Auf der Suche nach der verborgenen Ordnung des Lebens

Es beginnt mit einer Frage, die scheinbar nichts mit Evolutionsbiologie zu tun hat. Wie wurde Österreich, ein Land ohne Meereszugang, zu einem weltweit renommierten Zentrum der Meereskunde? In den späten 1940er Jahren entschloss ein wagemutiger junger Österreicher, die bis dahin unbekannten marinen Ökosysteme des Adriatischen Meers zu erforschen. Der Haken: Er hatte keinerlei meeresbiologische Erfahrung und war nie zuvor am Meer gewesen. 

"Rupert Riedl war ein wahrer Abenteurer", sagt Meeresbiologe Jörg Ott. "Mit einer selbstgemachten, selbstmörderischen Tauchausrüstung legte er los."

Sprung ins kalte Wasser

Mit zusammengestoppelten, ausgedienten Teilen an Militärausrüstung und einer Gruppe von ebenso motivierten Freund*innen begann Rupert Riedl (1925–2005) seine riskanten Tieftauchgänge an Felsküsten und in dunklen Höhlen. Im Rahmen seines Zoologiestudiums an der Universität Wien begann Riedl, Tierexemplare in der Adria zu sammeln und systematisch zu dokumentieren. Seine Aufzeichnungen erweiterte er später zu einem Naturführer für den gesamten Mittelmeerraum. Zudem machte Riedl seltene Filmaufnahmen vom Leben unter Wasser, woraus er den allerersten Unterwasser-Dokumentarfilm in Farbe produzierte. 

Nach Professuren an seiner Alma Mater und im Ausland, kehrte Riedl 1971 an die Universität Wien zurück und gründete Österreichs allererste Forschungseinheit für Meeresbiologie.

Jörg Ott, einer von Riedls ersten Doktoranden, erinnert sich, dass er nach einem Sommerkurs in Kroatien so angetan vom Thema war, dass er schließlich all seinen Mut zusammennahm und an Riedls Tür klopfte. 

"Ich war so nervös", erzählt er. "Als er mich fragte, an welcher Gruppe von Meerestieren ich arbeiten wollte, platzte versehentlich ‚Nematoda‘ (Fadenwürmer) statt ‚Nemertini‘ (Schnurwürmer) aus mir heraus." Fadenwürmern eilte der Ruf voraus, eher uninteressant zu sein, doch Riedl war begeistert und sagte mit einem herzhaften Lachen: "Niemand sonst will die untersuchen!" 

Ott widmete sich also statt Schnurwürmern den "faden Würmern", welche sich zum Glück als alles andere als langweilig herausstellten. Der heute emeritierte Universitätsprofessor wurde später Riedls Nachfolger als Leiter des Departments für Meeresbiologie an der Universität Wien.

Auf der Spur der verborgenen Ordnung des Lebens

Der Zoologe Rupert Riedl nimmt einen einzigartigen Platz in der intellektuellen Geschichte der Universität Wien ein. Sein Wirken von 1971 bis 1995 hat die Forschungslandschaft der Universität in der Kognitionswissenschaft und den Lebenswissenschaften stark geprägt. Dank ihm entstanden drei Institute, die heute als Hotspots für den internationalen Nachwuchs bekannt sind: das Department für Meeresbiologie, das Department für Theoretische Biologie und das Department für Kognitionsbiologie. In der heutigen Forschungswelt scheint eine solche Bandbreite interdisziplinären Einflusses kaum noch vorstellbar.

Der rote Faden, der sich durch Interviews mit Riedls Schüler*innen zieht, ist ein unersättlicher Drang, die Ordnung, die sich unter oberflächlichen Beobachtungen verbirgt, besser zu verstehen ‒ und zu erforschen, wie der menschliche Verstand selbst sich dazu entwickelt hat, der Welt eine solche Ordnung überzustülpen.

"Er hat damals etwas wirklich Neuartiges gemacht", erzählt Ott von Riedls Zeit als Meeresbiologe. Die Tier- und Pflanzenwelt, die Riedl identifiziert und für seine Naturführer wunderschön illustriert hat, waren nicht einfach nur als trockene Fakten aufgelistet. Ihrer Organisation lag eine stille Logik zugrunde. "Er hat einem beigebracht, die Dinge in die Ordnung der Natur zu bringen", erklärt Ott.

Detailliert untersuchte Riedl die Variationen und Ähnlichkeiten der verschiedenen Organismen, um Tiere in eine evolutionäre Ordnung zu bringen. Laut Ott wurde das Gruppieren von Organismen anhand ihrer sichtbaren Merkmale vom zeitgenössischen Mainstream jedoch als ‚zu subjektiv‘ und daher unwissenschaftlich abgetan. Dies brachte Riedl dazu, nach den grundlegenden biologischen Prinzipien zu suchen, die einen stringenteren Vergleich tierischer Formen (vergleichende Morphologie) ermöglichen könnten.  

Damit übergab Riedl die Meeresbiologie an Ott und widmete seine volle Aufmerksamkeit fortan der theoretischen Biologie. 

Der Mut, gegen den Strom zu schwimmen

Riedls Wechsel von der Meeresbiologie in die theoretische Biologie erinnert an einen anderen berühmten Evolutionsbiologen und Naturforscher – Charles Darwin (1809–1882). Darwin ist als revolutionärer Naturwissenschaftler bekannt, der mit seiner Theorie der Evolution durch natürliche Selektion die Welt verändert hat. Auch Darwins Anfänge liegen in den Meereswissenschaften – fast ein Jahrzehnt lang arbeitete er an der systematischen Einteilung von Rankenfußkrebsen.

Riedls wissenschaftliche Methode zur Analyse und Klassifikation der marinen Fauna offenbarte ihm eine von der Evolution bestimmte strukturierte Ordnung, erklärt der Biologe Gerd Müller. Mit dem Vorhaben, die natürlichen Regeln zu definieren, die dieser Ordnung zugrunde liegen, entwickelte Riedl eine Systemtheorie der Evolution, die umfassender war als die vorherrschende neodarwinistische Auffassung des Darwinismus seiner Zeit.

Der heute emeritierte Professor für Theoretische Biologie Gerd Müller lernte Riedl zu seiner Zeit als Medizinstudent kennen. Zunächst von Vorlesungen des Nobelpreisträgers Konrad Lorenz angezogen, die Riedl organisierte, erregte Müller Riedls Aufmerksamkeit kurz bevor dieser sein Opus magnum fertig stellte – "Die Ordnung des Lebendigen" (1975), ein Buch, in dem Riedl seine evolutionstheoretischen Ideen darlegte.

Gespräche im Hörsaal und in Riedls Büro stellten einen Wendepunkt in Müllers akademischen Werdegang dar. Anstatt sich für seine Prüfungen im Medizinstudium vorzubereiten, verfiel er der "außergewöhnlichen Welt der Evolutionstheorie". 

"Riedl lehnte sich gegen das vorherrschende Evolutionsverständnis auf", so Müller, der später Nachfolger auf Riedls Lehrstuhl wurde. Es war die vorherrschende Annahme, oft 'Neodarwinismus' genannt, dass die natürliche Selektion auf alle Merkmale der Organismen getrennt einwirkt, auf diese Weise kleinste, graduelle Veränderungen herbeiführt und damit letztlich jeden evolutionären Wandel bewirkt. Beispiele dafür sind die schrittweise Evolution der Landwirbeltiere aus den frühen Fischen oder die Entstehung der Säugetiere. 

Der Neodarwinismus konnte jedoch beispielsweise nicht erklären, wieso die unglaubliche Vielfalt des Lebens von nur wenigen grundlegenden Körperbauplänen Gebrauch macht (z.B. den segmentierten Insekten, den seriell angelegten Wirbeltieren, der Radialsymmetrie von Quallen), oder wie grundsätzlich neue Merkmale entstehen. Riedls Erklärung war, dass später entstandene evolutionäre Neuerungen auf den Strukturen früher entwickelter 'Bausteine‘ aufbauen, damit sie sich gut entwickeln und funktionieren können.

"Aber mit der Zeit", so Müller, "werden diese Bausteine so stark von wechselseitigen entwicklungsbiologischen und funktionellen Abhängigkeiten bestimmt (oder 'bebürdet'), dass sie zu stark integriert sind, um wieder verschwinden zu können. Diese Integrationsmuster bestimmen schließlich ganz wesentlich den weiteren Verlauf der organismischen Veränderbarkeit. Solche Erkenntnisse veranlassten Riedl, eine Systemtheorie der Evolution zu entwickeln, in der lineare Kausalität durch Rückkopplungskausalität ersetzt wird".

Müller baute auf Riedls Werk auf, um das junge Gebiet der evolutionären Entwicklungsbiologie (Evo-Devo) weiterzuentwickeln, welches Entwicklungsprozesse und -prinzipien evolutionstheoretisch integriert und damit die klassische Theorie erweitert.

Die theoretische Biologie unter Riedls Einfluss

Der theoretischen Biologin Mihaela Pavlicev zufolge ist der Gedanke, dass die Theoriebildung in der Biologie nur Computersimulationen oder die Entwicklung mathematischer Modelle beinhalte, ein weit verbreiteter Irrglaube. "Nein, wir sitzen nicht den ganzen Tag nur vor dem Computer." Die Professorin leitet die Unit for Theoretical Biology an der Universität Wien. Die experimentellen Projekte dieser Abteilung verbinden Morphologie, Physiologie und Entwicklungsbiologie mit der Evolutionsgenetik.

"Die theoretische Biologie befasst sich mit Konzepten zur Interpretation von Daten", sagt Pavlicev, die einst als Studentin in Riedls Vorlesungen saß. Sie organisierte das 100-jährige Jubiläumssymposium zu Riedls Vermächtnis in der theoretischen Biologie an der Universität Wien.

In Zeiten von Big Data ist Theorie wichtiger denn je. "Die Studierenden von heute sind hungrig nach Konzepten", sagt Pavlicev über die Begeisterung in ihrer Lehrveranstaltung zur Systembiologie. 

Wenn sich die Fähigkeit zur Weiterentwicklung weiterentwickelt

Ein solches Konzept ist die ‚Evolvierbarkeit‘, also die Fähigkeit eines Merkmals, zu evolvieren, worüber Riedl in seiner Idee von evolutionärem ‚Ballast‘ reflektierte. Beobachtungen zeigen, dass einige Merkmale den Raum und die Flexibilität haben, sich in mehrere Richtungen zu entwickeln, während andere mit nur eingeschränkten Optionen festgefahren sind. "Das führt langfristig zu gemeinsamen Strukturen, die als ‚Homologien‘ bekannt sind, wie den Homologien zwischen unseren Armen und den Vorderbeinen von Pferden", erklärt Pavlicev. Diese Eigenschaften der Evolvierbarkeit können über die Analyse von Zusammenhängen zwischen Entwicklungsprozessen und morphologischen Strukturen experimentell untersucht werden. 

Die Evolvierbarkeit eines Merkmals kann sich selbst verändern – das heißt, ein Merkmal kann sich dazu entwickeln, mehr oder weniger evolvierbar zu sein. Diese verblüffende Idee scheint ziemlich abstrakt, lässt sich aber experimentell untersuchen. "Riedl hat uns geholfen zu verstehen, dass die Art und Weise, wie sich genetisches Material mit der Zeit ändern kann, selbst auch von anderen Genen gesteuert sein könnte", erzählt Günter Wagner, einer der ersten Doktoranden von Riedl. Wagner begann seine Arbeit in Riedls Elektronenmikroskopielabor, dem ersten dieser Art an der Universität Wien. 

Der emeritierte Universitätsprofessor an der Yale University beherzigte die Ideen der Evolvierbarkeit und Homologie aus der Zeit mit seinem Mentor. "Evolvierbarkeit ist ein Forschungsbereich, der sich aktiv entwickelt und noch längst nicht abschließend erforscht ist. Einige Fragen sind so groß, dass es länger als ein Menschenleben dauert, sie zu beantworten. Viele von Riedls Fragestellungen sind transferierbar und werden lösbar, indem die Wissenschaft neue Werkzeuge entwickelt, mit denen man sie untersuchen kann", sagt Wagner, der an der Abteilung für Theoretische Biologie lehrt und forscht. 

"Können Fische zählen?"

Diese Frage stellte Rupert Riedl eines Tages einem seiner damaligen Studenten, dem überrumpelten Ludwig Huber. "Lorenz glaubt, das können sie, also testen wir die Idee doch." 

Unter Riedls Anleitung führte der Kognitionsbiologe die ersten empirischen Studien an der Uni Wien zu den kognitiven Merkmalen von Tieren durch, in denen er die Mustererkennung und die rationalen Fähigkeiten von Marmosetten (einer Gattungsgruppe der Krallenaffen), Fischen und Tauben untersuchte.

Zu diesem Zeitpunkt befasste sich Riedl bereits mit der wissenschaftlichen und philosophischen Frage, wie untersucht werden kann, wie der Mensch sich als Tier dazu entwickelt hat, die Welt zu verstehen, indem er sie in eine Ordnung brachte. Er legte damit den Grundstein für ein weiteres Forschungsfeld zu den evolutionären Ursprüngen von Wissen und kognitivem Verständnis – die evolutionäre Erkenntnistheorie. 

Als Riedls letzter Assistent an der Universität Wien hat Huber, heute Professor an der Veterinärmedizinischen Universität, 2010 das Department für Kognitionsbiologie an der Universität Wien mitbegründet. "Die wichtigste Botschaft ist, dass auch der menschliche Verstand ein Produkt der Evolution ist", sagt Huber.

Müller schrieb in einem Aufsatz, dass Riedl damit "gegen die Ansicht rebellierte, dass die Kognitionsforschung ausschließlich den Philosophen und Psychologen vorbehalten sei" und fügte hinzu, dass Riedls Interesse am menschlichen Verstand auch von dem Bedürfnis getrieben wurde, zu verstehen wie Menschen wissenschaftliche Theorien über die Welt bilden.

Hochgekrempelte Ärmel und große Ideen

Wir können Riedls Erbe nicht nach den Maßstäben von heute messen. "Er wird heute kaum zitiert und sein Name wird nur selten genannt", sagt Ludwig Huber wehmütig. Mehrere Faktoren könnten das erklären. Seinen ehemaligen Studierenden zufolge war sein Werk, das überwiegend auf Deutsch und häufig in Buchform erschien, für die internationale Fachwelt nur schwer zugänglich. Auch seine Neigung, als Einzelgänger gegen den Mainstream anzutreten, könnte seine Sichtbarkeit beeinflusst haben. Dennoch beruhen die Früchte seiner Forschung und sein Wirken auf seiner Fähigkeit, theoretische Abstraktionen mit experimenteller Rigorosität zu verbinden, interdisziplinäre Kräfte zusammenzuführen und Studierende zu ermutigen, eigenen Fragen nachzugehen.

„Wenn du eine Frage zum Leben in Unterwasserhöhlen hast, entwickelst du deine eigene Tauchausrüstung und tauchst ab. Oder du hast eine Frage dazu, wie Organismen sich an sandige Küsten angepasst haben, dann gräbst du Eimer voller schleimigen Schlamms aus und analysierst den Inhalt. Wenn du wissen willst, wie winzige Strukturen bei der Klassifikation von Würmern helfen können, besorgst du dir eines der ersten Elektronenmikroskope. Du hast Fragen zur Evolution des menschlichen Geistes? Dann mach Kognitionsversuche mit Oktopussen und Krallenäffchen.“ Müller ließ sich am stärksten von Riedls praxisorientiertem Zugang zur Lösung wissenschaftlicher Fragen inspirieren. Er ist derzeit Ehrenpräsident des Konrad-Lorenz-Instituts für Evolutions- und Kognitionsforschung (KLI), eines Instituts, das sein Mentor gründete.

"Von nichts kommt nichts. Er entwickelte Theorien, aber er leistete auch hervorragende Laborarbeit", sagt Pavlicev. Wagner stimmt zu: "Er war kein Theoretiker, der von der Realität abgekoppelt war." Um in der Wissenschaft kreativ zu sein, fährt er fort, "braucht man eine Intuition, ein Gespür für das Feld, das man untersucht. Und das hatte Riedl, weil er Naturforscher war, indem er die Anatomie in- und auswendig kannte und die gesamte Arbeit mit den Tieren selbst erledigte, einschließlich des Säuberns der Käfige." Und: "Er stellte seine theoretischen Fragen immer auf die Probe", sagt Huber. 

Wenn man sieht, wie Riedls Geist und Forschungsstil in den wissenschaftlichen Programmen weiterleben, die seine akademischen Nachfahren an der Universität aufgebaut haben, dann gibt es vielleicht mehr als einen Weg, das Vermächtnis eines Wissenschaftlers zu beurteilen.

Die Autorin bedankt sich bei Sabina Riedl sowie beim Archiv der Uni Wien für die Erlaubnis, Riedls Bilder und Fotos in der Zeitschrift zu verwenden.