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Evangelische Akademie Villigst, 30. November – 2. Dezember 2012
Auf der Suche nach der universalen Sprache des Lebens
Life digitized
Genetische Information und gelebtes Leben in der
synthetischen Biologie
Christoph Rehmann-Sutter
Professor für Theorie und Ethik der Biowissenschaften
www.imgwf.uni-luebeck.de
Information
This tree has two million and seventy-five thousand leaves. Perhaps I
missed a leaf or two but I do feel triumphant at having persisted in
counting by hand branch by branch and marked down on paper with
pencil each total. Adding them up was a pleasure I could
understand; I did something on my own that was not dependent on
others, and to count leaves is not less meaningful than to count the
stars, as astronomers are always doing. They want the facts to be
sure they have them all. It would help them to know whether the
world is finite. I discovered one tree that is finite. I must try
counting the hairs on my head, and you too. We could swap
information.
David Ignatow
2
„In conclusion: All living cells that we know of on this
planet are DNA software driven biological
machines, comprised of hundreds of thousands of
proteins. These are protein robots coded for by the
DNA. These protein robots carry out these very
precise functions, developed by billions of years of
evolution. [...] This is all programming built into life
that controls a three dimensional structure. [...] If
you change the DNA software you change the
species.“
Craig Venter, What is life? A 21st Century perspective,
Lecture Trinity College Dublin, 12 July 2012.
www.youtube.com/watch?v=qi2MhsUSu0U
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(cont.)
„We can digitize life and recreate life from the digital world. ...
The digital-biological converter is gonna work somewhat
like the telephone that takes digital waves and converts
into sound waves ...
Try to imagine things 70 years from now. ... We will have
colonized the Moon and Mars ... So just think new life
forms for food, energy production, new medicines,
perhaps a vaccine could be sent from Earth to Mars at the
speed of light ... The digital and biological worlds are
becoming interchangeable.“
Craig Venter, Wired Health Conference, New York City, 16
October 2012: announced his plans to revolutionize
healthcare with “a 3-D printer for DNA, a 3-D printer for
life” that would allow one to print a functioning vaccine
that had been digitized and emailed anywhere in the
world.Bioethics & Pharma, Jessica Cussins’s Blog Posts, 25 October 2012
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Daniel G. Gibson, ..., J. Craig Venter: Creation of a Bacterial Cell Controlled by a Chemically Synthesized Genome, Sciencexpress 20 May 2010
'Synthetic' M. mycoides cells, stained blue, after the new genome was incorporatedPhotograph: Science/AAAS/PA
Scanning electron micrograph of the new cellsPhotograph: Science/AAAS/PA
The cells were shown to be dividing normally, under the direction of their synthetic genomePhotograph: Science/AAAS/PA
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From: Peter Lobban, Dale Keiser: Enzymatic DNA Joining. J. Mol. Biol. 78 (1973): 453-471
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Peter Lobban, Dale Keiser: Enzymatic DNA Joining. J. Mol. Biol. 78 (1973): 453-471
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Die öffentliche Deutung der genetischen Information
„Wir haben herausgefunden, dass wir ganz eindeutig durch DNA-Software
betriebene Informationsmaschinen sind.“
Craig Venter, „Wir sind Informationsmaschinen“ (FAZ 24.05.2010)
„Today we are learning the language in which God recreated life.“
Bill Clinton, 26 June 2000, The White House
Jeder trägt „ein medizinisches Lehrbuch“ in seinen Zellen, in Gestalt der
DNA. Wir sollten es lesen, denn es kann Leben retten.
Francis Collins
„... we should be studying models of interactive dynamics. Then, we
should inquire whether, within such dynamics, the asymmetric relation
between two molecules is generated so that one plays a more
controlling role and therefore can be regarded as the bearer of genetic
information.“
Kunihiko Kaneko, Life: An Introduction to Complex Systems Biology
(Berlin: Springer 2006, 20) 12
Berkeley: Lawrence Hall of Science. DNA model/climbing structure (Photo: CRS 1998, 2010)
Es kommt drauf an, was DNA ist!
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Widersprüche in der Idee vom “Bauplan” oder “genetischen Programm”
• Epigenetik• ncRNA• Alternatives Spleissen• Überlappende Gene• Alternative Leseraster• Trans-splicing• Anti-sense transcripts• mRNA editing• Selektive Methylierung der DNA Nucleotide (epigenetisches
Programmieren/Regulieren des Genoms)• Multiple, ‘Orts’-spezifische Funktionen von Genprodukten• …
Gene sind multifunktionell; ihre Wirkung und Funktion hängt vom Kontext ab.���� Die Molecularbiologie denkt heute nicht mehr in Begriffen des Bauplans und
des genetischen Programms, sondern betrachtet die Zelle als interaktives System .
Assumptions of “program” genomics
1. DNA (information) has an ontological privilege. DNA has the status of an organizer molecule, a primary active substance. Other things are means, requirements or necessary conditions.
2. Genetic information is the nucleotide sequence of the
genome.
3. Structures and capabilities are results of the execution of a
kind of instructions, which are present in the sequences of DNA.
Assumptions of “system” genomics
1. DNA (information) has no ontological privilege. DNA is an organ of the organism like all other components and processes of cells. It differs only by the special character of its interactions.
2. Genetic information is the information that is actually pertinent for developmental steps. It is continually produced during development, in the course of the interactions between DNA, cells and environment. Genetic information has itself an ontogeny, is temporally and locally present.
3. Structures and capabilities are not only results of informed developmental steps but appear also as causes for further developmental steps.
Interpretation
Hermeneutische Zirkel
„Hermeneutik“:• Die Kunst des Verstehens;• Eine bestimmte Verstehensweise (z.B. Genetisierung, Gene als Instruktionen)
Genetische Hermeneutik
Zwei epistemische Möglichkeiten, genetische Information
zu verstehen:
1
Information für die Entwicklung,
die von Anfang an vorliegt und
die Entwicklungsschritte
bestimmt.
2
Information für einen
Entwicklungsschritt, die diesen
Schritt erklärt.
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Was ist künstlich?
Ob es sich um ein künstliches oder synthetisches Lebewesen handelt, ist nicht nur eine Frage der Technik, sondern sie hängt von der Definition von Künstlichkeit oder Synthetizität ab, die wir verwenden.
„We refer to such a cell controlled by a genome assembled from chemically synthesized pieces of DNA as a ‚synthetic cell‘, even though the cytoplasm of the recipient cell is not synthetic.“(Gibson et al. 2010)
Venters Definition ist genetizistisch: Weil die DNA synthetisch ist (obwohl nach natürlichem Vorbild hergestellt), sei das Lebewesen synthetisch. Das ist eine Verkürzung.
Was lässt Venters Definition von Künstlichkeit aus?
-- Leben als zellulärer Prozess!
Warum ist diese Auslassung signifikant?
Eine phänomenologische Experimentalsituation
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Sean Young and Harrison Ford in Ridley Scott's Blade Runner (1982)
24Foto: Ingo Dietrich (Blatt): http://id-blog.or-so.de/2010/11/30/wilhelm-reich-ist-platt/wissenschaft
Wahrnehmung von Lebendigkeit
• Wir sehen zunächst etwas, das sich bewegt, wächst, funktioniert und
sich in einer gewissen Weise verhält. Das ist noch nicht das, was wir
sehen, wenn wir z.B. eine lebende Spinne sehen (oder was eine
‘künstliche Zelle’ sein soll).
• Das Sehen der Lebendigkeit einer anderen Lebensform beinhaltet, ein
Wesen zu sehen als:
(1) ein Zentrum eigener Spontaneität,
(2) eine bestimmte Weise, in der Zeit zu sein, die als “Dauer”
beschrieben werden kann, und
(3) Als ein System von Prozessen, die ihren eigenen inneren Sinn als
“Praxis” haben.
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Poiesis oder Praxis?
Jeder Schritt in einer Entwicklungssequenz kann eine doppelte Bedeutung haben:
1. Eine notwendige Zwischenstufe für den Erfolg der Entwicklungssequenz (“Funktion”, poietischer, produktiver Aspekt), und
2. Ein konstitutiver Teil des Lebens des Wesens. Es ist Schritt für Schritt in sich selbst sinnvoll, als lebendiges Dasein (praktischer, performativer Aspekt)
Seeigel, Gastrulation, Larve mit Augenflecken
Positionalität
„Ein Lebewesen erscheint gegen seine Umgebung gestellt. Von ihm aus
geht die Beziehung auf das Feld, in dem es ist, und im Gegensinne die
Beziehung zu ihm zurück. Den Positionalcharakter fasst die Anschauung
– deutlich wird das gerade an der Art, wie man bewegungslos
scheinende Pflanzen nüchtern betrachet – durchaus unabhängig von
jeder Beseelung und Personifizierung. Sie fasst Positionalität an einem
Ding gerade so, dass es nicht mehr eine bloße Redewendung ist zu
sagen, dieses Ding habe seine Teile als Eigenschaften: solche Blätter,
Blüten, Stengel, Stamm, Wurzeln; denn es selbst gehe doch nicht in
ihnen auf, sondern sei noch etwas für sich, weil es lebe: kein bloßes
Ding, sondern ein Wesen. In solchem Fürchsichsein liegt die
Abgehobenheit gegen das Feld seines Daseins. Es füllt nicht nur eine
Stelle im Raum aus, sondern es hat einen Ort, strenger gesagt: es
behauptet von ihm aus einen Ort, seinen ‚natürlichen Ort‘.“
Helmuth Plessner: Die Stufen des Organischen und der Mensch. Berlin: De
Gruyter 1975, S. 131.
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Extensionale Definitonen von „Leben“
• Life is a self-sustained chemical system capable of undergoing
Darwinian evolution (NASA, Exobiology Program)
• Body, metabolism, inheritable information, movement, replication
(Martin Hanczyc, TED Talks, 2011: start at 1’15‘‘ on youtube)
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Phänomenologie fragt nach der Intention: Was meine ich mit
„Lebendigkeit“? Wie ist mir ein Lebewesen gegeben?
Wie kommt der Akt der Wahrnehmung zustande:
Ein Lebewesen als Lebewesen erkennen?
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1: der gemeinte
Gegenstand
2: die Art und Weise des Gegebenseins – meint
Die Art des Anwesend-Seins (als „organische Praxis“)
Das volle noema betrifft das ‚als‘, welches in seiner
hermeneutischen und apophantischen Konstitution betrachtet
werden kann.
Hermeneutisch: wie ist es erinnert oder verstanden?
Apophantisch: Wie ist es gegeben? Z.B. im Zweifel oder mit dem
thetischen Charakter der Realität, des Dabei- oder Gegenüberseins?
Vgl. Christina Schües: Changes of Perception. Five Systematic Approaches in
Husserlian Phenomenology (2003), p. 45
Edmund Husserl: Cartesianische Meditationen, §8
„Enthalte ich mich ... jedes sinnlichen und in Sinnlichkeit fundierten
Erfahrungsglaubens, ... so ist doch dieses Mich-Enthalten, was es ist,
und es ist mitsamt dem ganzen Strom des erfahrenden Lebens. ...
Jederzeit kann ich reflektierend besondere aufmerkende Blicke auf
dieses ursprüngliche Leben richten, ...“
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Es scheint künstlich, vom eigenen Leben im vollen Sinn des erlebbaren Lebens einen Bereich des „bloßen Lebens“zellulär-organischer Funktionen auszugrenzen. Dasselbe könnte für andere Lebewesen auch gelten.
Wie können wir Lebendigkeit „sehen“?
• Problem: Der Eindruck der Lebendigkeit muss nicht unbedingt
bedeuten, dass der Gegenstand lebt. (Bsp: Theo Jansen, Protozellen)
• Wenn man etwas, das man vorher als nicht lebend sah, als lebendig
erkennt, vollzieht sich eine Neuorganisation der Wahrnehmung.
• Es gibt genauso wenig einen definitiven Test für „Lebewesen“, wie es
einen definitiven Test für „Mensch“ gibt.
• In der Wahrnehmung eines Lebewesens als Lebendiges vollzieht sich
ein Akt der Anerkennung, genauso wie sich in der Wahrnehmung
eines Menschen als Person eine Anerkennung vollzieht.
• Erfahrung ist Teil unseres Lebensprozesses. Als Wesen, das selbst
erfährt, lebe ich in dieser Erfahrung.
• Wir sind am Leben beteiligte Beobachter (Sensibilität, Emotionalität,
Vegetativität, Wachstum etc.).
• Die Möglichkeit des Gewärtig-Werdens anderer Lebendigkeit beruht
auf unseren eigenen nicht-bewussten Ebenen des Lebendigseins. Dies
meinen wir mit Lebendigkeit.31
