Dossier

Seeanemonen und darwinsche Dämonen

Der Tod ist zweifellos ein unabwendbarer Teil des Lebens. Oder? Biologen setzen hinter diese Aussage seit einigen Jahren ein Fragezeichen im Falle bestimmter Pflanzen und Tiere. Und vielleicht sogar für den Menschen?

Warum müssen wir sterben? An dieser Frage beissen sich nicht nur die Philosophen, sondern auch die Biologen die Zähne aus. Erstere seit Jahrtausenden, letztere noch nicht ganz so lange. Es galt als eines der unhinterfragbaren Naturgesetze: Leben heisst werden – und vergehen. Nichts ist von Dauer. Schon früh argumentierten Naturforscher damit, dass Lebewesen sterben, um Platz für die nächste Generation zu machen, um nicht die eigenen Nachkommen zu konkurrenzieren. Klingt logisch, ist aber eine evolutionsbiologische Knacknuss. Es gibt sogar einen nach Darwin benannten Dämon, in Anlehnung an den noch berühmteren von Maxwell. Dieser nur im Gedankenexperiment existierende Evolutionsegomane stellt eine seltsame Frage: Müsste Biologie, radikal gedacht, nicht furchtbar totalitär sein, ein gnadenloses The-Winner-Takes-It-All? Und das effizienteste Lebewesen sich zu einer weltüberschwemmenden und unsterblichen Gebärmaschine entwickeln? Tatsächlich ist es wohl genau umgekehrt. Es ist gut möglich, dass ursprüngliche Lebensformen alterslos waren und sich unendlich reproduzieren konnten. Und dass sie im Laufe der Evolution immer «hinfälliger» geworden sind. Thomas Flatt, Evolutionsbiologe an der Uni Freiburg, der jüngst einen Review-Artikel zur Evolution des Alterns geschrieben hat, hält es denn auch für eines der grossen evolutionsbiologischen Paradoxe: «Warum sollte sich ein so schädlicher, maladaptiver Prozess [wie das Sterben] entwickelt haben?» Willkommen in der seltsamen Welt der Evolution. Wo die Sterblichkeit ein biologisches Feature unter anderen ist, das Vor- wie Nachteile mit sich bringt – und nicht die Schicksalsfrage des Seins überhaupt. Es ist allerdings ein gewöhnungsbedürftiger Gedanke, vor allem aus menschlicher Perspektive.

Unsterblichkeit wäre Masslosigkeit

Beim Parameter «Länge des Lebens» gerät man sehr schnell sehr tief in evolutionstheoretische Details. Zumal die jüngere Biologie gern darüber streitet, auf welcher Ebene diese Auslese, dieser Kampf darum, möglichst lang einen Platz an der Sonne zu ergattern, denn wirkt: auf der Ebene des Individuums oder einer ganzen Spezies – oder vielleicht bloss auf derjenigen des seit Dawkins sprichwörtlich «egoistischen» Gens? Dem es letztlich egal ist, welches Vehikel es nutzt, um sich fortzupflanzen – und das dieses Vehikel entsprechend schnöde wieder wegwirft, wenn es seinen Zweck erfüllt hat? Die Idee hat als «Disposable Soma»-Theorie einige Berühmtheit erlangt: der Tod als geplante Obsoleszenz. Jedenfalls heisst Leben immer einen Ausgleich finden zwischen Fortpflanzungserfolg und Gesundheit, ergo Lebensdauer. Und da es für alle Lebewesen nur begrenzte Ressourcen gibt, bedeutet Evolution Verteilungskampf, auch organismusintern. Wird in langes Leben investiert, fehlen diese Ressourcen woanders. Oder etwas moralisierend gesagt:Unsterblichkeit wäre Masslosigkeit.

Warum ich?

Lange war diese biologische Metaphysik vor allem gut für Lehrbücher, Spitzfindigkeiten für Uniseminare. Doch seit ein paar Jahren stellt sich die Frage plötzlich mit einer neuen Unmittelbarkeit. «Warum müssen wir sterben?» hat jetzt keine Betonung mehr auf sterben, sondern auf wir. Denn die Biologen finden immer neue Lebensformen, die keine Alterungsprozesse zeigen, die einfach immer weiter und weiter und weiter leben und deshalb als – so formulieren es die Experten vorsichtig – «potentiell unsterblich» gelten. Auch Simon Sprecher, Leiter des Labors für Molecular and Behavioral Neurogenetics an der Uni Freiburg, hat täglich mit solchen Super-Organismen zu tun. Die Unsterblichkeit seiner kleinen Seeanemonen Nematostella vectensis fasziniert den Forscher, aber eigentlich nur als Randnotiz. Er studiert an den etwas über 10 Millimeter grossen Organismen, wie sich Zellen des Nervensystems differenzieren. Dass sie, wenn sie das Luxusleben eines immer gut gefütterten und von keinen Feinden bedrohten Labortiers leben, keine Alterserscheinungen zeigen, wird nicht einmal auf Wikipedia erwähnt. «Niemand weiss, wie alt die wirklich werden», sagt Sprecher.

Andere biologische Methusalems sind einiges berühmter – und besser studiert. Die heimlichen Stars der Unsterblichkeitsszene sind die Süsswasserpolypen (oder Hydra), die wie die Seeanemonen zum Stamm der Nesseltiere (Cnidaria) gehören. Sie verfügen über eine staunenswerte Regenerationsfähigkeit, da sie sämtliche Körperzellen laufend erneuern. Aber auch grössere Organismen können alterslos sein, man hat Pilze gefunden, die bestimmt schon einige tausend Jahre alt sind. Sprecher hält es für gut möglich, «dass es sehr viel mehr Lebensformen gibt, die nicht altern, als wir derzeit wissen.» Langlebigkeit zweifelsfrei festzustellen ist allerdings nicht ganz einfach, vor allem draussen in der Natur. Schwämme gehören ziemlich sicher zu den Super-Langlebigen, mit der Lebensdauer wachsen ihre Skelettelemente, ein wenig wie Jahrringe. 2010 berichteten Forscher von einem Schwamm in der Tiefsee, Monorhaphis chuni, der über 10’000 Jahre alt sein muss.

Langzeit-Beobachtungen sind auch bei Einzellern schwierig. Viele von ihnen pflanzen sich asexuell fort, stellen also perfekte Kopien von sich selbst her. Hier gibt es immerhin eine schlüssige theoretische Argumentation, warum sie zwingend unsterblich sein müssen. Denn sonst würden sie ihr Alter ja einfach weiter kopieren – wenn die Ausgangszelle ein Ablaufdatum hätte, würde eine Mikrobenkolonie so auf einen Schlag wegsterben, sobald dieses erreicht ist. Beobachtungen aus dem Labor, stützen die Theorie. Schon 1943 berichtete ein Forscher von einer Kultur von Pantoffeltierchen, die 1907 gestartet worden und nach wie vor frisch und munter war – schätzungsweise 22’000 Generationen später. Tummelte sich darin womöglich auch noch eine der Ursprungszellen?

Nimmt man diese Urtierchen zum Massstab, könnte Unsterblichkeit also tatsächlich einmal der Normalfall gewesen sein. Was natürlich nicht heisst, dass diese Einzeller unsterblich im Sinne von Comic-Helden wären – früher oder später kommt bestimmt ein Umweltfaktor, der diesem Leben ein unspektakuläres Ende setzt: Nährstoffknappheit, Trockenheit, ein Fressfeind. Trotzdem, einprogrammiert war diesen Lebensformen der Tod nicht, anders wie bei «neueren» Lebewesen. Es deutet vieles darauf hin, dass die Evolution irgendwann das Sterben als Überlebensvorteil entdeckt hat. Das glaubt auch Sprecher: «Es muss einen evolutiven Vorteil eines kurzen Lebens geben.» Worin dieser genau besteht, ist Gegenstand der Forschung. Lange sah alles danach aus, als würde er mit der Komplexität eines Organismus korrelieren. Könnte das Rätsel des Lebens darin bestehen: Je komplexer ein Organismus, desto weniger Grund gibt es für ihn, ewig zu leben? Das bezog sich auch auf die sexuelle Reproduktion, gegenüber der simplen Teilung bei Einzellern – Eros und Thanatos schienen da auf einer ganz grundsätzlichen Ebene verschränkt. Doch, apropos Komplexität: Thomas Flatt sagt, dass jüngere Forschungsresultate diesen simplen Zusammenhang zusehends durcheinander bringen. Man findet einfache Organismen, die trotz Fortpflanzungs-Kopiermechanismus durchaus Alterungsprozesse zeigen, und beobachtet, wie Fische und Amphibien sogar Teile des Gehirns oder des Auges problemlos regenerieren.

 

Zuerst die Pflicht, dann das Sterben

Um den Evolutionsvorteil «Sterben» zu verstehen, sollte man laut Flatt besser bei den sogenannten Trade-Offs ansetzen. Manche Gene könnten dafür verantwortlich sein, dass wir in jungen Jahren Fortpflanzungserfolge feiern, gleichzeitig sorgen sie aber dafür, dass unsere Körper mit dem Alter schlecht zurechtkommen. Die Evolution sieht in dem Fall die Vorteile viel eher als die Nachteile – der Auslese ist es ein wenig egal, wie es uns im Alter geht, wir haben unsere Gene da ja schon weitergegeben. Die grosse Frage, die sich für die Altersforscher stellt: Kann man diese Effekte entkoppeln? Können wir das Altern genetisch optimieren, ohne böse Überraschungen zu erleben? Flatt war sich da nicht einmal mit seiner Co-Autorin des Review-Artikels einig: Sie glaube, dass das möglich ist und die neuesten technischen Möglichkeiten (Stichwort Crispr) nun tatsächlich ein grosses Potential bieten, den Alterungsprozess hinauszuzögern – er selber habe da seine Zweifel. «In mutierten Drosophila-Populationen hat man auch schon Individuen gefunden, die bis zu dreimal länger leben – und das offenbar gesund. Aber welche Effekte würde man erst dann sehen, wenn die dafür verantwortlichen Gene in der ganzen Population exprimiert würden?» Langes Leben als zweischneidiges Schwert? Tatsächlich könnte es sein, dass der Tod nicht zuletzt ein simpler Abwehrmechanismus gegen Krebs ist. Sind Zellen nämlich allzu «fit», allzu lebenstüchtig, dann stellen sie ein dauerndes Risiko dar, nicht mehr dem Organismus, sondern vor allem sich selbst zu dienen. Immer wieder finden Forscher zelluläre Mechanismen, die sowohl eine Rolle in der Krebsabwehr wie auch bei der Zellalterung, der sogenannten Seneszenz, spielen.

Wie genau stellen es also diejenigen Organismen an, die dem Alter und dieser Trade-Off-Waage ein Schnippchen schlagen? Tatsächlich scheint es verschiedene Formen von Unsterblichkeit zu geben. Unlängst hat man eine Nesseltierart beobachtet, die zwar altert, dann die Uhrzeiger aber wieder zurückzudrehen kann: Sie reift zu einem komplexen erwachsenen Organismus heran, kann dann wieder ins Larvenstadium zurückkehren. Altern, sich wieder verjüngen, altern, sich verjüngen. Ad infinitum. Ein wenig wie ein Schmetterling, der wieder zur Raupe wird. Die Hydra ihrerseits schafft es, wie schon erwähnt, durch raschen Austausch der Körperzellen, also durch kontinuierliche Erneuerung. Überschüssige Zellen wird sie los, ohne sie altern und sterben zu lassen: Sie verfrachtet sie an die Körperenden, wo sie abgestossen werden.

Zeig mir deine Zellen

Weil wir die entsprechenden Prozesse immer besser verstehen, ist für manche Forscher plötzlich Unsterblichkeit auch für Menschen gar kein Ding der Unmöglichkeit mehr: Werden nicht auch in unserem Körper Zellverbände kontinuierlich erneuert? Tatsächlich habe ich nicht mehr viel mit meinem Körper als Neugeborener, als Kind, als Teenager gemein. Zellen sterben ab, neue wachsen nach. Die Haut zum Beispiel wird alle paar Monate erneuert. Warum funktioniert das ab einem gewissen Lebensalter plötzlich nicht mehr? Das fragen sich vor allem die Transhumanisten, eine Gruppe von Forschern und Vordenkern, die den Menschen von den biologischen Begrenztheiten befreien möchten. Sie sehen Alter gern als Krankheit, die sich kurieren lässt. Oder wie es Woody Allen mal formuliert hat: «My relationship with death remains the same – I’m strongly against it.»

Flatt wie Sprecher sind da einiges zurückhaltender – allgemein lösen transhumanistische Ideen in der Life-Science-Gemeinde eher Stirnrunzeln aus. Flatt gibt immerhin zu, dass es nach wie vor eine ungeklärte Frage in der Humanbiologie sei, ob es eine klare Begrenzung für das Maximalalter des Menschen gibt. Wären also – bleiben wir mal bescheiden – 1000 Jahre möglich? Was für Transhumanisten ein fast schon selbstverständlicher erster Schritt hin zur Unsterblichkeit ist, sehen die Forscher der Uni Freiburg skeptisch. Sprecher gibt zu bedenken, dass wir noch viel zu wenig darüber wissen, wie alt die Zellen in verschiedenen Organen sind. Gewisse Leberzellen seien fast so alt wie der Mensch, und auch die Neuronen im Gehirn werden nicht intensiv erneuert. Und einzelne Zellen leben nun einmal nicht ewig: Gegen dauernden oxidativen Stress kommt auch der ausgefeilteste DNA-Reparaturmechanismus nicht an.

Das Ass im Zellhaufen

Allerdings verfügen auch wir über nicht alternde Superzellen: Stammzellen. Als therapeutische Allzweckwaffe sollen diese bald die Medizin revolutionieren, das Zauberwort heisst «regenerative Medizin». Sie verspricht im Prinzip, die tollen Tricks der Regenerationsprofis im Tierreich kurzerhand auf den Menschen zu übertragen. Verlorene Gliedmassen ersetzen, alternde Organe wieder jung machen: noch gelingt das nicht wirklich, aber als Zukunftsperspektive ist es natürlich verlockend. Einer aktuellen Theorie zufolge handelt es sich bei Stammzellen tatsächlich um Nachkommen von unsterblichen Einzellern, die sich ihre «Primitivität» im komplexen Zellverbund des menschlichen Körpers bewahrt haben. Früh in der Evolution des Lebens hätten sie sich zu simplen Mehrzellern formiert, mit optimaler Regenerationsfähigkeit, etwa wie bei Hydras. Dann sei die Entwicklung hin zu immer spezifischer differenzierten Zellen gegangen, von den Stammzellen blieben immer weniger übrig, was entsprechend auch zur Verkürzung der Lebensspanne geführt habe. Interessanterweise sieht man eine ähnliche Aufteilung nicht nur in unseren Körpern, man findet sie analog bei Insektenstaaten oder anderen Kolonien. Im Ameisenhaufen zum Beispiel gibt es sehr kurzlebige Arbeiter und eine sehr langlebige – vielleicht sogar potentiell unsterbliche? – Königin. Damit wäre man wieder bei der Frage, welche Ebene man betrachtet: Wer altert hier – die Ameisenzellen, einzelne Tiere in einem Sozialstaat, der Ameisenhaufen als Superorganismus?

 

Unser Experte Thomas Flatt ist Professor für evolutionäre Biologie am Departement für Biologie der Universität Freiburg. Seine Forschung liegt im Bereich der Evolution des Alterns und der Populationsgenetik.

thomas.flatt@unifr.ch

 

Unser Experte Simon Sprecher ist Professor für Neuro­biologie am Departement für Biologie der Universität Freiburg. Er erforscht die Frage, wie das Gehirn Informationen aufnimmt und verarbeitet.

simon.sprecher@unifr.ch

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