Natürliche Selektion vs. Zufall: Warum ist Evolution kein Lotteriespiel?

Warum passieren manchmal äußerst unwahrscheinliche Ereignisse?

Ein unsterblicher Affe, der zweimal pro Sekunde zufällig auf einem Klavier anschlägt und auch die Dauer jeder Note zufällig wählt, würde im Durchschnitt Folgendes ermitteln: ≈ 1,6 × 10⁹⁸³⁴Jahre bevor er zufällig die gesamte 5. Sinfonie von Beethoven spielte. Selbst für einen unsterblichen Affen in einem unendlichen Multiversum ist das praktisch unmöglich.

Es scheint noch unwahrscheinlicher, von einem Bakterium zu einem Menschen zu werden, als Beethoven für einen unsterblichen Affen zu spielen. Und doch ist es passiert.

Wie unterscheidet sich die biologische Evolution von einem rein zufälligen Prozess wie dem Klavier spielenden Affen?

Evolution ist ein Prozess, der (durch natürliche Selektion) gesteuert und kumulativ ist und astronomische Zeit und Ressourcen in Anspruch nimmt. Anders als beim Pianistenaffen beginnt das Leben nicht mit jeder Generation „von vorne“. Was wie ein Wunder erscheint, ist nur das Ergebnis von Milliarden Jahren von Versuchen, Irrtümern und erfolgreicher Anpassung in der richtigen Umgebung.

Es ist der Unterschied zwischen einer rein zufälligen Wahrscheinlichkeit (der Affe) und einer durch physikalische und biologische Regeln kanalisierten Wahrscheinlichkeit (Evolution).

Zufällige Mutation bedeutet nicht zufällige Evolution

Es ist verlockend, sich die Evolution als ein kosmisches Würfelspiel vorzustellen, ein Produkt des reinen Zufalls. Schließlich sind genetische Mutationen, die zu Variabilität in Populationen führen, zufällig. Aber Evolution ist keine einfache stochastische Drift: Sie basiert auf einem grundlegenden nichtzufälligen Prinzip, demnatürliche Selektion. Dieser Mechanismus, formuliert vonCharles Darwin(1809-1882) fungiert als Filter und steuert die Evolution, indem er die für die Umgebung am besten geeigneten Varianten beibehält.

Anders als der Affe, der völlig zufällig tippt, ist die biologische Evolution ein nicht zufälliger Prozess, der durch natürliche Selektion gesteuert wird: Vorteilhafte Mutationen bleiben erhalten, andere werden eliminiert.

Der häufigste Fehler besteht darin, zu verwirrenMutation(zufällig) undEvolution(geführter Prozess). Eine nützliche Analogie ist die des unsterblichen Affen, der auf ein Klavier klopft: Obwohl er statistisch gesehen zufällig Beethovens Fünfte Symphonie spielen kann, ist die Wahrscheinlichkeit, dass ihm dies in weniger als \(10^{9834}\) Jahren gelingt, verschwindend gering. Evolution hingegenErfolge sammelnGeneration für Generation. Sie probiert nicht jede Kombination wahllos aus; Sielernen.

Ein kumulativer Prozess, der durch Auswahl gesteuert wird

Die Evolution beginnt nicht in jeder Phase bei Null. Jede Innovation (DNA, eukaryotische Zellen, Mehrzelligkeit usw.) dient als Grundlage für den nächsten Schritt. Es ist ein kumulativer Prozess, anders als beim Klavier, wo jede Note unabhängig ist.

Wenn der Affe zuerst einen Takt, dann zwei und dann eine musikalische Phrase reproduzieren würde (mit Auswendiglernen der Treffer), würde die Wahrscheinlichkeit radikal steigen. Der Affe hat kein Klavier, das gute Noten belohnt.

Die natürliche Selektion fungiert als Optimierungsalgorithmus: Sie behält genetische Variationen bei, die das Überleben und die Reproduktion erhöhen. Sogar neutrale oder leicht nachteilige Mutationen können je nach Umweltkontext bestehen bleiben oder verschwinden. Diese ständige Interaktion zwischen Variation und Selektion führt zu Evolutionsverläufen, die zwar ungerichtet, aber nicht willkürlich sind.

Mit anderen Worten: Die Komplexität des Lebens resultiert nicht aus einem statistischen Wunder. Es geht aus a hervoriterativer ProzessKombination von genetischem Rauschen und adaptiver Sortierung. Außerordentlich komplexe biologische Strukturen wie das Auge oder das Gehirn sind nicht plötzlich zufällig entstanden, sondern haben sich entwickeltlangsam verfeinert, Schicht für Schicht, wie in einem evolutionären Algorithmus.

Die Evolution mit einem ständigen Münzwurf zu vergleichen, läuft darauf hinaus, die entscheidende Rolle von zu ignorierenFeedback aus der Umgebung. Letzteres führt durch die Auswahl dessen, was funktioniert, eine Form von einentstehende Ordnungin einem scheinbar chaotischen System. Genau das unterscheidet einen Affen, der zufällig spielt, von einem biologischen System, das sich in Richtung Komplexität entwickelt.

Geführte Evolution vs. reiner Zufall: Ein grundlegender Kontrast

Quellen: Darwin (1859), Maynard Smith (1986), Dawkins (1986), Gould (1990), Nowak (2006), Lehninger (2021)

Evolution: Jenseits des Zufalls

Was wie ein Wunder erscheint, ist nur das Ergebnis von Milliarden Jahren von Versuchen, Irrtümern und erfolgreicher Anpassung in der richtigen Umgebung. Es ist der Unterschied zwischen einer rein zufälligen Wahrscheinlichkeit (der Affe) und einer durch physikalische und biologische Regeln kanalisierten Wahrscheinlichkeit (Evolution durch natürliche Selektion).