konstante) die Größe der Kraft ergibt. In der Chemie gehorchen konkrete Reaktionen oder Reaktionstypen phänomenologischen Gesetzen: Immer wenn unter Randbedingung R zwei Stoffe A und B vermischt werden, folgt eine bestimmte Reaktion. Ein Gesetz mit sehr breiter Anwendbarkeit ist z. B. das Gesetz der konstanten Masseverhältnisse.

Alle durch ein jeweiliges bestimmtes Gesetz erklärten Phänomene zeichnen sich dadurch aus, dass sie gemeinsame Eigenschaften haben, die durch das Gesetz miteinander verbunden sind. So haben in allen Fällen, in denen z. B. das Newton‘sche Beschleunigungsgesetz zur Anwendung kommt, Körper eine bestimmte Masse, auf die eine bestimmte Kraft wirkt und die mit einer bestimmten Rate beschleunigt werden. Natürlich sind streng genommen einzelne Fälle, in denen das Newton‘sche Beschleunigungsgesetz oder das Gravitationsgesetz anzuwenden ist, nie an sich absolut gleich. Aber alle Fälle zeichnen sich eben dadurch aus, dass sie dieselbe Beziehung von physikalischen Eigenschaften verkörpern. Diese Eigenschaften sind durch das Gesetz miteinander eindeutig verbunden. Alle Fälle eines bestimmten chemischen Reaktionstyps sind dadurch gekennzeichnet, dass Reagenzien eines bestimmten Typs beteiligt sind und ein bestimmtes chemisches Verhalten beobachtet wird (z. B. dass ein definierter pH-Wert und ein definierter Indikator eine definierte und messbare Farbreaktion ergeben). Solche Eigenschaften sind, neben ihrer gesetzhaften Verknüpfung, operationalisierbar, d. h. sie sind durch ein bestimmtes Verfahren charakterisiert, das definierte Messungen oder Beobachtungen beinhaltet, und dadurch auch wohldefiniert.

Davon scheinen sich jedoch mutmaßliche makroevolutive Vorgänge bzw. Stadien dieser Vorgänge zu unterscheiden, die durch „natürliche Selektion“ (einschließlich erforderlicher Mutationsereignisse) erklärt werden sollen. Alle Fälle, in denen ein Gesetz der Makroevolution zur Anwendung käme, müssten sich dadurch auszeichnen, dass bestimmte Eigenschaften durch dieses Gesetz eindeutig miteinander verbunden sind. Die Eigenschaften und diese Beziehung zwischen ihnen müssten dann an jedem Fall, wo dieses Gesetz zur Anwendung kommt, vorgefunden werden können. Aber weder solche Eigenschaften noch ein solches Gesetz mit einer solchen Beziehung sind in Sicht, wo es um makroevolutive Erklärungsversuche neuer und funktional komplexer Merkmale geht, selbst wenn es sich um sehr ähnliche Merkmale handelt. Zwar gibt es für sich prinzipiell messbare Größen, die für Selektion relevant sind, wie z. B. Reproduktionsraten. Diese sind jedoch nur Konsequenzen der aktuellen „Fitness“ eines Individuums; sie stehen mit dem eigentlichen (mutmaßlichen) physischen Entstehungsprozess selbst, um den es hier zentral geht, in keinem gesetzesartigen Zusammenhang.

Es ist vor diesem Hintergrund alles andere als überraschend, dass z. B. aus den hypothetischen Abfolgen und Randbedingungen, unter denen der Vogelflug evolutionär entstanden sein soll, nichts darüber erschlossen werden kann, wie der Fledermausflug entstanden ist. Trotz ähnlicher Flugleistung sind die Unterschiede zwischen den beiden Gruppen enorm. So sind beispielsweise bei den Fledermäusen die Hinterbeine in den Flug involviert, bei den Vögeln dagegen nicht (außer bei einigen fossilen Formen, die als eigene Linien gelten). Man sollte erwarten, dass ursprünglich ein starker Selektionsdruck herrschte, die Beine auch als Stütze für Tragflächen zu nutzen (vgl. PETERS 2002, 349). Oder warum haben trotz ähnlicher Selektionsdrücke die Vögel eine ganz speziell gebaute fixierte, kleine Lunge mit hocheffektiver Durchströmungsatmung, die Fledermäuse dagegen nicht? Beispiele und Fragen dieser Art sind Legion.

Alle Fälle, in denen ein Gesetz der Makro-evolution zur Anwendung käme, müssten sich dadurch auszeichnen, dass bestimmte Eigenschaften durch dieses Gesetz eindeutig miteinander verbunden sind.

Weiterhin besteht der Verdacht, dass für die Beschreibung mutmaßlich makroevolutiver Vorgänge nicht solche Prädikate verwendet werden, die naturwissenschaftlich „erlaubt“, d. h. operationalisierbar und wohldefiniert wären (wie z. B. Masse, Ladung, eine bestimmte Farbe, pH-Wert usw.). Der Punkt ist hier, dass die evolutionäre Sprache wesentlich von teleologischen Begriffen geprägt ist; dazu gehören im Zusammenhang mit natürlicher Selektion Erfolgs- oder Misserfolgsbegriffe wie Anpassung oder Fortpflanzungserfolg. Solche Begriffe beschreiben etwas, was scheitern oder gelingen kann, insofern der Bezug auf Funktionen, also auf zweckmäßige Konstruktionen, wesentlich ist (ähnlich wie das bei der Bergmann‘schen Regel der Fall ist).

Z. B. beruht eine Vorstellung wie die, dass die Isolationswirkung eines Fells und der damit verbundene bessere Überlebenserfolg die Entstehung des Fells erkläre, auf einem entsprechenden Fehlschluss. Niemals kann die Eigenschaft eines Felles das Entstehen desselben erklären (höchstens, dass Spezies, die ein Fell mit seinen Eigenschaften bereits haben, eine höhere Reproduktions- bzw. eine niedrigere Mortalitätsrate aufweisen). Ebenso kann in einem natürlichen Kontext ein Zweck oder eine Funktion keine Erklärung sein. Zwecke und Funktionen sind nicht operationalisierbar. Teleologische Begriffe sind daher der Physik und Chemie fremd. Sie beschreiben nicht den eigentlichen physischen Prozess oder Mechanismus, sondern beziehen sich lediglich auf das Resultat eines möglichen Prozesses und setzen den Prozess als gegeben (und unproblematisch) voraus. Es wird also gerade der physische Prozess, der für einen makroevolutiven Vorgang wesentlich wäre, nicht inhaltlich thematisiert. Der Philosoph Geert KEIL schreibt zu Recht:

„Ein kausaler Mechanismus, in dessen Beschreibungen Kategorien wie ‚Überlebenserfolg‘ oder ‚Anpassung‘ vorkommen könnten, existiert nicht. Es kann ihn nicht geben, weil das zugrundeliegende Problem ein begriffliches ist und kein empirisches“ (KEIL 1993, 118).

Das heißt: Wir brauchen für eine echte Erklärung der Existenz von X wesentlich Gesetzmäßigkeiten (nebst plausiblen Randbedingungen), die zudem operationalisierbare Eigenschaften in Beziehung setzen. Sonst müssen wir offen lassen, ob X wirklich auf natürlichem Wege ins Dasein kam (siehe Kastentext „Warum wirkliche, natürliche Ursache-Wirkungs-Relationen immer auf Naturgesetzen und Randbedingungen beruhen müssen“). Zumindest gibt es dann für die These einer natürlichen Entstehung keine naturwissenschaftliche Rechtfertigung.

BRAILLARD & MALATERRE (2015) meinen, natürliche Selektion fungiere als vereinheitlichende Erklärung, indem sie so verschiedene Dinge wie Fossilbericht, Entwicklung und Instinkt von Tieren usw. erkläre. Eine solche „Erklärung“ ist aber solange nicht naturwissenschaftlich, wie sie nicht auf Daten zurückgreift, die spezifisch für natürliche Zusammenhänge wären. Das wären solche Daten, die es ermöglichen, wirklich (auf Gesetzen beruhende) Mechanismen zu formulieren. Ohne einen wenigstens paradigmatischen Nachweis solcher Mechanismen fehlt die rationale Rechtfertigung, wirklich von einer rein natürlichen Genese der Lebewesen auszugehen. Der Fossilbericht oder die Merkmale der Tiere könnten dann genauso gut auch nichtnatürliche Ursachen haben. Autoren wie BRAILLARD und MALATERRE verwischen damit den Unterschied zwischen einer wirklich naturwissenschaftlichen Erklärung und einem weltanschaulichen Deutungsrahmen.

Es ist daher in gewisser Weise nicht verwunderlich, dass der „natürlichen Selektion“ häufig eine praktisch beliebige Schöpferkraft zugesprochen wird, ohne dabei um eine naturwissenschaftliche Erklärung bemüht zu sein (z. B. POWELL 2012).¹³

Anders gelagert sind dagegen mikroevolutive Phänomene. Hier ist eine (empirisch gehaltvolle) Regelhaftigkeit deshalb gegeben, weil bestimmte evolvierbare Funktionen bereits in einer Spezies angelegt bzw. programmiert sind. Durch diese Anlage sind Veränderungen vorgegeben und dadurch prognostizierbar. Außerdem sind die Mechanismen z. T. konkret nachvollziehbar (wodurch die teleologische Sprache hier wirklich durch eine mechanistische ersetzt werden könnte). So kann z. B. erfolgreich vorhergesagt werden, wie sich Körperform, Form der Beine oder die Ausprägung der Zehenlappen bei den karibischen Anolis-Eidechsen bei Neubesiedlungen von Inseln ausprägen werden – in Abhängigkeit von den verfügbaren Lebensräumen (LOSOS 2018). Es ist Konsens, dass dabei vorhandene Variationsprogramme abgerufen werden, denn sie sind innerhalb von wenigen Generationen abrufbar. Ein Neuerwerb durch Zufallsmutation, Auslese und Fixierung in der Population würde dagegen (wenn wir voraussetzen, dass dies überhaupt möglich ist) für jeden Mutations- und Fixierungsschritt sehr viele Generationen erfordern.

Naturgemäß haben solche Veränderungspotenziale dann auch Grenzen. Sie unterscheiden sich von mutmaßlichen makroevolutiven Prozessen durch a) die Vorprogrammierung, b) die begrenzte Reichweite des Veränderungspotenzials, c) die empirisch gehaltvolle Regelhaftigkeit.

Bei mikroevolutiven Phänomenen ist eine Regelhaftigkeit deshalb gegeben, weil bestimmte evolvierbare Funktionen bereits in einer Spezies angelegt bzw. programmiert sind.

Einwände gegen die Naturgesetzlichkeit von Evolution

Die folgenden Punkte untermauern die bisherige Argumentation, indem sie deutlich machen, dass die Gesetzhaftigkeit von Evolution ausgesprochen fragwürdig ist (unabhängig davon, ob Evolution im Darwin‘schen oder neodarwinistischen Sinn verstanden wird):

Die Quelle der Variation der Lebewesen kann nicht durch irgendeine Gesetzmäßigkeit beschrieben werden.

Kommen wir dazu nochmals auf den Ausdruck der „natürlichen Selektion“ zurück. DARWINS „Gesetz“ der natürlichen Auslese – das survival of the fittest – war und ist in Bezug auf die Entstehung des evolutionär Neuen äußerst vage. (Die Gründe dafür wurden bereits geschildert.) Das zeigt sich bei DARWIN schon darin, dass er keine klaren Vorstellungen über die Quelle der Variabilität hatte. Aus späterer Sicht waren seine (lamarckistischen) Vorstellungen sogar schlicht falsch, aber das ist nicht der entscheidende Punkt. Entscheidend ist vielmehr, dass die Quelle der Variation der Lebewesen nicht durch irgendeine Gesetzmäßigkeit beschrieben werden konnte. Das hat sich bis heute nicht geändert (s. u.). Anfang des 20. Jahrhunderts wurden zwar die Mutationen als Quelle für Veränderungen der Lebewesen entdeckt, aber das Auftreten bestimmter Mutationen folgt bis auf spezielle Ausnahmen (vgl. BORGER 2019) keinerlei Gesetzmäßigkeit und erst recht nicht ein dadurch bedingtes mutmaßliches Auftreten von Neuheiten¹⁴ (vgl. POSER 2012, 59 und s. u.).

Populationsgenetisch und quantitativ gesetzmäßig beschreibbar sind Veränderungen von Häufigkeiten von Allelen (Allelfrequenzveränderungen), aber darin besteht nicht das Erklärungsziel für Makroevolution wie eingangs charakterisiert. Das survival of the fittest erklärt nicht deren arrival. Das wird von vielen Kritikern der Selektionstheorie zurecht moniert. Als Beispiel sei MÜLLER (2003, 5; in Übersetzung) zitiert:

„Nur wenige Prozesse … werden durch die kanonische neodarwinistische Theorie abgedeckt. Diese betrifft hauptsächlich die Häufigkeit von Genen in Populationen und die Faktoren, die für ihre Variation und Fixierung verantwortlich sind. Obwohl sie sich auf phänotypischer Ebene mit der Änderung existierender Teile befasst, zielt die Theorie weder auf die Erklärung des Ursprungs der Teile noch auf die Erklärung ihrer morphologischen Organisation noch der Innovation ab. In der Welt des Neodarwinismus war der motivierende Faktor für morphologische Veränderung natürliche Selektion, die für die Änderung und den Verlust von Teilen verantwortlich gemacht werden kann. Selektion besitzt aber keine innovative Fähigkeit: sie eliminiert oder erhält, was existiert. Die generativen und Ordnungsaspekte der morphologischen Evolution fehlen daher der Evolutionstheorie.“

Damit sagt MÜLLER de facto, dass die Evolutionstheorie in ihrem Kernbereich, nämlich der These einer rein natürlichen Entstehung biologischer Neuheiten, ohne naturwissenschaftliche Erklärungen auskommen muss.

MÜLLER erhält seine Kritik bis heute aufrecht und fordert daher mit anderen Wissenschaftlern eine „Erweiterte Evolutionäre Synthese“ (EES, s. u.), die in wesentlichen Punkten über die bisherige „Moderne Synthese“ (MS) hinausgeht. Er schreibt, dass Populationsgenetik zwar in Erklärungen privilegiert sei, jedoch eine Fülle evolutionärer Phänomene ausgeschlossen bleibe, so werde zwar die Variation der organismischen Strukturen, ihre Physiologie, Entwicklung und ihr Verhalten beschrieben, nicht aber ihre Entstehung (MÜLLER 2017, 3¹⁵). „Der MS fehlt in der Tat eine Theorie der Organisation, die die charakteristischen Merkmale phänotypischer Evolution wie Neuheiten, Modularität, Homologie, Homoplasie oder den Ursprung der Baupläne erklären kann, die die evolutionären Linien definieren“ (MÜLLER 2017, 4¹⁶). Was gesetzhaft beschrieben werden kann, betrifft nicht das evolutionär Neue. Mit der EES soll diese Lücke geschlossen werden.

Abb. 3: Warum betreiben gerade z. B. Fledermäuse und Delfine eine ausgefeilte Echoortung? (Bilder: © Valeriy Kirsanov, Peter Schinck, AdobeStock)

Vorhersagen sind höchst problematisch

Es ist völlig unmöglich, vorherzusagen, welche neuartigen Baupläne in Zukunft entstehen werden. Drehen wir zur Verdeutlichung dieses Sachverhalts das hypothetische Rad der Evolutionsgeschichte zurück: Zu Beginn des Mesozoikums hätte nicht vorhergesagt werden können, dass Federn und Flug evolvieren würden, oder niemand hätte zu Beginn des Tertiärs vorhersagen können, dass ausgerechnet bei Fledermäusen und bei den Walartigen ein ausgefeiltes Echoortungssystem entstehen würde (vgl. Abb. 3). Warum gerade bei diesen Gruppen, nicht aber bei anderen? Oder: Warum sind unabhängig bei Vögeln und Säugetieren einerseits extrem ähnliche Herzen entstanden, andererseits jedoch ausgesprochen unterschiedliche Lungen? (FARMER 2010, 561).¹⁷ Es gibt darauf und auf beliebig viele ähnliche Fragen keine naturwissenschaftliche Antwort, d. h. keine Wenn-Dann-Aussagen, aus denen folgt, in welchen Linien welche speziellen Strukturen und Fähigkeiten zukünftig entstehen werden; auch nicht in irgendeiner abgeschwächten Form.¹⁸ Natürlich sind auch die oben diskutierten alternativen Erklärungsmodelle (Abschnitt „Infragestellung und Verteidigung des nomologischen Erklärungsmodells“) hier nicht anwendbar; sie sind zudem ohnehin für eine naturwissenschaftliche Erklärung viel zu unspezifisch.

Auch in einem anderen Sinne und in vielen anderen evolutionstheoretisch relevanten Gebieten sind Vorhersagen kaum oder nur vage möglich oder haben sich häufig als falsch erwiesen: Man kann Vorhersagen im Sinne von Erwartungen formulieren, die eintreffen sollten, falls die Lebewesen allgemein durch Evolution entstanden sind, z. B. ein eingeschachteltes System von Verwandtschaftsbeziehungen der Arten, passende Übergangsformen, graduelle Abfolgen in der Fossilüberlieferung u. v. a. (vgl. den Beitrag „Evolution ‚erklärt‘ Sachverhalte und ihr Gegenteil“ in diesem Band). Solche Erwartungen wurden durchaus häufig bestätigt, aber sehr häufig auch enttäuscht, ohne dass das Rahmenparadigma „Evolution“ zur Disposition gestellt worden wäre. Die Folge ist, dass eine Falsifizierung kaum möglich ist (bzw. generell nicht akzeptiert wird), weil die Annahme einer allgemeinen Evolution durch Zusatzhypothesen, bloße Ad-hoc-Annahmen oder optimistische Verweise auf zukünftige Forschungsergebnisse aufrechterhalten wird (wobei solche Hypothesen wiederum empirische Stützen benötigen würden, wenn es mehr als bloße Spekulationen sein sollen). Wirklich wissenschaftliche Theorien müssen aber an der Erfahrung scheitern können. Außerdem würden solche Vorhersagen, sollten sie gelingen, direkt nur die Hypothese einer gemeinsamen Abstammung betreffen, nicht aber die Hypothese zum Modus der Makroevolution. Für diese werden die genannten naturgesetzmäßigen, mechanistischen Erklärungstypen benötigt.

Evolutionstheoretische Erwartungen wurden häufig enttäuscht, ohne dass das Rahmenparadigma „Evolution“ zur Disposition gestellt worden wäre.

Makroevolution ist Naturgeschichte

FODOR & PIATTELLI-PALMARINI (2010, 132) stellen fest, dass die „Geschichte über die Evolution der Phänotypen“ nicht zur Biologie, sondern zur Naturgeschichte gehöre. Adaptionistische Erklärungen seien historische Erklärungen, diese bieten plausible Erzählungen, eine kausale Kette von Ereignissen, die zum Phänomen führten, das erklärt werden soll. Nomologische Erklärungen (solche, die auf Gesetzmäßigkeiten Bezug nehmen) handeln dagegen von (metaphysisch notwendigen¹⁹) Beziehungen von Eigenschaften, während historische Erzählungen von (kausalen) Beziehungen zwischen Ereignissen handeln. Historische Erklärungen subsummieren Ereignisse nicht unter Gesetze und unterstützen daher nicht kontrafaktische Sachverhalte („counterfactuals“), d. h. können keine Antwort auf die Frage geben, was passiert wäre, wenn bestimmte Dinge (das Antezedens, die Ausgangsbedingungen; vgl. HO-Schema) anders gewesen wären. Die Autoren stellen fest: „Naturgeschichte ist keine Evolutionstheorie, sie ist ein Bündel evolutionärer Szenarien“ (FODOR & PIATTELLI-PALMARINI 2010, 159). Wie erläutert, muss angemerkt werden, dass auf einer solchen Basis die Frage, ob die kausale Kette wirklich existiert hat und/oder ob sie eine rein natürliche war, nach naturwissenschaftlichen Kriterien offen bleiben muss. (Vgl. zu FODOR & PIATTELI-PALMARINI die Buchbesprechung in diesem Band.)

Evolution ist ein konzeptionelles Gerüst

Dass Evolutionstheorien keine Naturgesetze beschreiben, hat in jüngster Zeit MÜLLER (2017, 2) prägnant zum Ausdruck gebracht. Er schreibt (in Übersetzung; Hervorhebungen nicht im Original):

„Die Theorie der Evolution ist das grundlegende konzeptionelle Gerüst der Biologie, zu dem alle wissenschaftlichen Erklärungen der Phänomene des Lebens passen müssen. Da es kein allgemeingültiges Gesetz beschreibt im Blick auf ein einzelnes natürliches Phänomen wie zum Beispiel Gravitation, sondern vielmehr die Regeln organismischer Veränderungen im Laufe der Zeit, die auf den hochkomplexen Inputs und den Wechselwirkungen einer Vielzahl verschiedener Faktoren beruhen, kann die Evolutionstheorie nicht als statisch betrachtet werden, sondern sie unterliegt Veränderungen im Lichte neuer empirischer Befunde.“²⁰

Dieses Zitat ist in mehrerer Hinsicht bemerkenswert. Zum einen wird klar gesagt, dass jede Evolutionstheorie²¹ (offenbar als Kausaltheorie gemeint) kein universell gültiges Gesetz beschreibt und nicht mit einem physikalischen Gesetz wie dem Gravitationsgesetz vergleichbar ist. Mit anderen Worten: Was DARWIN bereits vor 160 Jahren vermeintlich erreicht hatte, ist bis heute nicht geschafft. Zum zweiten sind Evolutionstheorien selber nicht „statisch“, sondern veränderlich. Dass das höchst erstaunlich ist, wird klar, wenn man dergleichen über das Fallgesetz oder die Kepler’schen Planetengesetze aussagen würde. Was sagt dies über den Wahrheitsgehalt solcher „Theorien“ aus – insbesondere vor dem Hintergrund, dass es sich beileibe nicht um eine ganz junge Theorie handelt? Evolutionstheorien als beschreibende oder gar erklärende „Theorien“ sind offenbar etwas ganz anderes als das, was wir in Physik oder Chemie vorfinden. Wieder zeigt sich: Der Anschluss an die strengen Naturwissenschaften wie die Physik, den DARWIN erreichen wollte (s. o.), ist klar verfehlt.²² MÜLLER schreibt drittens, dass Evolution einen grundlegenden konzeptionellen Rahmen bildet, mit dem alle Erklärungen vereinbar sein müssen. Auf diesen Aspekt weist auch ULLRICH in seiner Analyse über Evolution und Evolutionstheorien (in diesem Band) hin. Hierbei handelt es sich offenbar um eine Vorschrift: Erklärungen müssen mit etwas vereinbar sein und dieses Etwas sind nicht (nur) die empirischen Daten, sondern ganz wesentlich eine konzeptionelle Vorgabe. Eine solche basiert aber auf Konvention bzw. ist das Ergebnis einer Wahl und hätte daher auch anders gewählt werden können. Zumindest wurde sie nicht vom wissenschaftlichen Datenbefund erzwungen.

Evolutionstheorien als beschreibende oder gar erklärende „Theorien“ sind offenbar etwas ganz anderes als das, was wir in Physik oder Chemie vorfinden.

Evolution als naturhistorischer Prozess nicht gesetzhaft beschreibbar

Dass Evolution als naturhistorischer Prozess nicht gesetzhaft beschrieben werden kann, wird auch durch Aussagen von LALAND et al. (2015) deutlich, denn diese Autoren stellen zur „Erweiterten Evolutionären Synthese“ (EES, s. u.) fest, dass „… the EES predicts that organisms will sometimes have the potenzial to develop well-integrated, functional variants when they encounter new conditions …“ und „The EES also anticipates that variants with large phenotypic effect can occur, …“ (LALAND et al. 2015, 8; Hervorhebungen nicht im Original). Man beachte die Einschränkungen „manchmal“ und „können vorkommen“ und das Fehlen jeglicher Spezifik: Es sollen lediglich irgendwelche funktionellen Varianten entwickelt werden. Hier liegt offenkundig keine Wenn-Dann-Struktur vor, auch nicht in irgendeiner abgeschwächten oder bedingten Form. Es werden keine spezifischen Bedingungen genannt, unter denen ein bestimmtes Ergebnis oder eine Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines konkreten Ereignisses vorhergesagt werden kann, es werden keine Mechanismen für die Entstehung von Innovationen beschrieben oder eine (wissenschaftlich begründete) kausale Beschreibung geliefert, durch die eine Innovation auf die ursächlichen Faktoren zurückgeführt wird (vgl. Abschnitt „Infragestellung und Verteidigung des nomologischen Erklärungsmodells“).

Wenn es um Innovationen (Makroevolution wie definiert) geht, kann man sich auf gar keine relevanten Gesetzmäßigkeiten berufen. Natürliche Selektion und populationsgenetische Gesetzmäßigkeiten betreffen entweder nur Mikroevolution oder „Natürliche Selektion“ wird (statt mit naturgesetzmäßigen Mechanismen) mit einer Zielvorgabe verknüpft, was im Rahmen naturwissenschaftlicher Beschreibungen jedoch nicht zulässig ist (vgl. Abschnitt „Ist ‚natürliche Selektion‘ eine naturgesetzliche Erklärung?“).

Wenn es um Innovationen geht, kann man sich auf gar keine relevanten Gesetzmäßigkeiten berufen.

„Manchmal“-Erklärungen sind daher im strengen Sinne nicht naturwissenschaftlich (außer man kann angeben, was unter welchen Bedingungen eintritt und/oder man kann konkrete Wahrscheinlichkeiten, d. h. probabilistische Gesetze angeben) (s. o.), sondern bleiben spekulativ. Das trifft auf die neuesten Vorschläge von Evolutionstheorien zu, die LALAND et al. thematisieren (wir kommen weiter unten ausführlicher darauf zurück). Um den grundsätzlichen Unterschied zu naturwissenschaftlichen Theorien deutlich zu machen, nehmen wir nochmals einen Vergleich mit einer tatsächlichen naturwissenschaftlichen Theorie vor: Die genannte Aussage etwa auf das Fallgesetz angewendet, würde lauten: Das Fallgesetz sagt voraus, dass manchmal Gegenstände nach unten fallen, wenn sie losgelassen werden und es sagt weiter voraus, dass es vorkommen kann, dass ein Gegenstand nach Loslassen zu Boden fällt – und zwar ohne dass angegeben werden könnte, warum das manchmal so und manchmal anders ist. Ganz offensichtlich wären solche naturwissenschaftlichen Erklärungen höchst defizitär. Offenbar sind Evolutionstheorien auch in neuesten Versionen etwas grundlegend anderes als eine naturwissenschaftliche Theorie. Und selbst für dieses „manchmal“ gibt es oft keine wirklich eindeutigen empirischen Daten.

Vergleichbare Kritik äußert auch der Philosoph Hans POSER bezüglich der Quelle der evolutionären Veränderungen, den Mutationen (Änderungen des Erbguts von Lebewesen). Diese treten in dem Sinne zufällig auf, als sie keiner Richtungsvorgabe folgen und in keinen nachweisbaren Zusammenhang zu aktuellen oder gar potenziellen zukünftigen Bedürfnissen der Organismen stehen. POSER (2012, 286; Hervorhebung im Original) schreibt in diesem Zusammenhang: „Das Deutungsschema der Evolutionstheorie zu akzeptieren, bedeutet eine Zumutung, denn es verlangt in Gestalt der spontanen Mutation, in Gestalt des unvorhersehbaren Neuen in jedem Anwendungsbereich die Anerkennung des Zufalls.“ Und zwar Zufall als „ontischer Zufall – als Ursachlosigkeit, als Spontaneität aufgefasst“, für den in der teleologischen wie in der kausalen Weltsicht grundsätzlich kein Platz sei (POSER 2012, 287).

Das hat Folgen für die Art der „Erklärung“ des evolutiven Wandels. Eine Wenn-Dann-Struktur ist nicht möglich und so etwas wie das oben erwähnte HO-Schema nicht anwendbar. POSER (2012, 287; Hervorhebung im Original) schreibt weiter: „Im Sinne dieses fundamental neuen Zufallsbegriffes sind wir nicht nur unwissend, die Art und den Zeitpunkt der nächsten Mutation vorherzusagen, sondern das Ereignis wird prinzipiell als spontan, das heißt als ursachlos im Sinne des Fehlens einer spezifischen, für eine Prognose tauglichen Ursache angesehen: Das HO-Schema der Erklärung ist deshalb unanwendbar, weil es keinerlei Gesetzesaussage über das Auftreten der nächsten Mutation geben kann. … Den Zugewinn an Deutungsmöglichkeit mit Hilfe des Evolutionsschemas zahlen wir also mit einem Preis, der gerade bedeutet, auf ein grundlegendes Prinzip des neuzeitlichen Naturverständnisses zu verzichten, nämlich auf das Prinzip des zureichenden Grundes: Die Deutungsleistung des Evolutionsschemas wird erkauft durch einen Verzicht hinsichtlich des Anspruchs, die Welt erklären zu können.“

In der ersten Auflage schreibt POSER (2001, 57), dass „historische Gesetze, die Naturgesetzen entsprechen würden, gar nicht bekannt sind. Die Erklärung eines Historikers kann sich deshalb gar nicht auf im Explanans vorkommende Gesetzesaussagen stützen.“ Und weiter: „Doch auch in einer weiteren Hinsicht zeigt sich heute eine Grenze des HO-Schemas; denn es eignet sich nicht für die Erklärung evolutionärer Vorgänge! Wenn es nämlich ein wesentliches Kennzeichen jeder Evolution im strikten Sinne ist, daß Mutationen vorkommen, so wird gerade die Existenz grundsätzlich nicht vorhersehbarer Ereignisse angenommen. Das ist aber auf keine Weise mit dem HO-Schema vereinbar; deshalb muß das Evolutionsschema als Erklärungsschema eine andere Struktur haben, eine, die zwar Erklärungen der geschichtlichen Genese (in der Biologie gerade so wie in anderen Anwendungsbereichen) erlaubt, aber keine Prognosen zuläßt“ (POSER 2001, 59).

Auch BRIGANDT (2013, 81) hält die traditionelle neodarwinistische Evolutionstheorie für „schlecht ausgerüstet“ für die Erklärung von Neuheiten. Ihr populationsgenetischer Kern erkläre nicht das erstmalige Auftreten „qualitativ neuer morphologischer Varianten“. Dazu seien Befunde aus vielen Teilgebieten der Biologie erforderlich wie Phylogenie, Paläontologie, Entwicklungsbiologie und Morphologie. – Daraus können jedoch keine Mechanismen oder andere kausale Entstehungsmodelle abgeleitet werden; die Entwicklungsbiologie ist wegen zahlreicher grundlegender Unterschiede zu evolutionären Veränderungen ein unbrauchbares Modell.

Manche Autoren sind der Auffassung, dass es überhaupt keine spezifisch biologischen Gesetze gebe. So ist BEATTY (1995) der Auffassung, Gesetzmäßigkeiten gebe es nur in der Biochemie. Biologische Vorgänge seien nur insofern gesetzhaft, als sie auf chemischen oder physikalischen Gesetzmäßigkeiten beruhen. Der Grund für diesen Umstand sei die Tatsache, dass die Biologie es mit Phänomenen zu tun habe, die kontingente* Ergebnisse der Evolution seien, dass sie also letztlich zufällige und unableitbare Ergebnisse evolutiver Vorgänge seien. In diesem Sinne vertritt er eine „evolutionary contingency thesis“.²³ Als Beispiele nennt BEATTY (1995, 57): Warum gibt es den achtschrittigen Krebs-Zyklus unter aerobischen Organismen? Warum hat die Evolution zu den Mendel‘schen Regeln geführt? „Evolutionäre Kontingenz untergräbt die Möglichkeit biologischer Gesetze“ (BRAILLARD & MALATERRE 2015, 10).²⁴ Die Abwesenheit von Gesetzen in der Biologie habe ihren Grund darin, dass es sich um Produkte einer langen Geschichte, z. T. angetrieben durch natürliche Selektion und abhängig von historischen Einmaligkeiten (contingencies) handle. Dass biologische Verallgemeinerungen ausgesprochen kontingent seien, rühre daher, dass die Evolution vom gleichen Ausgangspunkt aus zu unterschiedlichen Ergebnissen führen könne, selbst wenn der gleiche Selektionsdruck herrscht (BEATTY 1995, 75).²⁵

„Evolutionäre Kontingenz untergräbt die Möglichkeit biologischer Gesetze.“

Das heißt aber nichts anderes, als dass es für innovative Evolution, d. h. Makroevolution, keine naturwissenschaftliche Erklärung gibt. Das wird auch beispielhaft sehr deutlich, wenn etwa der genetische Code, der hochgradig erklärungsbedürftig ist, einfach als „frozen accident“ bezeichnet wird (z. B. BRANDON 1997, S456). Es ist heute bekannt, dass der Code – also die Zuordnung von DNA-Tripletts zu Aminosäuren – in Bezug auf Robustheit und Materialersparnis optimal gestaltet ist (Überblick bei JUNKER & SCHERER 2013, Kap. IV.8). Das ist erklärungsbedürftig. Hier den Zufall zu bemühen heißt auf eine Erklärung zu verzichten, und zwar genau dort, wo sie dringend erforderlich erscheint.

Kann eine EES die Einwände gegen die Naturwissenschaftlichkeit der Evolutionstheorie entkräften?

Wir haben festgestellt, dass es zwar manche Veränderungen von Lebewesen gibt, die gesetzhaft beschrieben werden können, diese aber nicht das evolutionär Neue betreffen. Kann eine Erweiterte evolutionäre Synthese („EES“) diesem Mangel abhelfen und bietet sie Testmöglichkeiten für die Entstehung evolutionärer Neuheiten?

Die EES beinhaltet gegenüber dem bisherigen Standard der sog. „Modernen Synthese“ (MS)²⁶ vor allem eine zentrale und aktivere Sicht der Organismen im Evolutionsprozess. Die „Last der Kreativität in der Evolution“ ruhe nicht alleine auf der Selektion (LALAND et al. 2015, 6). LALAND et al. (2015) sprechen von „konstruktiven Prozessen“ in der Entwicklung und Evolution und von „reziproker Verursachung“. Als „konstruktive Entwicklung“ bezeichnen sie die Fähigkeit der Organismen, Einfluss auf ihre eigene (individuelle) Entwicklung zu nehmen, indem sie auf interne und externe Zustände reagieren und diese verändern können, statt einem starren Entwicklungsprogramm zu folgen;²⁷ mit „reziproker Verursachung“ meinen sie die Rückwirkung der Lebewesen auf die äußere Umwelt und auch auf die eigene „innere“ Umwelt.²⁸ Befürworter einer EES nennen dazu vier Bereiche (vgl. LALAND et al. 2014; vgl. den Beitrag „Brauchen wir eine neue Evolutionstheorie?“ in diesem Band):

• Entwicklungszwänge: Wechselwirkungen der ontogenetischen Entwicklung mit äußeren und inneren Einflüssen führen u. a. zu Einschränkungen der Entwicklungsrichtungen und begrenzen mögliche Änderungen von Merkmalsausprägungen, noch bevor die Umweltselektion wirkt.

• Nischenkonstruktion: Die Lebewesen sind gegenüber den Umweltbedingungen als Selektionsfaktoren nicht nur passiv, vielmehr werde die Umwelt (ihre ökologische Nische) durch die Lebewesen aktiv mitgestaltet, ²⁹ wodurch die Lebewesen auch ihre eigene Evolution beeinflussen.

• Plastizität*: Änderungen der Lebewesen infolge von Umweltreizen (ohne Genänderungen!) ermöglichen schnelle Anpassungen und sogar Ausprägungen bisher verborgener Merkmale, die nachfolgend durch Genvariationen (Mutationen) dauerhaft fixiert werden können.

• Epigenetik: Extragenetische Veränderungen in der Gen-Regulation können wie die Gene selber vererbt werden und Einfluss auf Evolution nehmen.

Der Grundgedanke ist demnach, dass Evolution nicht nur durch ungerichtete Mutation und (aus der Sicht der Organismen) passive Selektion erfolgt, sondern auch durch die Tätigkeiten der Organismen selber und durch das Potenzial während ihrer ontogenetischen Entwicklung. „Konstruktive Entwicklung“ erfolge aufgrund der Fähigkeit eines Organismus, seine eigenen Entwicklungspfade zu bestimmen, indem er beständig auf interne und extene Zustände reagiere und diese verändere; die Ursachenkette verlaufe also auch von höheren Ebenen der Organismen zu den Genen hin und nicht nur umgekehrt.³⁰

LALAND et al. (2015, 8) fassen zusammen:

„The EES is thus characterized by the central role of the organism in the evolutionary process, and by the view that the direction of evolution does not depend on selection alone, and need not start with mutation. The causal description of an evolutionary change may, for instance, begin with developmental plasticity or niche construction, with genetic change following. The resulting network of processes provides a considerably more complex account of evolutionary mechanisms than traditionally recognized.“

Welches Potenzial an evolutionär Neuem in diesen Prozessen steckt, wird im Folgenden kurz analysiert, indem der Frage nachgegangen wird, ob die EES der Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Evolutionstheorie näher kommt.

Vorhersagen im Rahmen der EES. Wenn eine Evolutionstheorie naturwissenschaftlich sein soll, ist eine notwendige (jedoch nicht hinreichende) Bedingung die Möglichkeit von Vorhersagen. MÜLLER (2017, 8) listet acht „Vorhersagen“ der EES auf.³¹ Sie sollen im Folgenden aufgelistet und in Bezug auf die Frage kommentiert werden, ob es sich um Vorhersagen bezüglich evolutiver Neuheiten handelt.

1. Variation ist kein bloßes Zufallsprodukt, sondern wird durch die Rahmenbedingungen der ontogenetischen Entwicklung systematisch beeinflusst („biased“) und auch erleichtert. – Diese Beeinflussung – sei es eine Erleichterung oder eine Einschränkung – für das Auftreten von Varianten begründet keine Quelle für qualitativ Neues. Woher das Neue durch die „generativen Eigenschaften“ der Entwicklung kommen soll, ist unklar. Gleichzeitig sind die hier verwendeten Begriffe viel zu vage, um in die Nähe einer wissenschaftlichen Erklärung kommen zu können.

2. Neuheiten entstehen aufgrund emergenter und selbstorganisierender Eigenschaften der Entwicklungssysteme. – Das ist eine bloße Behauptung, die nur scheinbar begründet wird, indem auf „Selbstorganisation“ und „Emergenz“ verwiesen wird. Diese Begriffe suggerieren zwar eine Erklärung, doch eine Beweisführung müsste mit konkreten, empirisch nachvollzogenen Befunden geführt werden. Somit verschleiern die Begriffe „Emergenz“ und „Selbstorganisation“ den Entstehungsprozess, anstatt irgend etwas zu erklären. (Zu einer Analyse des Emergenz-Begriffs siehe WIDENMEYER 2018.)

3. Phänotypische Veränderungen können zuerst ohne Genänderungen auftreten und nachfolgend durch evolvierende Genverschaltungen stabilisiert werden. – Diese „Kann“-Vorhersage ist ausgesprochen vage. Die Genverschaltungen erfolgen zudem nicht gezielt, so dass das Element des Zufalls auch nicht vermieden wird. Davon abgesehen ist experimentell nicht gezeigt, welche Genverschaltungen welchen konstruktiven Veränderungen entsprechen würden und ob überhaupt nennenswerte (und dabei positive) konstruktive Veränderungen durch Änderungen in Genverschaltungen möglich sind (vgl. JUNKER 2009a). Schließlich wird deutlich, dass ohne (konstruktive) genetische Änderung eine stabile evolutive Veränderung nicht erfolgen würde.

4. Adaptive Varianten können nicht nur durch Gene, sondern auch durch nicht-genetische Vererbung, durch Lernen und kulturelle Überlieferung sowie durch wiederholte Umweltinduktion weitergegeben werden. – Diese Vererbungen sind nach allem, was wir bisher wissen, nicht stabil über mehrere Generationen. Am ehesten könnten noch Verhaltensdispositionen und kulturelle Elemente über viele Generationen vererbt bzw. tradiert werden.³² Wie daraus aber stabile Änderungen in den organismischen Strukturen und überhaupt Neuheiten insbesondere mit neuartigen Bauplänen, Genen und Proteinstrukturen hervorgehen und fixiert werden können, ist völlig unklar.

5. Zeiten schneller phänotypischer Evolution können mit Phasen langsamer und kontinuierlicher Veränderung abwechseln. – Die Vorhersage ist an sich nicht neu gegenüber bisherigen Evolutionsvorstellungen und erinnert an den Punktualismus, wonach Evolution meistens sehr langsam und gelegentlich rasant verläuft. Doch wichtiger ist, dass es sich überhaupt nicht um eine spezifische und prüfbare Vorhersage handelt („können“), und dass erneut über den Modus der Entstehung von Neuheiten nichts gesagt wird und keine spezifische Folgerung aus der EES genannt wird.

6. Phänotypische Variation erfolgt nicht nur durch Mutationen, sondern kann auch in vielen Individuen gleichzeitig durch Umweltfaktoren induziert werden. – Dieser Punkt spielt auf die Plastizität der Lebewesen an. Es wurde bisher in keiner Weise gezeigt, dass Plastizität das Potenzial für Neuheiten enthält (vgl. Beitrag „Ermöglicht die Plastizität der Lebewesen evolutionäre Innovationen?“ in diesem Band; ausführlicher in JUNKER 2014). Zudem sind plastische (umweltinduzierte) Änderungen reversibel und könnten nur durch nachfolgende zufällig passende Mutationen fixiert werden. Bei erneuten Änderungen dieser Umweltreize ändern sich aber auch die betreffenden Merkmalsausprägungen und fallen z. B. in den vorherigen Zustand zurück, womit für Evolution nichts gewonnen wäre. Wie bei epigenetischen Veränderungen handelt es sich bei plastischen Änderungen um die Aktivierung eines bereits vorhandenen Variationspotenzials; es eignet sich nicht zur Erklärung von Makroevolution, sondern müsste seinerseits makroevolutiv erklärt werden.

7. Aktivitäten der Organismen in ihrer Umwelt bewirken Umweltveränderungen (Nischenkonstruktion), die ihrerseits Auswirkungen auf ihre Fitness und die Fitness ihrer Nachkommen haben können. – Wiederum ist völlig unklar, wie aus dieser Aktivität evolutionär Neues entstehen soll. Auch die Nischenkonstruktion führt nicht zu stabilen evolutiven Veränderungen; wiederum wären dafür nachfolgend passende Mutationen erforderlich. Zudem kann nicht angenommen werden, dass die Organismen gezielt handeln; es ändern sich durch organismische Tätigkeiten nur in richtungsloser Weise die Umweltbedingungen. Und ein weiteres Mal handelt es sich um eine „Kann“-Vorhersage, ohne irgendeine Nennung definierter Randbedingungen und Gesetzmäßigkeiten.

8. Der primäre evolutive Effekt der natürlichen Selektion ist nicht, unangepasste Varianten zu eliminieren, sondern generatives Potenzial freizusetzen. – Neben der ausgesprochenen Vagheit solcher Aussagen ist erneut die Frage, woher dieses Potenzial kommt und ob es geeignet ist, grundlegende Neuheiten hervorzubringen. Auch dieser Aspekt erklärt die Entstehung von evolutionären Neuheiten nicht.

MÜLLER (2017, 8) kommt zu folgendem Schluss: „Overall, the EES proposes that variation is more predictable and selection effects are less directional than hitherto argued.“ Doch das beinhaltet keine Vorhersagen bezüglich der Entstehung von Neuem. Vielmehr nimmt die EES Bezug auf ein vorhandenes Variationspotenzial der Organismen, dessen Existenz gegeben ist und dessen Herkunft nicht ihr Gegenstand ist. Dass dieses Variationspotenzial auch Anteile haben kann, die unter normalen Umweltbedingungen nicht abgerufen werden und nur bei Extremsituationen in Erscheinung treten, ändert nichts daran, dass es sich um bereits angelegte Möglichkeiten handelt. Ein solches Potenzial passt viel besser zu einem Ansatz einer programmierten Variabilität als zur Vorstellung, dass im Verborgenen zufällig (ohne Selektion, solange es sich um kryptische Variation handelt) evolutive Neuheiten sich herauskristallisieren könnten (vgl. JUNKER 2009b).

Die EES nimmt Bezug auf ein vorhandenes Variationspotenzial der Organismen, dessen Existenz gegeben ist und dessen Herkunft nicht ihr Gegenstand ist.

Derselbe Gesamteindruck ergibt sich aus einer Reihe von Zitaten von LALAND et al. (2015). Einige davon seien kommentiert:

• „… the developmental system responds flexibly to internal and external inputs, most obviously through condition-dependent gene expression, but also through physical properties of cells and tissues and ‘exploratory behaviour’ …“ (S. 6). – Hier geht es nicht um die Entstehung von evolutionären Neuheiten, sondern darum, dass es ein Variationspotenzial gibt, das durch verschiedene interne und externe (Umwelt) Reize abgerufen werden kann. Die Autoren weisen auf das bekannte Phänomen hin, dass es bei der individuellen Entwicklung sogenanntes „exploratives Verhalten“ gibt, das es dem sich entwickelnden Organismus ermöglicht, flexibel auf die Umgebungsbedingungen reagieren zu können statt starr einem fixen Programm zu folgen (vgl. KIRSCHNER & GERHART 2005). Diese Fähigkeit bezeichnen LALAND et al. (2015, 7) als „konstruktive Entwicklung“ (s. o.). Die Folgerung, „entirely new functional phenotypes may be able to emerge with little or no initial genetic modification“ (S. 6) ist jedoch durch keinen experimentellen Befund gerechtfertigt und bloße Mutmaßung. Man beachte, dass auch hier keine Vorhersage gemacht, sondern spekulativ eine Möglichkeit („may“) behauptet wird. Aber gerade wenn so etwas der Fall sein sollte, wäre ein solcher Befund ein starker Hinweis auf eine Vorprogrammierung, eine eingebaute Multifunktionalität, die in Populationen bei Bedarf bereitsteht. Man stelle sich ein Gerät wie z. B. eine Kaffeemaschine vor, die nach geringer Veränderung zu einer Bohrmaschine oder einem Toaster umgebaut werden kann. Es wäre vom Design noch anspruchsvoller als ein rein monofunktionales Gerät. Aber auch das empirisch vorliegende im Vergleich dazu viel maßvollere explorative Verhalten ist äußerst anspruchsvoll, und man kann es mit guten Gründen als „Krönung der Ingenieurskunst“ bezeichnen (vgl. JUNKER 2006b, nach M. RAMMERSTORFER); es ist ein klares Design-Indiz, und für eine natürliche Evolution dieser faszinierenden Fähigkeit liegen keinerlei Indizien vor.

• „‘Reciprocal causation’ captures the idea that developing organisms are not solely products, but are also causes, of evolution“ (S. 6). – Hier wird auf die Nischenkonstruktion und auf Einflüsse während der Ontogenese angespielt. Inwiefern und aufgrund welcher Vorgänge dadurch innovative Veränderungen eintreten sollen, wird nicht gesagt (s. o.).

• Weiter oben wurde dieses Zitat von LALAND et al. (2015, 8) bereits angeführt: „… the direction of evolution does not depend on selection alone, and need not start with mutation. The causal description of an evolutionary change may, for instance, begin with developmental plasticity or niche construction, with genetic change following. The resulting network of processes provides a considerably more complex account of evolutionary mechanisms than traditionally recognized.“ – Eine solche Plastizität ist weit entfernt vom Auftreten einer Neuheit. Sie ist ohnehin im Organismus bereits angelegt. Ohne nachträgliche genetische Fixierung („genetic change following“) sind diese Veränderungen zudem nur Ausdruck der Plastizität, der individuellen Anpassungsfähigkeit und eines schon vorhandenen Variationspotenzials der Organismen und tragen auch deshalb nichts zum Verständnis evolutionärer Innovationen bei.

• „Developmental bias and niche construction are, in turn, recognized as evolutionary processes that can initiate and impose direction on selection“ (S. 7). – Hier geht es nur um Selektion, die gewisse Richtungen erfahren soll, nicht aber um Innovation.³³

• „In fact, the conceptual change associated with the EES is largely a change in the perceived relationship between genes and development: a shift from a programmed to a constructive view of development“ (S. 9). – Hier verweisen LALAND et al. (2015) nochmals darauf, dass biologische Entwicklungsvorgänge nicht fix programmiert sind, sondern auf viel anspruchsvollere, flexible Entwicklungsprogramme zurückgreifen („constructive development“), die eine Anpassung der Entwicklungsprozesse des Individuums an jeweilige (sich ändernde) innere und äußere Rahmenbedingungen ermöglichen. Diese Fähigkeit als „konstruktiv“ im evolutionären Sinne zu bezeichnen, ist jedoch irreführend, da zum einen die Herkunft dieser Programme nicht thematisiert wird und zum anderen aus der Existenz dieser anpassbaren Programme nicht die Entstehung evolutionärer Neuheiten folgt.

• Instruktiv ist Tabelle 3 in LALAND et al. (2015), in der neue Vorhersagen der EES zusammengestellt sind; zum Beispiel: Neue phänotypische Varianten sind häufig gerichtet und funktional, sind oft umweltinduziert und betreffen viele Individuen gleichzeitig (Anspielung auf Plastizität), es können deutlich veränderte neue Phänotypen aufgrund von Mutationen in Regulationsgenen auftreten, es kann aufgrund von konvergenter Selektion oder Entwicklungszwängen wiederholte, konvergente Evolution vorkommen.³⁴ Die Liste hat einen ähnlichen Inhalt wie die oben besprochene Aufzählung von MÜLLER (2017) und erfordert daher keine weitere Kommentierung. Es handelt sich laut LALAND et al. um kurzfristig zu erwartende Veränderungen („short-term“), was wiederum bedeutet, dass es um das Abrufen von anspruchsvollen anpassungsfähigen Programmen und nicht um Makroevolution geht: „For example, the EES predicts that stress-induced phenotypic variation can initiate adaptive divergence in morphology, physiology and behaviour because of the ability of developmental mechanisms to accommodate new environments“ (LALAND et al. 2015, 9).

Bewertung der EES in Bezug auf ihre Naturwissenschaftlichkeit

So wie MÜLLER (2017) und LALAND et al. (2015) die EES beschreiben, beruhen evolutionäre Veränderungen darauf, dass es ein bereits vorhandenes Potenzial an Ausprägungsmöglichkeiten von Merkmalen gibt. LALAND et al. (2015, 7) sprechen von präexistenten Entwicklungsprozessen, die vererbbare phänotypische Varianten aufgrund genetischer, epigenetischer oder umweltinduzierter Inputs erzeugen³⁵, und von der Fähigkeit der Entwicklungsprozesse, sich an neue Inputs anzupassen und funktionell integrierte Antworten auf eine große Bandbreite von Umweltbedingungen zu ermöglichen.³⁶ Solche Entwicklungsprogramme und -prozesse erlauben durchaus Vorhersagen und können als naturwissenschaftlich beschreibbare Gesetzmäßigkeiten hinsichtlich einer bei Organismen potenziell verfügbaren Anpassungsfähigkeit formuliert werden (wenn auch nicht als strenge „Gesetze“, was in der Biologie allgemein aufgrund der Komplexität der Forschungsgegenstände kaum möglich ist; vgl. die Ausführungen im Abschnitt „Erweiterung des Begriffs naturwissenschaftlich-nomologischer Erklärungen“). Doch es wurde nicht gezeigt, dass diese Prozesse zu evolutionären Innovationen führen. Man kann also sagen: Nur insoweit evolutionäre Veränderungen auf präexistenten Variationsprogrammen beruhen, können sie im weiteren Sinne naturwissenschaftlich beschrieben werden (dabei kann wenigstens indirekt Bezug auf Wenn-Dann-Aussagen genommen werden, und hier sind Tests möglich und wurden auch erfolgreich durchgeführt³⁷). Diese Programme erklären aber nicht die Entstehung von Neuheiten und evolutionäre Innovationen; ihre Entstehungsweise ist auch 160 Jahre nach DARWIN trotz intensiver Bemühungen naturwissenschaftlich nicht beschreibbar.

Nur insoweit evolutionäre Veränderungen auf präexistenten Variationsprogrammen beruhen, können sie im weiteren Sinne naturwissenschaftlich beschrieben werden.

Gerade die biologischen Aspekte, die im Rahmen einer EES argumentativ besonders wichtig sind, lassen sich gut im Rahmen eines Ansatzes verstehen, wonach es ein präexistentes Potenzial an Variationsmöglichkeiten (s. o.) und anpassbare Variationsprogramme gibt (CROMPTON 2019). Deren Herkunft liegt jedoch aus der Perspektive der Naturwissenschaft, die nach Gesetzmäßigkeiten sucht, im Dunkeln, und es gibt gute Gründe, sie als Indizien für das Handeln eines Schöpfers zu werten (nach welchen Kriterien dies erfolgen könnte, wird im Beitrag „Der Kern des Design-Arguments“ in diesem Band ausführlicher diskutiert).

Fazit: Gibt es eine naturwissen-schaftliche Evolutionstheorie?

In diesem Beitrag haben wir dargelegt, dass naturwissenschaftliche Erklärungen zwingend einen Bezug auf Gesetzmäßigkeiten nehmen müssen. Auch wenn in der Biologie aufgrund der Komplexität ihrer Gegenstände DN-Erklärungen manchmal nicht im strengen Sinne durchführbar sind, implizieren häufig angewandte Erklärungsweisen wie die Angabe eines Mechanismus oder kausale Beschreibungen u. a. Bezugnahmen auf Gesetzmäßigkeiten. Andernfalls könnten Ursachen für natürliche Phänomene gar nicht angegeben werden. Das muss auch für Erklärungen für Makroevolution gelten.

Seit DARWIN besteht der explizit formulierte Anspruch, die Entstehung der Arten durch einen natürlichen Mechanismus und ohne jede teleologische Komponente erklären zu wollen bzw. bereits zu können und Modellierungen des Artenwandels alleine auf (ggf. probabilistische) Gesetzmäßigkeiten und Randbedingungen zu gründen. Insofern es um den Ursprung von evolutionär Neuem geht, können jedoch weder der Darwinismus und die Moderne Synthese mit natürlicher Selektion als zentralem „Mechanismus“ noch die Erweiterte Evolutionäre Synthese (EES) diesen Anspruch einlösen. Das wird auch von manchen Evolutionsbiologen eingeräumt und damit begründet, dass Evolution ein kontingenter, historischer Prozess sei. Das heißt: Es gibt bis heute keine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie, die die Entstehung von Innovation (Makroevolution) beschreibt. Auch die Selektionstheorie kann dies nicht leisten, u. a. aufgrund der expliziten oder impliziten Einbeziehung von teleologischen Aspekten.

Seit DARWIN besteht der Anspruch, die Entstehung der Arten durch einen natürlichen Mechanismus und ohne jede teleologische Komponente erklären zu wollen.

Dagegen ist es möglich und auch in einzelnen Fällen gelungen, auf der Basis präexistenter Variationsprogramme mikroevolutive Prozesse gesetzhaft zu beschreiben. Die Ergebnisse mikroevolutiver Prozesse können – anders als Resultate hypothetischer makroevolutiver Prozesse – auch vorhergesagt und getestet werden. Ebenso sind die Mechanismen häufig und z. T. im Detail nachvollziehbar.

Konsequenzen

Weil wirkliche Wissenschaft ergebnisoffen arbeitet, ist es nicht gerechtfertigt, Evolution als alleinige konzeptionelle Vorgabe und allein akzeptablen Deutungsrahmen für naturhistorische Fragestellungen einzufordern bzw. festzulegen. Dies wird durch die Unmöglichkeit, einen naturgesetzlich fassbaren evolutionären Entwicklungsprozess zu formulieren, noch unterstrichen. Während das Fehlen einer naturwissenschaftlichen Erklärung für natürlich-evolutive Ansätze fatal ist, liegt ein solches Fehlen aber gerade in der Natur von Schöpfungsansätzen. Denn mit Evolutionstheorien ist der explizite Anspruch verbunden, dass sie naturwissenschaftlich formuliert werden können. Diesen Anspruch können Evolutionstheorien in Bezug auf die Entstehung von Neuheiten wie gezeigt bis heute nicht einlösen.

Die Berechtigung des Ansatzes, das Ausmaß und die Grenzen von Veränderungsprozessen ausgehend von vorhandenen, mit flexiblen Anpassungsmöglichkeiten ausgestatteten Grundtypen zu modellieren, ist damit als Konkurrent eines evolutionären Forschungsprogramms weiter bestätigt. Dieser Ansatz hat sich bereits in vielen konkreten Fällen empirisch bewährt (CROMPTON 2019). Er hat seinen Sinn insbesondere im Rahmen eines Schöpfungsmodells, das als spezifische Ursache hochfunktional-komplexer Neuerungen Kreativität und Intelligenz in Anschlag bringt und deshalb keine durchgängig naturwissenschaftliche Erklärung in Aussicht stellt und, anders als der evolutionäre Ansatz, auch nicht zu stellen braucht.

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1 ULLRICH schreibt in diesem Beitrag, dass „es zum eingeschliffenen Ritual eines Abwehrkampfes geworden ist, jede Infragestellung von Evolution und jede Kritik an evolutionstheoretischen Entwürfen pauschal als Angriff auf die gesamte Biologie und die Wissenschaft insgesamt zu verurteilen.“

2 https://assembly.coe.int/nw/xml/XRef/Xref-XML2HTML-EN.asp?fileid=17592&lang=en

3 Obwohl natürlich eine Infragestellung einer naturwissenschaftlichen Theorie alles andere als ein Angriff gegen die Naturwissenschaft darstellen muss.

4 „Echt“ meint, dass die betreffenden Änderungen nicht auf bereits vorhandene, latente Anlagen zurückgeführt werden können. Solche latenten Anlagen sind vielfach bekannt, sie können z. B. auf Mischerbigkeit, springende Gene, Gen-Gen- oder Umwelt-Gen-Wechselwirkungen (Plastizität) beruhen.

5 Die „Wenn-Dann-Beziehung“ muss nicht explizit durch ein „Wenn-Dann“ ausgedrückt werden, sondern kann implizit gegeben sein, z. B. „Kupfer leitet Strom“ (Wenn man an ein Stück Kupfer eine Spannung anlegt, fließt ein verhältnismäßig hoher elektrischer Strom hindurch).

6 Natürlich glauben wir in den meisten und „normalen“ Fällen, dass sich die Dinge trotzdem natürlich verhalten, auch wenn wir sie (derzeit) nicht naturgesetzlich beschreiben können oder ggf. kein Interesse daran haben. Das liegt daran, dass es bei solchen „normalen“ Fällen keine besonderen Indizien gibt, die auf eine nicht-natürliche Entstehungsweise hinweisen könnten. Im Fall des Ursprungs des Lebens gibt es aber solche Indizien, weswegen hier dieser Nachweis einer rein natürlichen Entstehung zu führen wäre.

7 Sie beschreiben das Statistical-relevance-model“, das „Causal-mechanical model“ und „unificationist model“. Darauf soll hier nicht eingegangen werden; es genügt die Feststellung, dass alle Modelle auf Gesetzmäßigkeiten Bezug nehmen.

8 „… laws are important because they are statements used to explain and to predict phenomena, they provide knowledge how to successfully manipulate the systems they describe, and they support counterfactuals. Statements that are apt to play these roles in the sciences I call lawish“ (REUTLINGER 2014, S145f.). Vgl. PENNOCK (2000, 195): „Lawful regularity is at the very heart of the naturalistic world view …“ Nach RUSE sind Kriterien für naturwissenschaftliches Arbeiten unter anderem: „Science is guided by natural law, it explains by reference to natural law“ (nach KOJONEN 2017, 335).

9 Auch BRAILLARD & MALATERRE (2015, 4) gehen auf dieses Beispiel ein.

10 Die Position der Sonne und die Länge eines Schattens können in einem bestimmten Sinne tatsächlich die physische Höhe einer Fahnenstange „erklären“: Jemand behauptet, die Fahnenstange habe die Höhe x. Zur Rede gestellt, sagt er: Die Fahnenstange hat die Höhe x, weil dieser Sonnenstand vorherrscht und sie diese Schattenlänge wirft. Diese Sachverhalte erklären, warum es richtig ist zu sagen, die Fahnenstange habe die Höhe x. Die Erklärung zeigt einen Zusammenhang von Gründen an, nicht von Ursachen.

11 Etwas ausführlicher: Wenn natürliche Variabilität, Überproduktion von Nachkommen, langfristige Konstanz der Populationsgröße aufgrund von Ressourcenknappheit, dann Auslese der Bestangepassten und Veränderung der Lebewesen bis hin zur Entstehung neuer Baupläne. – DARWIN rechnete darüber hinaus auch mit der Weitergabe erworbener Eigenschaften im Sinne von LAMARCK.

12 Allerdings rief gerade der Gebrauch des Begriffs „Auslese“ (Selektion) Kritik hervor, denn er suggeriert erneut Teleologie. DARWIN (1876, 236) verglich die natürliche Selektion sogar mit einem Architekten und war von der Selektionstätigkeit bei der Züchtung inspiriert, die ausgesprochen teleologisch ist. In Origin of Species schreibt DARWIN (1876, 65f.): „Man kann bildhaft sagen, die natürliche Zuchtwahl sei täglich und stündlich durch die ganze Welt beschäftigt, eine jede, auch die geringste Abänderung zu prüfen, sie zu verwerfen, wenn sie schlecht ist, und sie zu erhalten und zu vermehren, wenn sie gut ist. Still und unmerkbar ist sie überall und jederzeit, wo sich die Gelegenheit darbietet, mit der Vervollkommnung eines jeden organischen Wesens in Bezug auf dessen organische und unorganische Lebensbedingung beschäftigt.“

13 In POWELLS (2012) Formulierung wird besonders deutlich, dass er der natürlichen Selektion eine praktisch unbegrenzte Schöpferkraft zumisst, ohne die Notwendigkeit zu sehen, diese Voraussetzung rational zu legitimieren. „First, selection is the only game in town when it comes to explaining the origins of complex functional morphology, and thus we know of no other mechanism that could underwrite the degree of macroevolutionary replicability that is entailed by the RRT [=robust repeatability thesis]. Second, it is not sufficient for the RRT that selection constitutes an important evolutionary mechanism – rather, it must overwhelm all of the stochastic factors and internal constraints that would otherwise impede or undermine the optimization of form“ (358f.) „… convergence offers a striking example of the power of natural selection to mold disparate forms in the service of a common functional design“ (359f.).

14 Zwar folgt das Auftreten von Mutationen Gesetzmäßigkeiten statistischer Natur, aber es ist nicht möglich, vorherzusagen, welche Mutationen auftreten werden. Dies ist nicht vergleichbar mit dem radioaktiven Zerfall instabiler Nuklide. Hier kann zwar auch nicht vorhergesagt werden, welches Atom als nächstes zerfallen wird. Aber beim radioaktiven Zerfall sind die Ereignisse gleichartig, während Mutationen sehr verschieden sein können. Ausnahmen beschreibt BORGER (2019): Neuere Forschungsergebnisse zeigen, dass ein hoher Prozentsatz der Mutationen an sogenannten DNA-Hotspots aufzutreten scheint, d. h. an Stellen in der DNA, die eher Mutationen zulassen. Allerdings ermöglichen diese Mutationen nicht die Entstehung von Innovationen, sondern könnten Anpassungen an spezielle Bedingungen ermöglichen. Zudem ist denkbar, dass hier eine Programmierung vorliegt.

15 Originalzitat: „But it has become habitual in evolutionary biology to take population genetics as the privileged type of explanation of all evolutionary phenomena, thereby negating the fact that, on the one hand, not all of its predictions can be confirmed under all circumstances, and, on the other hand, a wealth of evolutionary phenomena remains excluded. For instance, the theory largely avoids the question of how the complex organizations of organismal structure, physiology, development or behaviour—whose variation it describes—actually arise in evolution, and it also provides no adequate means for including factors that are not part of the population genetic framework, such as developmental, systems theoretical, ecological or cultural influences.“

16 Originalzitat: „Indeed, the MS [modern synthesis] theory lacks a theory of organization that can account for the characteristic features of phenotypic evolution, such as novelty, modularity, homology, homoplasy or the origin of lineage-defining body plans.“

17 „Birds and mammals evolved greater aerobic abilities than their common ancestor had. This required expansion of the cardiopulmonary system’s capacity for gas exchange, but while directional selection for this expanded capacity resulted in extremely similar avian and mammalian hearts, strikingly different lungs arose, and the reasons for this divergence in lung morphology are not understood“ (FARMER 2010, 561).

18 POSER (2012, 284) drückt es so aus: „[E]in ‚Darwinscher Dämon‘, der im Zeitalter der Saurier den Homo sapiens hätte vorhersagen können, ist ausgeschlossen.“

19 Nach Ansicht dieser beiden Autoren. Wir sind nicht der Ansicht, dass Naturgesetze metaphysisch notwendig sind.

20 Originalzitat: „The theory of evolution is the fundamental conceptual framework of biology all scientific explanations of living phenomena must be consistent with. As it does not describe a universal law regarding a single natural phenomenon, such as gravity, but rather the principles of organismal change over time, based on the highly complex inputs and interactions of a multiplicity of different factors, evolutionary theory cannot be expected to remain static but is subject to change in the light of new empirical evidence.“

21 MÜLLER schreibt zwar „die Evolutionstheorie“, es gibt jedoch viele kausale Evolutionstheorien, was MÜLLER auch klar zum Ausdruck bringt, da er die Evolutionstheorie nicht für statisch hält.

22 Man könnte einwenden, dass naturwissenschaftliche Theorien in der Regel in der Entwicklung und noch mehr oder weniger unreif und daher nicht statisch sind. Für die Physik und Chemie trifft das aber offenkundig nicht zu. Erfolgreiche naturwissenschaftliche Theorien reifen im Sinne einer Verfeinerung. Im Falle von Evolutionstheorien bezüglich Innovationen ist die Situation dagegen ganz anders und die Flexibilität der kausalen Evolutionstheorien hat eine ganz andere Dimension. Bei den Kausaltheorien zur Evolution (um die es hier geht) gibt es einen klaren Trend von einer vor 50 Jahren noch relativ unangefochtenen Theorie (Neodarwinismus) hin zu einer Konkurrenz sehr verschiedener Ansätze, was man kaum als Ausreifen einer Theorie bezeichnen kann.

23 Über allgemeine Gesetzmäßigkeiten in der Biologie schreibt BEATTY (1995, 47, Fn. 3):„All generalizations about the living world a) are just mathematical, physical, or chemical generalizations (or deductive consequences of mathematical, physical, or chemical generalizations plus initial conditions), b) are distinctively biological, in which case they describe contingent outcomes of evolution“ (46f.). „… the evolutionary contingency thesis has nothing at all to say about whether there are laws of physics and chemistry“ (ebd.).

24 „[E]volutionary contingency undermines the very possibility for biological laws“ (BRAILLARD & MALATERRE 2015, 10).

25 BEATTY (1995, 75) nimmt Bezug auf Steven J. GOULD, der „Gesetze im Hintergrund“ mit den „kontingenten Details im Vordergrund“ der Biologie unterschieden habe. „What this means to me is that there may be genuine laws that are relevant to biology (e.g., laws of physics and chemistry), but those laws are not distinctively biological. What is distinctively biological are the contingent details, allowed but not necessitated by the presumed laws. The details can have most any degree of generality – and the degrees of generality of those details may change over time. And all the while evolution is making new rules and breaking old rules, the rules of evolution are themselves changing“ (BEATTY 1995, 75).

26 Kernannahmen der Modernen Synthese nach LALAND et al. (2015, 3) sind: „(i) evolutionarily significant phenotypic variation arises from genetic mutations that occur at a low rate independently of the strength and direction of natural selection; (ii) most favourable mutations have small phenotypic effects, which results in gradual phenotypic change; (iii) inheritance is genetic; (iv) natural selection is the sole explanation for adaptation; and (v) macro-evolution is the result of accumulation of differences that arise through micro-evolutionary processes.“

27 „Constructive development refers to the ability of an organism to shape its own developmental trajectory by constantly responding to, and altering, internal and external states“ (LALAND et al. 2015, 6).

28 „The latter view is distinctive for its emphasis on organismal causes of development, inheritance and differential fitness, the role of constructive processes in development and evolution, and reciprocal representations of causation“ (LALAND et al. 2015, 2f.). „‘Reciprocal causation’ captures the idea that developing organisms are not solely products, but are also causes, of evolution“ (LALAND et al. 2015, 6).

29 Am Rande sei vermerkt, dass hier die Lebewesen sprachlich zu handelnden Personen gemacht werden (Kryptoteleologie).

30 „Constructive development refers to the ability of an organism to shape its own developmental trajectory by constantly responding to, and altering, internal and external states. … Rather, causation also flows back from ‘higher’ (i.e. more complex) levels of organismal organization to the genes (e.g. tissue-specific regulation of gene expression)“ (LALAND et al. 2015, 6).

31 „The novelty of the EES and the differences with the MS theory become most apparent in the predictions that derive from the EES framework, both with regard to short-term and long-term effects of organismal evolution. The most important predictions concern the following: …“ (MÜLLER 2017, 8)

32 Wobei zudem die Weitergabe kultureller Elemente keine rein biologische Angelegenheit ist.

33 Jede Rede von „Richtung“ ist immer auch ein teleomorphes/anthropomorphes Sprachkonstrukt.

34 „(i) phenotypic accommodation can precede, rather than follow, genetic change, in adaptive evolution

(ii) novel phenotypic variants will frequently be directional and functional

(iii) novel, evolutionarily consequential, phenotypic variants will frequently be environmentally induced in multiple individuals

(iv) strikingly different novel phenotypes can occur, either through mutation of a major regulatory control gene expressed in a tissue-specific manner, or through facilitated variation

(v) repeated evolution in isolated populations may be due to convergent selection and/or developmental bias

(vi) in addition to selection, adaptive variants are propagated through repeated environmental induction, non-genetic inheritance, learning and cultural transmission

(vii) rapid phenotypic evolution can be frequent and can result from the simultaneous induction and selection of functional variants

(viii) taxonomic diversity will sometimes be better explained by features of developmental systems (evolvability, constraints) than features of environments

(ix) heritable variation will be systematically biased towards variants that are adaptive and well-integrated with existing aspects of the phenotype

(x) niche construction will be systematically biased towards environmental changes that are well suited to the constructor’s phenotype, or that of its descendants, and enhance the constructor’s, or its descendant’s, fitness“ (LALAND et al. 2015, 10).

35 „…. how pre-existing developmental processes generate heritable phenotypic variants from genetic, epigenetic and environmental inputs“ (LALAND et al. 2015, 7).

36 „… general ability of developmental processes to accommodate novel inputs adaptively, thereby enabling functionally integrated responses to a broad range of conditions“ (LALAND 2015, 9).

37 Zum Beispiel bei wiederholten gleichartigen Veränderungen von Stichlingen in Nordamerika (LESCAK et al. 2015) oder bei der Ausbildung ähnlicher Formen von Anolis-Eidechsen infolge einer Wiederbesiedlung von Karibischen Inseln nach Zerstörungen durch Hurricanes (LOSOS 2018).

Methodologie der Naturgeschichtsforschung

Reinhard Junker

Carol CLELAND hat in mehreren Arbeiten die Methodik experimenteller und naturhistorischer Forschung verglichen. In der Naturgeschichtsforschung stehe die Suche nach bestätigenden Indizien („smoking guns“) für singuläre Ereignisse im Vordergrund; Falsifikationen seien kaum möglich. Dagegen seien in der experimentellen Forschung Falsifikationen zwar prinzipiell möglich, doch können falsifizierende Befunde auf fehlerhafte Hilfshypothesen zurückzuführen oder selbst fehlerhaft sein statt die eigentliche Hypothese zu treffen (Duhem-Quine-These). Hypothesen würden daher geprüft, indem durch Versuchsvariationen falsche Widerlegungen, aber auch irreführende Bestätigungen ausgeschlossen werden sollen.

Dafür, dass in historischen Hypothesen nicht Falsifikationen, sondern bestätigende Befunde entscheidend seien, argumentiert auch VOGT (2008) in einem Beitrag über die Vorgehensweise des Cladismus.

Eine Analyse der Arbeiten von VOGT und CLELAND führt zum Ergebnis, dass bezüglich der Methodik die Grenzen zwischen experimenteller und historischer Forschung nicht trennscharf sind, sondern dass die Unterschiede im Kern darauf beruhen, dass bei naturhistorischen Fragestellungen, insbesondere in der Evolutionsbiologie und historischen Geologie, die Datenlage in der Regel sehr viel schlechter ist als im experimentellen Bereich. Es ist auch möglich, dass die Daten (z. B. für einen Nachvollzug einer evolutionären Historie oder ein geologisches Ereignis) deshalb so schlecht sind, weil der Vorgang, der aus dem Datensatz nachgewiesen werden soll, gar nicht existiert.

Die Fragen um Schöpfung und Evolution fallen in den Bereich der Naturgeschichtsforschung und müssen mit der entsprechenden Methodologie behandelt werden. Die Suche nach „smoking guns“ für Schöpfung oder für planvolles Wirken ist legitim und nicht außerhalb von Wissenschaft. Schöpfungsansätze werden nicht dadurch delegitimiert, dass keine strikten Falsifikationen möglich wären; diesbezüglich ist die Situation analog zu evolutionären Ansätzen zum Ursprung der Lebewesen.

Einführung

Zunächst werden Artikel zweier Autoren vorgestellt, die eine besondere Methodologie der historischen Naturforschung im Vergleich zur experimentellen Forschung vertreten. Die Argumentation der Autoren soll ausführlich dargestellt werden, wobei auch eigene Überlegungen einfließen. In kürzerer Form werden anschließend einige Argumente weiterer Autoren zusammengefasst, die ebenfalls für eine besondere Methodologie in der Evolutionsforschung plädieren. Damit soll die Frage aufgeworfen werden, inwieweit deren Argumente für die Schöpfungsforschung fruchtbar gemacht werden können.

„Die Nichtfalsifizierbarkeit von Cladogrammen und ihre Konsequenzen“ (VOGT)

Die Falsifizierbarkeit* von Hypothesen gilt als eines der wichtigsten Kriterien für Wissenschaftlichkeit (vgl. STAMOS 1996, 173). Falsifizierbarkeit bedeutet, dass es Möglichkeiten gibt, eine Hypothese durch widersprechende Daten als falsch zu erweisen. Hypothesen müssen an der Empirie scheitern können. In der Evolutionsforschung werden Abstammungshypothesen häufig in Form von Cladogrammen* dargestellt. Die Cladistik (s. u.) genießt weithin den Ruf, die wissenschaftlich objektivste Methode zu sein, um stammesgeschichtliche Abfolgen (den Verlauf der Evolution der Lebewesen) zu rekonstruieren. Dann müsste auch gelten, dass Cladogramme (die für eine Abstammungshypothese stehen) falsifizierbar sind. Dem widerspricht Lars VOGT in einem Artikel über die Nichtfalsifizierbarkeit von Cladogrammen und ihre Konsequenzen (VOGT 2008). Seine Behauptung: Es gebe keine Möglichkeit, ein Cladogramm durch widersprechende Daten als falsch zu erweisen. Wenn Cladogramme tatsächlich nicht falsifizierbar wären und Falsifizierbarkeit zugleich ein unabdingbares Kriterium für Wissenschaftlichkeit wäre, würde die cladistisch arbeitende Phylogenetik ein wesentliches Kriterium für die Wissenschaftlichkeit ihrer Hypothesen nicht erfüllen.

Um VOGTS Aussage von der Nichtfalsifizierbarkeit von Cladogrammen nachvollziehen zu können, sollen zunächst die Cladistik und der Falsifikationismus nach POPPER sowie DUHEM und QUINE kurz erläutert werden.

Abb. 1: Einfaches Cladogramm. Grundlage für die Erstellung monophyletischer Gruppen (hier: A und B sowie C-E) sind gemeinsame abgeleitete Merkmale, sogenannte Synapomorphien (graue bzw. schwarze Balken). Cladogramme visualisieren Verwandtschaftshypothesen.

Zur Cladistik. Mittels der Cladistik soll ein System der Organismen erstellt werden, welches ausschließlich auf phylogenetischer Verwandtschaft (Abstammung) basiert. Gruppen innerhalb eines solchen Systems müssen monophyletisch sein. Eine monophyletische Gruppe enthält alle Nachfahren einer Stammart sowie die Stammart selbst, jedoch keine Arten, die nicht Nachfahren dieser Stammart sind (A und B sowie C-E in Abb. 1).

Grundlage für die Erstellung monophyletischer Gruppen sind gemeinsame abgeleitete Merkmale, sogenannte Synapomorphien. Das sind Merkmale, die als „höherentwickelt“ (abgeleitet, apomorph) gewertet werden und bei mehreren Arten oder höheren Taxa gemeinsam („syn“) ausgebildet sind. Beispielsweise galt lange Zeit der Besitz von drei Gehörknöchelchen als synapomorphes Merkmal der plazentalen Säugetiere (mittlerweile hat sich die Situation allerdings als komplizierter erwiesen; vgl. ULLRICH 2015). Die Synapomorphien werden als Indiz für einen gemeinsamen Vorfahren gewertet, der dieses Merkmal bereits besaß (also z. B ein Ur-Plazentalier, dessen Nachfahren dieses Merkmal geerbt haben). Klassischerweise werden gemeinsame Merkmale, deren Ähnlichkeit als abstammungsbedingt interpretiert wird, als Homologien bezeichnet. Dagegen werden ähnliche Merkmale als Konvergenzen interpretiert, wenn sie (trotz Ähnlichkeit) nicht von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen sollen, der dieses Merkmal bereits besaß.

Das Ergebnis einer cladistischen Analyse ist eine Verwandtschaftshypothese, die als Cladogramm dargestellt wird, ein gabelig verzweigtes Diagramm (Abb. 1). Anders als in einem klassischen Stammbaum sind in einem Cladogramm nur Arten oder höhere Taxa angegeben, die am Ende der Äste stehen. Entscheidend für die Aufstellung eines Cladogramms sind nur Merkmale, die als Synapomorphien (und damit auch als homolog) gewertet werden. Jede Einstufung sowohl als Synapomorphie als auch als Konvergenz ist dabei allerdings als Hypothese zu betrachten und nicht als empirisches Datum. Ein objektives Kriterium für die Unterscheidung von Konvergenzen und Synapomorphien (bzw. allgemein Homologien¹), das generell unabhängig von Evolutionshypothesen formuliert werden kann, gibt es nämlich nicht (Diskussion bei JUNKER 2002; vgl. auch JUNKER 2006). Dies zeigt sich auch daran, dass es zahlreiche Beispiele dafür gibt, dass als homolog gewertete Merkmale aufgrund neuer Daten und in deren Folge geänderter Abstammungshypothesen später als Konvergenzen interpretiert wurden, in einigen Fällen wechselte die Einordnung mehrmals zwischen Homologie und Konvergenz hin und her.²

Zum Falsifikationismus. Hypothesen müssen anhand bestimmter möglicher Beobachtungen falsifiziert (d. h. widerlegt) werden können, sonst sind sie nicht testbar und nicht wissenschaftlich. Formal funktioniert eine Falsifikation (Widerlegung) einer Hypothese nach der formallogischen Schlussform des modus tollens („aufhebender Modus“). Der modus tollens kann allgemein wie folgt formuliert werden:

A → B¬ B	(aus A folgt B)(B ist nicht gegeben)
Konklusion: ¬ A (also ist A nicht gegeben)

Angewendet auf eine wissenschaftliche Hypothese (dabei ist h die zu prüfende Hypothese, R Hintergrundwissen, Randbedingungen inklusive Hilfshypothesen, e ein empirischer Befund):

h & R → e¬ e

Konklusion: ¬ (h & R)

Das heißt: R oder h (oder beide) sind aufzugeben.³

Dazu ein Beispiel:

Hypothese h: Alle Körperzellen der Menschen haben 46 Chromosomen. empirischer Befund ¬ e: Es gibt derzeit in Deutschland Menschen, deren Körperzellen weniger oder mehr als 46 Chromosomen besitzen.

Konklusion: Nicht alle Körperzellen der Menschen haben 46 Chromosomen.

Die Hypothese ist also falsifiziert, wenn ¬ e auftritt: h ist falsch bzw. in typischen Fällen, wo Randbedingungen zu berücksichtigen sind: (h & R) ist falsch.⁴

In diesen typischen Fällen wird also formal gesehen nicht direkt (nur) die Hypothese widerlegt. Was widerlegt ist, ist (h& R). Denn Hypothesen sind in der Regel in ein „Gewebe“ von Hilfshypothesen und Randbedingungen (inklusive der Möglichkeiten und Grenzen von Messgeräten und Untersuchungsmöglichkeiten) eingebettet (R im obigen Schema). Beispiele dazu folgen weiter unten. Beim Auftreten von ¬ e kann man daher nur schließen, dass mit (h & R) insgesamt etwas nicht stimmt. Es könnte auch die Beobachtung von ¬ e fehlerhaft sein (z. B. aufgrund einer fehlerhaften Messung). Daher kann beim Auftreten eines falsifizierenden Befundes nur geschlossen werden, dass das ganze setting inkonsistent ist. Das ist Inhalt der sogenannten Duhem-Quine-These. Demnach kann eine Hypothese nur dann als falsifiziert betrachtet werden, wenn man annimmt, dass das Hintergrundwissen und der empirische Befund ¬ e wahr sind, was grundsätzlich nicht als sicher gelten kann. Welche Komponente falsch ist (h, R oder ¬ e), kann durch einen falsifizierenden Befund alleine nicht sicher geklärt werden.⁵

Daher ist grundsätzlich keine „strikte Falsifizierung“ möglich (die eindeutig die Hypothese trifft), sondern nur eine „methodologische“ oder „logische Falsifizierung“. Damit ist gemeint, dass es empirische Befunde geben muss, die durch die Hypothese „verboten“ sind, also potenziell die Hypothese falsifizierende Befunde („potenzial falsifiers“). Dabei muss vorausgesetzt werden, dass die Randbedingungen hinreichend abgesichert sind bzw. dass die tatsächlichen Randbedingungen nicht so sehr von den vorausgesetzten Randbedingungen abweichen können, dass die Falsifikation nicht mehr möglich ist.

Generell wird eine Hypothese als empirisch umso gehaltvoller angesehen, je mehr und je überzeugendere Falsifizierungsmöglichkeiten es gibt. Dabei müssen die Hilfshypothesen und die Datenerhebungsmethode gut abgesichert sein. Und eine Hypothese, die viele Falsifikationsversuche überstanden hat, besitzt einen hohen Grad an Bestätigung und kann in diesem Sinne als momentan beste Erklärung gelten.⁶ Kurz: Viele Falsifikationsmöglichkeiten → viele Falsifikationsversuche überstanden → hoher Grad an Bestätigung → beste Erklärung.

Es muss empirische Befunde geben, die durch die Hypothese „verboten“ sind, also potenziell die Hypothese falsifizierende Befunde.

Sind Cladogramme falsifizierbar?

VOGT vertritt die Auffassung, dass Cladogramme prinzipiell nicht falsifizierbar sind. Es gibt demnach keine Beobachtungen, die aufgrund von Abstammungshypothesen (die durch Cladogramme visualisiert werden) nicht auftreten dürfen. Weder die Hintergrundannahmen („descent with modification“, allgemeine Evolution aller Lebewesen) noch eine bestimmte Baumhypothese werden durch das Vorkommen bestimmter Merkmalskonstellationen widerlegt.⁷ Das Problem: Merkmalsübereinstimmungen können als Synapomorphien oder als Konvergenzen interpretiert werden. Selbst wenn Synapomorphie-Hypothesen getestet werden könnten (s. u.), beinhalteten diese Tests damit nicht zugleich auch Tests auf Monophylie (gemeinsame Abstammung). Das heißt: Der gemeinsame Besitz abgeleiteter Merkmale (als Synapomorphien interpretiert) ist kein unzweifelhafter Beleg für die Abstammung von einem gemeinsamen Vorfahren. Und umgekehrt falsifiziert das Auftreten einer Konvergenz nicht die Monophylie einer bestimmten Organismengruppe. Dieser Sachverhalt soll nachfolgend weiter erläutert werden.

Inkongruenzen. Es kommt häufig vor, dass verschiedene Merkmalskomplexe einander widersprechende Monophylie-Hypothesen unterstützen. Ein einfaches Beispiel: Zu einem bestimmten Zeitpunkt mag ein bestimmtes Merkmal x nur bei den Arten A und B bekannt sein. Damit können die Arten A und B auf einen gemeinsamen Vorfahren zurückgeführt werden, der Merkmal x bereits besaß. Später aber wird ein Merkmal y entdeckt, das nur bei den Arten B und C, nicht aber bei A vorkommt (Abb. 2). Damit liegt eine Inkongruenz vor. Das neue Merkmal widerspricht der Synapomorphie von x bei A und B, umgekehrt spricht die Verteilung von x dagegen, dass es sich bei y um eine Synapomorphie von B und C handelt. Eines der beiden Merkmale kann keine Synapomorphie, sondern muss eine Konvergenz sein.⁸ Entsprechend muss eine der beiden Synapomorphie-Hypothesen also falsch sein. Bei Inkongruenzen können wir nun aber nur sagen, dass nicht alle Synapomorphie-Hypothesen des untersuchten Merkmalssets tatsächliche Synapomorphien erfassen; mindestens eine muss eine Konvergenz darstellen. Man kann aber nicht schließen, welches konvergent ist. Das Cladogramm in Abb. 2 wird durch das neu gefundene Merkmal y damit nicht widerlegt. Daher spricht VOGT von einer asymmetrischen Beziehung zwischen dem Konzept der Synapomorphie und dem Konzept der Monophylie: Selbst wenn eine Falsifikation einer Synapomorphie möglich wäre, würde dies nicht die Monophylie falsifizieren, auch wenn diese (u. a.) mit Hilfe der Synapomorphie begründet worden war.

Abb. 2: Inkongruenz in einem Cladogramm. Die beiden Merkmale x und y können nicht gleichzeitig als Synapomorphien interpretiert werden. Solche Merkmalsverteilungen treten häufig auf.

Der Kongruenztest – der Test auf Übereinstimmung von Cladogrammen (Ähnlichkeitsbäumen) auf der Basis verschiedener Daten oder Datensätze – ist damit nur ein Test auf Synapomorphie, d. h. ein Test darauf, ob bestimmte spezialisierte („abgeleitete“) Merkmale als von einem gemeinsamen Vorfahren abstammend interpretiert werden können. VOGT diskutiert drei Strategien, das Problem der Nichtfalsifizierbarkeit zu umgehen, und weist sie zurück. Er kommt zum Schluss, dass Cladogramme gegenwärtige Tatsachen nicht erklären können und daher metaphysische Hypothesen repräsentieren.

Es kann auch die Abstammungs-hypothese, die als selbstverständliche Hintergrundannahme der Cladistik zugrunde liegt, falsch sein.

Nach der Duhem-Quine-These müssen beim Auftreten von Inkongruenzen sogar die Hintergrundannahmen (hier: descent with modification; gemeinsame Abstammung) und die empirischen Befunde auf den Prüfstand. ⁹ Das heißt zum einen: Eine Bestimmung eines Merkmals als Synapomorphie kann fehlerhaft sein (z. B. durch fehlerhafte oder ungenaue Beobachtung). Es kann aber auch die Abstammungshypothese, die als selbstverständliche Hintergrundannahme der Cladistik zugrunde liegt, falsch sein. VOGT rechnet allerdings nicht mit dieser Möglichkeit.

Aber auch wenn man diese Hintergrundannahme nicht antastet, gilt immer noch: Bei Inkongruenzen können selbst bestimmte Synapomorphie-Hypothesen nicht falsifiziert werden, man kann nur sagen, dass (mindestens) eine Synapomorphie aus dem ganzen Paket falsch sein muss. Auch das Sparsamkeitskriterium ermöglicht kein Popper‘sches Testen, da weitere Daten die Situation jederzeit wieder ändern können, was auch häufig geschieht (vgl. den Beitrag „Erklärungen in der Naturgeschichte am Beispiel der Entstehung von Vogelfeder und Vogelflug“ in diesem Band). Daher ist eine robuste, stabile Widerlegung einer bestimmten Verwandtschaftshypothese nicht möglich. „As a consequence, the congruence test as a Popperian test can provide corroboration only to sets of hypotheses of apomorphy and not hypotheses of monophyly or phylogenetic trees“ (VOGT 2008, 66).¹⁰

Schlussfolgerung von VOGT und Diskussion

Nach VOGT ist es an der Zeit, dass eine eigene Philosophie der Phylogenetik entwickelt werde, die den spezifischen Anforderungen einer historischen Wissenschaft genügt, die nicht nach universalen Gesetzen und Regelhaftigkeiten sucht, sondern besondere historische Ereignisse zu rekonstruieren versucht. Der Falsifikationismus funktioniert für ihn jedenfalls im Bereich der Naturgeschichtsforschung nicht.¹¹ Man könne eben keine Aussagen über universale Evolutionsgesetze testen. Diese epistemische Situation in der Phylogenetik mache die Einzigartigkeit der phylogenetischen Forschung in den biologischen Wissenschaften aus.

VOGT mahnt allerdings nur eine Aufgabe an, ohne eine konkrete Lösung vorzuschlagen. Eine gangbare Praxis kann nach VOGT nur darauf hinauslaufen, diejenige Verwandtschaftshypothese zu bevorzugen, die am besten¹² von den Beobachtungsdaten und dem akzeptierten Hintergrundwissen unterstützt wird, da auch eine „weiche“ Falsifizierung nicht praktikabel ist. Kritisch ist in diesem Zusammenhang allerdings anzumerken, dass erkenntnistheoretische Anforderungen nicht an eine bestimmte Praxis angepasst und ggf. verwässert werden sollten. Solche Anforderungen sollten a priori begründet werden, um tatsächliche Vorgehensweisen damit zu bewerten und ggf. zu kritisieren.

Es ist hier hilfreich, den Unterschied zwischen experimenteller Forschung in der Physik und historischer Forschung bei der Erstellung von Cladogrammen zu betrachten. In der Physik können durch gezielte Experimente wichtige Fragen ziemlich sicher beantwortet werden, und Prüfungen von Hypothesen und ggf. Falsifikationen sind in der Praxis häufig problemlos möglich. Zwar sind auch in der Physik formal strikte Falsifikationen nicht möglich, aber in einer gut etablierten Forschungspraxis sind solche formalen Probleme meist wenig relevant, weil Hilfshypothesen und Messmethoden ihrerseits getestet bzw. kontrolliert werden können. Bei der Erstellung von Cladogrammen und damit bei der Erstellung von naturhistorischen Hypothesen über Abstammungszusammenhänge ist die Situation dagegen sehr viel anders; das (Luxus-)Problem ist hier nicht, dass es formallogisch zwingende Falsifikationen im empirisch-wissenschaftlichen Bereich nicht gibt, sondern dass die relevanten Daten der vergleichenden Biologie bestimmte Cladogramme grundsätzlich nicht hinreichend robust widerlegen können. Dabei sind die Hypothesen notorisch instabil: Denn neue Daten können z. B. jederzeit zu einem anderen Cladogramm führen. Für solche Instabilitäten gibt es zahllose Belege aus der Praxis. Cladogramme werden immer wieder geändert und können auch durch weitere Daten wieder zur vorherigen Form zurückkehren. Es sind auch keine eindeutigen Vorhersagen möglich wie z. B., welche Merkmalskonstellationen bei neu entdeckten Fossilien zu erwarten sind. Und wenn solche Erwartungen formuliert wurden, wurden sie oft enttäuscht. Dieser Situation entspricht auch die Tatsache, dass die Erstellung von Cladogrammen nicht auf gesetzhaften Vorgängen beruht (vgl. dazu den Beitrag „Gibt es eine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie?“ in diesem Band).

Cladogramme werden immer wieder geändert und können auch durch weitere Daten wieder zur vorherigen Form zurückkehren.

Historische und experimentelle Wissenschaft nach CLELAND

Carol CLELAND hat den Versuch unternommen, der Forderung nach der Beschreibung einer eigenen Methode in der Naturgeschichtsforschung ausführlich nachzukommen. Sie beansprucht nicht nur, einen grundsätzlichen methodologischen Unterschied zwischen historischer und experimenteller Naturwissenschaft herauszustellen, sondern beschreibt auch eine (ihrer Meinung nach) gangbare Methode in der Naturgeschichtsforschung, die zugleich die tatsächlich praktizierte sei und sich dabei von der Methodik in der experimentellen Forschung unterscheide (CLELAND 2001; 2002a; b; 2011; 2013). Darüber hinaus begründet sie, warum beide Bereiche methodisch verschieden vorgehen müssen. CLELAND verbindet damit das Anliegen, zu zeigen, dass historische Wissenschaft gegenüber der experimentellen in puncto Testmöglichkeiten der Hypothesen nicht „minderwertig“ („inferior“) sei.

Die Vorstellung, dass alle guten Wissenschaftler dieselbe Methode einsetzen, um Hypothesen zu testen, sei zwar populär, bewahrheite sich aber in der Praxis der historischen und experimentellen Wissenschaften nicht. Experimentelle Wissenschaft mache Vorhersagen und Tests unter möglichst kontrollierten Bedingungen, um Gesetzmäßigkeiten herauszufinden. Sie seien also „zukunftsorientiert“: es werden Prognosen aufgestellt, die durch Tests geprüft werden. Dagegen nimmt historische Wissenschaft unbeobachtbare Ereignisse als Ursachen an, die nicht oder nur teilweise (durch Simulationen) im Labor nachgestellt werden können (z. B. wenn das Aussterben der Dinosaurier auf einen Meteoriteneinschlag zurückgeführt wird). Gegenwärtige Beobachtungen werden durch vergangene Ursachen erklärt.

Historische Wissenschaft sei nicht minderwertig, ¹³ aber anders. Historische Wissenschaft müsse nach CLELAND zwar gewöhnlich anders vorgehen als experimentelle Wissenschaft, sei aber deshalb nicht „weniger wert“. Die Autorin möchte dies anhand zweier Punkte zeigen:

1. Experimentelle Wissenschaft sei nicht so „hochwertig“ wie ihr Ruf; es gebe allgemein verbreitete falsche Auffassungen darüber.

2. Es gebe eine Ursachen-Asymmetrie zwischen gegenwärtigen und vergangenen Ereignissen auf der einen Seite, und gegenwärtigen und zukünftigen Ereignissen auf der anderen Seite. Der Charakter der Information, die zum Test der Hypothesen genutzt wird, sei verschieden.

In einem ausführlichen Artikel in Philosophy of Science (CLELAND 2002a) macht die Autorin die Einschränkung, dass es gewisse Überlappungen der Methoden gebe, dass aber die von ihr beschriebenen verschiedenen Methoden in den beiden Bereichen jeweils vorherrschten (S. 474).

Zur experimentellen Wissenschaft. Ähnlich wie VOGT stellt CLELAND heraus, dass der Falsifikationismus POPPERS in der Praxis nicht funktioniere, weder in der experimentellen noch in der historischen Forschung. Daher könne die Methode der Falsifikation nicht als Begründung für eine Überlegenheit der experimentellen Wissenschaften ins Feld geführt werden. Falsifizierungen könnten außer auf einen Fehler bei der geprüften Hypothese auch auf einen Fehler bei den allen Tests zugrunde liegenden Hilfshypothesen hinweisen (Duhem-Quine-These; s. o.). In der experimentellen Forschung bestehe daher die Gefahr falscher Widerlegungen (false negatives). Ebenso könnten aber auch falsche Bestätigungen (false positives) eintreten, wenn statt der zu testenden Hypothese in Wirklichkeit eine der zugrunde liegenden Hilfshypothesen bestätigt wird. Daher versuche man, die zu testende Hypothese durch Variation der Randbedingungen und Hilfshypothesen vor irreführenden Widerlegungen zu schützen. Umgekehrt versuche man durch Änderung der eigentlichen Hypothese irreführende Bestätigungen auszuschließen (zwei Beispiele s. u.). Weil jedem Experiment zahlreiche Hilfshypothesen zugrunde liegen, sei das sinnvoll. Nach CLELAND steht also im experimentellen Bereich eine bestimmte Hypothese im Vordergrund, die man durch Ausschalten falscher Bestätigungen und falscher Widerlegungen zu erhärten versucht. Das trifft auch dann zu, wenn mehrere Hypothesen experimentell getestet werden: Bei jeder einzelnen Hypothese müssen (und können) durch Variationen der Hypothese sowie der Randbedingungen und Hilfshypothesen falsche Positive und falsche Negative ausgeschlossen werden.

Bei jeder Hypothese müssen durch Variationen der Hypothese sowie der Randbedingungen und Hilfshypothesen falsche Positive und falsche Negative ausgeschlossen werden.

Ob eine Falsifikation die jeweilige Hypothese trifft oder eine der Hilfshypothesen, kann nach dem Gesagten durch einzelne Tests nicht sicher geklärt werden; es müssen möglichst viele Tests durchgeführt werden. Dazu zwei Beispiele:

Hypothese: Wenn die Erde um die Sonne kreist, ändert sich der Fixsternhintergrund im Jahreslauf.¹⁴

Beobachtung (empirischer Befund): Es wurde (früher) nicht beobachtet, dass sich der Fixsternhintergrund verändert.

Daraus würde nach dem modus tollens folgen, dass die Beobachtungen nicht zeigen, dass die Erde um die Sonne kreist. Heute wissen wir aber, dass die zugrunde liegenden Hilfshypothesen falsch waren, nämlich die Hilfshypothesen über die Entfernung der Fixsterne und über die Leistungsfähigkeit der Messgeräte. Die Fixsterne sind zu weit entfernt, als dass mit den früheren messtechnischen Möglichkeiten eine Veränderung hätte festgestellt werden können.

Hypothese: Trockenheit verursacht, dass Vogelschnäbel nach einigen Generationen kräftiger werden.

Beobachtung (empirischer Befund): In einem bestimmten Gebiet wurden bei Trockenheit Vogelschnäbel nach einigen Generationen nicht kräftiger.

Die Hypothese ist damit nicht falsifiziert, denn es kommen z. B. folgende Ursachen für die gleichbleibenden Schnäbel in Frage:

• Vielleicht gab es einen weiteren unerkannten Umweltparameter, der dem Kräftigerwerden entgegenwirkte.

• Vielleicht gab es in dem betreffenden Gebiet keine solche Nahrung, die einen Selektionsdruck auf kräftigere Schnäbel hätte bewirken können.

• Vielleicht ist die betreffende Art extrem invariabel und besaß keine Spielräume für eine Spezialisierung.

Umgekehrt könnte ein bestätigender Befund ein false positive sein: Eine beobachtete Vergrößerung der Schnäbel könnte auch eine andere Ursache als die Trockenheit haben.

Historische Hypothesen. Beim Test historischer Hypothesen kann man nach CLELAND nicht so verfahren wie bei Tests im experimentellen Bereich. Denn ein systematisches Ausschalten falscher Bestätigungen und falscher Widerlegungen ist nicht möglich, weil keine Variation der Testbedingungen möglich ist. Das zu ermittelnde Geschehen liegt in der ferneren Vergangenheit. Für diese andere Testsituation nennt CLELAND zwei Gründe:

1. Erklärungen im Bereich der Naturgeschichte beziehen sich selten auf allgemeine Gesetzmäßigkeiten.¹⁵ Das trifft besonders auf die Geschichte des Lebens zu (vgl. den Beitrag „Gibt es eine naturwissenschaftliche Evolutionstheorie?“ in diesem Band).

2. Das Kausalgeflecht, das sich zwischen einem prähistorischen Ereignis und seinen heute vorfindlichen Spuren erstreckt, sei viel zu komplex, um in einer plausiblen Verallgemeinerung (durch Gesetzmäßigkeiten) erfasst werden zu können (CLELAND 2011, 564).

Entsprechend dominiere in historischer Forschung die „Erklärungskraft“, nicht das Eintreffen von Vorhersagen (CLELAND 2013, 5). Vorhersagen seien nur vage möglich, wenn überhaupt.¹⁶ Mit „Erklärungskraft“ ist gemeint, dass möglichst viele Befunde auf eine gemeinsame Ursache zurückgeführt werden können (vgl. „common cause explanation“ weiter unten).

In den historischen Wissenschaften stehe anders als in den experimentellen Wissenschaften nicht das Variieren der Hypothese und Randbedingungen sowie das „Aussortieren“ falscher Positive und falscher Negative im Vordergrund (was eine Art von Falsifizierung bedeutet), sondern die Suche nach bestätigenden Befunden: sogenannte „smoking guns“. „A smoking gun is a trace that picks out one of the competing hypotheses as providing a better causal explanation for the currently available traces than the others.“¹⁷ Die Deutung eines bestimmten Befundes als smoking gun ist also nicht absolut, sondern relativ im Vergleich zu konkurrierenden Hypothesen (vgl. CLELAND 2002a, 481); es wird ein Schluss auf die beste Erklärung gezogen (CLELAND 2013, 2). Außerdem können neue Befunde eine bisherige smoking gun widerlegen. Es gibt auch keine Garantie für das Auffinden der zutreffenden Erklärung; es ist möglich, dass diese nicht auffindbar ist (CLELAND 2011, 555). Eine smoking gun kann auch gegen eine konkurrierende Hypothese sprechen (CLELAND 2002a, 483).

Ein berühmtes Beispiel sind die als smoking gun eines Meteoriteneinschlags geltenden geschockten Quarze, deren Entstehung (bisher) nur als Folge eines Meteoriteneinschlags erklärbar ist. Potenzielle konkurrierende Hypothesen können bislang dieses Indiz nicht erklären (allerdings könnte sich das in der Zukunft ändern). In den historischen Wissenschaften sucht man nach bestätigenden Spuren (den smoking guns), die möglichst eine der konkurrierenden Hypothesen gegenüber den anderen favorisiert (vgl. das geologische Beispiel in Abb. 3).

Abb. 3: Teile der Schmiedefeld-Formation in Thüringen mit markanter Änderung des Sediments zwischen Unterem Erzlager und Lagerquarzit: Steht sie für eine Schichtfuge, die nur eine kurze Zeit repräsentiert, oder für einen langzeitlichen Hiatus? Siehe dazu die Diskussion bei STEPHAN (2008).

In den historischen Wissenschaften steht nach CLELAND die Suche nach bestätigenden Befunden im Vordergrund.

Es wird zwar auch Laborwissenschaft betrieben, diese hat aber das Ziel, die Spuren möglichst gut kenntlich zu machen. CLELAND bringt dazu folgendes Beispiel: In Ursuppen-Experimenten (sog. Miller-Experimente) werden bestimmte Zusammensetzungen der Atmosphäre zugrunde gelegt. Um Spuren zu sichern, aus denen Informationen über die Zusammensetzung der Atmosphäre vor 4 Milliarden Jahren bezogen werden können, müssen entsprechend alt datierte Gesteine im Labor untersucht werden. Laut CLELAND machen die erzielten Ergebnisse Miller-Experiment-Szenarien unplausibel, weil die benötigen Verbindungen nicht in ausreichender Menge vorhanden gewesen sein dürften. Aber auch wenn die Spuren passen würden, könnten Simulationsexperimente und Computersimulationen nur Möglichkeiten aufzeigen, die unter bestimmten Randbedingungen denkbar sind, sie könnten jedoch nicht den tatsächlichen Vorgang nachweisen.¹⁸