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Die Doppel-Helix der DNA

Die zwei Dimensionen von Modellen

Von mechanischen Apparaten über die Doppel-Helix unseres Erbguts bis zu Computersimulationen: Modelle des Lebendigen sind zentrale Bestandteile der Biologie. Einerseits bilden sie das Leben ab und formen damit unser Bild davon. Andererseits sind sie Werkzeuge im Forschungsprozess und verändern dabei dieses Bild.

Wissenschaftsforschung 29.04.2011

Anlässlich einer Tagung am IFK in Wien skizziert der Philosoph und Kulturwissenschaftler Thomas Brandstetter in einem Gastbeitrag die zwei Dimensionen, die Modelle in der Geschichte der Biologie - erfolgreich, aber nicht unumstritten - gehabt haben.

Wachsmodelle, künstliche Zellen und Automaten

Über den Autor:

Porträtfoto des Kulturwissenschaftlers Thomas Brandstetter

Florian Sprenger

Thomas Brandstetter ist PostDoc bei eikones NFS Bildkritik in Basel. Er studierte Philosophie in Wien und promovierte in Kultur- und Medienwissenschaft an der Bauhaus-Universität Weimar. Anschließend war er Assistent am Institut für Philosophie der Universität Wien. Seine Forschungsschwerpunkte sind Wissenschafts- und Technikgeschichte. Zurzeit arbeitet er an einem Buch über Kristalle als Modelle in der Biologie.

Tagung zum Thema in Wien:

Am 29.4. findet die Tagung "Wachsmodelle, künstliche Zellen und Automaten. Der Zweck von Modellen in der Biologie" statt.

Ort: IFK Internationales Forschungszentrum Kulturwissenschaften, Reichsratsstraße 17, 1010 Wien; Zeit: 9.30-18 Uhr.

Von Thomas Brandstetter

Die Biologie kenne, so schrieb einmal der Genetiker und Nobelpreisträger François Jacob, im Gegensatz zu den exakten Wissenschaften nur wenige mathematische Theorien und allgemeingültige Gesetze. Sie kenne aber eine große Anzahl von Modellen.

Ein Blick in die Geschichte gibt Jacob recht: Seit dem 17. Jahrhundert, als man versuchte, Lebensvorgänge auf mechanische Ursachen zurückzuführen, spielten Modelle eine zentrale Rolle für die biologische Forschung. War es anfangs noch die Maschine, die als Leitbild diente und die Herstellung von teilweise außerordentlich avancierten Automaten anregte - man denke nur an die berüchtigte mechanische Ente von Vaucanson - so gesellten sich zunehmend andere hinzu: hydraulische Apparate und anatomische Wachsnachbildungen im 18. Jahrhundert, Kristalle und künstliche Zellen im 19. Jahrhundert, Molekülmodelle, elektronische Schaltkreise und schließlich digitale Computersimulationen im 20. Jahrhundert.

Das aber wirft die Frage auf, was Modelle für die biologische Forschung so attraktiv macht.

Als Francis Crick und James Watson begannen, sich für die Struktur des DNS-Moleküls zu interessieren, vernachlässigten sie absichtlich die empirischen Daten, die die Röntgenkristallographie lieferte. Denn diese legten nahe, dass das Molekül gerade keine Helix sein könne. Sehr zum Ärger von Kristallographen wie Rosalind Franklin bastelten Crick und Watson lieber mit Modellen: Ausgehend von den Dingen, die sie über die chemische Struktur von Molekülen wussten, schraubten sie metallene Stangen und Kügelchen zusammen, um die verschiedenen räumlichen Anordnungen, die das Molekül haben konnte, auszuprobieren. Ihr Erfolg zeigt, dass Modelle als nützliche Werkzeuge in der Forschungspraxis dienen können.

Modelle als Werkzeuge

Im Gegensatz zu Theorien gelten Modelle nicht allgemein, sondern nur für einen bestimmten Bereich, und sie erheben nicht den Anspruch, eine endgültige Erklärung eines Phänomens zu liefern. Dieser provisorische Charakter ist es aber, der sie in der Forschungspraxis so erfolgreich macht. Denn gerade weil sie unbestimmt, offen und situativ sind, ermöglichen sie - ähnlich wie Experimente - ein exploratives Vorgehen, bei dem man noch nicht weiß, wohin die Reise führen wird. Man kann Möglichkeiten testen, Spielräume ausloten und auch scheinbar absurde Ideen einmal ausprobieren. Und das alles, ohne sich - wie beim Experimentieren - allzu sehr um die empirische Wirklichkeit kümmern zu müssen.

Modelle als Bilder des Lebens

Maurice Wilkins, der gemeinsam mit Francis Crick und James Watson für die Entdeckung der Doppel-Helix-Struktur der DNA den Nobelpreis erhalten hat.

AP

Maurice Wilkins, der gemeinsam mit Francis Crick und James Watson für die Entdeckung der Doppel-Helix-Struktur der DNA den Nobelpreis erhalten hat.

Modelle haben aber auch noch eine andere Dimension: Sie drücken nämlich stets ein bestimmtes Bild des Lebendigen aus. In ihnen verkörpern sich Grundannahmen über das, was man für wesentliche Eigenschaften des Lebens hält. Zeige mir Dein Modell, und ich sage Dir nicht nur, was Du für erforschenswert und erklärenswert hältst, sondern auch, welche Form der Erklärung Du bevorzugst.

Dieser Auffassung war zumindest der Biochemiker Erwin Chargaff, der die von Crick und Watson und anderen Biologen an den Tag gelegte Liebe zum Modellbau scharf kritisierte. Modelle, so argumentierte er, sind nichts anderes als Platzhalter für unser Unwissen. Anstatt zu sagen: "Ich weiß es nicht", bastle man Modelle, die aber nicht mehr als eine Wunschvorstellung ausdrücken: nämlich jene, das Leben auf die mechanische Interaktion von Molekülen reduzieren zu können.

Der ikonische Status, den das DNS-Molekül mittlerweile erhalten hat, gibt Chargaff zumindest teilweise Recht. Denn die Doppelhelix steht heute für die Versprechen der Biotechnologie, für die Hoffnung, durch Eingriffe auf molekularer Ebene Krankheiten zu heilen und die Leistung des Organismus zu verbessern.

Sich einen Reim aufs Leben machen

Sind Modelle nun vielseitige Werkzeuge der Kreativität oder sind sie vereinfachende Einschränkungen des Blicks?

Wohl beides: Einerseits öffnen sie Möglichkeitsspielräume, andererseits beschränken sie den Blick, da sie die Wissenschaftler auf ein bestimmtes Forschungsprogramm verpflichten.

Gerade das macht sie aber so interessant für alle, die sich dafür interessieren, wie Wissenschaft funktioniert. Denn sowohl der Gebrauch, der von Modellen gemacht wird, als auch die Kontroversen, die über sie geführt werden, zeigen uns, auf welche Weise sich die Biologie einen Reim auf das Leben macht.

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