Grundsätzliches zur FET

Name, Entstehung

Die theoretischen Grundlagen und die Rekonstruktionen von Evolutionsverläufen wurden zunächst von Wissenschaftlern am Forschungsinstitut Senckenberg, Frankfurt, erarbeitet. Arbeitsmethode und Ergebnisse, die von vielem abwichen was man bis dahin kannte,  erschienen der biologischen Fachschaft als Einheit, die man summarisch als brezeichnete, — der Name unter dem sie bekannt wurde. Er steht heute für die eigentliche Theorie als Arbeitskonzept und das daraus hervorgehende Verständnis für Evolution, das über die traditionelle darwinistische Sicht hinausgeht.

Stellung gegenüber anderen Arbeitsweisen

Die klassische Biologie beschreibt die Lebewesen nach äußeren und inneren  anatomischen Merkmalen und klassifiziert sie nach Ähnlichkeiten zu einem hierarchischen System; sie fragt nicht nach der Fnktionsweise von Körperstrukturen. –Die molekulargenetische Forschung untersucht Genome und setzt sie in Ähnlichkeitsvergleich; es geht ebenfalls um ein System von Ähnlichkeiten. Die Umdeutung der Ähnlichkeits-Systeme zum Spiegel von Evolutionsverläufen ist wissenschaftstheoretisch angreifbar. — Die molekulargenetische Forschung, die Genome die Genome vergangener Tiere als Vorfahren heutiger Tiere rekonstruiert, kann Evolutionsrichtungen und -Zusammenhänge erarbeiten, macht aber keine Aussagen über den Körperbau vergangener Tiere und deren allmähliche Umformung, — eben das ist die Domäne des Frankfurter  Arbeitskonzeptes.

Der Inhalt der Frankfurter Theorie

Definition: Evolution

Unter dem Begriff Evolution verstehen wir in der Frankfurter Theorie den allmählichen unumkehrbaren Wandel der Organismen durch Generationen und Zeiten.

Definition: Der Organismus

(1) Die für Leben typischen chemischen Vorgänge verlaufen nur in wässrigen Lösungen; sie werdenh räumlich von einer flexiblen Hülle zusammengehalten, im einfachsten Fall von der Zell-Membran; diese Einheiten sind Individuen. In physikalisch-mechanischer Sicht sind sie hydraulische Weichkörper. Aus dieser Tatsache ist ein Arbeitskonzept zu entwickeln, mit dem der Verlauf von Evolutionslinien rekonstruiert werden kann (siehe unten Das Rekonstruieren).

(2) Alle Lebewesen nehmen Stoff und Energie auf ud wandeln sie in der Weise um, dass sie ihre Lebensvorgänge aufrecht erhalten und sich in der Weise aufbauen, dass sie sich wieder Stoff und Energie beschaffen, wachsen und sich fortpflanzen können; man bezeichnetz das als bionomen Aufbau. In physikalisch-thermodynanischer Sicht sind sie  Stoff- und Energiewandler. Daraus ergibt sich das Verständnis von Evolution als  Naturvorgang.

Entsprechend dieser beiden Feststellungen bezeichnen wir die Lebewesen als Organismen.

Organismen als evoluierende Systeme

Als Energiewandler unterliegen die Organismen den Hauptsätzen der Thermodynamik. Entsprechend dem Zweite Hauptsatz (dem Entropie-Satz) steigt die Entropie im arbeitenden System an, wodurch sich das Gesamtsystem allmählich verändert. Das gilt für den einzelnen Organismus ebenso wie für die Kette der Generationen. Daraus folgt: Die Evolution der Organismen ist ein zwangsläufiger physikalischer Vorgang.

Der Stoff- und Energiewandel ist die Folge der Materialeigenschaften der Stoffe, aus denen die Organismen aufgebaut sind.

Die Physik (Thermodynamik) benennt den Grund für die organismische Evolution, die Biologie untersucht die in den Organismen real ablaufenden Vorgänge des Wandels.

Der Wandel läuft demgemäß übeerall. Sein Ergebnis wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, die auf den Organismus einwirken. Interne Faktoren sind in erster Linie die Gen-Mutationen als besonders auffällige und „einflussreiche“ Ereignisse; andere interne Faktoren sind  Veränderungen auf den nachfolgenden Stufen der chemischen Umsetzungen ,die zum fertigen Individuum führen. Äußere Faktoren folgen nach, die den Individuen günstige oder ungünstige Lebens- und damit Fortpflanzungs-Bedingungen bringen. //grafische Darstellung: Michaels Evvol-Spirale (darin muss eine kleine grafische Veränderung vorgenommen werden//

Selektion – der Begriff

Jegliche Veränderung (Mutation) auf der molekularen Ebene wirkt auf das Gefüge der Körperkonstruktion ein. Schon auf ihrer Ebene entscheidet sich, was toleriert wird oder stört oder gar zum Zusammenbruch führt.

Damit ist Darwins Selektionsbegriff ausgeweitet: Selektion findet nicht erst durch den Bezug zur Umwelt statt, sondern schon innerhalb der Körperkonstruktion auf mehreren Ebenen : molekular, physiologisch, strukturell mechanisch; (in der Frankfurter Evol-Theorie „Internselektion“ genannt). Erst, wenn ein in sich funktionierender Organismus vorhanden ist, kann sich zeigen, ob er und wie er mit der Umwelt kompatibel ist.

Zudem: Der Begriff Selektion als ein Aktivum stammt noch aus Darwins Züchterpraxis; aber Selektion ist kein Aktivum, sondern ein Erleiden: der Organismus scheitert ggf. an seiner eignen Unzulänglichkeit.

Umwelt – Erschließung und Gestaltung

Wegen des ständigen Wandels können die Fortpflanzungsprodukte nicht völlig identisch sein, weder mit der Eltern-Generation noch untereinander; auch eineiige Zwillinge sind trotz ihres gleichen Gen-Bestandes nicht gänzlich gleich.

Organismen dringen nach Maßgabe ihrer Leistungsfähigkeit – selbstbestimmt, autonom — in jeden Raum ein, in dem sie leben können, und gestalten ihn als ihre Umnwelt maßgeblich mit, durch ihre räumliche Anwesenheit und ihren Stoffwechsel. Das kann globale Ausmaße erreichen: die Sauerstoff-Atmosphäre ebenso wie die Karbonat-Massen der Sedimente („Kalk“) sind organismische Produkte. 

Differenzierung, Spezialisierung  

Die ständigen Veränderungen im Inneren führen dazu, dass sich Teile im Körper auf verschiedene Aufgaben spezialisieren. Sie machen sich damit unterschiedlich, different, man spricht von Differenzierung. Damit steigern sie die Effizienz des Systems,  thermodynamisch gesehen, erhöhen sie den besseren Wirkungsgrad. Bei Organismen bezieht sich das auf die Anzahl der produzierten ldebens- und fortpflanzungdsfähigen Nachkommen – die mit dem höheren Wirkungsgrad setzen sich allmählich an Anzahl durch.

Evolution kann damit auf eine populär einfache Weise erklärt werden: Erfunden wird vieles, was funktioniert, das lebt, was nicht funktioniert, das stirbt, und was besser funktioniert als andere setzt sich allmählich an Anzahl durch.

Population und Diversifizierung

An den Rändern des Verbreitungsgebiets einer Fortpflanzungsgemeinschaft („Population“) kommt es zu so weit gehenden Unterschieden, dass sich diese Varianten nicht mehr zusammen fortpflanzen können. Sie werden unterschiedlich, divers. (Das ist die klassische Erklärung für „allopatrische Artbildung“, wie sie John Gulick schon zu Darwins Zeiten und Ernst Mayr im 20. Jh. vertraten).

Zudem können auch innerhalb von Populationen solche  Varianten entstehen, die sich nur noch mit iohresgleichen fortpflanzen und damit von den andern isoliert sind – „sympatrische „Artbildung). 

Langfristige Veränderung

Die Organismen sind die Subjekte der Evolution. Sie spezialisieren sich auf spezifische Lebensweisen. Damit können aus einer Körperkonstruktion zwei oder mehrere Bautypen hervorgehen, die nach vielen Generationen sehr unterschiedlich sind. Das führt zu der tatsächlich existierenden Diversität.

Evolution – ein Morphoprozess

Die Existenz der Organismen und die Evolution der Organismen sind nur die zwei Seiten ein und cderselben Sache, nämlich eines kontinuierlichen Prozesses, der vor fast vier Milliarden Jahren mit den ersten regelmäßig arbeitenden Reaktions-Gefügen Organischer Moleküle (Kohlenstoff-Verbindungen) begann. Er muss zwangsläufig immr neue Körper-Konstruktionen hervorbbringen, die wir als Formen, als Gestalten wahrnehmen und die Gegenstand der Beschreibenden Morphologie (Formenlehre) sind. Er ist ein morphogenetischer Prozeß, kurz Morphoprozess (Vernatzki). Die Organismen sind zugleich seine Träger und seine zeitweiligen Materialisierungen. //Text: Gudo: Leben als Morphoprozess//

Rekonstruieren als Arbeitsvorgang

Der Organismus als hydraulischer Weichkörper

Wie oben festgestellt, sind die Organismen im mechanischen Sinn hydraulische Weichkörper, weil die für Leben typischen chemischen Vorgänge verlaufen nur in wässrigen Lösungen und von einer flexiblen Hülle zusammengehalten werden.

Ein solcher Körper nimmt bei gleichförmige Membran wegen des inneren Flüssigkeitsdrucks die Form einer Kugel an. Jede andere Form muss durch Fasern und durch starre Bauteile gegen die Kugelform erzeugt werden. Das gilt für technische Geräte ebenso wie für die Organismen. Es ist gleichgültig aus welchen Materialien die Hülle und die Füllung bestehen, so stellen die Zellen der Organismen, der Feuerwehr-Schlauch  mit ihren Flüssigkeitsfüllungen, der Reis- und der Zuckersack mit ihren Granulat-Füllungen, und der Fahrradschlauch und die Seifenblase mit ihrer Luftfüllung den selben Bautyp dar, den der Architekt Frei Otto als „Pneu“ bezeichnete. //Frei Otto – „Biologie und Bauen“ – Lit! //  Nur auf dieser Ebene kann die Argumentation über den Wandel der Bautypen der Tiere laufen.

Die Baustoffe im speziellen Fall der Tiere sind Zellen und  Kollagenfasern (elastisch oder mit Zugfestigkeit), die mehr oder weniger viskosen extrazellulären Matrix (ECM) liegen. Beide  sind auf vielerlei Aufgaben spezialisiert und nehmen dementsprechend unterrschiedloche Formen an.

Die explizit technischer Sichtweise sei an einem konkreten Fall verdeutlicht: Wir beschreiben den Regenwurm als hydraulischen Körper mit rechts/links symmetrisch serial hintereinander angeordneten Flüssigkeitsräumen (den Coelomen) und Querwänden die als Verspannungen wirken, Längs-, Schräg- und Ring-Fasern, die zugfest sind (Kollagenfasern) und solche die kontraktil sind (Muskeln). Einen durchlaufenden Kanal (Darm), eine  außen liegende Schicht von gekreuzten Kollagenfasern (Cuticula), — und wir beziehen so viele Details ein wie uns nötig erscheinen.

Wir sprechen  und argumentieren dann nur noch über diese Körperkonstruktion und ihr Funktionieren, d.h. ihre Arbeitsweise in sich selbst und gegenüber der umgebenden Welt, ihre ökologische Relation und schließlich reden wir über  ihre Möglichkeiten sich allmählich zu wandeln.

Um die grundlegenden  Linien des Tierreichs zu ermitteln, rekonstruieren wir das Urtier als die einfachst mögliche Konstruktion aus den zwei Bauteilen Zellen und gallertig gelagerte Kollagenfasern. Daran anschließend ist der Weg zu rekonstruieren, auf dem die verschiedenen Bautypen entstehen konnten. Die Tiere einer fernen Vergangenheit  können nur als Konstruktionstypen dargestellt werden, aus denen die uns bekannten fossilen oder heute lebenden  Tiere hervorgegangen sind, die ihrerseits als einzelne spdezifische Angehörige von Konstruktionstypen betrachtet werden.

Tatsächlich sind die real existierenden heutigen und fossilen Tiere die Ausgangsbasis unserer Betrachtung: An ihnen untersuchen wir, wie der Konstruktionstyp zu beschreiben ist, – wie im Beispiel des Regenwurms oben erläutert.  Die Dualität des Vorgehens ist typisch für alle historische Forschung: Man rekonstruiert auf der Grundlage heutiger Kenntnis einen Vorgang der Vergangenheit; der heutige Gegenstand ist damit zugleich Ausgangspunkt und Endpunkt des wissenschaftlichen Vorgehens.

Theorie und grafische Darstellung

In Begriffen der Wissenschafts-Philosophie sind diese Rekonstruktionen Modelle für Evolutionsverläufe. Nur sie können erstellt, diskutiert und gegebenenfalls durch Nachweis eines Fehlers falsifiziert werden. Die Diskussion über real existierende, heute lebende oder fossile Tiere bleibt immer auf der Ebene des Naturalismus haften und kann nicht die Ebene der Dynamik der Transformationen gelangen.

Diese Arbeitsmethode und ihre Ergebnisse, die in zahlreichen Arbeiten veröffentlicht wurden, sind in der Grafik des Posters zusammengefasst und visualisiert. Deswegen stehen im Zentrum lediglich Konstruktions-Zeichnungen für die Entwicklungslinien. Entlang des Randes sind reale Tiere dargestellt, deren Körperkonstruktion wir studiert und als Grundlage für unsere Rekonstruktion genommen haben; die realen Tiere wiederum sind das Ergebnis der rekonstruierten Evolutionsprozesse. Dieser Dualismus ist typisch für jede historische Forschung.