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Ein israelischer Physiker hat ein mathematisches Modell für die Ausbreitung des Lebens entworfen. Eine seiner Hauptkomponenten sind ... Engel.

An dieser Stelle wollen wir in den folgenden vier Tagen eine Theorie präsentieren, die beim ersten Hinhören abstrus klingen mag - bei näherer Betrachtung aber durchaus interessant wird. Die Präsentation erfolgt in Form einer vierteiligen Mini-Serie: Teil 1 befasst sich mit der "Engel-Hypothese" als solcher sowie ihrem Erklärungspotential für Vorkommen und Ausbreitung irdischen Lebens. Daran schließt Teil 2 an, der sich mit dem Problem der Zwei- bzw. Dreidimensionalität dieses Planspiels befassen soll. Darauf folgen dann Teil 3 und 4, die eine Anwendung der Engel-Hypothese auf Immunologie (am Beispiel Aids) und Kybernetik (bzw. den Bau einfacher Roboter) versuchen werden. Autor des Original-Artikels ist Michael Brooks.)

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Sorin Solomons Homepage

Die Frage, der es auf den Grund zu gehen gilt, lautet: Wie kann aus aus dem Einfachen Komplexes entstehen - anders ausgedrückt: was ist das Wesen des Lebens? Der Physiker Sorin Solomon von der Hebräischen Universität in Jerusalem glaubt, dass auf die schwierige Frage eine ausgesprochen einfache Antwort zu finden ist. Anpassungsfähiges, beinahe intelligentes Verhalten kann seiner Ansicht nach aus der Interaktion von nicht mehr als zwei "dummen" Arten von Wesenheiten entspringen. Solomon nennt sie Engel und Sterbliche. Von dieser Grundvoraussetzung aus hat Solomon im vergangenen Jahr ein Spiel entwickelt, in dem erfreulicherweise das Leben als solches auch unter verheerenden Umständen stets die Überhand behält.
 Die Komplexität jeden Systems, zum Beispiel auch des Lebens auf der Erde, muss auf irgendeine Weise aus der Interaktion seiner einfachsten Teile erwachsen. Gelingt es einem diese simplen Interaktionen zu finden und zu erfassen, können ganze Bereiche scheinbar undurchdringlich komplexer Phänomene durchschaubar gemacht werden. Das Prinzip: Anschauen, wie die Teilkomponenten funktionieren, sie wieder zusammen setzen und daraus eine Erklärung für die komplexesten Phänomene ableiten.
 
 

 Solomon und sein Team haben sich als die für ihr Planspiel grundlegendsten Bestandteile eine Rasse von "Sterblichen" gewählt, die sie gleichmäßig über die Felder eines quadratischen Gitters verteilen. Das Leben dieser Wesen ist ein rauhes, da mit jeder Stunde ein Teil der Population stirbt. Einen Hoffnungsschimmer gibt es für sie allerdings - und zwar in der Form von "eternal agents" oder auch "Engeln", die über das Spielfeld verstreut sind. Engel und Sterbliche springen nach dem Zufallsprinzip zwischen den Feldern hin und her, wie Rußpartikel in einer Brownschen Bewegung. Und es gibt nur eine einzige Spielregel: wenn Engel und Sterbliche aufeinander treffen, vermehren sich die Sterblichen. Ihr Leben beginnt gleichsam in der Gegenwart des Unsterblichen.
 
 

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Welchen Kurs die Welt einschlägt, hängt davon ab, auf welche Weise man sie betrachtet. Steht man weit entfernt vom Spielbrett, sieht man keine Individuen, sondern lediglich eine verwaschene Gesamt-Besetzung. Mit dem Wissen über die durchschnittlichen Populationsdichten von Engeln und Sterblichen kann man eine Gleichung ausarbeiten, welche die durchschnittlichen Sterbe- und Geburtsraten vorhersagt. Sterben die Sterblichen schneller weg, als Neue nachgeboren werden, stirbt die Rasse aus. - Diese Art der Weltbetrachtung nennt sich Kontinuumsansatz.
 Solomons Darstellung ergibt freilich ein ganz anderes Ergebnis: Obwohl die Bevölkerung unter obigen Bedingungen auch hier zunächst zusammensackt, kann sie sich doch erholen. "Es macht den Unterschied zwischen Leben und Tod aus", sagt Solomon. Während der Kontinuumsansatz Aussterben vorhersagt, enthüllt die Direkt-Simulation auf dem Spielbrett das Entstehen eines blühenden und sich entwickelnden Systems. Solomon: "Das Kontinuum ist äußerst irreführend."

 Um die Ursache für dieses Phänomen herauszufinden, betrachtete sich Solomon das Spiel näher - und stellte fest, dass einige Gruppen von Sterblichen - ganz ohne von ihrer Umwelt irgend etwas mitzubekommen - den Engeln, die sich in ihrer Nähe aufhielten, zu folgen schienen. Dank der Neugeburten in der Nähe jedes Engels gibt es insgesamt an diesen Stellen einen Bevölkerungsanstieg. Die neuen Sterblichen bewegen sich wiederum nach dem Zufallsprinzip von ihrem Geburtsplatz weg, doch kreuzt ein Engel zufällig ihren Weg, vermehren sie sich erneut. Das Ergebnis sind somit "Inseln des Lebens", die sich auf dem Spielfeld fortbewegen, stets im Gefolge ihrer Engel. Solche Inseln können wachsen, sich teilen, zusammenwachsen und sich wieder teilen. Kleine Inseln sind unstabil, können sich aber stabilisieren, wenn sie verschmelzen, um größere Inseln zu bilden. - Das stellt ein anpassungsfähiges Verhalten dar und erlaubt es den Nestern der Bevölkerung zu überleben und sich sogar stark zu vermehren.
 
 
 

Nun sind sich Solomons sterbliche Spielfiguren ihrer Umwelt vollständig unbewusst - und haben auch keine Lebensziele. "Wir beginnen mit sehr dummen mikroskopischen Komponenten. Die Inseln werden aus Individuen gebildet, die nicht die geringste Ahnung davon haben, wohin sie gehen", sagt Solomon. "Die mikroskopischen Handlungsträger sind nicht anpassungsfähig, doch das kollektive Objekt weist ein Verhalten auf, das anpassungsfähig genannt werden kann." - Aus anderen Simulationen könne dieser Schluss nicht gezogen werden, betont Solomon und verweist damit auf die "adaptive agents" John Hollands, eines Simulations-Experten an der Michigan State University. Hollands Fehler besteht laut Solomon darin, dass dessen Handlungsträger bereits in sich Komplexität trügen. "Sie haben Strategien, Effizienz-Kriterien und treffen Entscheidungen", kritisiert Solomon. - Und wenn man solcherart Anpassungsfähigkeit schon von Anfang an hinein gesteckt habe, könne man hinterher nicht behaupten, ihr Entstehen zu studieren.

Holland sieht das freilich umgekehrt. Er würde zögern, das Verhalten von Solomons System als anpassungsfähig zu beschreiben. Er würde es eher mit einer Art Selbst-Regulation vergleichen, die durch Feedback aufrechterhalten wird. Ein Beispiel dieser Art: Registrieren die Sensoren des Körpers hohe Temperatur, schalten sie den Schwitz-Mechanismus ein. "Natürlich gibt es hier keine scharfen Trennlinien, sodass die Unterscheidungen beinahe eine Sache des Nutzens sind." - Solomon und seine Kollegen hingegen beharren darauf, dass ihr Modell ein genuin anpassungsfähiges ist: "Die (Lebens-)Inseln sind nicht bloß selbst-regulierend, sie sind sich auch selbst von Nutzen. Sie bewegen sich auf eine Weise, die ihr Leben verlängert."

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Wenn sich nun Anpassungsfähigkeit tatsächlich schon auf einem so grundlegenden Niveau herausbilden kann, dann hat das weit reichende Implikationen. Die "Engel" könnten als Symbol für Lebensnotwendigkeiten stehen, zum Beispiel für das Vorhandensein von Beutetieren für eine Population von Fleischfressern. Die meisten Forscher in Sachen Bevölkerungsdynamik würden die Beutetiere als eine Ressource betrachten, die gleichmäßig über das gesamte Gebiet verteilt ist. Gibt es nur wenige Tiere, würde die Situation für die Fleischfresser übel aussehen: es würde innerhalb des gegebenen Gebiets einfach nicht genug Fleisch vorhanden sein, um die Raubtiere überleben zu lassen. Für Solomons mikroskopische Betrachtung des Szenarios stellt diese Voraussetzung hingegen kein Problem dar. Sie zeigt, dass einige der Beutetiere einfach an der richtigen Stelle sein müssen, um doch zumindest einzelnen Gruppen von Fleischfressern die Möglichkeit zu geben sich zu etablieren.
 Jeff Kirkwood, ein Bevölkerungsdynamik-Forscher am Imperial College von London, hält eine solche Betrachtung aus der Nähe für besonders wertvoll, wenn es um die Vorhersage von Bevölkerungszuwächsen in einer mannigfaltigen Umgebung geht. Sähe man nur auf den Durchschnitt, wären die Bedingungen laut Kirkwood einfach hoffnungslos, und niemand und nichts hätte irgendein Recht zu überleben. Wenn es jedoch Flecken gibt, wo ein Überleben möglich ist, dann können einige schneller-wachsende Spezies wie etwa Bakterien dort eine Ewigkeit überdauern. "Sobald die Bedingungen in einem kleinen Gebiet gut sind, kommen sie auch schon auf", sagt Kirkwood.

(Im nächsten Teil wird es darum gehen, wie verhängnisvoll sich Dreidimensionalität auf Solomons Planspiel auswirkt - und wie überraschend zweidimensional das irdische Leben - deshalb? - angeordnet ist.)

(red)
 

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