Rechenaufgabe 
Alle Merkmale einer Pflanze oder eines Tieres gehen auf Gene zurück. Gene sind Makromoleküle. Bei der Entwicklung von neuen Merkmalen im Pflanzen- und Tierreich (Evolution) geht es immer um die Ausbildung von neuen Makromolekülen: um die Selbstentstehung von DNS (DesoxyriboNukleinSäure). Das Makromolekül DNS (engl.: DNA) besteht aus einer Kette von verschiedenen NukleotidenEin Nukleotid ist auch schon ein recht großes Molekül und besteht aus einer organischen Base (A, C, G, oder T), einem 5er-Zucker und einer Phosphatgruppe.. Die Sequenz der Nukleotide bestimmt die genetische Information. Die Frage, ob Lebewesen sich von alleine in fantastischer Vielfalt und Funktionalität auf dieser Erde Wohnung beziehen konnten, hängt exklusiv davon ab, ob Makromoleküle sich von alleine in fantastischer Vielfalt und Funktionalität synthetisieren können. Das können sie nicht. Die Experten in dieser Frage sind nicht die Evolutionsbiologen, sondern die Polymerchemiker. Die Vorgang, um den es geht, heißen statistische Polykondensation.
••  Gene enthalten die Informationen zum Leben. Die Informationen liegen auf den Chromosomen als Sequenz von Nukleotiden vor. Der Code ist vierwertig: Es gibt vier verschiedene Nukleotide, symbolisiert durch die Buchstaben A, T, C, G. Auf den Chromosomen liegen also Sequenzen wie ATTGCTCTTCGC... vor. Je drei solcher Buchstaben kodieren eine Aminosäure und ein paar Hundert Aminsäuren ergeben ein durchschnittlich großes Protein. Man denkt, dass 2% der Nukleotidsequenzen in den menschlichen Chromosomen Anweisungen für Proteinsynthesen kodieren und der Mensch 20.000 verschiedene Proteine kodieren kann. Eine Nukleotidsequenz, die ein Protein kodiert, nennt man ein Gen. So gibt es also 20.000 Gene. (Über die Funktionsweise der verbleibenden 98% nicht-Eiweiß-kodierenden chromosomalen Information weiß man wenig.) Die genetisch kodierten und dann synthetisierten Proteine sind Informations- und Funktionsträger, beispielsweise als Enzyme oder Hormone. Die Gegenwart dieser Makromoleküle ist Voraussetzung für alle Lebensvorgänge.
••  Proteine/Eiweiße sind Ketten von Aminosäuren, aufgefaltet zu einer dreidimensionalen Struktur. Im menschlichen Körper bestehen Proteine aus durchschnittlich 350 Aminosäuren. Es werden bis zu 20 verschiedene Aminosäuren verbaut. Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass sich durch Zufall, also „von alleine“, biologisch brauchbare Proteine bilden? „Biologisch brauchbar“ heißt, dass das Protein mit den chemischen Elementen einer frühen Atmosphäre gewinnbringend interagieren kann oder dass es zu einem Eiweiß passt, das schon existiert.

Die nachfolgenden Berechnungen zeigen die Wahrscheinlichkeiten für sinnvolle Kettenbildungen auf, wenn man denn in einer Situation wäre, in der man Aminosäuren (oder als Bausteine für Gene: Nukleotide) zur freien Kombination verfügbar hätte. Das ist nirgends gegeben und es gibt auch keine belastbare Theorie, die von solchen Bedingungen spricht. Zur Frage, ob die oft zitierte Ursuppe günstige Bedingungen bereitstellt, siehe die Seite MGW. Dennoch, hier wäre der korrekte Weg zu rechnen:
••  Die Wahrscheinlichkeit, dass man eine 5 würfelt, ist 1 zu 6 1 oder 1/6. Die Wahrscheinlichkeit, dass man eine 5 und danach ein 3 würfelt, ist 1 zu 6 2 oder 1/36. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich bei einer Kettenbildung aus 20 verschiedenen Aminosäuren eine bestimmte Reihenfolge von 350 Aminosäuren einstellt, ist 1 zu 20 350. Das ist gleich 1 zu 2,29 · 10 455.
••  Nun gibt es unterschiedliche Aminosäureketten, die vergleichbar funktionierende Proteine ergeben könnten. Das wollen wir rechnerisch berücksichtigen. Wir wollen annehmen, dass jede der 20 Aminosäuren an jeder der 350 Stellen der Kette von 4 anderen Aminosäuren ersetzt werden kann. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich ein mit bestimmten Funktionen ausgestattetes Protein zufällig bildet, ist somit 1 zu (20/5) 350. Das ist gleich 1 zu 5,26 · 10 210. Diese letzte Zahl bedeutet, dass wir unter 10 210 zufällig gebildeten, 350-gliedrigen Aminosäureketten eine Kette erwarten könnten, die ein für die Entstehung des Lebens funktionsfähiges Protein darstellt.
••  Die Erde besteht aus 10 50 Atomen. Wenn 1/1000 der Erdmasse aus Aminosäuren bestehen würde und jede Aminosäure im Schnitt aus nur 10 Atomen bestehen würde, dann hätten wir 10 46 Aminosäuren auf der Erde. Wir wollen annehmen, diese riesige Menge von Aminosäuren sei „irgendwie“ auf die Erde gekommen und enthalte ausschließlich unsere 20 Aminosäuresorten in gleichen Anteilen. Wenn alle Aminosäuren 350-gliedrige Ketten bilden würden, dann wären etwa 3 · 10 43 Ketten vorhanden. Desweiteren wollen wir die vollkommen unrealistische Annahme machen, dass jede Sekunde alle Aminosäuren zu 350-gliedrigen Ketten verbaut werden und sofort darauf wieder zerfallen und erneut zusammengebaut werden usw., sodass in 1 Milliarde Jahren 3 · 10 43 · 10 9 · 60 · 60 · 24 · 360 = 9,46 · 10 59, also etwa 10 60 Kettenbildungen erfolgt sind. Die Wahrscheinlichkeit, das sich unter diesen Ketten ein für die Lebensentstehung brauchbares Protein befindet, was dann allerdings nicht sofort wieder zerfallen dürfte, ist 1 zu 10 210/10 60 = 1 zu 10 150.
••  Nicht jeder versteht vielleicht sofort, was eine Wahrscheinlichkeit von 1 zu 10 150 bedeutet. Das Universum enthält 10 80 Atome. Die Wahrscheinlichkeit, dass man in diesem Universum im ersten Versuch ein bestimmtes Atom herausgreift, ist 1 zu 10 80. In 10 Milliarden Universen gäbe es 10 90 Atome. Die Zahl 10 150 ist jenseits aller Vorstellung. Ereignisse mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 10 150 stellen sich nicht ein.
••  Nun müsste aber zur Entstehung von Leben nicht nur ein einziges Protein entstanden sein, dessen Entstehungswahrscheinlichkeit 1 zu 10 150 ist, es müssten solche Proteine viele Male entstanden sein. Mehr noch: Es müssten die viel komplexeren Mechanismen entstanden sein, die diese Proteine selbstständig herstellen: Gene und die nachgeschaltete Proteinbiosynthese, siehe unten. Die Berechnung der Wahrscheinlichkeit einer sinnvollen Genneubildung verläuft im Prinzip wie die Berechnung für obiges Protein, nur dass die rechnerischen Bedingungen noch ungünstiger wären: begrenzte Individuenzahl, 3-mal längere KettenFür die Kodierung einer einzigen Aminosäure werden jeweils drei Nukleotide gebraucht. Beispielsweise kodiert CAA das Glutamin., weit weniger zufällige Genneubildungen pro Sekunde möglich als als oben bei Proteinen angenommen.
••  Die Evolutionstheorie geht von spontanen, zufälligen Genneubildungen (Nukleotidkettenbildungen) in allen Tier- und Pflanzenarten aus. Genneubildungen gibt es aber nicht. Nirgends. Es gibt nur MutationenEine Mutation ist eine zufällige, spontane oder evozierte, ziellose Veränderungen an einem Gen – einem funktionierenden Gen. an schon existierenden Genen. Viele „Experten“ berufen sich auf Mutationen, implizieren aber Genneubildungen. Mutationen/Genneubildungen im Verbund mit der SelektionSelektion heißt: Einige Arten sind erfolgreich und verdrängen andere Arten. Selektion ruft keine Veränderung am Erbgut hervor. seien der Motor der biologischen Aufwärtsentwicklung. Im Verlauf der Evolution müssten tatsächlich millionenfach neue oder längere Nukleotidketten, sprich neue Gene, gebildet worden sein. Mutationen können das nicht leisten, nur Genneubildungen durch Polykondensation, die es aber aus rechnerischen Gründen überhaupt nicht geben kann, siehe oben.

In unseren Genen werden 3 Nukleotide zur Kodierung einer Aminosäure verwendet. Eine Nukleotidsequenz könnte sich nur dort von allein bilden, wo die Nukleotide A, T, C, G in reinen Konzentrationen vorkommen. Das ist weder in der Zelle noch sonst irgendwo der Fall. Aber trotzdem, um die Idee von der Selbstentstehung gänzlich ad absurdum zu führen: Die Wahrscheinlichkeit für die zufällige Entstehung eines einzigen Gens, das ein durchschnittlich langes Protein, bestehend aus 350 Aminosäuren, kodiert, beträgt 1 : 4 3 · 350 gleich 1 : 4 1050 gleich 1 : 10 632. Es ist egal, um wieviel man diesen Wert noch verändern will um auszudrücken, dass die Funktion eines Proteins erhalten bleiben kann, wenn einige Aminosäuren ausgetauscht werden oder um anzuerkennen, dass in einer Atmosphäre mit viel Sauerstoff und Wasser vielleicht noch tausend andere Formen eines Stoffwechsels denkbar wären. All das fällt rechnerisch nicht ins Gewicht. Eine zufallsgesteuerte Selbstentstehung von Genen, die biologisch brauchbare Proteine liefert, ist unmöglich.
••  Verbessert sich übrigens die Entstehungswahrscheinlichkeit für ein Protein, wenn es nicht auf einmal, sondern in Teilschritten gebildet wird? Nein, die Entstehungswahrscheinlichkeit verbessert sich dadurch nicht, im Gegenteil, sie wird dann noch kleiner, weil zufällig entstandene, potenziell nützliche Bausteine eines Proteins leichter zerfallen als ein fertiges Protein. Erweitert lautet das Argument: Die Unmöglichkeit der Selbstentstehung und Selbstverbesserung von Organismen kann nicht durch die Annahme langer Zeiträume überwunden werden; gerade in langen Zeiträumen wird unabweislich, dass die Komponenten eines komplexen Systems der Übermacht der EntropieEntropie ist das natürliche Bestreben aller Materie hin zu mehr Unordnung. unterliegen müssen. Zum Argument gehört der Hinweis auf die Hydrolyse: Die repetitive experimentelle Aneinanderlagerung von Aminosäuren, Nukleotiden o. ä. zum Zwecke der Erschaffung neuer Lebensbausteine erfordert eine wässrige Umgebung, die einer langen Kettenbildung immer entgegenwirkt, siehe die Seite MWG.

••  Die Herstellung eines einzigen genetisch kodierten Proteins setzt ein komplexes, streng koordiniertes Zusammenspiel vieler weiterer Makromoleküle voraus, damit das Gen sich selber sequenzgetreu reproduzieren kann. Nur dann ist es ein Gen. Es muss vererbt werden können!

Randnotiz: Henne-Ei-Problem: In einer Zelle werden die Proteine, deren Aminosäuresequenz genetisch kodiert ist, in einem aufwändigen Prozess der Proteinbiosynthese in den Ribosomen hergestellt. Die Ribosomen sind winzige Zellorganellen, die zahlreich in jeder Zelle vorliegen. Sie bestehen aus DNS und Eiweißen. Der Prozess der Proteinbiosynthese erfordert mehr als 100 andere Makromoleküle, deren Aufbau ebenfalls genetisch kodiert ist. Der genetische Code zur Herstellung eines Proteins kann also nicht umgesetzt werden außer durch Produkte eines Codes, den man erst realisieren will, ein Paradoxon, auf das schon Karl PopperPopper, K.R., Scientific reduction and the essential incompleteness of all science; in Ayala, F. & Dobzhansky, T. (1974) (Eds.). Studies in the Philosophy of Biology, University of California Press, Berkeley, Seite. 270. hinwies. Die Unmöglichkeit der Selbstentstehung der ribosomalenRibosomen halten unter anderem das Wasser fern, das die Eiweiße wieder spalten würde (Hydrolyse), siehe auch die Seite Entropie -> MWG. Proteinbiosynthese führt unter Evolutionsbiologen mitunter zu der Forderung, solcherart Fragen aus den Evolutionsdebatten zu verbannen und sich auf die Wirkung von Mutation und Selektion auf schon funktionierende Organismen zu beschränken.
••  Nicht nur gibt es einen komplizierten Prozess zum Ablesen des genetischen Codes durch mRNSmessenger-Ribonukleinsäure, engl.: mRNA und zur anschließenden Herstellung von Proteinen in den Ribosomen, es gibt auch komplexe Routinen zur Korrektur eventueller Kopier- oder Lesefehler am Erbgut, Mechanismen, die die zufällige Veränderung von Genen rückgängig machen. Ein so komplexes System zur Erzeugung von Proteinen inklusive eines Systems zur Fixierung der genetischen Information soll auf dem Wege des Zufalls entstanden sein? Die Wahrscheinlichkeit dafür liegt solide bei null.
••  Zufällige Veränderungen am Erbgut (Mutationen), die sich trotz Fehlerkorrekturmechanismen einstellen, führen zu keinem Informationszuwachs. Manchmal bleiben Mutationen ohne Wirkung, in der Regel aber zerstören sie Informationen. Eine noch größere Informationsvernichterin ist die Selektion (und auch die menschengesteuerte Züchtung): Sie verringert die im GenpoolDer Genpool ist die Gesamtheit aller genetischen Informationen, die in einer Population existieren. insgesamt zur Verfügung stehende Informationsmenge, aus der sich Variation ergeben könnte. Man darf verwundert sein, dass die beiden Faktoren Mutation und Selektion, die theoretisch und empirisch beide zu einer Verarmung des Genmaterials führen, in der Evolutionstheorie für die Entstehung immer komplexerer Lebensformen verantwortlich gemacht werden.

Wenn Mutation und Selektion keine Informationen erzeugen können, woher kommt dann das Genmaterial, die Information, die anfänglich maximal gewesen sein muss, an dem seitdem die Faktoren Mutation und Selektion wirksam sind? Alle Umstände verweisen auf Gott, den Schöpfer.

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