NZZ, 25.9.2021

Die neue Normalität heisst Komplexitätskrise 

In bestimmten Phasen des Zweiten Weltkriegs schickten die Briten täglich Bomber über den Ärmelkanal. Die Flugzeuge kehrten meist mit vielen Einschusslöchern zurück. Um die Maschinen zu verstärken, panzerten die Techniker sie an Stellen mit der  grössten Löcherhäufigkeit. Wider Erwarten nützte das jedoch kaum. Der amerikanisch-österreichische Statistiker Abraham Wald – so die Legende – machte daraufhin einen kontraintuitiven Vorschlag: Panzert die Maschinen an den Stellen mit den wenigsten Einschusslöchern. Seine Begründung: Maschinen mit sichtbarem Schaden sind wahrscheinlich an harmlosen Stellen getroffen worden, sonst wären sie gar nicht zurückgekehrt. Die verletzlichsten Stellen liegen daher nicht im Sichtbaren. 

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Der Fall verlockt zu einer Analogie. Unsere hochvernetzte Welt ist eine Maschine mit sehr vielen Schwachstellen. Die sichtbaren Einschusslöcher in der Pandemie sind das Virus, seine Varianten und ihre Übertragung. Erwartungsgemäss mobilisiert und intensiviert man die Forschung in den einschlägigen Disziplinen: Virologie, Immunologie, Epidemiologie, Pharmakologie. Die Hoffnung auf eine kurzfristige Lösung der Krise baut darauf. Aber wie steht es mit der längerfristigen Lösung? Wie steht es mit der Erkennung von weiteren Auswirkungen der Pandemie, generell von unsichtbaren verletzlichen Stellen in jenem komplexen globalen System, das heute die Länder des Planeten verbindet? 

Könnte sich 2020 immer wieder ereignen? Fragen nach unsichtbaren Schwachstellen werden zweifellos künftig im Fokus stehen. Das heisst: Komplexe Systeme verlangen nach einer ihnen angemessenen Erkenntniseinstellung. Der Mathematiker John Allen Paulos hat sie prägnant um-schrieben: Die einzige Gewissheit, die wir haben, ist Ungewissheit; und das Wissen, wie mit Unsicherheit umzugehen ist, bietet die einzige Sicherheit. Nennen wir die Einstellung Risiko-Agnostizismus. Betrachten wir an vier Schlüsselmerkmalen komplexer Systeme, was das konkreter heisst.

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Ein erstes, trivial erscheinendes Merkmal ist die kollektive Kopplung der Komponenten. Bleiben wir hier bei der «Komponente» Mensch. Menschen agieren gekoppelt, das heisst ihre Wahrnehmungen und Handlungen hängen von den Wahrnehmungen und Handlungen anderer ab. Wenn mein Verhalten Wirkung beim anderen zeigt, kann die Wirkung wiederum mein Verhalten beeinflussen. Das führt oft zu einer rückgekoppelten Kollektivdynamik, die sich nicht linear aus den Einzeldynamiken zusammensetzt. Zum Beispiel bei Panikkäufen. Ich sehe, wie jemand Klopapier hamstert, was bewirkt, dass ich auch hamstere, was Ursache für eine Drittperson sein kann, zu hamstern, was mich womöglich veranlasst, noch mehr zu hamstern … ad infinitum. Es wäre irre-führend, zu sagen, das Virus sei die Ursache. «Ursache» ist vielmehr das ganze System.

Damit hängt ein zweites Merkmal zusammen. Komplexe Systeme unterliegen nicht deterministischen Gesetzen. Aber sie haben durchaus eine Geschichte. Das heisst, sie sind zu dem geworden, was sie sind, aufgrund eines ganz spezifischen kontingenten Entwicklungspfades. Dadurch wird es schwierig, vorauszusagen, wie sich das System weiterentwickelt. Insbesondere erweist sich die Annahme als falsch und oft fatal, die Vergangenheit eines komplexen Systems halte die beste Information für die Zukunft bereit. Diesen Fehlschluss erleben wir gegenwärtig brutal in Fiasko von Afghanistan. Die westliche Hauptstrategie orientiert sich seit zwanzig Jahren rückwärts am letzten «üblen» Weltereignis, am 11. September 2001. Terrorismusbekämpfung lautet das primäre Ziel. Nun ist der Terrorismus sicher ein globales Übel, aber das Fokussieren auf ein einziges Weltereignis erzeugt blinde Flecken für andere bestehende und vorausliegende Übel in Ländern der Dritten Welt: Mangelnde Bildung und Gesundheitsfürsorge, korrupte Eliten und Kader, Armut, Hunger, «Disruptionen» von eingewurzelten Wirtschaftszweigen, Abhängigkeit von globalen Märkten.  Bezeichnend die Aussage des US-Befehlshabers der Region: «Was ich heute über Afghanistan weiss, kommt nicht einmal in die Nähe dessen, was ich vor 180 Tagen wusste.»

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Ein drittes Schlüsselmerkmal komplexer Systeme sind die nicht-stationären Gleichgewichtszustände. Wir vernehmen täglich aus den Medien, wie Regierungen den R-Wert unter 1 zu drücken suchen. Der Wert funktioniert wie ein sozialer Thermostat, der die Infektionsrate auf einem be-stimmten Niveau halten und derart einen Ausgleich zwischen freiem und eingeschränktem Handeln gewährleisten soll. Dieses Gleichgewicht ist aber, wie wir alle feststellen, ständig gefährdet, weil es nicht allein vom R-Wert abhängt. So haben Massnahmen wie Social Distancing durchaus die Infektionsraten heruntergedrückt, mit nicht intendierten Folgen allerdings, wie Unterbeschäftigung von ganzen Berufszweigen, Marktinstabilitäten, Zunahme psychischer Störungen oder häuslicher Gewalt, um nur einige zu nennen.

Verwandt mit diesem Merkmal ist ein viertes, der sogenannte «schwarze Schwan»: seltene Ereignisse, die an den Rändern einer Normalverteilung liegen. Sie stören die Durchschnittsordnung kaum. In komplexen Systemen kann jedoch ein einziges unwahrscheinliches Randereignis extreme, folgenreiche Wirkungen zeitigen. Die Attentate auf das WTC 2001 und die Finanzkrise 2008 waren schwarze Schwäne. Sie lösten eine Kaskade unvorhersehbarer Folgen aus, quasi ein Geschwader sekundärer und tertiärer schwarzer Schwäne. Der Klimawandel ist zwar kein schwarzer Schwan (er wurde schon seit langem voraus¬gesehen). Aber er hebelt zum Beispiel Trocken- oder Regenperioden zu unerwarteten Extremereignissen hoch, wie zum Beispiel jetzt die Sintflut in New York zeigt. Tückisch an schwarzen Schwänen ist, dass wir uns darauf nicht genügend vorbereiten können. Wie gesagt: Die verletzlichsten Stellen liegen im Unsichtbaren.

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Die ersten beiden Dekaden des 21. Jahrhunderts definieren eine historische Erkenntniskrise. «Komplexitätskrise» nennt sie David Krakauer vom Santa Fe Institute in New Mexico. Sie bedeutet keineswegs Defätismus angesichts der grossen Risiken. Sie verlangt nur, diese Risiken in ei-nem neuen Licht zu sehen -  eine «Konversion» zum Agnostizismus. Man kann die Komplexitätskrise auch als Syndrom einer kritischen Entwicklungsphase der Technologie interpretieren. Traditionelle Technologie baut auf das Paradigma der planenden Vernunft: auf den Entwurf spezifischer Funktionen, der Vorausschau, Simulation, Kontrolle. Das genügt bei komplexen Systemen nicht. Sie fordern eine neuen Typus von Technologie: emergente Technologie (emergent engineering). Sie berücksichtigt a priori Unvorhersehbarkeiten und Eigendynamiken eines Systems. Sie operiert nicht mit einem einzigen Plan, sondern mit einem Spektrum von Szenarien, in denen unerwartete Ereignisse «emergieren» können: unbekannte Unbekannte. 

Wir kennen dafür ein unübertreffliches Vorbild: die evolutionäre Ingenieurin Natur. Sie arbeitet ohne Masterplan, sie wurschtelt sich je nach Umständen durch, und sie bastelt dabei stupend funktionstüchtige Strukturen. Ihr Rezept lautet Robustheit und Anpassungsfähigkeit. Robustheit bedeutet: Komplexe Systeme funktionieren auch dann, wenn Schlüsselkomponenten gestört oder beschädigt sind. Ein Grund dafür sind die Redundanzen in den Systemen. Gene zum Beispiel haben «Backup-Kopien». Wenn sie beschädigt sind, können die Duplikate die ausfallenden Funktionen übernehmen. Anpassungsfähigkeit bedeutet: Komplexe Systeme verfügen über einen Lernmechanismus. Im Falle von neuen Herausforderungen ändern sie ihn in kleinen Schritten, was zu neuen Funktionen führen kann. Die kontinuierliche Konkurrenz beider Strategien garantiert letztlich die äonenlange Persistenz und die immense Diversität der natürlichen Arten. Es ist, als wäre die Natur immer schon auf Ungewissheit eingestellt. Das Defizit traditioneller Technologie liegt so gesehen in ihrer «Künstlichkeit». Höchste Zeit, die Evolution stärker als Vorbild schätzen zu lernen. Vielleicht ist das die Lektion der Mikrobe. 

NZZ, 11.9.2021

Chimärenforschung fordert die Bioethik heraus

Chimären – Mischwesen aus Mensch und Tier – faszinieren seit alters. Wir kennen sie aus Mythen über Nixen, Kentauren oder Harpyien (Mensch-Vogel-Mischungen). Im 19. Jahrhundert nehmen sie in der Literatur Gestalt an als Kreaturen aus dem Labor meist ziemlich grössenwahnsinniger Forscher. Herbert G. Wells schrieb 1896 den Roman „Die Insel des Dr. Moreau“, in dem ein Forscher auf einer einsamen Insel Chimären produziert, mittels der damaligen Avantgardetechnologie der Vivisektion.  Sie mutet heute schon fast rührend grobschlächtig an, angesichts der aktuellen gentechnischen Möglichkeiten des Zusammenschnipselns auf molekularer Ebene. Im April 2021 gab ein Team amerikanischer, chinesischer und spanischer Wissenschafter in einem Artikel bekannt, einen Embryo aus Stammzellen von Mensch und Makakenaffe gezüchtet zu haben, also eine Mensch-Affen-Chimäre.   

Die Gentechnik schafft neuartige Organismen. Die Ausgeburten der Fantasie werden abgelöst von Ausgeburten des Labors. Man spricht von Biofakten, also von „gemachtem“ Leben. Heute besteht die Möglichkeit zur Herstellung neuer Spezies, und in diesem Sinn sind wir zu Fabrikanten eines Reichs natürlich-künstlicher Zwitterwesen geworden. Spielen wir „Evolution“? 

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Das wäre eine Übertreibung. Es gibt zwei entscheidende Unterschiede zur natürlichen Evolution. Erstens den Zeitfaktor, und zweistens den Zweckfaktor. Zum ersten: Was die Natur in Jahrmilliarden schuf, will der Mensch nun in vielleicht ein paar Jahrzehnten zusammenbasteln. Das zeugt von einem gerüttelt Mass an Überheblichkeit. Selbst wenn wir im Stande sind, neuartige Lebewesen zu fabrizieren, so wissen wir noch lange nicht, was wir damit in die Welt gesetzt haben. So gibt es in der Natur ölfressende Bakterien, welche die Gewässer säubern helfen. Und es mag durchaus seinen Nutzen haben, sie quasi noch künstlich „aufzupeppen“, um sie etwa 

bei Schiffshavarien einzusetzen. Was aber, wenn irgendwelche geänderten Lebensverhältnisse die Biester dazu bringen, plötzlich Lust auf Öl in unseren Kellern zu verspüren? Die Ökologie der Wechselwirkungen von künstlichen Organismen und bestehender Umwelt steckt erst in der Anfangsphase. Gen-technisches Wissen ist nur ein (kleiner) Teil des biologischen Wissens. 

Zum Zweckfaktor: Die natürliche Evolution – darüber besteht ein breiter wissenschaftlicher Konsens - kennt keinen Plan, keinen Designer, keine Zwecke. Sie hat deshalb das Lebewesen auch nicht als Rohmaterial oder Laborgerät „konzipiert“. Die künstliche Evolution dagegen hat einen Designer, den Menschen. Und er  schafft Lebewesen – Biofakte – zum Experimentieren. Dieses Experimentieren wiederum dient bestimmten Zwecken. Solche Zwecke sind verhandelbar. Was auch immer mit dem Tier im Labor geschieht, es wird ihm eben angetan. Und dieses Antun steht a priori unter dem Zeichen einer Wahl. Jede Wahl verlangt eine Rechtfertigung. Kein biomedizinisches Experiment ist in diesem Sinne „unschuldig“.

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Nun geht es den Forscherinnen und Forschern besagter Studie nicht darum, aus Chimären-Embryonen im Blastozystenstadium adulte Lebewesen – wo-möglich „Monster“ -  zu entwickeln. Im Fokus steht vielmehr die Technik der Chimärenfabrikation. Unmittelbares Ziel ist die Schaffung des Nachschubs von Stammzellen, die sich für Forschung und Therapie verwenden lassen. Und das ist ein ehrbares Vorhaben – oder sagen wir vorsichtig: ein halb-ehrbares. 

Warum? Die Stammzellenforschung kennt durchaus rechtliche und ethische Regulationen. In den USA verbietet zum Beispiel seit 2015 ein Moratorium die öffentliche Unterstützung solcher Forschung an Affen. Das Problem liegt da-rin, dass ein solches Moratorium die wissenschaftliche Neugier und Ambition nicht dämpft. Sind diese einmal geweckt, lassen sie sich schwer zügeln. Im Gefolge von Experimenten, wie man sie jetzt durchgeführt hat, könnte die Wissenschaft den Druck auf die Politik erhöhen, die Zügel zu lockern. Tat-sächlich aktualisierte die Internationale Gesellschaft für Stammzellenforschung (ISSCR: International Society for Stem Cell Research) im Mai 2021 ihre Richtlinien. Sie sind erwartungsgemäss vage und flexibel. Sie betonen die Notwendigkeit, „schrittweise vorzugehen“ und die Chimärenforschung in einem frühen Stadium - „zu wohldefinierten Zeitpunkten“ - der Embryoentwicklung zu unterbinden. 

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Das sind Communiqué-Plattitüden. Denn werfen wir kurz einen genaueren Blick auf die beiden Kriterien. Sie erweisen sich als nicht eindeutig. Ein erkenntnishungriger Forscher interpretiert nämlich „schrittweise“ als „stets einen Schritt weiter“ – welche Demarkationslinien ihm auch ethische Kommissionen ziehen. Ich würde sogar behaupten, wer nicht zumindest daran denkt, einen Fuss über vorgegebene Grenzen zu setzen, sei kein echter Forscher, vor allem, wenn es um bedeutenden und folgenreichen Erkenntnisgewinn geht. Und ethische Grenzen sind in einem solchen Fall leicht zu überschreiten. 

Das demonstriert vor allem das zweite Kriterium. In der Stammzellenforschung gilt die 14-Tage-Regel: Einen Embryo soll man nicht über 14 Tage hin-aus weiter wachsen lassen (die Schweiz kennt sogar eine 7-Tage-Regel). Der Grund dafür hängt mit dem sogenannten „Primitivstreifen“ im frühen Embryo zusammen, welcher die selbstorganisierte Ausdifferenzierung in die fundamentalen Zelltypen anzeigt. Das mutet nun doch einigermassen kurios an. Soll sich der Embryo nach 14 Tagen quasi mit einem Schlag zu einem „moralischen“ Wesen gemausert haben? Die Grenze definieren nota bene nicht Politiker, die rechenschaftspflichtig wären, sondern Bioethikgremien, die sich mehr oder weniger überzeugend auf „die Natur“ berufen. Wie aber kann ein natürlicher Prozess den moralischen Status eines Lebewesens festlegen? Ein Kommentar in der Zeitschrift „Nature“ aus dem Jahr 2016 statuiert denn auch klipp und klar: „Die 14-Tage-Regel wurde nie als klare Linie verstanden, die den Anfang des moralischen Status eines Embryos markiert. Sie ist ein Werkzeug der Public Policy, welches das Forschungsterrain absteckt und gleichzeitig die ethische Perspektivenvielfalt respektiert.“  Im Klartext: Die Forscher tun so, als befolgten sie ethische Richtlinien, in Wirklichkeit justieren sie die Richtlinien je nach Stand der Erkenntnis. Sie schaffen Laborkreaturen, und wenn diese ihren Dienst getan haben, sollen sie „guten“ Gewissens abgetötet werden. Ich nenne das ethische Frivolität. So ist es auch folgerichtig, dass in den neuen Richtlinien der ISSCR vom Mai 2021 die 14-Tage-Regel fehlt. 

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Forschungslogik  ist mächtiger als Forschungsethik. Die Versuchung der Grenzüberschreitung ist die Adjudantin des Wissenschafters. Die vage und flexible Formulierung von ethischen Richtlinien ermuntert im Übrigen zu Kosten-Nutzen-Erwägungen: Wenn Erkenntnisgewinne an Menschen-Affen-Chimären gross sind - wie sollte man sie dann durch ethische Bedenken ungenutzt lassen? Würden sich weiterentwickelte Misch-Embryonen - beispielsweise mit geeignetem neuronalen Gewebe - nicht viel besser als Modelle für Krankheiten wie etwa Alzheimer eignen? Die Frage stellt sich vor allem angesichts potenter Techniken wie der Genom-Editierung. 

Die Pandorabüchse ist geöffnet. Mit der Chimärenforschung erreicht die Biologie definitiv ein prekäres Niveau. Das heisst, ihre wichtigen Probleme sind zunehmend nicht „reine“ wissenschaftliche Fragen, sondern ethisch aufgeladen, sozusagen Problem-„Chimären“. Und hier stellt sich die Vertrauensfrage neu: Wird der Blick auf atemberaubende Erkenntnisziele den Blick auf die ethischen Richtlinien vergessen machen? Das Dilemma ist offensichtlich. Wir haben es mit ethisch überaus komplexen Forschungsgebieten zu tun, über die nur Experten ein qualifiziertes Urteil abgeben können. Und gerade deshalb bürden wir Experten eine hohe – manche sagen: eine unverantwortlich hohe – Verantwortungslast auf.  Ob sie sie tragen können, bleibt abzuwarten. Eine Dosis Misstrauen ist jedenfalls geraten. Die wissenschaftliche Fantasie erweist sich als ungemein wandelbar und erfinderisch. Das Mögliche zieht sie magisch an, so ethisch problematisch es auch sein mag. Und wie sagte Dürrenmatt: Das Mögliche ist ungeheuer.