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Rektorats Reden © Prof. Schwinges

Erbgut — der Schlüssel zum Reichtum der belebten Natur

Rektoratsrede gehalten an der Jahresfeier der Universität Basel

am 27. November 1987
Verlag Helbing &Lichtenhahn . Basel 1987

CIP-Titelaufnahme der Deutschen Bibliothek
Arber, Werner:
Erbgut — der Schlüssel zum Reichtum der belebten Natur:
Rektoratsrede gehalten an d. Jahresfeier d. Univ. Basel am 27.
November 1987 / Werner Arber. — Basel: Helbing u.
Lichtenhahn, 1987.
(Basler Universitätsreden; H. 81)
ISBN 3-7190-1010-4
NE: Universität «Basel»: Basler Universitätsreden
ISBN 37190 10104
Bestellnummer 21 01010
© 1987 by Helbing & Lichtenhahn Verlag AG, Basel

Das Erbgut stellt einen relativ geringen Teil der Masse einer lebenden Zelle dar; grob gesagt liegt dies in der Grössenordnung von einem Prozent. Dies gilt für Bakterien, also winzig kleine, einzellige Lebewesen. Es gilt auch für Zellen höherer Lebewesen, es gilt für Pflanzen, Tiere und den Menschen. Es kann also kaum eine mengenmässige Berechtigung geben, dem Erbgut spezielle Beachtung zu schenken. Was bewegt uns denn dazu, uns über Wesen und Bedeutung des Erbgutes Gedanken zu machen? Ist es die im Wort Erb-«Gut» versteckte Wertung als Reichtum, innere Kraft und erhaltenswürdige Gabe? Sollten wir in diesem Falle dem Erbgut nicht nur Beachtung, sondern in vermehrtem Masse auch unsere Achtung schenken? Es ist das Anliegen meiner heutigen Rede, diese Fragen zu ergründen und klarzulegen, weshalb das in der belebten Natur enthaltene Erbgut einerseits eine unersetzbare Grundlage für die zukünftige biologische Evolution darstellt und andererseits die Evolution der menschlichen Zivilisation in entscheidender Weise beeinflussen kann.

I

Die Genetik befasst sich mit der Erforschung von Wesen und Funktion des Erbgutes. Sie ist eine relativ junge Wissenschaft und hat ihre Ursprünge um die Wende zu unserem Jahrhundert. Zunächst schenkten die Genetiker ihre Aufmerksamkeit den

Regeln für die Weitergabe von Erbmerkmalen von Generation zu Generation und sie erkannten die Bedeutung der Chromosomen für diese Prozesse. Erst um die Mitte unseres Jahrhunderts mehrten sich die Argumente dafür, dass die Erbinformation in der schon im letzten Jahrhundert vom Basler Friedrich Miescher entdeckten, in den Chromosomen enthaltenen und heute unter dem Kurznamen DNA bekannten Nukleinsäure verankert sein könnte. Bald verdichteten sich die für diese Interpretation sprechenden Forschungsergebnisse auch zum zwingenden Beweis. Die chemische Natur des Erbgutes war somit geklärt.

Der Beginn des Studiums von Struktur und Funktionen der DNA ist auch die Geburtsstunde der molekularen Genetik. Die Molekulargenetiker erkunden die Wechselwirkungen zwischen der DNA und anderen biologischen Makromolekülen, und sie setzen sich zum Ziel zu erklären, wie und warum diese Wechselwirkungen zu den in der klassischen Genetik erforschten Gesetzen führen. Es geht dabei vor allem um die Vermehrung und Weitergabe von Erbmerkmalen, um deren Veränderung durch Mutation, sowie um die Verflechtung, Rekombination von Erbgut verschiedener Herkunft. Erstaunlich schnell gelang es den molekulargenetisch Forschenden auch zu erklären, wie die Erbinformation in der DNA niedergeschrieben ist und wie sie in der sogenannten Genexpression zum Ausdruck kommt.

II

Ein wesentliches äusseres Merkmal der DNA ist ihre fadenförmige Gestalt. Die meisten DNA-Moleküle sind sehr lange Fäden. Der Durchmesser, die Stärke dieser Fäden ist durch die chemische Natur der DNA bestimmt und ist im Vergleich zur Fadenlänge äusserst klein. Illustrieren wir diese Aussagen mit einem Beispiel. Das Bakterium E. coli, das wohl beliebteste Studienobjekt der Mikrobiologen, trägt seine gesamte Erbinformation in

einem einzigen DNA-Faden. Die Länge dieses Fadens ist etwa eine Million mal grösser als dessen Dicke.

Der chemische Aufbau der DNA ist im Vergleich etwa zu jenem von Proteinen relativ einfach. DNA besteht im wesentlichen aus einer linearen Abfolge von 4 verschiedenartigen Bauelementen, den Nukleotiden. Genau genommen findet sich DNA in den Zellen meistens in doppelsträngiger Form vor: zwei einzelne DNA-Fäden sind darin wie bei Garn zusammengedreht. Die beiden Fäden gesellen sich aber nicht zufällig zusammen: sie sind zueinander komplementär. Dies bedeutet, dass die Reihenfolge der Bauelemente des ersten Fadens die Abfolge der Nukleotide des zweiten Fadens voll bestimmt und umgekehrt. Die einander gegenüberliegenden Nukleotide der beiden Fäden bilden spezifische Paare. Deshalb kann nach Trennung der beiden Stränge jeder als Anleitung für die Bildung eines neuen, komplementären Stranges dienen. Die Doppelstrangnatur der DNA erleichtert also eine treue Vermehrung des Erbgutes und trägt so zur Stabilität der Erbinformation bei.

Die lineare Abfolge der Bauelemente der DNA bestimmt den Inhalt der Erbinformation. Die Erbschrift ist somit linear wie unsere gebräuchliche Schrift, allerdings mit dem Unterschied, dass die Erbschrift nur 4 verschiedene Zeichen verwendet. Bildlich können wir aber den Erbgehalt mit dem Informationsgehalt unserer Schrift vergleichen. Das bereits erwähnte DNA-Molekül von E. coli besteht aus etwa 4 Millionen Bauelementen oder Nukleotidpaaren. Im Vergleich dazu enthält ein Buch vom Umfang der Bibel ebenfalls etwa 4 Millionen Schriftzeichen. Zellen höherer Lebewesen enthalten bedeutend mehr Erbinformation als Bakterien; so speichert der normale, diploide menschliche Chromosomensatz etwa 1500mal mehr Information und entspricht somit einer Bibliothek von 1500 Bänden. Die Tatsache, dass diese Vielfalt an Information in jeder Zelle unseres Körpers existiert, stösst an die Grenzen unseres Vorstellungsvermögens.

III

Es gehört zur Arbeitsstrategie der Genetiker, zunächst nach Lebewesen mit veränderten Erbmerkmalen zu suchen. Das systematische Studium der Eigenschaften verschiedener solcher Mutanten und der Vergleich ihrer Eigenschaften mit jenen der angestammten Form kann Aufschluss darüber geben, wo auf den langen DNA-Fäden Erbinformation für eine spezifische biologische Reaktion niedergeschrieben ist. Diese Studien können auch abklären, ob für eine erkennbare biologische Funktion nur ein oder mehrere verschiedenartige biologische Reaktionsschritte notwendig sind. Ein Beispiel für den letzteren Fall ist etwa der mehrschrittige Weg für die biologische Synthese einer Aminosäure. Es liegt somit im Vorgehen der Genetik, fallweise einzelnen, ausgewählten biologischen Reaktionen die Aufmerksamkeit zu schenken, d.h. Genetik arbeitet weitgehend analytisch. Dabei definiert sie als funktionelle Einheit des Erbgutes das Gen.

Auf dem DNA-Faden entspricht einem Gen eine spezifische Abfolge von Bauelementen. Diese DNA-Sequenz ist bei Bakterien normalerweise auch zusammenhängend. Bei höheren Lebewesen ist sie oft auf verschiedene Segmente verteilt, was aber am hier diskutierten Prinzip nichts ändert. Die für die Synthese eines Genproduktes wesentliche Erbinformation steckt je nach Gen in einer etwa 100 bis einige Tausend Nukleotidpaare langen DNA-Sequenz. Dem entspricht in der Erbbibliothek der Inhalt einiger Zeilen bis vielleicht zwei Seiten.

Wie wird nun die Erbinformation umgesetzt in Erbeigenschaften? In den meisten Fällen ist das biologisch aktive Produkt eines Gens ein Eiweisskörper, auch Protein genannt. Ähnlich wie DNA besitzen Proteine zunächst eine lineare, fadenförmige Struktur. Die einzelnen Bausteine des Proteins, die Aminosäuren, von denen es 20 verschiedenartige gibt, sind also linear aneinandergekettet. Allerdings falten sich neu entstehende Aminosäureketten

spontan auf Grund von chemischen und physikalischen Wechselwirkungen zwischen den Bauelementen der Kette. So entstehen dreidimensionale Gebilde, welche in gewissen Fällen ihre biologische Aktivität direkt aufnehmen, in anderen Fällen aber erst nach enzymatisch geleiteter, spezifischer Veränderung ihrer chemischen Struktur.

Interessanterweise erfolgt die genetisch geleitete Proteinsynthese prinzipiell bei allen Lebewesen gemäss dem gleichen Mechanismus. Dabei findet zur Übersetzung der genetischen Anweisung in die Sprache der Proteine ein und derselbe, universell gültige genetische Code Anwendung —abgesehen von geringfügig abweichenden Spielformen. Gemäss diesem seit 20 Jahren bekannten Code entspricht jeweilen einer spezifischen Abfolge von 3 Nukleotiden der DNA eine spezifische Aminosäure der Proteinkette des Genproduktes. Sinnvollerweise gibt es auch einige Abfolgen von 3 Nukleotiden, denen keine Aminosäure entspricht. Diese Zeichen bedeuten bei der Genexpression Abbruch der Proteinsynthese, d.h. das neu hergestellte Protein ist fertig.

Auf Grund des Gesagten dürfte folgendes klar sein: Gelingt es dem biologischen Forscher, experimentell die Nukleotidsequenz eines Gens zu bestimmen, so kann er auch bereits die zu erwartende Primärstruktur des entsprechenden Genproduktes ableiten. Gelingt es ihm, auch noch einige Mutanten dieses Gens zu isolieren, und kann er die Folge der Mutationen für die vom Gen bestimmte biologische Funktion experimentell beurteilen, so ist es ihm möglich, nach einer ergänzenden DNA-Sequenzanalyse der Mutanten Aussagen darüber zu machen, welche Bezirke eines Proteins für dessen biologische Wirksamkeit wesentlich und welche unbedeutend sind. Ein weiterer Schritt zur Vertiefung dieser Erkenntnis bietet sich dem Forscher in direkten Studien über die dreidimensionale Struktur des betrachteten Proteins an. Diese vielseitige Arbeitsweise ist denn auch für viele molekulargenetische Forschungsprojekte wegweisend. Dazu ist

zu bemerken, dass heute Mutationen im Gen häufig gezielt an vom Forscher selber ausgewählten Stellen der DNA-Sequenz angebracht werden; die Methodik dazu ist verfügbar.

Sie werden nun fragen, wie die Sequenz eines ausgewählten Gens bestimmt wird und wie in dieser Sequenz sogar gezielt Veränderungen angebracht werden. Dies scheint angesichts der enormen Länge der DNA-Moleküle ein schwieriges Unterfangen zu sein. Tatsächlich können solche Experimente nicht direkt an zellulären Chromosomen durchgeführt werden. Vielmehr wurden die heute verwendeten Methoden zunächst zur Analyse der Gene viel kleinerer Erbmoleküls entwickelt, wie sie sich z.B. in Viren finden. Kleinste Viren enthalten nur einige wenige Gene. Es ist relativ einfach, virale Partikeln und deren Erbgut von der DNA der Wirtszelle sauber zu trennen. So gereinigte DNA bietet ein gutes Ausgangsmaterial für molekulargenetische Studien. Dabei erwiesen sich aus Bakterien isolierte Restriktionsenzyme als sehr wertvoll. Diese Enzyme sind Proteine mit der interessanten Eigenschaft, auf DNA-Molekülen kurze, spezifische Nukleotidsequenzen zu erkennen und die DNA-Moleküle innerhalb dieser Sequenz durchzuschneiden. Das Resultat ist eine Fragmentierung eines DNA-Fadens in eine Reihe spezifischer Segmente. Mittels Elektrophorese, d.h. bei Wanderung im elektrischen Feld, lassen sich verschiedenartige DNA-Fragmente voneinander trennen. Dadurch wird ein spezifisches, kurzes DNA-Stück mit dem den Forscher interessierenden Genabschnitt in hochgereinigter Form für die anvisierten Sequenzanalysen verfügbar. Mit mehreren Milliarden sauber gereinigter Kopien dieses vielleicht einige Hundert Bausteine enthaltenden DNA-Stückes lässt sich dann relativ leicht die Abfolge der Nukleotidbauelemente bestimmen.

Von gereinigten DNA-Fragmenten kann man an deren Enden gezielt einen oder mehrere Bausteine entfernen, und es lassen sich dort auch neue Bausteine anfügen. Um allerdings die so erzeugten Mutanten in bezug auf ihre funktionellen Eigenschaften

zu untersuchen, muss der Forscher das veränderte DNA-Fragment wieder in seine ursprüngliche Umgebung eines DNA-Moleküls einfügen. Dies erfolgt mit der Technik der in vitro Neukombination. Zwei DNA-Fragmente können sich durch paarweises Zusammenkleben der Fragmentenden — was übrigens im wesentlichen auf einem spontanen Prozess beruht — im Reagenzglas zu einem DNA-Molekül vereinen. Ebenso kann sich ein lineares DNA-Stück durch Zusammenfügen der Enden zu einem Kreis schliessen. Es gehört zur Strategie der in vitro Neukombination, ein Träger-DNA-Molekül, auch Vektor genannt, zu verwenden, welches die Fähigkeit mitbringt, in einer geeigneten Wirtszelle sich autonom vermehren zu können. Als Vektoren dienen vornehmlich virale DNA oder andere kleine, in der Zelle sich selbständig vermehrende DNA-Moleküle, die man Plasmide nennt. Mit dieser Technik können also vorher zerschnittene und allenfalls gezielt mutierte DNA-Sequenzen miteinander vereint und in einen Vektor eingepflanzt werden. Der Vektor mit dem damit rekombinierten DNA-Stück wird nun in eine Wirtszelle eingeschleust und zur Vermehrung gebracht. Dies bietet Möglichkeiten für weitere Studien, besonders auch zur Erforschung von biologischen Funktionen. Für ein aussagekräftiges Experiment über Genfunktionen benötigt man Millionen bis Milliarden von Nachkommen der Zelle, welcher das untersuchte Gen eingepflanzt worden ist.

IV

Beeindruckt durch die hier summarisch geschilderten Möglichkeiten der molekularen Genetik und durch die dabei erzielten Resultate mit hoher Aussagekraft behaupten gewisse biologische Forscher in euphorischer Weise, der Weg zum Verständnis des Phänomens Leben stehe nun weit offen. Sie denken, es sei nur eine Frage der Zeit, alle Gene fallweise zu studieren, um die uns bisher verborgenen Hintergründe aller Lebensprozesse zu

durchschauen. Allerdings vermuten andere Biologen, zu denen auch ich mich zähle, dass die Realität anders, komplexer sein könnte. Dazu gebe ich im Folgenden einige Hinweise.

Stellen wir uns zunächst die Frage, was eigentlich unter dem Begriff biologische Funktion zu verstehen ist. Die analytisch arbeitenden Biochemiker und Enzymologen stecken zur Klärung einer biologischen Funktion ein hochgereinigtes Protein, also ein Genprodukt, in ein Reagenzglas. Nach Zugabe spezifischer Substrate und sogenannter Kofaktoren kann das Protein in einem gewissen Bereich der Temperatur und der Ionenstärke die ihm von der Natur her zugedachte Funktion ausführen. Kenntnis der notwendigen Bedingungen, das Messen der Reaktionskinetik und die Analyse von Reaktionsprodukten können zum Verständnis der Reaktion beitragen. Allerdings ist schon lange bekannt, dass die tatsächlich in der Zelle ablaufenden biologischen Reaktionen nicht immer genau den aus Experimenten im Reagenzglas gezogenen Folgerungen entsprechen. In vitro Experimente sind sehr nützlich, liefern aber allein kaum endgültig schlüssige Beweise. Dies gibt Anlass zu zweifeln, ob die Analyse eines Gens und seines Produktes in Isolation volle Einsicht in ihre Wirkungsweise im Verband mit allen anderen biologischen Funktionen eines Lebewesens bringen könne. Für gewisse Reaktionen mag dies wohl zutreffen, für andere eher nicht. Die Integration der Resultate aus Einzelanalysen im Hinblick auf die Aufklärung des Lebens einer Zelle kann also Schwierigkeiten bereiten.

Jede lebende Zelle hat Tausende von verschiedenartigen Genen. Es ist schon lange klar, dass diese nicht alle gleichzeitig zum Ausdruck kommen und auch nicht mit gleicher Wirksamkeit. Vielmehr wird die Expression praktisch jeden Gens in mehr oder weniger komplexer Weise kontrolliert. Dazu dienen zunächst spezifische Signale, welche als eigentlich integraler Teil des Gens gelten und auf der DNA ebenfalls durch spezifische

Abfolgen von Nukleotidbausteinen bestimmt sind. Auf diese Signale wirken zellinterne und zum Teil auch von aussen in die Zelle eingedrungene Stoffe direkt oder indirekt ein und bestimmen mit, ob und wann ein Gen still bleiben soll, ob und wann es zum Ausdruck kommen soll und allenfalls mit welcher Wirksamkeit. Schlüsselsubstanzen in diesen Wechselwirkungen sind häufig die Produkte anderer Gene, die ihrerseits wiederum ihr eigenes System der Regulation ihrer Expression besitzen. Dies bedeutet, dass die Kontrolle der Genexpression als komplexes, intern zusammenhängendes Netz von Verflechtungen und Abhängigkeiten betrachtet werden muss. Dabei spielt der stete Dialog mit der Aussenwelt eine nicht unwesentliche Rolle. Bei einzelligen Bakterien betrifft dies vornehmlich die Zusammensetzung der die Zellen umgebenden Materie, bei vielzelligen Lebewesen zusätzlich noch die Kommunikation zwischen einzelnen Zellen des Organismus. Beeindruckend erscheint einem die bei allen vielzelligen Lebewesen festzustellende Arbeitsteilung zwischen verschiedenartig differenzierten Zellen. Obwohl Zellen verschiedener Gewebe im Prinzip die gleiche Erbbibliothek besitzen, bringen sie je nach Zugehörigkeit zu verschiedenen Organen sehr verschiedene Kapitel des Erbgutes zum Ausdruck.

In ähnlich komplexer Weise wie die Genexpression befinden sich auch die anderen grundlegenden Aktivitäten des Erbgutes unter strenger Kontrolle. Dies betrifft einerseits die Vermehrung der DNA, eine Voraussetzung für Zellteilung in den Phasen des Wachstums von Organismen oder Zellpopulationen. Entfällt die strenge Kontrolle, so kann ungehemmtes Wachstum, Krebs, das Leben des Organismus zugrunde richten. Ähnliches gilt andererseits für die Kontrolle der verschiedenartigen Mechanismen der Rekombination von Erbgut, auf deren Rollen wir noch zu sprechen kommen werden.

Hier wäre wohl auch darauf hinzuweisen, dass nicht nur einzelne Lebewesen perfekte Regelsysteme besitzen, welche es ihnen ermöglichen, ihre Lebensprozesse harmonisch zu gestalten,

sondern dass viele lebende Organismen anscheinend auch in gemischten Populationen ihre Existenz sinnvoll aufeinander abstimmen. Ich denke hier nicht nur an eigentliche Symbiosen, sondern allgemein an funktionelle Oekosysteme. Darüber kann ich allerdings keine präzisen Aussagen machen, fehlen uns doch noch weitgehend die dafür nötigen soliden Grundlagen. Aber es scheint mir wichtig, diese Perspektiven in unsere Überlegungen einzubeziehen.

Ich komme zurück auf die Frage, wie eine in einem Gen steckende biologische Funktion zu erkennen sei. Im Universitätsforum vom vergangenen Winter versuchte ich, diese Frage aus einem anderen Blickwinkel zu beleuchten. Wir gingen dort davon aus, dass es heute möglich ist, eine beliebig ausgedachte Nukleotidsequenz synthetisch zusammenzustellen. Mit Hilfe des genetischen Codes, kann man auch die Aminosäuresequenz des erwarteten Produktes dieses künstlichen Gens ableiten. Wie aber kann man wissen oder wie kann man experimentell feststellen, ob dieses Protein auch eine biologische Funktion erfüllen kann und allenfalls welche?

Der Biochemiker dürfte versuchen, mittels eines ihm verfügbaren in vitro-Systems der Genexpression das Protein im Reagenzglas zu synthetisieren und dieses Produkt zu reinigen. Aber auf der Suche nach allfälligen biologischen Funktionen wäre er wohl hilflos, hat er doch nicht die geringste Ahnung, welche Substrate und Kofaktoren er dem Protein zur Entfaltung seiner allfälligen Aktivität beimischen müsste.

Der Genetiker dürfte die Frage nach der biologischen Funktion auf folgende Weise zu klären versuchen. Er versieht das Gen mit einem Signal zur wirksamen Expression, setzt es in ein Vektor-DNA-Molekül ein und schleust diese neukombinierte DNA in eine lebende Zelle hinein. Er untersucht dann, ob die Nachkommen der transplantierten Zelle der Beobachtung zugängliche neue Merkmale zeigen. Selbstverständlich hängt das

Erscheinen solcher Merkmale sowohl von zellulären wie äusseren Bedingungen ab. So kann es von Bedeutung sein, ob die Zelle ein E. coli Bakterium oder eine Fibroblastenzelle der Maus ist. Hinter dieser Strategie steckt die Idee, dass biologische Funktionen dem sie besitzenden Lebewesen irgendwie dienlich sein müssten, sich unter bestimmten Umständen manifestieren und vielleicht auch Messungen zugänglich sein sollten. Ein Gen für ein Protein, das in seinem biologischen Umfeld nichts bewirken würde, kann nicht als Urheber einer biologischen Funktion angesprochen werden. Der Beitrag, den ein Gen zum Leben einer Zelle leistet, hängt aber sehr eng von den Funktionen vieler anderer zellulärer Gene ab, ja im Grunde genommen von den Lebensprozessen der Zelle selber. Das Gen ist zwar, wie schon definiert, die funktionelle Einheit, aber die Grundeinheit zur eigentlichen Lebensentfaltung ist wohl die Zelle, also bereits ein höchst kompliziertes Gebilde.

Ich erlaube mir, in diesem Zusammenhang nochmals auf das letzte Universitätsforum hinzuweisen. Dort wurde berechnet, dass bei systematischem Zusammenstellen von DNA-Sequenzen aus 1000 Bauelementen — was etwa der mittleren Grösse eines Gens entspricht — sich die unvorstellbar grosse Zahl von 10 600 verschiedenartigen Varianten ergäbe. Das vorher diskutierte, neu synthetisierte Gen besitzt eine dieser möglichen Sequenzen. Seit dem Beginn des Lebens auf unserem Planeten vor gut 3 Milliarden Jahren kann die Natur selber aus Gründen beschränkter Kapazität keinesfalls mehr als etwa 10 50 dieser Sequenzen schon auf funktionelle Nützlichkeit hin erprobt haben. In diesem Lichte scheint unser Gedankenexperiment mit der auf Zufall basierenden Herstellung eines neuen Gens und dessen Untersuchung auf biologische Funktion hin ein aussichtsloses Unternehmen zu sein. Dies umso mehr als weitaus die meisten der ein Gen verändernden Mutationen nicht neue Funktionen erbringen, sondern den Verlust der angestammten Funktion bewirken.

V

Lenken wir unsere Aufmerksamkeit also besser wieder auf die in der Natur vorhandenen Gene. Eine Bakterienzelle besitzt deren einige Tausende, eine höhere Zelle sicher mehrere Zehntausende, wenn nicht mehr. Die Gemeinschaft aller zellulären Gene leitet direkt oder indirekt die Lebensprozesse der Zelle. Direkte Informationsübertragung, Instruktion für biologische Funktionen, erfolgt —wie wir schon besprochen haben — in der Proteinsynthese. Die meisten Proteine besitzen Enzymfunktionen und lenken damit als Mittler die weiteren für das Leben der Zelle notwendigen Prozesse des Auf- und Abbaus biologisch wirksamer Stoffe, oder sie vermitteln auch die Kommunikation mit der Umwelt. Wir stellen also fest: Gene sind die Schlüssel zur Lebensentfaltung.

Folgen wir nun einen Moment lang dem euphorischen, analytisch arbeitenden Forscher, der versucht, von einem Lebewesen —vielleicht sogar vom Menschen — sämtliche Gene zu identifizieren, eines nach dem andern zu isolieren und deren DNA-Sequenz aufzuklären. Er mag noch weiter gehen und die Funktionen sämtlicher Gene durchleuchten, um nach Erreichen seines Zieles jede Einzelreaktion mechanistisch zu verstehen. Hier stellt sich uns wohl zwangsläufig die Frage, ob es ihm dann auch gelinge, das Leben dieses Organismus weitgehend zu verstehen und auch seinen Lebenslauf vorhersagen zu können. Bestimmt die Erbinformation alle Lebensprozesse zwingend? Oder noch anders ausgedrückt: Prädestinieren die Gene das Leben? Eine alte Frage, welche in der Kulturgeschichte des Menschen immer wieder gestellt worden ist, erscheint uns im Hinblick auf molekularbiologische Erkenntnisse in neuem Lichte.

Dass die hier formulierte Erwartung nicht stimmen kann, will ich an Hand eines für viele biologische Reaktionen typischen Beispieles erläutern. Ich habe bereits erwähnt, dass die mir gut vertrauten Restriktionsenzyme ausgewählte Stellen von DNA-Molekülen

spezifisch erkennen können. Sie tun dies in den diese Enzyme produzierenden Bakterien, um fremdes, in die Zelle eindringendes Erbgut zu erkennen, vom zelleigenen Erbgut zu unterscheiden. Konsequent wird denn auch das fremde Erbgut, nicht aber das zelleigene, durch Zerschneiden der DNA-Fäden zerstört. Während gewisse dieser Enzyme den entscheidenden Schnitt genau in der Erkennungssequenz ausführen, wie wir das schon besprochen haben, gibt es viele andere Restriktionsenzyme, welche die fremden DNA-Fäden ausserhalb der zur Erkennung dienenden Stellen durchschneiden, und dies interessanterweise an einem von Fall zu Fall verschiedenen, wohl zufällig gewählten Ort. Dieser Ort kann unter Umständen sogar weit vom benutzten spezifischen Erkennungsort entfernt liegen. Trotzdem kann man sich darauf verlassen, dass nach erfolgter Erkennung die fremde DNA durchschnitten, d.h. in ihrer Integrität zerstört wird. Wir stellen also bei dieser Enzymreaktion fest, dass das Restriktionsenzym seine naturgegebene Aufgabe gewissenhaft erfüllt, dass aber die beim Durchschneiden entstehenden Reaktionsprodukte von Fall zu Fall verschieden strukturiert sind. Das sichtbare Resultat der von einem genetisch präzise instruierten Enzym geleiteten Reaktion erscheint als Zufallsprodukt.

Verallgemeinert man die hier gemachte Erfahrung, so kommt man zum zwingenden Schluss, dass selbst bei präziser Kenntnis aller Gene und ihrer Instruktionsanleitungen das biologische Geschehen nie genau vorhergesagt werden kann. Die Natur räumt sich anscheinend sogar bei molekularen Reaktionen Freiräume ein, deren Nutzung wir kaum kausal erklären und rational erfassen können.

VI

Für mich ist eines der faszinierendsten Teilgebiete der Biologie die Evolution. Unser Blick in die Natur gibt uns ein statisches Bild. Wir sehen Pflanzen und Tiere und nehmen deren Erscheinungsformen

als selbstverständlich hin. Mit geeigneten optischen Hilfsmitteln sehen wir auch Mikroorganismen. Im Augenblick — hier auch ganz wörtlich gemeint — erscheint uns die belebte Welt stabil, ohne Veränderung. Dieser Eindruck wird uns von der Genetik zunächst bestätigt. Ohne eine grosse genetische Stabilität wäre kein dauerhaftes Leben möglich. Diesbezüglich wirkt das Erbgut wie ein ruhender Pol in der Betriebsamkeit des Lebens. Es besitzt das Potential, auch im Laufe der Zeit immer wieder dieselben bewährten Prozesse zuverlässig zu leiten.

Ein ganz anderes Bild allerdings enthüllt uns eine zeitlich stark geraffte Betrachtung der belebten Natur. Die Millionen verschiedener Arten von Lebewesen, die wir heute in der Biosphäre vorfinden, waren nicht alle schon vor Urzeiten da, und sie werden wohl auch in der Zukunft allmählich von anderen Arten abgelöst werden. Dies ist das dynamische Bild der biologischen Evolution. Charles Darwin legte im letzten Jahrhundert die Basis für das Verstehen der darin wirkenden Prinzipien, die in zunehmendem Masse von der modernen Genetik bestätigt und erhärtet werden. Drei wichtige Grundphänomene sind Mutation, Selektion und Isolation, die ich im Folgenden erläutern werde.

Die erwähnte grosse genetische Stabilität aller Lebewesen ist nicht absolut. Veränderungen im Erbgut treten spontan immer wieder auf. Entgegen einer noch weit verbreiteten Meinung sind dies nicht ausschliesslich Zufallsprozesse und Fehler. In der Tat enthüllen neue Ergebnisse der molekularen Genetik mehr und mehr verschiedenartige, grösstenteils enzymatisch geleitete Mechanismen als Ursachen von spontaner Mutation. Deshalb bin ich davon überzeugt, dass gerade für einen so wichtigen Prozess wie die längerfristige Anpassung an sich verändernde Umweltbedingungen biologisch wirksame Mechanismen eingesetzt sind, die das evolutionäre Geschehen in der Biosphäre massgeblich beeinflussen. Damit will ich allerdings nicht etwa behaupten, die

biologische Evolution erfolge in eine festgelegte Richtung oder strebe ein vorgegebenes Ziel an.

In Forschungen über evolutionär wirksame Mechanismen erweisen sich Mikroorganismen als ideale Studienprojekte. Bakterien zum Beispiel haben im Gegensatz zu höheren, diploiden Lebewesen nur einen Satz von Erbgut, sie sind haploid. Das hat zur Folge, dass sich jede Veränderung im Erbgut unmittelbar auf das Leben der Zelle und ihrer durch einfache Zellteilung entstehenden Nachkommen auswirkt. Ausserdem ist die Generationszeit von Bakterien sehr kurz, eine Stunde oder oft auch weniger. Deshalb sind Bakterien nicht etwa archaische, unentwickelte Lebewesen, als die man sie naiv meistens betrachtet, sondern sie blicken auf eine sehr lange und auch intensiv genutzte Entwicklungsgeschichte zurück. So gesehen sind Bakterien wohl bedeutend weiter evoluierte Lebewesen als die meisten Pflanzen und Tiere. Allerdings ging ihre Evolution in eine andere Richtung als die der höheren Lebewesen. An Mikroorganismen kann man manche Aspekte der biologischen Evolution experimentell relativ leicht im Laboratorium erkunden. Die dabei gewonnenen Einsichten deuten auf eine grosse Vielfalt verschiedenartiger Strategien der belebten Natur zur Sicherung des Überlebens unter wechselnden Umweltbedingungen hin.

Ganz wesentlich tragen Rekombinationsprozesse zur spontanen Veränderung des Erbgutes bei. Die in den fadenförmigen DNA-Molekülen verankerte Erbinformation hat nicht notwendigerweise einen festen Platz. Einzelne Teilbereiche können umgelagert, versetzt werden, DNA-Moleküle werden manchmal umstrukturiert. Die daraus ersichtliche Strategie der Natur liegt in der Benutzung von in Lebensprozessen bereits funktionell bewährtem Genmaterial als Werkstoff zur Konstruktion von Genen für modifizierte oder gar neue Genfunktionen. Gewisse Gene scheinen in der Tat aus Bezirken verschiedener Herkunft zusammengesetzt zu sein. Ähnliche Teilsequenzen kann man in verschiedenartigen Genen finden, oft auch in Genen sehr verschiedener

Lebewesen. Dies äussert sich auch strukturell und funktionell auf dem Niveau der Proteine, also der Genprodukte: Hier scheinen funktionell wirksame Bezirke, auch Domänen genannt, manchmal den erwähnten genetischen Teilsequenzen zu entsprechen.

Mehrere Mechanismen der genetischen Umstrukturierung durch Rekombination sind auf dem molekularen Niveau schon gut erforscht. Immer sind Enzyme daran beteiligt. Gewissen dieser Enzyme kommt die Aufgabe zu, die Stellen auf den Erbgutmolekülen zu wählen, an denen Rekombination erfolgen soll, an denen, bildlich gesprochen, die DNA-Fäden zerschnitten und neu zusammengefügt werden sollen. Manche dieser Enzyme wirken sequenzspezifisch, so dass Rekombination nur an den durch eine spezielle Abfolge von Nukleotidbausteinen charakterisierten Stellen des DNA-Fadens erfolgt. Andere Enzyme aber haben einen grösseren Freiheitsgrad. Eine Klasse solcher Enzyme erkundet spezielle Regionen der DNA als für die Rekombination geeignet, wobei allerdings der genaue Ort der Verflechtung der rekombinierenden Sequenzen nicht a priori festgelegt ist und im ausgewählten Bereich praktisch irgendwo liegen kann. Ich betrachte den Mechanismus dieser Enzyme als zielgerichtete Rekombination, bei der mit Hilfe des Zufalls die Vielfalt an Möglichkeiten in der Erzeugung von neuen Konstellationen von Erbinformationen erhöht wird.

Selbstverständlich spielen für die biologische Evolution auch hin und wieder bei der Vermehrung der DNA-Moleküle spontan auftretende, vielleicht als Fehler anzusprechende, lokale Veränderungen im Erbgut eine Rolle. Dies betrifft z.B. den Ersatz (Substitution) eines der 4 möglichen Nukleotidbausteine durch einen anderen, oder auch das Auslassen (Deletion) oder das zusätzliche Einfügen (Insertion) eines oder gar einiger Bausteine. Auch diese wohl doch vornehmlich zufällig erfolgenden Mutationen treten allerdings an gewissen Stellen der DNA häufiger auf als anderswo.

Nachdem wir festgestellt haben, dass Erbgut sich langfristig auf vielfältige Weise verändern kann, können wir uns überlegen, wie und warum dies für die biologische Evolution relevant ist. Durch eine gewisse genetische Labilität resultieren Populationen von Lebewesen, von denen einzelne Mitglieder gewisse Genfunktionen anders ausführen als ihre Artgenossen. Gerade hier setzt nun das Prinzip der Selektion ein. In einem lokal und zeitlich begrenzten Bereich der Biosphäre herrschen vorgegebene Lebensbedingungen. Entsteht durch Mutation ein in seinem Erbgut verändertes Lebewesen, das mit den vorherrschenden Lebensbedingungen besser zurecht kommt als seine Stammesgenossen, so dürfte es ihm gelingen, sich durchzusetzen. Es hat, wie man sagt, einen selektiven Vorteil. Die wahrnehmbare Folge dieses Vorteils manifestiert sich meistens erst allmählich im Zeitraum mehrerer Generationen. Das Phänomen darf auch nicht isoliert betrachtet werden, sondern spielt sich natürlicherweise in gemischten Populationen sehr verschiedenartiger Lebewesen ab, wobei die Anwesenheit gewisser dieser Lebewesen die Lebensbedingungen für die anderen beeinflussen kann. Aus diesen Gründen sind die sich abspielenden Prozesse auch entsprechend komplex.

Für die biologische Evolution bedeutungsvoll ist auch das Prinzip der Isolation. Gelingt es einer Art von Lebewesen, sich gegen freizügigen Austausch von Erbgut mit andersartigen Lebewesen abzuschirmen, so hat diese Art auch eine bessere Chance, ihre Eigenständigkeit zu wahren. Dies kann ihren Mitgliedern aber auch helfen, sich in dem ihnen zusagenden Bereich von Lebensbedingungen nicht nur zu halten, sondern allenfalls durch schrittweise, längerfristig wirksame interne Veränderungen in ihrem angestammten Erbgut ihr Durchsetzungsvermögen zu steigern.

Die in der Natur vorgefundenen mannigfaltigen Mechanismen vornehmlich der reproduktiven, aber auch der geographischen Isolation verhindern, dass sich zwei verschiedene Erbbibliotheken

vermischen. Fast zwangsläufig würde eine solche Vermischung zu einem chaotischen Nebeneinander nicht harmonisch aufeinander abgestimmter biologischer Funktionen führen. Dies könnte den Fortbestand der betroffenen Arten ernsthaft gefährden.

Isolationsmechanismen beschränken auch den Austausch einzelner Gene, also einzelner Seiten aus einer Erbbibliothek. Diese Beschränkung ist allerdings nicht absolut, sondern sie lässt die Aufnahme einzelner fremder Gene mit tiefen Frequenzen zu. Wir nennen diesen Austausch von Erbinformation zwischen verschiedenartigen Lebewesen horizontalen Genfluss. Die Übertragung kann z. B. durch Viren erfolgen, wenn diese unter gewissen Umständen einzelne Gene aus einem Chromosom in virale, infektiöse Partikeln abpacken, die dann — sozusagen als Viren getarnt —das gestohlene Erbgut durch Infektion in andere Lebewesen hineinschmuggeln können. Auch bei Zellkontakt übertragbare Plasmide bewirken bei Mikroorganismen horizontalen Gentransfer in effizienter Weise. Diese für Bakterien gut dokumentierten Prozesse scheinen in ähnlicher Weise auch bei höheren Lebewesen abzulaufen. Wegen der schon diskutierten schnelleren biologischen Evolution von Bakterien können diese Phänomene aber bei Bakterien besser verfolgt und die ihnen zugrunde liegenden Mechanismen leichter erforscht werden als bei höheren Lebewesen.

Zur spontanen Mutation des Erbgutes eines Lebewesens tragen also nicht nur zellinterne genetische Veränderungen bei, welche im Laufe vieler Generationen zu allmählichen Änderungen in den Lebensfunktiönen führen können. Vielmehr kann ein Lebewesen auch hin und wieder von aussen Genabschnitte aufnehmen, die von einem andersartigen Lebewesen stammen und dort sicher schon vielfach erprobt und unter den herrschenden Lebensbedingungen als nützlich befunden wurden. Wegen der Universalität des genetischen Codes besteht eine gute Wahrscheinlichkeit, dass ein Gen seine angestammte Funktion auch

in einem anderen Lebewesen erfüllen kann. Sicher ist die Acquisition eines funktionserprobten Gens oder auch nur eines funktionstüchtigen Abschnittes eines Gens ein schnellerer und einfacherer Weg als Eigenentwicklung. Eine solche Neuerwerbung kann für ein Lebewesen gerade dann von grosser Bedeutung werden, wenn es sich in rasch wechselnden Umweltbedingungen behaupten muss. Ein eindrückliches, gut dokumentiertes Beispiel bietet der horizontale Fluss von Genen für Antibiotikaresistenz in medizinisch bedeutungsvolle Bakterien. Zwar erfolgt dieser Gentransfer in der Natur nur selten. Wegen der häufigen Anwendung von Antibiotika, was für in Mensch und Tier lebende Bakterien veränderte Bedingungen der Selektion zur Folge hat, setzten sich aber die wenigen durch Acquisition fremder Gene resistent gewordenen Bakterien innert weniger als 2 Jahrzehnten weltweit durch.

Während die hier geschilderten Mechanismen der spontanen Veränderung des Erbgutes zur biologischen Evolution von Lebewesen wesentlich beitragen, müssen wir doch die allgemeine Regel im Auge behalten, dass Mutationen jeglicher Art viel häufiger Nachteile als evolutionäre Vorteile bringen. Biologische Evolution ist daher am besten in grossen Populationen wirksam, in denen auch seltene nützliche Mutationen schnell zum Tragen kommen können.

VH

Es gehört zur Strategie vieler Experimente mittels in vitro Neukombination, dass ein kürzeres Kapitel aus der Erbbibliothek eines Lebewesens in eine Zelle eines anderen Lebewesens verpflanzt wird, z.B. ein Gen einer Fliege in ein Bakterium. Dieser im Laboratorium vollzogene horizontale Genfluss ist ein Schritt künstlicher, vom Menschen bewirkter biologischer Evolution. Allerdings wird das Fliegengen in den weitaus meisten Fällen dem Bakterium keine Vorteile bringen, und es wird daher kaum

selektiv wirksam sein. Im Gegenteil kann man erwarten, dass das fremde Gen, besonders wenn es auch noch zur Expression gebracht wird, für die Wirtszelle eher eine zusätzliche Belastung bringt und daher kontraselektiv wirkt. Es gibt aber wie bei der natürlichen biologischen Evolution kaum allgemeine Regeln, die in der hier besprochenen Situation Gültigkeit hätten. Experimente mittels in vitro Neukombination sind daher mit einer gewissen Unsicherheit behaftet. Denkbare Schäden durch genetisch veränderte Organismen, etwa durch eine akute Pathogenität oder durch langfristig sich auswirkende unerwünschte Effekte auf natürliche Populationen werden seit den Anfängen der Technik der in vitro Neukombination öffentlich diskutiert. Um das Risiko solcher Auswirkungen möglichst tief zu halten, beachten die Forscher bei ihren Arbeiten mit in vitro neukombinierter DNA international abgestimmte Vorsichtsmassnahmen.

Gerade wegen der Schwierigkeit in der Beurteilung langfristiger Auswirkungen benötigen jene anwendungsorientierten Forschungsprojekte besondere Sorgfalt, in welchen Lebewesen mit verpflanzten Genen in die Natur freigesetzt werden sollen. Dies betrifft zunächst vor allem Anwendungen zum Nutzen der Landwirtschaft. Dazu gehört beispielsweise der Einsatz genetisch veränderter Bakterien zum Schutze von Pflanzen gegen Frost. Andere in Diskussion stehende Anwendungen betreffen die Anreicherung pflanzlicher Proteine an für Tiere und Mensch essentiellen Aminosäuren, oder auch den Einsatz von Tieren zur Produktion gewisser biologischer Wirkstoffe im Sinne einer Erweiterung einer schon seit langem praktizierten Methode zur Gewinnung von Impfseren. In diesen Fällen von willentlicher Freisetzung von Lebewesen mit im Laboratorium verändertem Erbgut drängen sich wegen der schwer zu beurteilenden Möglichkeit von Auswirkungen auf Ökologie und biologische Evolution wohlüberlegte und von der Wissenschaft und der Gesellschaft abgestützte Regelungen auf.

Ganz spezielle Sorgfalt und verantwortliches Bedenken verlangt die Möglichkeit, Gene zwischen menschlichen Wesen zu verpflanzen. Anwendungen dieser sogenannten Gentherapie zum Zwecke der Heilung von Erbkrankheiten müssen zusätzlich zu den bereits erwähnten Regeln der biologischen Sicherheit auch von der Gesellschaft definierte ethische Bedingungen erfüllen.

VIII

Die meisten sich abzeichnenden Nutzanwendungen molekulargenetischer Erkenntnisse dürften weniger problematisch sein als die soeben erwähnten Fälle. Dies trifft sicher zu für die biotechnologische Produktion biologischer Wirkstoffe für deren Gebrauch als Medikamente. Bereits als klassisch darf die Ernte von menschlichem Insulin oder Interferon aus Bakterien gelten. Die dafür in die Bakterien eingepflanzten Gene nützen ihren Wirtszellen nichts. Ihre Produkte führen in Bakterien keine für das Leben der Zelle bedeutsamen biologischen Funktionen aus. Im abgeschlossenen System dieser Lebewesen sind sie nutzlos. Nur dank unserem Wissen können wir diese Proteine ernten und dann als wirksame Medikamente sinnvoll zur ärztlichen Behandlung von Mensch und Tier einsetzen.

Diese Überlegung dürfte klar machen, warum entgegen einer hin und wieder geäusserten Erwartung die Biotechnologie trotz der verfügbaren Methodik des Gentransfers und der Möglichkeit gezielter Mutation der relevanten Erbinformation sich nicht stürmisch, sondern nur schrittweise neuen Anwendungsprojekten zuwenden kann. Zwingende Voraussetzung zu jeder sinnvollen Anwendung ist das auf solider Grundlagenforschung basierende Verständnis der molekularen und physiologischen Wirkmechanismen von Genprodukten. In dieser Beziehung ist unser Wissen in Anbetracht des enormen Reichtums der belebten Natur an Erbinformation äusserst gering. Biotechnologische

Innovation muss sich auf Kenntnisse über die Existenz und die Funktionsmechanismen biologischer Wirkstoffe und die diesen zugrunde liegenden Gene stützen.

Verantwortungsbewusste Anwendung biologischer Kenntnisse steht erst ganz am Anfang der sich bietenden vielseitigen Möglichkeiten. Die erschöpfende Erarbeitung von umfassenden Grundlagen für weitere Entwicklungen liegt aber kaum in unserer unmittelbaren Reichweite und ist nicht Sache eines Jahrzehnts, sondern eher von Jahrhunderten. So gesehen verbergen die mannigfaltigen Gene der belebten Welt einen unermesslichen Reichtum an natürlichen Ressourcen, welche — so hoffe ich — unseren Nachkommen zu ihrem Nutzen werden dienen können.

XI

Ich habe hier versucht, klar zu machen, warum ich Gene, ja das Erbgut aller Lebewesen, in zweierlei Hinsicht nicht nur als einmalig, sondern auch als besonders wertvoll und für die Zukunft wichtig ansehe. Einerseits beeinflusst der Reichtum an Erbinformation für biologische Funktionen die Vielfalt an Möglichkeiten zukünftiger biologischer Evolution. Andererseits stellen die verfügbaren und in ihren Funktionen erkundeten Gene einen reichen Tresor mit Ressourcen für vielartige biotechnologische Nutzanwendungen dar.

Diese Einsicht in die Bedeutung von Genen für die biologische und für die kulturelle Evolution zwingt mich zur Formulierung einer mich drückenden Sorge. In zunehmendem Masse nimmt die Vielfalt an Lebewesen und damit an Erbgut in der Biosphäre unter der Einwirkung der menschlichen Zivilisation ab. Mit dem Aussterben von Lebewesen verschwinden auch deren Gene. Dass Arten von Lebewesen auf unserem Planeten aussterben, gehört zwar zum normalen Gang der biologischen Evolution. Zwei Ursachen tragen aber dazu bei, dass in unserem technologischen Zeitalter der Verlust an verschiedenartigem Erbgut

besonders schnell und intensiv erfolgt. Zum einen liegt die Schuld an der fortschreitenden Urbarmachung der Erdoberfläche. Immer mehr naturgegebene Ökosysteme werden zerstört und müssen der Landwirtschaft und den wachsenden Wohn- und Industriegebieten weichen. Dies bedeutet eine drastische Veränderung der ursprünglichen Lebensbedingungen in diesen Gegenden. Es ergeben sich neue Selektionsbedingungen und diese beeinflussen in starkem Masse den Gang der biologischen Evolution. Zum andern werden auch verschiedenartige, von menschlichen Aktivitäten stammende, die natürliche Selektion verändernde Schadstoffe in relativ hohen Konzentrationen durch die Luft und das Wasser in jene Bezirke der Erde verfrachtet, welche noch nicht unter den direkten Folgen der Besiedelung durch den Menschen leiden. Auch hier, in von der menschlichen Zivilisation vermeintlich unberührten Gebieten und schliesslich auch in den Meeren kann sich die entwicklungsgeschichtlich gesehen sehr schnelle Veränderung der offerierten Lebensbedingungen dezimierend auf den Bestand und die Vielfalt an Leben auswirken, und dies in einem Masse, welches eine weitere harmonische Entwicklung der belebten Natur in Frage stellen kann. Auf die gleichen Ursachen zurückgehende, erdgeschichtlich schnelle Klimaveränderungen drohen die geschilderte Gefahr zu verstärken.

Nach Aussage der Astronomen wird die Sonne unserem Planeten noch während etwa 10 Milliarden Jahren Bedingungen zur Aufrechterhaltung von Leben schenken. Wollen wir diese Gabe weiterhin nutzen, so ist es eine dringende Aufgabe der menschlichen Gesellschaft, sich der einer ökologischen Harmonie schädlichen Übernutzung der Biosphäre und anthropogenen Veränderung von Lebensbedingungen bewusst zu werden und nach Mitteln und Wegen zu suchen, die eingetretene Situation wieder zu verbessern. Wir Wissenschafter können Beiträge leisten zur nötigen Aufklärung, wir können Argumente sammeln, die zur Überzeugung der Öffentlichkeit dienen können, dass unser Planet

in einer Notsituation steckt. Dies ist eine Voraussetzung dafür, dass auf Einsicht, menschlicher Intelligenz und Verantwortungsbewusstsein beruhende Massnahmen zur Verbesserung der Lage weite Akzeptanz finden können.

Hauptauslöser der beschriebenen Krise ist unsere eigene Zivilisation, tragischerweise vor allem deren ethisch unangefochtenen Bestrebungen zur Verbesserung der äusseren Lebensqualität des Menschen, inklusive einer beispielhaften medizinischen Versorgung. Fortschritt in Hygiene und Medizin ermöglichten die in unserem Zeitalter eingetretene und noch stets andauernde massive Bevölkerungsvermehrung. Durch seine kulturelle Evolution hat sich der Mensch zu einem grossen Teil der natürlichen, in der biologischen Evolution wirkenden Selektion entzogen. Sein naturgegebenes Vermehrungs- und Durchsetzungspotential wird durch die vom Menschen eigenhändig veränderten Lebensbedingungen in einem unnatürlichen Masse verstärkt. Durch seine expansive Lebensweise riskiert der Mensch aber, den Gang der biologischen Evolution entscheidend zu stören. Dies kann sich nur in negativer Weise auf die zukünftigen Möglichkeiten auch der menschlichen Entwicklung auswirken, da der Mensch sich nicht vollständig aus seiner Abhängigkeit von einer biologisch reichhaltigen Umwelt wird lösen können. Anzustreben wäre, so scheint mir, Wege zu finden, die menschliche Bevölkerungsdichte auf einem Niveau zu stabilisieren, welches die langfristige Bewahrung der grossen Vielfalt an Erbgut auf unserem Planeten gewährleisten kann, ohne ein menschenwürdiges Dasein aller Erdenbewohner zu beeinträchtigen. Dieses Ziel kann kaum spontan erreicht werden, es braucht dazu eine auf Einsicht in die Problematik beruhende Willensanstrengung. Dazu sollten die Menschen auf Grund ihrer intellektuellen Kapazitäten fähig sein. Es ist meine tiefe Hoffnung, dass in dieser Weise der uns von der Natur gegebene Reichtum an Erbgut bewahrt werden kann und zur harmonischen Entwicklung in eine ferne Zukunft wird dienen können.