Eine Debatte der Leibniz-Gemeinschaft Fliegen! Forschung!

Bild von Bertram Gerber
Leibniz-Institut für Neurobiologie

Expertise:

Bertram Gerber ist seit 2012 Abteilungsleiter am Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg und Professor an der dortigen Otto von Guericke Universität. Gerber studierte von 1990 bis 1995 Biologie an der Freien Universität Berlin und der OSU Columbus (USA). 1998 wurde er an der FU Berlin promoviert. Als Postdoc forschte er an den Universitäten Fribourg (Schweiz) und Würzburg. Dort erfolgte 2005 die Habilitation in Neurobiologie und Genetik. Von 2011 bis 2012 hatte er die Professur für Genetik der Universität Leipzig inne.

Tierversuche finden nicht nur mit Ratten oder Affen statt. Nein, auch an Fliegen - und das sogar in der Hirnforschung. Und weil Fliegen uns zum Teil überraschend ähnlich, zum Teil aber auch sehr unähnlich sind, sind Versuche mit ihnen besonders erkenntnisreich.

Wenn Forschung ihren Namen verdient, kann man vorher nicht wissen, was man herausfindet. Also weiß man auch nicht, wofür das Ergebnis der Forschung später einmal gut sein soll.

Aber auch, wenn man den Nutzen vorab nicht kennt, lehrt die Geschichte: Forschung lohnt sich. Leibniz’ Tüfteln am binären Zahlensystem war Voraussetzung für die digitale Revolution. Mendels geduldige Erbsenzählerei war notwendig, um die Gesetze der Erblichkeit und Evolution zu verstehen, sie medizinisch und biotechnologisch anzuwenden, und die tiefe Verbundenheit des Menschen mit der belebten Natur zu begreifen. Und vielen von uns wird erst in jüngster Zeit angesichts des Klimawandels bewusst, wie wichtig eine bessere Kenntnis zum Beispiel des Stoffwechsels ozeanischen Planktons wäre.

Wenn es um den Nutzen zukünftiger Forschung geht, können wir also eigentlich nur auf die Erfolge und zuweilen auf die Versäumnisse der Vergangenheit verweisen. Dies gilt natürlich auch, wenn es um den Nutzen solcher Forschung geht, bei der Tiere leiden müssen oder von uns getötet werden.

Mein Forschungsinteresse richtet sich darauf, die Rolle des Gehirns bei der Steuerung des Verhaltens zu verstehen – und zwar am Beispiel der Taufliege Drosophila. Welchen Nutzen kann es haben, viele, viele Zigtausende dieser Tiere, die im Sommer unsere Biotonnen umschwirren, für Forschungszwecke zu züchten, zu beobachten und oft auch zu töten? Der Nutzen für uns Menschen ist dreifacher Art und beruht auf Ähnlichkeit, Verschiedenheit und Einfachheit.

Fliegen sind uns ähnlicher als wir denken. Aus Versuchen mit ihnen können wir über uns selbst lernen.

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Verwandtschaft kann man sich nicht aussuchen. Und tatsächlich teilen Fliegen und Menschen eine lange zurückreichende gemeinsame Abstammung. Die Bausteine ihres Nervensystems, die Nervenzellen, sowie die Botenstoffe, mit denen Nervenzellen Informationen weiterleiten, sind weitgehend gleich. Auch verändern sich die Verbindungen zwischen den Nervenzellen beim Lernen auf ähnliche Weise: Wenn zwei Nervenzellen gleichzeitig aktiv sind, wird diese Weiterleitung verstärkt. Der molekulare Schalter der diesem assoziativen, verknüpfenden Lernen zugrunde liegt, wurde bei Fliegen (und der Meeresschnecke Aplysia) entdeckt und später bei allen anderen Tieren und beim Menschen wiedergefunden. Das schafft eine wichtige Voraussetzung, um krankhafte Vorgänge bei der Entwicklung, bei der Funktion und der Alterung des Gehirns zu verstehen, zu diagnostizieren und zu behandeln. Ähnliches gilt für die molekularen Bausteine der sogenannten Inneren Uhr.

Fliegen und Menschen sind aber auch sehr verschieden- und auch das macht Fliegenforschung nützlich.

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Fliegen und Menschen sind aber eben doch sehr verschieden. Ein gutes Beispiel dafür ist das Riechen. In den Membranen der Riechzellen unserer Nase befinden sich Empfängermoleküle, die Duftstoffe binden können. Diese Bindung löst eine Weiterleitung der Riechinformation an das Gehirn aus. Es stellte sich heraus, dass Fliegen und andere Insekten ganz andere Empfängermoleküle auf ihren Fühlern haben, als wir in unseren Nasen. Diese Entdeckung war aber keineswegs nutzlos. Vielmehr hat sie enormes Potenzial. Sie ermöglicht uns, Duftstoffe zu entwickeln, die für den Menschen geruchlos sind, aber für Insekten nicht. So können verbesserte Fallen für ernteschädliche oder krankheitsübertragende Insekten entwickelt werden, Lockstoffe zur besseren Bestäubung durch Bienen, Hummeln und andere Insekten oder bessere Methoden, mit denen wir uns Mücken, Wanzen, Flöhe und dergleichen vom Leib halten können.

Das Fliegenhirn ist einfach aber leistungsfähig. Davon können wir für den Roboterbau lernen.

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Man schätzt, dass Fliegen nur ungefähr 100.000 Nervenzellen besitzen – und damit millionenfach weniger als wir. Es ist also vergleichsweise einfach, die Nervenschaltkreise, die das Fliegenverhalten steuern, vollständig zu verstehen. Beispielsweise sind Fliegen, wie der Name schon sagt, ausgezeichnete Piloten. In den letzten Jahren haben wir enorme Fortschritte gemacht, zu begreifen, wie Fliegen und andere Insekten mit Hilfe dieser wenigen Nervenzellen ihren Flug steuern, wie sie Hindernisse erkennen und vermeiden, wie sie Turbulenzen ausgleichen und auch bei Wind und Wetter eine sichere Landung hinlegen. Diese Erkenntnisse sind eine wahre Schatzkiste für die Entwicklung von Robotern mit ähnlicher Autonomie, Flexibilität, Verlässlichkeit und Energieeffizienz.

 

Der Nutzen von Forschung, bei der Leben vernichtet wird – sei es das Leben von Tieren, Pflanzen, Pilzen oder Mikroben – ist nur ein Aspekt in der gesellschaftlichen Diskussion um deren Zulässigkeit. Zu erläutern, dass dieser Nutzen zunächst ungewiss ist, sich aber langfristig sicher einstellt, ist eine Aufgabe der Forscherinnen und Forscher. Dafür zu sorgen, dass im Streben nach diesem Nutzen auch Sinn und Maß im Auge behalten werden, und dass dieser Nutzen dann tatsächlich dem Wohl von Mensch und Natur dient, ist eine Aufgabe für uns alle.

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