Serie: 200 Jahre Darwin (18): Der Stammbaum war einmal

Der Baum gilt als Sinnbild der Evolution. Doch schon Darwin haderte mit dem Symbol und heute zeigt sich: Für die Evolution der Bakterien ist es völlig ungeeignet.

Als Charles Darwin vor 150 Jahren seine Evolutionstheorie vorlegte, startete er unbeabsichtigt einen eigenartigen Wettbewerb. Wer findet das beste Symbol für die Evolution, ein Diagramm, ein intuitiv verständliches Bild? Darwin selbst verglich die Abfolge der Arten mal mit einem Baum, mal mit einer Koralle. Andere Forscher favorisieren Netze, Flüsse, kreisförmige Diagramme oder waagerecht verzweigte Strichzeichnungen.

So hat ein regelrechter Daseinskampf der Metaphern begonnen. Im allgemeinen Bewusstsein behauptet hat sich bis heute, gegen heftige Kritik, der Stammbaum des Lebens. Doch je mehr die Forscher über Bakterien lernen, deren merkwürdige Verwandtschaftsbeziehungen sich nicht im Stammbaum darstellen lassen, desto offener erscheint das Rennen.

Darwin hat das Bild des Stammbaums nicht erfunden. Vor allem adlige Familien nutzten Wurzel, Stamm und Äste seit dem 16. Jahrhundert, um ihre weitverzweigten Sippen darzustellen und ihre Herkunft auf einen berühmten Ahnherrn zurückzuführen. Darwin und andere Naturforscher seiner Zeit übertrugen das Bild auf die systematischen Zusammenhänge der Organismen. "Die Ähnlichkeit aller Lebewesen einer Klasse ist manchmal als großer Baum dargestellt worden", schreibt Darwin in seinem Werk "Origin of Species" (Die Entstehung der Arten), das er vor 150 Jahren veröffentlichte. "Ich glaube, dieses Gleichnis spricht größtenteils die Wahrheit."

Gezeichnet hat Darwin allerdings keine Bäume - ohnehin war er mit dem Zeichenstift wenig geschickt. Eine berühmte Skizze zeigt zwar allerlei Verzweigungen, doch an Stamm und kräftigen Ästen fehlt es; auch strebt das Gebilde nicht in die Höhe, sondern rankt eher seitwärts.

"I think", schrieb Darwin daneben, als sei die ungelenke Handzeichnung noch nicht hypothetisch genug. Auch ein umfangreicheres Evolutionsdiagramm aus Darwins Buch zeigt zwar vielfältige Gabelungen, erinnert aber nur sehr entfernt an einen Baum. Vor allem fehlt den Linien der gemeinsame Ursprung. Darwin "überließ die Vollendung seinem Leser. Ihm blieb das Paradox des fehlenden 'origin' (Ursprungs) in 'Origin of Species'", bemerkt Julia Voss dazu in ihrem Buch "Darwins Bilder". Über das erste Lebewesen, das die Wurzel seines Baums bilden sollte, konnte der Naturforscher schließlich nur spekulieren.

Solche Skrupel hielten Darwins deutschen Nachfolger Ernst Haeckel nicht davon ab, den Baum plastisch und selbstgewiss auszuschmücken. Knorrig und reich verzweigt reckt sich der Stammbaum des Lebens in die Höhe, mit dem Haeckel 1874 seine "Anthropogenie", eine Entwicklungsgeschichte der Menschheit, illustrierte.

Das ist nicht einfach irgendein Baum: Wuchsform und Struktur der Rinde machen ihn als Eiche kenntlich, Risse in der Borke sind detailreich ausgeführt. Am breiten Fuß finden sich Amöben und einfachste Urlebewesen. Über Würmer, Fische und Amphibien strebt der Stamm in die Höhe zu den Säugetieren, bis nach ganz oben in den Baumwipfel zum Menschen als Krone der Schöpfung. Anders als in Darwins Abbildungen sei bei Haeckel die Evolution mit dem Menschen zum Stillstand gekommen, bemerkt Julia Voss. "Die Eiche war ausgewachsen. Aus der Evolutionsgeschichte wurde eine Fortschrittsgeschichte von aufsteigenden Stufenfolgen."

Dieses hierarchische Modell der Natur ist vielfach kritisiert worden, etwa von dem 2002 verstorbenen amerikanischen Paläontologen Stephen Jay Gould: "Besonders schwerwiegend und tief verwurzelt ist die falsche Vorstellung, Evolution sei gleichbedeutend mit einem inhärenten und vorhersehbaren Fortschritt, einem stetigen Aufstieg zum Höhe- und Endpunkt Mensch."

Aus naturwissenschaftlicher Sicht gab es für Gould keinen Grund, die Säugetiere mit ihren gut 4000 Arten für erfolgreicher zu halten als etwa die weit zahlreicheren Insektenarten. "Haeckel vereinigt auf der senkrechten Achse Zeit und Fortschritt", monierte Gould, das mache eine angemessene Darstellung unmöglich.

Trotz solch scharfer Kritik lebt der Baum als Sinnbild der Evolution bis heute fort. So fördert die amerikanische National Science Foundation Evolutionsforschung unter dem Titel "Assembling the Tree of Life". Wenn Forschungsergebnisse von der Molekulargenetik bis zur Fossilienforschung zusammengeführt werden, um Verwandtschaftsverhältnisse ganzer Organismengruppen zu klären, entsteht daraus in der Sprache der Forscher ein "Supertree". Das Magazin Science widmete dem "Baum des Lebens" 2003 eine ganze Ausgabe. Auf dem Titelblatt: das Foto einer Baumkrone.

Derart liebevolle Illustrationen wie Haeckels Eiche sind indes selten geworden. Das naturalistische Geäst musste längst kargen Strichzeichnungen, sogenannten Dendrogrammen, weichen. Oft gleichen sie liegenden Büschen, die sich von links nach rechts zu Hunderten Ästen öffnen. Auch kreisförmige Darstellungen, ähnlich wie sie Mitte der neunzehnten Jahrhunderts bereits der Zoologe Louis Agassiz zeichnete, werden heute wieder verwendet. So in einem Diagramm zur Evolution der Säugetiere, das Evolutionsbiologen der Universität Jena mit einem internationalen Team entwarfen: Im Zentrum steht der früheste gemeinsame Vorfahr, strahlenförmig davon ausgehend die urzeitlichen Lebewesen, aus denen sich später die heutigen Nager, Raubtiere oder Primaten entwickelten. Diese finden sich auf dem farbig unterlegten äußersten Kreis.

Keine Rangordnung von oben und unten also, sondern nur ein Auseinanderstreben und sich Verzweigen der Säugetierarten ist hier dargestellt. Gleichwohl sprechen auch diese Forscher vom "Superbaum".

Dabei gibt es durchaus Gegenvorschlägen zum problematischen Baum-Bild. So begreift der englische Biologe Richard Dawkins die Evolution als "Fluss der Gene" durch die Zeit, der sich wie in einem Mündungsdelta in viele Nebenarme verzweigt. Auch Darwin selbst hatte eine Alternative ins Spiel gebracht: "Der Baum des Lebens sollte vielleicht Koralle des Lebens genannt werden", zitiert der Berliner Kunsthistoriker Horst Bredekamp aus Darwins Notizbüchern.

Der Naturforscher habe zunächst die Koralle favorisiert, weil ihre lebendigen Anteile auf abgestorbenen Stämmen sitzen, die als Fossilien der ausgestorbenen Arten gedeutet werden konnten. Den Baum habe Darwin schließlich nur vorgezogen, sagt Bredekamp, weil sein Konkurrent Alfred Wallace diesen Vergleich verwendete. Wallace "benutzt mein Bild des Baumes", hatte Darwin eifersüchtig angemerkt und dieses Bild fortan stärker herausgestellt.

Zumindest für die Evolution der Bakterien indes ist das Bild vom Baum unangemessen, zeigt die Biologin Tal Dagan von der Universität Düsseldorf. Wenn sich dessen Äste teilen, bleiben sie endgültig getrennt. Bei Bakterien aber tauschen verschiedene Arten freigiebig untereinander Erbgut aus, Resistenzgene gegen Antibiotika zum Beispiel. Gene, die in der Entwicklung eine Weile getrennte Wege gingen, können also wieder zusammentreffen.

Bis vor kurzem war unklar, wie groß der Beitrag dieses "horizontaler Gentransfer" genannten Querverkehrs für die Evolution ist. Dagan untersuchte mehr als eine halbe Million Gene aus rund 180 Arten von Mikroorganismen. Ihr Ergebnis: Das Denkmuster vom "Baum der Evolution" passt höchstens für eine kleine Minderheit aller Bakteriengenome.

Just die Einzeller, die am Beginn des Lebens auf der Erde standen, die sozusagen die Wurzeln des Lebensbaums bilden sollen, verweigern sich also der populären Darstellung. Die Freigiebigkeit der Bakterien mit ihrem Erbgut macht es zudem äußerst schwierig zu erkennen, welcher Art diese Urahnen gewesen sein mögen.

Weit zutreffender ließe sich das Evolutionsgeschehen bei den Mikroben als trichterförmiges Netz darstellen, dessen Fäden sich verzweigen und wieder vereinigen. Hierin gleichen sie übrigens Darwins Korallen und Dawkins' Flüssen: Treffen sich deren Zweige zufällig, können sie sich wieder vereinigen. Womöglich wird sich dies eines Tages als später Vorteil im Überlebenskampf der Sprachbilder erweisen.