Das Leben auf der Erde

Unser Wissen vom Leben auf der Erde ist im Laufe von Jahrtausenden entstanden. Aber erst seit 300 Jahren beginnen wir allmählich, die grundlegenden Gesetze zu verstehen, die das Leben der Tiere, ihr Verhältnis zueinander, ihre Einordnung in das natürliche Geschehen beherrschen. Im Wesentlichen ist das Wissensgebiet, das wir Biologie nennen, erst in dieser Zeit entstanden. In dieser kurzen Einleitung können nur die wichtigsten Meilensteine am Wege der biologischen Forschung dargestellt werden. Die Anfänge der Naturbeobachtung
Der Mensch der Frühzeit war ganz auf seine praktischen Lebensziele eingestellt, also darauf, sich in einer wechselnden, meist gefährlichen Umwelt zu behaupten und genug Nahrung für sich und die Seinen zu finden. Sicher wusste er schon eine ganze Menge über die Lebensgewohnheiten seiner Beutetiere und über die Pflanzen seiner Umgebung. Solches Wissen kann ihm freilich kaum über die Angst hinweggeholfen haben, die ihn befiel, wenn er sich auf seinen Streifzügen einem übermächtigen Tier gegenübersah oder wenn er nachts aufgeschreckt wurde vom Geheul der Hyänen oder dem klagenden Ruf der Eule, die er wahrnahm, doch im Grunde nicht verstehen konnte. Versuch und Irrtum lehrten ihn, was genießbar war und was man meiden musste. Er wird auch gelernt haben, bestimmte Pflanzen zur Wundbehandlung und gegen Krankheiten zu verwenden, im Einzelnen wissen wir freilich nicht, wie diese Erfahrungen gesammelt wurden. Jedenfalls konzentrierte sich das früheste Wissen über die Welt des Lebendigen auf die Jagd, sodann auf Landbestellung und die ersten Anfänge der Heilkunst. Beginn der Naturforschung in der Antike
Die Hochkulturen der Alten Welt, besonders die rund um das Mittelmeer, brachten die Entwicklung auf diesen Gebieten ein großes Stück voran. In diesen differenzierten Gesellschaften gab es schon eine soziale Oberschicht, die Muße hatte, sich der Beobachtung von Pflanzen und Tieren zu widmen, sie genau zu beschreiben und über ihre Funktionen nachzudenken, ohne dass Mythen oder Tabus angebliche Erklärungen vorgaben. Die alten Ägypter kannten sich schon recht gut in der menschlichen Anatomie aus, sie studierten auch einige der ihnen heiligen Tiere. Zum Beispiel erforschten sie die Lebensgeschichte des Pillendrehers (Scarabaeus) und wussten, dass Kaulquappen sich in Frösche verwandeln. Als eigentliche Begründer der Naturwissenschaften müssen aber die Griechen gelten, die Naturforschung und Lehre in beachtlichem Umfang betrieben. Der Ruhm von Männern wie Pythagoras und Euklid besteht bis heute. In der Medizin hat Hippokrates (etwa 460-377 v. Chr.) den Grundstein für Anatomie und Physiologie gelegt. Die großen Leistungen dieser Männer werden noch übertroffen von dem schöpferischen Beitrag, den Aristoteles (384-322 v. Chr.) zu den Wissenschaften vom Leben geleistet hat. Er stammte aus Stageira, einer griechischen Ansiedlung an der mazedonischen Küste, und unterrichtete eine Zeitlang den jungen Alexander, der später der Große genannt wurde. Nachdem er nach Athen umgesiedelt war, begründete er dort im Jahre 335 v. Chr. eine eigene Schule im Lyceum, einem Nebengebäude des Tempels, der dem Apollo Lycaeus gewidmet war. Aristoteles und seine Schüler beobachteten das Leben der Tiere, besonders von Fischen und anderen Wassertieren, die in den Gewässern um Griechenland leben. Er stellte auch eine Klassifikation auf, ein System also, gestützt auf innere und äußere Merkmale des Körperbaues sowie auf die Lebensweise der Tiere. Er erkannte, dass sich Tiere auf verschiedene Weise fortpflanzen, einige geschlechtlich, andere ungeschlechtlich, von gewissen Tieren nahm er allerdings an, sie entstünden spontan aus fauliger Substanz – ein Irrglaube, der sich 1900 Jahre lang bis in die Neuzeit erhalten hat. Im Rahmen seiner philosophischen Studien beschäftigte sich Aristoteles auch mit Schlafen und Erwachen, mit der Seele und den Träumen, mit Farben und Tönen. Viele andere Denker jener Zeit bemühten sich ebenfalls um das Problem des Lebendigen, doch keiner hat die weitere Entwicklung so nachhaltig beeinflusst wie Aristoteles. Durch die Jahrhunderte bekannt und wirksam geblieben sind auch die Schriften des Römers Plinius des Älteren (23-79 n. Chr.), die allerdings mehr beschreibender als erklärender Natur sind, großenteils auch auf Kompilationen beruhen und nicht auf eigenen Beobachtungen. Entwicklungen in der Renaissance
Neben vielen anderen Wissensgebieten brachte die Renaissance auch in der Biologie bemerkenswerte Fortschritte. Leonardo da Vinci (1452-1519), dessen vielseitiges Interessenspektrum die Naturwissenschaften ebenso wie die Künste umfasste, beschäftigte sich mit Fossilien und kam zu der Erkenntnis, dass es sich dabei um Überreste von Tieren handle. Das 16. Jahrhundert erlebte eine Reihe großer Anatomen, vor allem das Wirken des Andreas Vesalius (1514-64), der bei Brüssel geboren war, aber den größten Teil seines Lebens in Italien arbeitete. Zu den wichtigsten Fortschritten des 17. Jahrhunderts gehört auch die Entdeckung des Blutkreislaufs durch William Harvey (1578-1657). Sein Werk, das Ergebnis jahrelanger sorgfältiger Versuche und Beobachtungen, erschien 1628 in Frankfurt am Main. Es ist schwer, die Wirkung abzuschätzen, die dieses Werk auf das wissenschaftliche Denken seiner Zeit ausgeübt hat. Im damaligen Europa gab es nur wenige Männer wie Harvey, sie lebten weit verstreut und mussten in einem Meer von Unverstand und Unwissen wirken. Um diese Zeit wies der Florentiner Arzt Francesco Redi (1626-98) nach, dass Fliegen nicht aus faulenden Stoffen von selbst entstehen können. Er führte ein sorgfältig kontrolliertes Experiment durch – eine Sache, die im Mittelalter undenkbar gewesen wäre. Er verwendete zwei Serien von mit Fleisch gefüllten Gefäßen, die einen ließ er offen, die anderen hielt er sorgfältig verschlossen. In den offenen Gefäßen zeigten sich alsbald Maden, weil sie den Fleischfliegen zur Eiablage zugänglich waren. Die verschlossenen Gefäße blieben von Maden frei. Naturwissenschaftliche Erkenntnisse durch Forschungsreisen
Das Reisen war zu jener Zeit noch recht beschwerlich. Wer von einer weiten Reise heimkehrte, brachte fantastische Erzählungen mit, die bei jeder Weitergabe noch übertriebener ausfielen. Je besser jedoch die Transportmöglichkeiten wurden, umso zuverlässiger wurden auch die Berichte über fremdländische Tiere und Pflanzen. Die Forschungsreisen des 16. und 17. Jahrhunderts förderten einen reichen Schatz an naturgeschichtlichen Entdeckungen zutage. Kritisch denkende Menschen wandten sich von den althergebrachten, abergläubischen Vorstellungen ab. Sie bemühten sich um genaue Aufzeichnungen ihrer Beobachtungen. Erste Fragen nach den Vorgängen bei Wachstum und Fortpflanzung wurden laut. Das ausgehende 17. Jahrhundert bescherte England eine kleine Gruppe von Männern, die mit Fug und Recht als Naturforscher bezeichnet werden dürfen. Einer von ihnen war John Ray (1627-1705), Sohn eines Schmiedes aus der Umgebung von Braintree in Essex. Um 1662 begann er, systematisch Teile von England und Wales zu bereisen, um sorgfältige Listen der dort vorkommenden Pflanzen anzulegen. Ein paar Jahre später plante Ray zusammen mit Francis Willughby (1635-72), einem Gutsbesitzer aus Warwickshire, eine eingehende Beschreibung der belebten Welt. Der frühe Tod von Willughby setzte diesem Plan vorzeitig ein Ende, doch fuhr John Ray fort, Werke über Pflanzen, Insekten und Vögel zu veröffentlichen. Er machte sogar den Versuch, bestimmte Tier- und Pflanzengruppen systematisch zu ordnen. Ray war ein außerordentlich exakter Beobachter. Er darf mit Recht als der Begründer der Naturgeschichte in England angesehen werden. Während Ray das Feld der Biologie im ausgehenden 17. Jahrhundert beherrschte, übernahm im späten 18. Jahrhundert der Schwede Carl von Linne (1707-78) die führende Rolle. Linne – der erste Systematiker
Linnaeus, wie er sich meist nannte, reiste kreuz und quer durch Europa und trug umfangreiche Sammlungen von Tieren und Pflanzen zusammen. Die meisten dieser unschätzbar wertvollen Objekte befinden sich heute in der Obhut der Londoner Linne-Gesellschaft. Doch war Linne nicht nur Sammler, er schuf ein System, Tiere und Pflanzen eindeutig zu benennen, das bis zum heutigen Tag auf der ganzen Welt Gültigkeit besitzt. Nach diesem »binominalen System« erhält jedes Tier und jede Pflanze nur zwei lateinische Namen – den Gattungs- und den Artnamen – anstelle der bis dahin üblichen wortreichen Beschreibungen. Der Afrikanische Elefant ist seitdem international als Loxodonta africana, der Indische Elefant als Elephas maximus bekannt. Dieser internationale Code erleichtert es den Biologen, die verwandtschaftlichen Beziehungen zwischen den Arten und die Wege ihrer Evolution zu erforschen, er macht es möglich, dass sich die Wissenschaftler der ganzen Erde mit seiner Hilfe unmissverständlich verständigen. Es ist bewundernswert, dass Botaniker und Zoologen sich seit Langem auf eine klare, international einheitliche (wenn auch im Einzelnen stets umstrittene und weiterentwickelte) Nomenklatur geeinigt haben – während auf manchen anderen Gebieten in dieser Beziehung beträchtliche Verwirrung herrscht. Linnes Nachfolger in vielen Ländern haben sein monumentales Werk nach und nach zu einem weltumspannenden System ausgebaut und unser Wissen von der Welt des Lebendigen gewaltig erweitert. Kein Zweifel, dass die von Linne entwickelte Systematik einen der großen Durchbrüche auf dem Wege zur modernen Biologie darstellt. Einen wichtigen Faktor in dieser Entwicklung bilden die Sammelobjekte, die Seefahrer und Entdeckungsreisende aus den verschiedensten Teilen der Welt nach Europa brachten. An diesem Material musste sich das System nun bewähren. Epoche des Sammelns und Ordnens
Während die Piraten des 17. Jahrhunderts nur auf Reichtümer aus waren, sind die Entdeckungsreisenden des 18. Jahrhunderts kluge, kultivierte Menschen, ausgestattet mit einem großen Maß natürlicher Wissbegier. Zu diesen gehört James Cook (1728-79), der Sohn eines Landarbeiters aus Yorkshire. Seine erste Expedition, die er 1768 von England aus unternahm, sollte hauptsächlich der Beobachtung des Venusdurchgangs dienen, der am 3. Juni 1769 von Tahiti aus besonders gut zu studieren war. Cooks Schiff »Endeavour« hatte eine Gruppe von Naturforschern und Künstlern an Bord, angeführt von Sir Joseph Banks (1743-1820), einem wohlhabenden Mäzen, der sein Vermögen dazu verwandte, an allen Orten, welche die Endeavour berührte, große Sammlungen von Pflanzen und Tieren mitzunehmen. Die Bedeutung dieser Expedition liegt vor allem auch darin, dass sie in Teile der pazifischen Welt führte, die noch niemals vorher wissenschaftlich untersucht worden waren. Cook unternahm noch zwei weitere Expeditionen, die erste von 1772-75. Während der zweiten, die er 1776 antrat, wurde er 1779 auf den Hawaii-Inseln ermordet. Im Wesentlichen handelt es sich hier immer noch um eine Epoche des Sammelns, Beschreibens und Klassifizierens, diese Arbeit war unumgänglich als Voraussetzung für ein tieferes Eindringen in die Gesetze des Lebens. Naturforschende Gesellschaften, an der Spitze die 1788 gegründete Linne-Gesellschaft in London, trieben diese Arbeit voran. Es muss eine Zeit so recht nach dem Geschmack eines geborenen Naturforschers gewesen sein, denn es ging darum, in die Natur hinauszugehen und dort Pflanzen und wilde Tiere zu beobachten. Vor allem Priester und Ordensleute vertieften sich auf diese Weise in die Geheimnisse der Natur. Es war eine Zeit, in der Männer der Wissenschaft Europa durchreisen konnten, ohne einen Pass zu benötigen, eine Handvoll Empfehlungsschreiben genügte. Die Aufzeichnungen jener Männer enthalten manche Notiz, die auch heute noch von wissenschaftlicher Bedeutung ist. Es gab noch keine großen naturkundlichen Museen, wie wir sie heute kennen, aber viele Gebildete legten Naturalien-Kabinette an und füllten sie mit Material und auch Kuriositäten, mit Muscheln, Insekten, ausgestopften Vögeln und vielem anderen, das wegen seiner Schönheit oder Seltenheit bewahrenswert schien. Die naturforschenden Gesellschaften gaben nun auch Zeitschriften heraus, die über Fortschritte und Entdeckungen laufend berichteten. Eine hervorragende Rolle spielten dabei die 1826 gegründete Zoologische Gesellschaft in London und die 1858 gegründete in Frankfurt. Charles Darwin und die Evolution
Im Jahre 1831 brach der junge Charles Darwin (1809-82) zu seiner ersten Forschungsreise auf der »Beagle« auf. Sie dauerte bis 1836. Darwin sammelte Material und Notizen aus vielen Teilen der Welt. Nach England zurückgekehrt, war er mehrere Jahre mit der Auswertung dieser Expedition beschäftigt. Tatsächlich dauerte es gut 20 Jahre, bis er schließlich der Öffentlichkeit sein Werk »Über den Ursprung der Arten durch natürliche Zuchtwahl« (1859) vorlegen konnte, das die größte Umwälzung im biologischen Denken, darüber hinaus im Selbstverständnis des Menschen nach sich zog. Den Grundgedanken einer Evolution aufgrund natürlicher Zuchtwahl hatte Darwin mit einem anderen bedeutenden Zeitgenossen gemeinsam, dem Naturforscher Alfred Russel Wallace (1823 bis 1913). Beide hatten zusammen gearbeitet und der Linne-Gesellschaft Londons bei einer Zusammenkunft im Juli 1858 eine gemeinsame Ausarbeitung zu diesem Thema vorgelegt. Heute erscheint es kaum glaublich, dass der damalige Präsident der Gesellschaft über dieses Jahr schrieb: »Das vergangene Jahr… hat keine der aufregenden Entdeckungen gebracht, die sozusagen mit einem Schlage einen ganzen Bereich der Wissenschaft umwälzen, nur in größeren Abständen können wir vernünftigerweise solche plötzlichen und brillanten Innovationen erwarten, die bleibende Spuren in ihrem Wissensgebiet hinterlassen oder einen dauerhaften Dienst für die Menschheit bedeuten.« Während im weiteren Verlauf des 19. Jahrhunderts die Evolutionstheorie Gegenstand vieler erbitterter Kontroversen war, machte die Erforschung der Pflanzen und Tiere immer raschere Fortschritte. Das Meer, ein neues Forschungsgebiet
Nunmehr entwickelte sich auch die Erforschung des Lebens im Meer in einer bis dahin nicht gekannten Weise. In der Vergangenheit hatte sich der Mensch mit dem Meer hauptsächlich unter Aspekten der Schifffahrt und der Fischerei befasst, die sich überwiegend auf Küstengewässer beschränkte. Nun wollte man mehr über das Leben in den Tiefen der Ozeane erfahren. Bahnbrechend auf diesem Gebiet wirkte die Expedition des Schiffes »Challenger«, das von 1872-76 die ganze Welt umfuhr und mit Tiefseenetzen und anderen Fanggeräten die Fauna der Tiefe ans Licht brachte. Wenige Jahre später, von 1898 bis 99, folgte als eine von vielen wichtigen Forschungsreisen die deutsche »Valdivia« Expedition. Seit jener Zeit hat sich die Meeresbiologie in fast allen Ländern der Welt weiter entfaltet, gestützt auf spezialisierte Forschungslaboratorien und Forschungsschiffe, mit denen sowohl die Tier- und Pflanzenwelt eines Seegebiets wie auch das Wasser, das sie umgibt, erforscht werden können. Auch die Süßwasserbiologie (Limnologie) ist seitdem zu einer eigenständigen Wissenschaft von erheblicher praktischer Bedeutung geworden. Der Aufschwung der neuzeitlichen Biologie
Das 20. Jahrhundert hat die Entwicklung in ungeahnter Weise weiter beschleunigt. Allein die innerhalb der letztvergangenen 50 Jahre erarbeiteten und publizierten Ergebnisse dürften mehr Erkenntnisse enthalten als alles, was vorher zusammengetragen war. Viele dieser Fortschritte haben große Bedeutung für die Gesundheit und das Wohlbefinden des Menschen sowie der Pflanzen und Tiere, die er für seine Zwecke kultiviert und domestiziert hat. Um die Jahrhundertwende setzten die ersten Arbeiten über Vitamine ein. Aus derselben Zeit stammen unsere ersten Kenntnisse über Hormone. Es handelt sich dabei um Stoffe, die als chemische Boten z. B. aus der Schilddrüse, der Hypophyse und den Geschlechtsorganen im Organismus wichtige Reaktionen auslösen. Solche Botenstoffe können auch zwischen verschiedenen Individuen wirken, z. B. um einen Geschlechtspartner über die Kopulationsbereitschaft eines Weibchens zu informieren. Winzige Spuren solcher Stoffe können Schmetterlingsmännchen aus Entfernungen bis zu mehreren Kilometern an paarungsbereite Weibchen heranlocken. Man bezeichnet sie dann als Pheromone. Die Genetik
Die noch relativ junge Wissenschaft der Vererbungslehre (Genetik) innerhalb der Biologie begründete der Pater Gregor Mendel (1822-84) mit seinen Kreuzungsversuchen an Erbsen, über die er im Jahre 1865 in einer schwer zugänglichen mährischen Fachzeitschrift berichtete. Bis zum Jahre 1900 blieben sie unbeachtet. Dann gab es aber geradezu eine Explosion von genetischen Forschungen an Pflanzen und Tieren, vor allem an der Fruchtfliege Drosophila. Man hatte erkannt, dass die Chromosomen im Zellkern Träger der Erbanlagen sind. So wurde es möglich, systematisch Experimente über die Vererbbarkeit von Eigenschaften anzustellen. Die verschiedenen zusammengehörigen Einheiten bilden die Gene, die Träger der einzelnen Eigenschaften. Das Erbmaterial wird vor jeder Zellteilung verdoppelt und danach genau gleich auf die Tochterzellen aufgeteilt. Eine besondere Struktur der Fäden, vielfach aufgerollt das im Mikroskop sichtbare Chromosom bilden, ermöglicht diese Aufteilung in zwei spiegelbildlich gleiche Hälften. Die Entdeckung der »Doppel-Helix«, wie diese Struktur genannt wird, markiert nach Linne und Darwin den dritten großen Durchbruch zur modernen Biologie. Eine amerikanisch-britisch Gruppe von Forschern am Cavendish Laboratorium der Universität von Cambridge entdeckte diese grundlegende Eigenschaft des Erbmaterials. Den Hauptbeitrag zu der Aufklärung der Wendeltreppenstruktur der Desoxiribonucleinsäure (DNS) leisteten der Amerikaner James Watson und der Brite Francis Crick mit Hilfe der Röntgenstrahlenanalysen von Maurice Wilkins. Die komplizierte chemische Substanz DNS trägt die »Schrift«, welche die gesamte Erbinformation und die Anweisungen für die Herstellung aller Stoffe in sich birgt, die der Organismus im Laufe seines Lebens benötigt. Watson, Crick und Wilkins erhielten für ihre großartige Entdeckung im Jahre 1962 den Nobelpreis. Die praktische Anwendung der Ergebnisse genetischer Forschung hat die Biologen befähigt, der Landwirtschaft neue, verbesserte Getreidesorten und Nutzviehrassen zur Verfügung zu stellen. Das steigert die Erträge und leistet einen wichtigen Beitrag zur Ernährung der rasch wachsenden Erdbevölkerung. Viele der Fortschritte vor allem in der Physiologie sind durch neue technische Entwicklungen ermöglicht worden. So hat das Elektronenmikroskop zusammen mit Gewebekulturen und Röntgenstrahlenanalyse Einblicke in die Ultrastruktur der Zelle ermöglicht, die dem Lichtmikroskop verschlossen bleiben mussten. Verhaltensforschung, Ökologie, Umweltschutz
Die Beobachtung des tierischen Verhaltens nimmt immer präzisere wissenschaftliche Formen an. Es ist ein weiter Weg von den mythen- und märchenhaften »Erklärungen« des Mittelalters bis zu den modernen Methoden, das Verhalten des Tieres objektiv aufzuzeichnen und zu interpretieren. Vor 100 Jahren hat es so etwas wie professionelle Zoologen oder Botaniker noch nicht gegeben. Die Naturforscher waren damals Geistliche, Ärzte, Landwirte, Gutsbesitzer, kurz Leute, die Zeit für dieses Interessengebiet erübrigen konnten. Die Arbeit dieser Männer hat den Grund gelegt für die modernen Erkenntnisse der Ökologie und Verhaltensforschung. Viel bleibt freilich auf diesen Gebieten noch zu lernen hinsichtlich der Beziehung von Tieren und Pflanzen untereinander und zu ihrer Umwelt. Einige Zweige der Verhaltensforschung haben sich auch als geeignet erwiesen, menschliches Verhalten besser zu verstehen, Wir stehen heute vor der wachsenden Gefahr, dass die Ausbeutung der natürlichen Umwelt durch den Menschen zu Schädigungen der Pflanzen und Tiere führt, welche mit ihm auf der Erde leben. In den jüngst vergangenen Jahren ist man sich in steigendem Maße dessen bewusst geworden, dass nicht nur viele Pflanzen- und Tierarten von Ausrottung bedroht sind, sondern – was vielleicht noch schwerer wiegt – auch deren natürliche Lebensräume, auf die sie angewiesen sind. Schon sind in unserem Jahrhundert zahlreiche Tier- und Pflanzenarten entweder völlig ausgerottet oder doch auf das ärgste bedroht. Ein Beispiel hierfür bildet die Lage der großen Wale. Unser Bemühen um die Erhaltung der Tierwelt sollte nicht auf Gefühlen oder besonderen ästhetischen Wirkungen bestimmter Tierarten auf den Menschen aufgebaut sein. Die Erhaltung der natürlichen Umwelt ist vielmehr eine Forderung der einfachen Vernunft, denn die Forschung hat längst bewiesen, dass unsere weitere Existenz auf der Erde abhängt von der Aufrechterhaltung des komplexen Beziehungsgleichgewichts zwischen Pflanzen und Tieren, das auch den Menschen einschließt. Jeder künstliche Einbruch in den natürlichen Ablauf hat Rückwirkungen, die immer schwerer vorherzusehen und unter Kontrolle zu halten sind. Daher ist der Schutz der Natur heute eine absolute Notwendigkeit.