Philosophie der Biologie – einfach erklärt

Gegenstand und Bedeutung der Biophilosophie

Die Philosophie der Biologie, auch Biophilosophie, ist ein Teilgebiet der Wissenschaftstheorie. Sie untersucht die Voraussetzungen, Bedingungen und Bewertungen biologischer Theorien, Experimente und Anwendungen. Dabei geht es beispielsweise darum, wie biologische Begriffe definiert werden, welche Methoden zuverlässig sind und welche gesellschaftlichen Folgen Biotechnologie, Gentechnik, Neurobiologie oder Ökologie haben.

Neben der analytischen Wissenschaftstheorie gehören auch wissenschaftshistorische und wissenschaftssoziologische Ansätze dazu. Die Biophilosophie fragt außerdem, wie biologische Modelle allgemeinere philosophische Themen beeinflussen. Ein Beispiel ist die evolutionäre Erkenntnistheorie: Sie wendet das Prinzip der biologischen Evolution auf die Struktur und Möglichkeit menschlicher Erkenntnis an.

Seit der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts gewann das Gebiet stark an Bedeutung. Gründe waren unter anderem Naturschutzdebatten, die Frage nach menschlichen Einflüssen auf die Natur sowie ethische und erkenntnistheoretische Probleme der Gentechnik und Biotechnologie. Kennzeichnend für die Biologie sind unter anderem die Unterscheidung von Genotyp und Phänotyp, historische Entwicklungen, komplexe und vielfältig organisierte Untersuchungsgegenstände, der Lebensbegriff, Teleologie und natürliche Selektion. Die Übergänge zur theoretischen Biologie und Neurophilosophie sind fließend.

Historische Entwicklung und Grundfragen

Als Begründer der Philosophie der Biologie und der Zoologie gilt Aristoteles. Für ihn sind Organismen organisierte Körper: Sie bestehen aus Organen und werden durch deren Funktionen verbunden. Die Form eines Körpers ist seine Seele, die nicht vom Körper getrennt werden kann. Funktionen der Seele sind etwa Essen, Atmen, Wachsen und Schlafen. Die Seele bestimmt zugleich einen Zweck des Lebewesens; als Causa finalis, also Finalursache, wirkt sie auf die Selbstverwirklichung des Individuums hin. Ob dies bereits als Teleologie bezeichnet werden kann, ist umstritten.

In der frühen Neuzeit wurde dieser Ansatz durch mechanistisches Denken zurückgedrängt. René Descartes trennte Körper und Geist: Alles außer dem menschlichen Geist galt als Körper und sollte mit derselben wissenschaftlichen Methode untersucht werden können. Lebewesen wurden dadurch zunehmend als Maschinen verstanden. Immanuel Kant stellte dagegen die „Zweckmäßigkeit“ als Ordnungsprinzip der Biologie heraus. Sie sei ein inneres Prinzip der Lebewesen, aber kein konstitutives Element der Natur.

Später versuchten vitalistische Positionen, eine besondere Lebenskraft zu erklären, etwa Hans Drieschs Entelechie, Henri Bergsons Élan vital oder Pierre Teilhard de Chardins Omegapunkt. Diese Ansätze verloren an Bedeutung, weil sie für die damalige wissenschaftliche Methode unfruchtbar waren; der Neovitalismus wurde durch Sven Hörstadius und John Runnström widerlegt. Nach Entwicklungen in der Synthetischen Evolutionstheorie und Molekularbiologie etablierte sich die Philosophie der Biologie spätestens seit den 1970er Jahren als eigenständige Teildisziplin.

Ihre Grundprobleme lassen sich in drei Bereiche ordnen:

die Analyse der Evolutionstheorie, ihrer Begriffe, Aussagen und Folgen;
das Verhältnis von Biologie zu Physik und Chemie, besonders die Frage der Reduktion;
die Frage, wodurch sich Lebewesen von unbelebter Natur unterscheiden.

Ontologie, Methoden und Experimente

Die Ontologie fragt, welche Arten von Dingen es gibt und welchen Status sie besitzen. Unter dem Einfluss der Evolutionstheorie gelten Lebewesen nicht als unveränderliche Ausprägungen überzeitlicher Ideen, sondern als konkrete, zeitliche und veränderliche Objekte. Die Biologie untersucht sehr viele Objektklassen, etwa Organe, Zellen und Arten. Diese sind häufig heterogen, komplex und dynamisch. Daher ist ihre eindeutige ontologische Bestimmung schwierig.

Ein ontologischer Reduktionismus, also materialistischer Monismus, wird allgemein akzeptiert: Organische und anorganische Dinge bestehen materiell. Schwieriger ist die Theorienreduktion, also die Frage, ob biologische Theorien vollständig auf Physik und Chemie zurückgeführt werden können. Der Ansatz von Ernest Nagel (1961) gilt vielen Philosophen als zu weitgehend. Philip Kitcher bestreitet beispielsweise, dass sich der Genbegriff der klassischen Genetik auf den molekularbiologischen Genbegriff reduzieren lässt. Eine konstitutive Reduktion, die die materielle Zusammensetzung erklärt, wird dagegen akzeptiert.

Biologische Theorien bestehen oft aus allgemeinen Regeln mit Ausnahmen. Sie sind meist probabilistisch, also wahrscheinlichkeitstheoretisch, und haben häufig nur begrenzte Gültigkeitsbereiche. Prognosefähigkeit, Wiederholbarkeit und universelle Gesetze sind daher stärker eingeschränkt als in der Physik. Die heutige Evolutionstheorie berücksichtigt zudem viele voneinander abhängige Evolutionsfaktoren und komplexe, offene sowie individuelle Systeme.

Die Wahl der Forschungsperspektive ist wichtig: Biologie kann aus einer anthropomorphen Innenperspektive oder einer technomorphen Außenperspektive betrieben werden. Forschung ist außerdem an historische, soziale, ökonomische, politische und anthropologische Bedingungen gebunden. Bilder und Beobachtungen spielen in der Biologie eine besondere Rolle, von Ernst Haeckels Zeichnungen bis zu bildgebenden Verfahren der Neurowissenschaften.

Experimente testen nicht nur vorhandene Theorien. Viele sind explorative Experimente, das heißt, sie dienen selbst der Forschung und dem Entdecken. Biologische Experimente greifen künstlich und manipulativ in Naturvorgänge ein, indem sie Gegenstände reduzieren, separieren und technisch vermitteln. Mit dem Elektronenmikroskop sind beispielsweise keine Vitalbeobachtungen an lebenden Strukturen möglich. Ideale Kontrollsituationen lassen sich besonders in Ökologie, Verhaltensforschung und Molekularbiologie nicht immer herstellen. Auch In-vitro-Experimente an toten Objekten werfen die Frage auf, wie weit ihre Ergebnisse auf lebende Systeme übertragbar sind.

Leben, Organismen und Funktionen

Leben wird in der naturwissenschaftlichen Biologie als ein System von Eigenschaften definiert. Es gibt zahlreiche voneinander abweichende Definitionen; Georg Toepfer nennt zwei Dutzend historische und sechs seit 1980 gebräuchliche Definitionen. „Leben“ und „Lebewesen“ sind dabei ontologische, nicht biologische Begriffe. Wenn die Biologie ausdrücklich darauf Bezug nimmt, spricht sie eher von „lebenden Systemen“.

Die Entdeckung der Entropie führte zunächst zur Annahme, dass die Ordnung des Lebendigen physikalisch nicht erklärbar sei. Erwin Schrödinger beschrieb 1951 die „negative Entropie“ oder Negentropie: Bei kontinuierlicher Energiezufuhr können Lebewesen ihren Zustand fern vom thermodynamischen Gleichgewicht erhalten. Arbeiten von Ilya Prigogine, Isabelle Stengers und Manfred Eigen führten dazu, dass Entropie und Leben heute nicht mehr als konzeptioneller Gegensatz gelten. Neuere Erkenntnisse zu Viren und virenähnlichen RNA-Gruppen lenken den Blick zusätzlich auf Gruppenverhalten, Kooperation, Koordination sowie die Produktion und Integration neuer genetischer Sequenzen.

Organismusmodelle helfen, Lebewesen wissenschaftlich zu beschreiben. Aristoteles verwendete eine Werkzeuganalogie für Organe und den Körper als Ganzes. Seit Descartes dominierte die Maschinenanalogie, später kam das Kristallmodell hinzu, das Theodor Schwann und Matthias Jacob Schleiden im Zusammenhang mit der Zelltheorie nutzten. Seit Erwin Schrödingers Buch „Was ist Leben?“ von 1944 prägen Informations- und Computermodelle die Biologie. Der genetische Code gilt dabei als Informationsträger; Begriffe wie Translation, Transkription und genetische Information gehören zu diesem Modellbereich.

Modellorganismen sind für Experimente zentral. Forschende hoffen, aus wenigen Untersuchungsobjekten allgemeine Aussagen abzuleiten. Ob eine solche Übertragung gerechtfertigt ist, bleibt jeweils umstritten. Gregor Mendel konnte seine Vererbungsregeln beispielsweise nicht mit Pferden oder Schildkröten ableiten. Auch Drosophila melanogaster war für Genetik und Entwicklungsbiologie besonders bedeutsam. Modellorganismen müssen unter kontrollierten und manipulierten Lebensbedingungen gehalten werden.

Funktionen beantworten nicht nur die Frage, wie etwa ein Daumen arbeitet, sondern auch, warum ein Merkmal vorhanden ist und welchem Zweck es dient. Die Theorie der natürlichen Selektion sollte Zweckfragen ohne außerweltliche Kräfte erklären. Der Begriff Teleonomie beschreibt Anpassungen als kausale Folgen natürlicher Selektion und biologischer Programme. Dagegen wird eingewandt, dass Selektion nur vergangenheitsbezogen ist und nicht für die Zukunft plant. Teleologische Beschreibungen gelten einigen Philosophen dennoch als zulässig, wenn sie lediglich beschreibend und nicht als Erklärung durch zielgerichtete Kräfte verwendet werden.

Evolution, Arten und Gene

Die Synthetische Evolutionstheorie lässt sich nicht einfach wie eine mathematische Theorie der Physik axiomatisch formulieren. Fitness ist ein zentraler Parameter der Populationsbiologie; sie bedeutet hier eine erhöhte Disposition, lebensfähige Nachkommen hervorzubringen. Wegen der vielen Teilgebiete, Befunde und Begriffe ist eine axiomatische Rekonstruktion der Evolutionstheorie im Sinne des logischen Empirismus nicht möglich. Ihr erkenntnistheoretischer Status bleibt daher unklar.

Die Evolutionstheorie erlaubt nach verbreiteter Auffassung kaum Vorhersagen, weil Ereignisse zufällig, Individuen einzigartig und Systeme komplex sind. Emergenz bedeutet dabei, dass bekannte Systeme spontan neue und nicht vorhersehbare Eigenschaften entwickeln. Möglich sind jedoch Retrodiktionen, also Erklärungen vergangener Entwicklungen, und in begrenzten Einzelfällen wurden korrekte Vorhersagen abgeleitet. Ihre große Bedeutung liegt vor allem in ihrer Rolle für das neuzeitliche wissenschaftliche Weltbild.

Evo-Devo, die evolutionäre Entwicklungsbiologie, kritisiert einen rein genzentrierten Ansatz. Gene führen in der Individualentwicklung nur unter bestimmten Bedingungen zur Ausprägung eines Phänotyps. Obwohl Zellen eines mehrzelligen Lebewesens meist dieselben Gene besitzen, können sie sich sehr unterschiedlich entwickeln. Genexpression, Zellstrukturen, weitere Moleküle und Umwelteinflüsse sind deshalb wichtig. Evo-Devo versteht Evolution als Variation und Replikation ganzer Lebenszyklen; Gene sind nur ein Element unter mehreren. Umstritten ist, ob Evo-Devo die Synthetische Evolutionstheorie ergänzen, erweitern oder ersetzen soll.

Auch die Einheit der Selektion wird diskutiert. Darwin betonte das Individuum als Reproduktionseinheit, Alfred Russel Wallace sah auch Gruppen als mögliche Ebene der Selektion. In den 1960er Jahren wurde die Genselektion vorgeschlagen: Nach George C. Williams (1966) „benutzen“ Gene Chromosomen, Zellen und Organismen zur Reproduktion. Diese Position konnte jedoch viele Phänomene nicht ausreichend erklären. Heute überwiegt eine pluralistische und hierarchische Sicht: Selektion kann auf mehreren Ebenen wirken, die unterschiedlich mit ihrer Umwelt interagieren.

Die Klassifikation von Arten ist ebenfalls problematisch. Ernst Mayr definierte eine biologische Art als Anhäufung von Populationen oder Reproduktionsgemeinschaften, nicht als Idealtyp. Diese Definition ist bei asexueller Fortpflanzung und ausgestorbenen Organismen begrenzt. Heute ergänzt die Praxis morphologische Merkmale durch Abstammungsgeschichte, homologe Gene und DNA-Sequenzen. Michael Ghiselin schlug 1974 vor, Arten als raumzeitliche Individuen mit Lebenszyklus zu verstehen. Das Speziesproblem, also die Debatte über Artdefinitionen und Klassifikationskriterien, besteht weiter.

Der Genbegriff unterscheidet sich je nach Fachgebiet. In der klassischen Genetik ist ein Gen eine formale Einheit zur Darstellung vererbter Merkmalsveränderungen. In der Molekularbiologie ist es ein Teil der DNA und Träger genetischer Information. Eine einheitliche Definition ist nicht erreicht. Manche bestimmen Gene strukturell als DNA-Abschnitte, andere funktional als Vererbungs- oder Funktionseinheiten, etwa über Proteine. Auch „genetische Information“ ist umstritten: Für Godfrey-Smith ist sie wegen der Rolle der Gene in der Ontogenese gerechtfertigt, andere verstehen sie nur als Metapher.