Lebensbäume

Charles Bonnet
„Scala Naturae“, 1781

Die visuelle Metapher der „Scala Naturae“ (Stufenleiter der Natur) geht zurück auf Aristoteles (384 – 322 v.Chr.). Dieser verfasste die Historia animalium (4. Jh. v.Chr.), in der er durch reine Beobachtung alle leblosen und lebendigen Elemente der Natur in einer Struktur klassifizierte. Er kommt zu dem Ergebnis, dass ein umfassendes Ordnungsschema zur Erfassung der gesamten Tierwelt nicht möglich ist. Er ging davon aus, dass alle Wesen Teil eines zeitlosen Kontinuums ohne Anfang und Ende sind. Daher war eine zeitliche Abfolge oder Evolution für ihn noch undenkbar. Im Mittelalter wurden Aristoteles Ideen wiederentdeckt, allerdings christlich interpretiert, sodass das Bindeglied zwischen Gott und der natürlichen und physischen Welt der Mensch sei. Aus dieser Tradition entstand Charles Bonnets (1720-1793) visuelle Metapher, die sich innerhalb der westlich-christlichen Tradition lange hielt.

Aus Bonnets “Oeuvres d’histoire naturelle et de philosophie: Contemplation de la nature” von 1781 stammt der Kupferstich der „Scala Naturae“. Visualisiert wird eine Naturphilosophie, die jahrhundertelang das europäische Denken prägte und auf dem gedachten Prinzip eines ewigen und unveränderlichen, von Gott geschaffenen Universums beruht. Dieses berief sich zwar auf Aristoteles Schriften, wurde aber mit der mittelalterlichen Weltsicht ergänzt, nach der alle Lebewesen hierarchisch angeordnet sind.

In Bonnets „Scala Naturae“ ist eine metaphysische Darstellung zu sehen, in deren Mitte sich eine von Wolken umgegebene Treppe befindet. Auf den Stufen sind von unten nach oben Mineralien als Beispiel der unbelebten Natur, Pflanzen, Insekten, Muscheln und Schnecken, Fische, Vögel und Säugetiere platziert. An oberster Stelle befindet sich der Mensch mit dem Kopf in den Wolken; ein Detail, das die Existenz der Menschheit zwischen der physischen und spirituellen Welt, also Gott, andeutet. Die Treppe repräsentiert das verbindende Element zwischen den Lebewesen. Die hierarchische Darstellung, die den Mensch als Vollendung der Natur nach dem Plan Gottes interpretiert und an der Spitze der Skala situiert, entspricht dem Selbstverständnis des Menschen in der Zeit vor der Aufklärung.

 

Charles Darwin
„I Think“ (Skizze zur Evolution), 1837

Die 1837 von Charles Darwin (1809-1882) in seinem Notizbuch gezeichnete Skizze „I Think“, gilt als der erste Versuch, die stammesgeschichtliche Entwicklung der Arten bildlich darzustellen. Darwin verfasste mehrere Notizbücher während seiner fünfjährigen Weltreise. Die berühmte Skizze verbildlicht seinen noch nicht ausformulierten Gedanken, dass alle Arten durch eine gemeinsame Abstammung verbunden sein könnten und sich in unterschiedliche Verzweigungen diversifizieren. Die Verbindungen verästeln sich nicht nur vertikal, sondern in alle Richtungen. Der Bildwissenschaftler Horst Bredekamp deutet die mit Nummer 1 markierte Linie als die gemeinsamen Vorfahren der Arten, aus denen sich 25 Äste entwickeln. A bis D repräsentieren Varianten der Spezies 1. Die Abstände zwischen den Buchstaben kennzeichnen ihre Unterschiede. Die 13 Linien, die mit Querstrichen beendet werden, stellen die noch existierenden Arten dar, während die zwölf ohne Querbalken die bereits ausgestorbenen abbilden. Die Länge der Zweige veranschaulicht die Zeit der Evolutionsprozesse.

Darwin notierte 1837 im Notizbuch B: „The tree of life should perhaps be called the coral of life“. Nach der Beobachtung einer Koralle, die er von seiner Reise mitnahm, erkannte Darwin ein Modell, das sich für die Darstellung seiner Überlegungen besser eignete. Denn diese entwickelt sich ausgehend von ihren abgestorbenen Verästelungen in einem zeitlichen Prozess. Bei einem Baum wachsen die Äste ohne Zwischenverstrebungen. Eine Koralle hingegen wächst gleichzeitig in mehrere Richtungen, ohne eine hierarchische Struktur zu suggerieren. Weil Darwin wahlweise die Metapher einer Koralle oder die eines Baumes anwendete, entstanden nachfolgend Missinterpretationen. So hat zum Beispiel Ernst Haeckel Jahrzehnte später seinen Evolutionsbaum als linearen, vertikalen Prozess dargestellt, der in der menschlichen Spezies gipfelt.

Darwins Skizze besitzt eine große wissenschafts- und kulturgeschichtliche Bedeutung, weil er das Baummodell nicht als einen von Gott gegebenen Plan, sondern als einen sich zeitlich entwickelnden Prozess darstellte, aus der sich die Evolutionstheorie ableitete. Darwin zögerte über zwanzig Jahre diese Skizze zu veröffentlichen, da ihm bewusst war, dass er mit seiner neuen Idee gegen die damals herrschende Weltsicht der christlichen Kirche und eine kreationistische Argumentationsweise verstoßen würde. Diese erachtete die Schöpfung als Gottes Werk und stellte die Sonderstellung des Menschen dar.

 

Ernst Haeckel
„Stammbaum des Menschen“, 1874

Der Berliner Zoologe Ernst Haeckel (1834-1919) widmete einen Großteil seiner Recherche der Analyse und Verbreitung von Charles Darwins Erkenntnissen, nachdem 1860 die deutsche Übersetzung von „On the Origin of Species“ veröffentlicht wurde. Sein Buch „Anthropogenie oder Entwicklungsgeschichte des Menschen“ (1874) zeigt die von Haeckel selbst gezeichnete Illustration „Stammbaum des Menschen“.

Zu sehen ist eine Eiche, welche die Evolution der Arten nach Haeckel darstellt. Der Stamm ist vertikal in vier Bereiche geteilt: Urtiere, wirbellose Darmtiere, Wirbeltiere und Säugetiere. An die Basis des Evolutionsprozesses platziert Haeckel die Bakterien, deren Existenz von Darwin nicht berücksichtigt wurde. Auch hundert Jahre nach Bonnets Grafik gipfelt die visuelle Baummetapher der Evolution noch in der Darstellung des Menschen an deren Spitze.

Bei der Betrachtung von Haeckels „Stammbaum des Menschen“ sollte nicht außer Acht gelassen werden, dass er sich mit Überlegungen von niederen und höheren Menschenrassen und Rassenhygiene befasste, die später der Nationalsozialismus vereinnahmte. Nach Auffassung einiger Wissenschaftshistoriker platzierte Haeckel bewusst den Menschen als Krönung des Lebensbaumes, um die Akzeptanz von Darwins Evolutionstheorie, trotz eines noch weitestgehend westlich-christlichen Weltbildes, zu erhöhen. Die Menschen und vor allem die Europäer waren noch nicht bereit, sich nur als einen weiteren evolutionären Zweig zu begreifen. Somit ist Haeckels Illustration beispielhaft für den subjektiven Blick des Menschen auf andere Wesen und das anthropozentrische Denken, das dem damaligen Zeitgeist entsprach. Diese Auffassungen, wie auch die Idee einer stetigen und linearen Höherentwicklung, werden von den heutigen Naturwissenschaften stark in Frage gestellt.

 

David Hillis
„Plot“, 2003

2003 erschien in der Zeitschrift Science die erste Version des sogenannten „Hillis Plot“, den der Evolutionsbiologe David Hillis (*1958) zusammen mit den Wissenschaftlern Derrick Zwickl und Robin Gutell der Universität Texas veröffentlichte. Dieses Projekt entstand als Versuch einer neuen Visualisierung in Anbetracht der damals aktuellen Kenntnisse und neuen Labormethoden. Denn erst mit der DNA-Sequenzierung des Genoms, die um 1995 auf breiterer Skala möglich wurde, gelang es Biologen eine umfassende taxonomische Einordnung von Organismen zueinander zu erstellen.

Beim „Hillis Plot“ handelt es sich um eine der ersten phylogenetischen Illustrationen, in der die Verortung des Menschen als systemischer Teil des Ganzen, und nicht an übergeordneter Stelle, visualisiert wird. Die Einteilung der Arten verläuft kreisförmig und auf einer Ebene. Daten zu 3.000 der circa 1,8 Millionen Arten, die anhand der damals verfügbaren Methode der akkumulierten ribosomalen RNA-Gensequenzierung ermittelt werden konnten, wurden von hunderten Laboren und Wissenschaftlern weltweit geliefert. Die Herausforderung bestand darin, aus den 7.500 – allein zwischen den Jahren 2000 und 2012 – veröffentlichten Teilrepräsentationen phylogenetischer Bäume eine einzige Visualisierung zu synthetisieren. Als ständig weiterlaufendes internationales Forschungsprojekt, das über das Internet für jeden zugänglich ist, bringt „Open Tree of Life“ immer komplexere Zusammenhänge zwischen den Lebewesen grafisch zusammen. Bereits Darwin zweifelte an der Metapher des Lebensbaumes, die für die lineare Entwicklung von einfacheren zu komplexeren Arten steht, und dachte über das Bild einer Koralle nach. Heute hingegen werden die Prozesse der Evolution als Netz des Lebens gedacht.

 

„OneZoom“, 2011
interaktive Anwendung

Bei dieser digitalen Applikation handelt es sich um einen interaktiven Stammbaum der evolutionären Verwandtschaften zwischen 2.123.179 Arten. Geschaffen wurde sie von Biologen des Oxford University Museum für Naturwissenschaften. Jedes Blatt steht für eine Art und die Äste zeigen deren direkte Beziehungen auf. Auch diese visuelle Metapher steht als Momentaufnahme unseres heutigen Forschungs- und Wissensstandes zu den evolutionären Verhältnissen. Die einzelnen Arten werden als in sich geschlossene Einheit repräsentiert. Auch dieses Modell schließt das Prozesshafte an der Evolution aus: wie Individuen und Arten sich beeinflussen und voneinander abhängen, wie ihre Anpassung an die Umwelt stattfindet und das zu einem jeweiligen Zeitpunkt an einem geografischen Ort.

 

Ammoniten der Gattungen Staufenia, Ludwigia und Leioceras
Alter: Mittlerer Jura, Aalenium, ca. 160 Millionen Jahre
Fundort: Wurtachgebiet, Baden-Württemberg, Deutschland
Leihgabe: Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Ammoniten sind ausgestorbene Meerestiere – dem Tintenfisch verwandt – die ab der Jura- und Kreidezeit, also vor circa 200 Millionen Jahren, für circa 140 Millionen Jahre auf der Erde lebten. Diese Wesen starben mit den Dinosauriern aus. Die ausgestellten Funde stammen aus der Sammlung der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und wurden im Schwarzwald entdeckt. Sie entstammen Sedimenten, die sich vor rund 165 Millionen Jahren am Grund eines flachen, tropischen Meeres abgelagert haben. Diese Gehäuse werden aufgrund ihres Aussehens, also ihrer Morphologie, zu unterschiedlichen (Morpho-)Spezies gezählt. Die Gehäuse der Ammoniten weisen unzählige Variationen auf; verschiedenste Ornamente, Rippen, Stacheln und Dornen. Bei Fossilien ist die Differenzierung nach äußeren Merkmalen die einzige Möglichkeit, um Arten definieren zu können. Durch die Beobachtung zahlreicher ähnlicher Individuen stellt sich die Frage, ob man diese in eine Gruppierung, die wir „Art“ nennen, zusammenfassen kann. Die Naturwissenschaft hat sich für eine bestimmte Methode entschieden: das Prinzip des Holotypus. Dies bedeutet, dass ein bestimmtes Individuum als „Standard“ einer Art definiert wird, sodass dieses zum Vergleich und zur Bestimmung aller weiteren Individuen dient. Die Ontologie der wissenschaftlichen Erklärung birgt in sich allerdings das Problem der Subjektivität, was bedeutet, dass der Mensch die Welt immer nur nach seiner eigenen und an seinen historischen Moment gebundenen Vorstellung ordnet, benennt und als real definiert. Die anthropozentrische Sicht auf die Welt ist eine einzigartige Fähigkeit der menschlichen Spezies, andererseits aber auch der Grund dafür, dass unsere Perspektive sich nur schwer mit der Vorstellung abfinden kann, dass die Realität aller anderen Lebewesen als gleichwertig betrachtet werden kann.

 

Definition des Begriffes Art

Seit vielen Jahren versucht der Mensch, die Vielfalt der Natur nach objektiven Kriterien zu ordnen. Die wichtigste Einheit hierbei ist die „Art“. Neben der morphologischen Art, die sich alleine an dem Aussehen von Lebewesen orientiert, gibt es viele weitere Artkonzepte in den Bio- und Geowissenschaften. Während Biologen den biologischen Artbegriff vertreten, stehen Genetiker für die genetische Art oder Paläontologen für die morphologische oder chronologische Art. Dies sind nur einige Beispiele von dutzenden Artkonzepten, die je nach Fachrichtung entwickelt wurden und in den jeweiligen Disziplinen ihre Gültigkeit haben. Ein außergewöhnliches Artkonzept bietet die Paläobotanik: Da von fossilen Pflanzen oftmals nur einzelne Teile isoliert überliefert sind, werden diese oft mit gesonderten Namen versehen. Es kann jedoch geschehen, dass durch einen neuen Fund, etwa eines Farnwedels, der an einem Stamm anhaftet, plötzlich zwei Arten zu einer einzigen vereint werden.

Aus diesen unterschiedlichen Artdefinitionen ergeben sich eine Reihe von Fragen: Wie definiert der Mensch bzw. der Wissenschaftler eine Art? Anhand welcher und wie vieler Kriterien werden Ähnlichkeiten unter Arten bestimmt? Sind diese Kriterien nicht subjektiv bestimmt, und wenn ja, bildet die Klassifizierung von Arten aus der menschlichen Perspektive die Realität ab? Oder ist sie lediglich ein Werkzeug, um die Natur zu sortieren? Wenn die Bestimmung der Arten als Methode eine ungenaue Praxis sein sollte, was sagt das über die Modelle des Tree of Life aus? Artbegriffe sind Ideen, die Sprache werden und dann eine Form einnehmen, ohne die eine Verständigung darüber, was wir wahrnehmen und als real erachten, unmöglich wäre.

 

Cotylorhiza tuberculata (Spiegeleiqualle)
Nasspräparat
rezent
Verbreitung: Mittelmeer
Leihgabe: Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Der Mensch versucht seit jeher die ihn umgebende Welt in Systemen zu begreifen. Die Aufteilung von Lebewesen in Arten gehört dazu. Die Beobachtung äußerer Merkmale – die Morphologie – ist eine zentrale Methode der Klassifizierung. Die Gestalten von Lebewesen entstehen aus deren wesentlichen Lebensfunktionen, die der Organismus benötigt, um zu existieren, sodass sich die Beschaffenheit eines Organismus danach formt. Fortbewegung ist ein zentraler Aspekt. Dazu benötigt ein Organismus eine Stütze, um nicht in sich zusammenzubrechen. Wirbeltiere und der Mensch verfügen über ein Innenskelett (Knochen, an denen sich Bänder und Muskulatur anhaften können). Viele wirbellose Tiere wie z.B. Muscheln oder Insekten verfügen über ein Außenskelett (eine Schale, an der Muskeln ansetzen können). Die Qualle hingegen besitzt keinerlei feste Struktur und doch ist sie im Laufe von Millionen Jahren in der Lage gewesen, ihr Fortbestehen über so viele planetare Umwälzungen zu sichern. Wieso ist diese Spezies so erfolgreich gewesen?

Quallen leben seit über 500 Millionen Jahren in den Weltmeeren und haben zahlreiche Prozesse des Massensterbens während der Geschichte überlebt. Sie gehören zu den ältesten Lebewesen auf dem Planeten, sind lebende Fossilien, stehen an der Basis der Evolution aller höheren Tiere und bilden einen Übergang von der einzelligen zur mehrzelligen Organisationsstufe.

Ihr Körper besteht zu 98% aus Wasser und nur durch einzellige Schichten grenzen sie sich von der Außenwelt ab. Aufgrund dieser Besonderheit existieren nur wenige fossile Funde dieser Tiere. Quallen haben ein Nervensystem und Sinnesorgane, aber kein Gehirn. Was hat diese Wesen zu einmaligen Überlebenskünstler gemacht? Forscher sprechen von der nahezu unbegrenzten Regenerationsfähigkeit dieser Tiere. Sie haben die Fähigkeit auf eine zugefügte Verletzung mit einem Impuls zur Reorganisation ihres Körpers zu reagieren. Sie stellen ihre radialsymmetrische Form immer wieder her, eine Form, die sie benötigen, um sich fortzubewegen und effektiv Nahrung zu sammeln. Der Mechanismus entsteht durch den Bewegungsapparat des Körpers. Quallen ersetzen Abhandengekommenes nicht mühsam, sondern sie strukturieren Vorhandenes entsprechend um.

 

Agathoxylon, verkieselter Stamm eines Nadelbaumes
Alter: Untere Trias, 225 Millionen Jahre
Fundort: Nevada, USA
Leihgabe: Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung

Im Bundesstaat Nevada befindet sich der Petrified-Forest-Nationalpark. Riesige Stämme von Nadelbäumen, die vor über 225 Millionen Jahren wuchsen, wurden über die Jahrtausende von Wind und Wetter aus dem umgebenden Gestein freigelegt und liegen heute offen in der kargen Landschaft. Die Versteinerungen zeugen von einer Zeit, in der das Klima in den heutigen Wüsten wesentlich feuchter war. Fossile Bäume konnten nur unter besonderen Bedingungen entstehen und erhalten bleiben. Im Fall dieses 1,7 Tonnen schweren Baumstammes wurde das Holzgewebe durch Kieselsäure zu einem Fossil verwandelt. Somit sind die Bäume widerstandsfähiger als das sie umgebende Gestein geworden und blieben für Millionen von Jahren an der Oberfläche liegen. Die bunten Farben im Inneren dieses Baumstammes entstanden durch Beimengungen verschiedener Mineralien: Rote und bräunliche Farben deuten auf verrostetes Eisen hin, grüne Farbtöne auf reduziertes Eisen oder Kupfer.

In der Ausstellung „Trees of Life“ stehen die Exponate der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung nicht nur als wissenschaftliche Belege, sondern sie sind Fragmente von Welt in Zeit. Die Dinge ermöglichen es uns einen Bezug herzustellen zu Zeiten, die so unermesslich scheinen, dass man sie in Zahlen ausdrücken, aber emotional nicht zu begreifen und zu empfinden weiß. Gewinnt man dank wissenschaftlicher Forschung Erkenntnis und verknüpft diese mit den Fragen nach dem Ursprung und dem Sinn, erzählt alles seine Geschichte über die Welt, über uns und darüber, wie alles miteinander zusammenhängt.