Variabilität als biologisches Grundphänomen

Überblick

Ein Vergleich verschiedener Organismen läßt zwei grundlegende biologische Eigenschaften erkennen. Auf der einen Seite unterscheiden sich Organismen in ihrer Gestalt so deutlich voneinander, daß sie in verschiedene systematische Gruppen eingeteilt werden. Die wesentlichen Unterschiede zwischen diesen verschiedenen Gruppen, sind offensichtlich erblich festgelegt, da sie sich mehr oder weniger unverändert auf die folgenden Generationen übertragen. Auf der anderen Seite unterscheiden sich aber auch die einzelnen Individuen innerhalb einer Organismengruppe voneinander. Es stellt sich die Frage, inwieweit diese Variabilität ebenfalls erblich bestimmt ist, oder ob hier andere Faktoren mitspielen.

Eine generelle Antwort auf diese Frage läßt sich aus einfachen biologischen Beobachtungen geben. Betrachten wir eine bestimmte Pflanzenart in verschiedenen Biotopen, so werden wir schnell sehen, daß deutliche Unterschiede im Biotop oft mit deutlichen Unterschieden in der Morphologie der Pflanzen einhergehen, sei es auch nur, daß diese im Mittel in einem Biotop deutlich größer oder kleiner sind als im anderen. Wir können hieraus schließen, daß die individuelle Variabilität zumindest teilweise von der Umgebung mitbestimmt sein muß.

Um die Frage nach den Ursachen individueller Variabilität genauer beantworten zu können, lassen sich relativ einfache Experimente durchführen. Läßt man genetisch identische Pflanzen, die man durch vegetative Vermehrung gewinnt, unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen wachsen, wird leicht erkennenbar, daß die natürliche Umgebung bei gleichen Erbanlagen einen erheblichen Einfluß auf die Ausprägung der individuellen Eigenschaften hat.

Der Einfluß der Umwelt auf bestimmte Eigenschaften läßt sich jedoch häufig nicht vorhersagen, da er in vielen Fällen von der genetischen Gesamtkonstitution eines Organismus bestimmt wird, nicht aber ausschließlich durch einzelne Gene. Die individuellen Eigenschaften eines Organismus müssen daher als das Resultat eines engen Zusammenspiels zwischen seinen genetischen Anlagen und der speziellen Umgebung während seiner Entwicklung angesehen werden.

Spezifische individuelle Eigenschaften können andererseits sowohl rein erblich als auch ausschließlich durch Umwelteinflüsse hervorgerufen werden. Wird eine bestimmte Erscheinungsform, die auch erblich hervorgerufen werden kann, durch einen Umwelteinfluß verursacht, also gewissermaßen kopiert, so spricht man von einer Phänokopie. Eine Phänokopie zeigt ihre Erscheinungsform ausschließlich als individuelles Merkmal, ohne daß dieses erblich wird.

In der menschlichen (und tierischen) Embryonalentwicklung kann man Phänokopien durch Chemikalien gezielt erzeugen. Man greift dann in die Funktion des Erbmaterials mit ähnlichen Folgen ein, wie sie auch durch die Veränderung von Genen (Mutationen) verursacht werden können.

Die natürliche Variabilität zwischen individuellen Organismen ist die Grundlage genetischer Forschung.