Zur Evolution des Bakterienrotationsmotors

Ist ein tragfähiges Modell für die Entstehung des bakteriellen Rotationsmotors bekannt?

Der bakterielle Rotationsmotor wird häufig als Argument dafür genannt, dass die Entstehung nichtreduzierbar komplexer biologischer Strukturen durch Evolution nicht erklärt werden könne. Diese (postulierte) Nicht-Erklärbarkeit wird im Rahmen der Intelligent Design Bewegung als objektives Indiz für die Existenz eines Designers betrachtet. Nicholas Matzke (2006) hat auf seiner privaten Homepage ein hypothetisches Evolutionsszenario vorgelegt, welches eine Neubewertung der kritischen Einwände zur Evolution des Bakterienmotors erfordert. Ausgehend von einer einfachen Pore in der Cytoplasmamembran unterteilt Matzke einen Evolutionsweg zum Bakterienmotor in 11 konkret benannte, aber hypothetische Schritte. Von jedem postulierten Evolutionsschritt wird angenommen, dass er gegenüber dem Vorgängerstadium einen Selektionsvorteil hat. Damit will Matzke zeigen, dass eine nichtreduzierbar komplexe biologische Struktur im Rahmen eines Evolutionsprozesses durch Variation und kumulative Selektion entstehen kann. Matzkes Modell ist wichtig, weil es bis heute die einzige Hypothese zur Evolution des Bakterienmotors ist, die wenigstens im Ansatz auf einer funktionalen molekularen Ebene formuliert wurde und deshalb zumindest theoretisch testbar ist. Im vorliegenden Artikel wird einer dieser 11 postulierten Evolutionsschritte auf dem Weg der Entstehung des Bakterienmotors, nämlich die Kooption eines Adhäsionsproteins genauer analysiert, weil dies einer der einfachsten Schritte in Matzkes Modell ist. Nur ein einziges Protein muss durch Kooption und Variation hinzugewonnen werden. Andere hypothetische Schritte in Matzkes Szenario sind weitaus komplexer. Das Ergebnis dieser Analyse lautet, dass unbekannt ist, ob und wie durch Kooption und Mutation im Laufe der hypothetischen Entstehung des Bakterienmotors der Zugewinn eines einzigen Adhäsions-Proteins hätte ablaufen können. Obgleich Matzkes Modell einerseits zu einer Neubewertung der bisherigen evolutionskritischen Argumentation Anlass gibt, ist es andererseits keine belastbare und überzeugende Hypothese zur Evolution des Bakterienmotors. Dafür spricht auch, dass es bis heute in der wissenschaftlichen evolutionsbiologischen Literatur nicht diskutiert wurde. Hinsichtlich der Entstehung des Bakterienmotors besteht derzeit eine signifikante Erklärungslücke der Evolutionsforschung. Vielleicht wird sie durch künftige Daten oder plausible Theorien eines Tages geschlossen. Andererseits könnte es sich aber auch um ein fundamentales Problem handeln: Vielleicht kann der Ursprung des Bakterienmotors im Rahmen naturwissenschaftlicher Forschung grundsätzlich nicht erklärt werden. Eine empirisch begründete Entscheidung zwischen diesen Alternativen ist derzeit nicht möglich. Unabhängig davon, welcher der beiden Alternativen man zuneigen mag, motiviert diese Erklärungslücke jedoch zu weiteren evolutionsbiologischen Forschungen. Aus diesem Grund sind die Ausführungen in diesem Artikel keineswegs als finale Schlussfolgerungen, sondern als Beitrag zu einer konstruktiven Diskussion zu verstehen.

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