Biologische Analphabeten - wissenschaft.de
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Biologische Analphabeten

Auf dem Erdgipfel in Rio stand die Bewahrung der Artenvielfalt neben dem Klimaschutz ganz oben auf der Tagesordnung. Doch die wissenschaftlichen Spezialisten für diese Aufgabe sind inzwischen selbst rar geworden. Dabei sind Landwirtschaft und Medizin mehr denn je auf die Fähigkeiten der Systematiker angewiesen, wie der Kampf gegen Schädlinge und Krankheitserreger beweist.

Sierra de Manantlçn, Mexiko, 1977 In einem Graben zwischen zwei Maisfeldern entdeckt der mexikanische Botaniker Rafael Guzman die lange verschollene Wildform Zea perennis wieder, von der unser Kulturmais abstammt – eine der drei wichtigsten Nahrungspflanzen der Menschheit. Von diesem Fund beflügelt, stößt Guzman in einer nahegelegenen Gebirgskette kurz darauf auf eine ganz neue Maisart, Zea diploperennis. Sie ist gegen sieben Viruserkrankungen resistent, die den ertragsmaximierten aber krankheitsanfälligen Kulturmais befallen. Den Züchtern gelingt es, Teile der Resistenz auf den Kulturmais zu übertragen – und so die Ernte und damit das tägliche Brot für Millionen Menschen in der Dritten Welt zu sichern.

Nicht immer läßt sich der Nutzen einer neuentdeckten Pflanzen- oder Tierart sofort erkennen wie beim Mais – aber die Beispiele nehmen zu. Die Grundlage schaffen Biosystematiker, jene Wissenschafter, die versuchen, die Vielfalt des Lebens zu erfassen, zu ordnen und die Eigenschaften neuer Arten zu bewerten. Erst dann können Forscher anderer Disziplinen diese Lebewesen studieren und den eventuellen Nutzen für den Menschen untersuchen. Der Zoologe Prof. Hubert Markl, Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, sieht in der Systematik seit langem „eine der bedeutendsten Zukunftsdisziplinen der Biologie“.

Trotzdem werden Systematiker wie Rafael Guzman bald ebenso selten sein wie die resistenten Wildformen von Kulturpflanzen, nach denen sie suchen. An den Universitäten in den USA arbeiten im Heer Zehntausender Forscher derzeit gerade 940 Systematiker. In Deutschland ist das Fach nicht einmal mehr an jeder zweiten Universität vertreten, gerade noch 8 Prozent aller Zoologieprofessoren beschäftigen sich mit der Identifizierung und Katalogisierung der Artenvielfalt.

Die Ursache für diesen Mangel ist eine vermeintliche „Modernisierung“ der Biologie und eine jahrelang einseitige Forschungsförderung. Geld und Stellen sind seit rund 20 Jahren für Molekularbiologie und Genetik reserviert. Mittlerweile ist die „Beinchenzählerei“, wie die Reagenzglas-Biologen zu spotten pflegen, fast abgeschafft und in Deutschland kaum noch Forschungsthema. Der Anteil der Doktorarbeiten – Gradmesser für Glanz und Elend einer Forschungsdisziplin – war in der Systematik bereits 1990 auf gerade 3 Prozent der gesamten Biologie geschrumpft, gegenüber fast 90 Prozent zellbiologischer, genetischer, und molekularbiologischer Themen. Mittlerweile sind Biologen rar, die überhaupt eine neue Käfer- oder Pilzart von einer bereits bekannten unterscheiden können – es droht das biologische Analphabetentum. Weltweit sind vielleicht noch 1500 professionelle Systematiker in der Lage, sich kompetent mit den Lebewesen der Tropen zu befassen, der Region, wo die meisten neuen Arten entdeckt werden.

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Dabei ist das Wissen der Systematik dringend nötig, um sinnvolle Entscheidungen zum Erhalt der Artenvielfalt zu treffen – neben dem Klimaschutz dem zweiten Schwerpunkt beim Erdgipfel 1992 in Rio -, oder um neue biologische Rohstoffe zu entdecken und zu nutzen.

Wollemi-Nationalpark, Australien, 1994 In den Schluchten nordwestlich von Sydney fanden Botaniker die „Wollemi-Kiefer“ – eine urtümliche Araucarien-Art. Sie galt als seit Jahrmillionen ausgestorben. Wie man jetzt herausfand, produzieren zwei Baumpilze aus der Rinde der Wollemi-Kiefer das natürliche Antikrebsmittel Taxol, das bis vor kurzem nur aus zwei seltenen Eibenarten der Gattung Taxus gewonnen werden konnte. Auch wenn man Taxol inzwischen gentechnisch erzeugen kann, dokumentiert der Fund, welch unerkannter Nutzen in vielen Pflanzenarten steckt.

Weil sie zur Entwicklung neuer Medikamente beitragen oder mit neuen Genen anfällige Kulturpflanzen robuster und ertragreicher machen kann, ist „die Kenntnis der biologischen Vielfalt für viele Menschen überlebensnotwendig“, mahnt Systematik-Professor Horst Kurt Schminke von der Universität Oldenburg.

Seinem Einsatz ist es zu verdanken, daß sich auch in Deutschland Zoologen der amerikanischen Initiative zur verstärkten systematischen Erforschung der Biosphäre, der „Agenda Systematik 2000“, angeschlossen haben. Ihr Ziel: Sämtliche Arten der Erde zu entdecken, zu beschreiben und zu klassifizieren (siehe Kasten: „Der Baum des Lebens“, Seite 53). Ihr Problem: Sie arbeiten quasi in einer Bibliothek, die an allen Ecken brennt. Pessimistische Schätzungen gehen davon aus, daß täglich 150 Tier- und Pflanzenarten vom Erdboden verschwinden – und mit ihnen wertvolle genetische Informationen.

Der Münchener Zoologe Prof. Josef H. Reichholf betont: „Hätte die Pestizidchemie im Zuge der Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion mit ihren Fungiziden die Schimmelpilze ausgerottet, bevor man ihren Wert erkannte, gäbe es keine Antibiotika wie Penicillin und Erythromycin und auch viele der anderen wirkungsvollen Substanzen nicht, die von Pilzen hergestellt werden.“

Andere Beispiele für spät erkannten Nutzen sind Krebsmittel und Herzmedikamente aus Kräutern in Madagaskar und Indien und ein Infarktmedikament aus dem Speichel einer süd- amerikanischen Fledermaus. („Feuer im Genarchiv“, bild der wissenschaft 2/1996).

„Bis heute wissen wir nicht einmal, wie viele Arten von Lebewesen auf der Erde überhaupt existieren“, sagt Schminke, „und welche Rolle sie im ökologischen Beziehungsgeflecht spielen.“ 1,5 Millionen Arten sind bisher wissenschaftlich erfaßt.

Das sind nach konservativen Schätzungen gerade fünf Prozent aller Tiere und Pflanzen (siehe Kasten: „Wer zählt die Arten, kennt die Namen“, Seite 50). Den relativ gut bekannten knapp 4000 Säugetier- und 9000 Vogelarten stehen dabei wenigstens 130000 Weichtier- Arten (Schnecken, Muscheln und Tintenfische) und mehrere Millionen Gliederfüßer (Insekten, Krebse und Spinnen) gegenüber.

Viele von ihnen sind von Bedeutung als Krankheitserreger oder als Schädlinge in der Landwirtschaft.

Zentralafrika, 1974 Eine aus Südamerika eingeschleppte Schmierlaus richtet an Kassava-Pflanzen (Maniok) jährlich mehr als zwei Milliarden Mark Schaden an. Der Schädling wird zunächst als die Art Phenacoccus manihoti bestimmt. Die Suche nach einem natürlichen Feind des Insekts bleibt lange erfolglos. Dann entdeckt ein Spezialist, daß man es in Wirklichkeit mit der nahe verwandten Art Phenacoccus herreni zu tun hat. Die kommt im Ursprungsland aber viel weiter im Süden vor. Dort stößt man endlich auf eine Wespe, die den Schädling wirksam dezimiert. Seitdem steigt die Maniok-Ernte.

Ohne die präzise systematische Kenntnis jener Anopheles-Mücken, die Malaria-Erreger übertragen, sind Bekämpfungsmaßnahmen Verschwendung von Zeit und Geld. So dachte man beispielsweise lange, daß die vier Arten von Malaria-Erregern in Afrika von einer einzigen Mückenart – Anopheles gambiae – auf den Menschen übertragen werden. Dann aber entpuppte sich „gambiae“ bei systematischen Studien als ein Artenkomplex, der tatsächlich aus sechs verschiedenen Spezies besteht. Diese sechs Arten unterscheiden sich nicht nur in ihrer Fähigkeit, Malaria zu übertragen, sondern auch in ihrem Vorkommen und ihrer Lebensweise.

Wer aber wirkungsvoll gegen die Malaria-Überträger vorgehen will, der muß wissen, welchen Lebensraum welche Mückenart bevorzugt, wo sie sich tagsüber aufhält, wann sie aktiv ist und Blut saugt, wann und wo sie ihre Eier ablegt. Die Grundvoraussetzung dafür ist, daß man die sehr ähnlichen Mückenarten auseinanderhalten kann.

Die Dimension des Problems wird vielleicht deutlich, wenn man weiß, daß es allein 1500 verschiedene Arten von Stechmücken gibt und dazu vier weitere Gruppen von harmlosen Mücken, die jede für sich mehr Arten haben als die Blutsauger.

Ebensowenig wird sich die Tropenkrankheit Bilharziose wirkungsvoll bekämpfen lassen, wenn nicht Systematiker zuvor Lebensweise, Vorkommen und Verwandtschaftsbeziehungen der Süßwasserschnecken erforscht haben, in denen der parasitische Saugwurm Schistosoma lebt. Über das Wasser infiziert er jährlich Millionen Menschen in Asien und Afrika. Er nistet sich in Darm, Blase oder Lunge ein und verursacht ein jahrelanges Siechtum des Kranken. Aber die Schnecken gehören zu den am wenigsten erforschten Tiergruppen. Für den Laien sehen sie alle gleich aus, und gerade bei den tropischen Arten stoßen auch die wenigen Spezialisten immer wieder auf neue Arten, die sich in ihrer Lebensweise und ihrem Potential als Krankheitsüberträger unterscheiden. Aber erst wenn man seinen Gegner kennt, kann man ihn bekämpfen.

Nicht nur die Vernichtung der Arten selbst ist ein kapitaler Fehler. „Wir werden es auf katastrophale Weise zu spüren bekommen, daß wir die Förderung der Systematik seit Jahrzehnten vernachlässigt haben“, meinte unlängst der amerikanische Zoologe Prof. Joel Cracraft vom Naturkundemuseum in New York bei einem Vortrag in Deutschland.

Um ihr Fachgebiet wieder als vitale Wissenschaft aufzubauen und den „taxonomischen Engpaß“ zu beseitigen, haben sich die Systematiker Deutschlands inzwischen zu einer gemeinsamen Erklärung aufgerafft. Darin fordern sie neben der Vermehrung von Systematikprofessuren und den Mitteln, bestehende systematische Sammlungen zu erhalten und auszubauen,

eine „Zentraleinrichtung für Biodiversität“ in Deutschland, um systematische Arbeiten zu koordinieren,

gezielte Sammelexpeditionen zur Bestandsaufnahme der globalen Tier- und Pflanzenwelt und

den Aufbau zentraler Datenbanken zur Artenvielfalt, um weltweit systematische Informationen zu sammeln und bereitzustellen – Voraussetzungen, die in anderen Forschungszweigen – wie der Genetik und bei der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts – längst niemand mehr in Frage stellt.

Dennoch wird es einige Ausbildungsgenerationen an den Universitäten dauern, den verlorenen Sachverstand wieder aufzubauen, klagt Schminke. Bis es wieder genug Biologen gibt, die nur eine Wespe von einer ähnlich aussehenden, aber harmlosen Schwebfliege unterscheiden können – von der diffizilen Unterscheidung der vielen tausend Pilz- und Flechtenarten, der Schnecken, Würmer und Mücken ganz abgesehen – werden „Massen von Arten verschwinden, ohne daß wir je ihre Rolle in der Natur oder ihren möglichen Nutzen für die Menschheit kennenlernen“.

Johannesburg, Südafrika, November 1996 Eine Krankenschwester ist das erste Opfer des Ebola-Virus in einer modernen Großstadt. Seinen Namen hat der Erreger von einem Fluß in Zentralafrika, wo 1976 ein ebenso mysteriöses wie tödliches Fieber ausbrach. Der Seuche fielen innerhalb weniger Tage Hunderte von Menschen zum Opfer. Der Erreger, ein Filo- Virus, ist bald identifiziert. Doch der Überträger, über den das Virus zum Menschen gerät, bleibt unerkannt. Virologen haben so gut wie jedes Tier des Regenwaldes in Verdacht, von Insekten bis hin zu Fledermäusen. Doch es fehlt eine systematische Inventur der in Frage kommenden Arten – und es fehlen Spezialisten für diese Arbeit. Im Frühjahr 1995 bricht die Seuche in Zaire erneut aus (240 Tote). Dann folgt Johannesburg. Weil der Tourismus inzwischen keine Grenzen mehr kennt, geht in der Welt die Angst vor einer unkontrollierten Ausbreitung der Epidemie um. Der Wirt des Ebola-Virus ist bis heute unbekannt.

Wer zählt die Arten, kennt die Namen? Systematik ist die Wissenschaft von der Vielfalt der Organismen. Taxonomie ist die wissenschaftliche Kennzeichnung von Arten. Vom schwedischen Naturforscher Carl von Linné – der im 18. Jahrhundert erstmals ein hierarchisch abgestuftes Klassifikationssystem vorschlug – über Charles Darwin bis hin zu den mit genetischen Vergleichen erarbeiteten Stammbäumen unserer Tage ist die systematische Entdeckung, Beschreibung und Klassifizierung der biologischen Vielfalt das zentrale Thema der Biologie. Linné hatte es bei 4162 von ihm behandelten Arten noch mit einer überschaubaren Zahl zu tun. Wie viele Arten derzeit auf der Erde leben, ist nicht bekannt, die Schätzungen reichen von 30 bis 50 Millionen. Mit jeder Entdeckung wächst das Problem: „Wer kennt die Arten, nennt die Namen?“ Das Einordnen aufgrund eines Systems abgestufter Ähnlichkeit erleichtert den Systematikern immerhin die Einschätzung des potentiellen Nutzens einer Art: Die Stellung im System ermöglicht den schnellen Zugriff auf die bereits bekannten Informationen über die nächstverwandten Arten.

Der Baum des Lebens In einer weltweit einzigartigen Aktion versuchen die biologischen Systematiker das Wissen über die bekannten Lebensformen der Erde zusammenzutragen. Im Internet, dem weltumspannenden Computernetz, installierten die Biologen David und Wayne Maddison an der Universität von Tucson, Arizona, den „Baum des Lebens“. Er enthält Informationen von Pflanzen, Tieren, Pilzen und Bakterien – von der groben systematischen Einteilung (dem Stamm des Baumes) bis zu genetischen Daten einzelner Arten (den Zweigen und Blättern). Querverweise machen Informationen zugänglich über Vorkommen, Evolution, Ökologie, Beziehungen zu anderen Lebewesen oder dem potentiellen Nutzen einzelner Arten. Alle Spezialisten sind welweit aufgerufen, ihr Wissen in dieses System einzufügen – ob über Schimmelpilze, Blutegel, Moskitos, Algen oder Pandabären. Seit Beginn dieser Aktion haben rund 150000 Benutzer Informationen aus dem Baum des Lebens abgerufen oder von sich aus erweitert.

Matthias Glaubrecht

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