Zellularautomaten
Artificial LifeEines der großen ungelößten Probleme in der Biologie ist, eine exakte Definition des Begriffes Leben anzugeben. Wo liegt die genaue Grenze zwischen den Zuständen lebend und tot ? Sicher kann man einige Eigenschaften nennen, die Lebewesen auf jeden Fall besitzen müssen, wie z.B. Interaktion mit der Umwelt und die Fähigkeit zur Fortpflanzung. Doch reichen diese beobachteten Eigenschaften nicht aus, um in Zweifelsfällen, wie z.B. bei den Viren, eine sichere Zuweisung des Prädikates lebendig zu ermöglichen. Gibt es vielleicht sogar verschiedene Grade der Lebendigkeit ?
Der von der traditionellen Biologie eingeschlagene Weg zur Klärung dieser Fragen war ausschließlich analytisch: Es wurden die in der Natur vorkommenden Lebewesen beobachtet und auch zerlegt, um ihre Bestandteile wiederum zu beobachten. So wird sehr häufig in den Naturwissenschaften vorgegangen, um grundlegende Gesetzmäßigkeiten aus einer Vielzahl von Spielarten herauszufiltern. Die ALife-Forschung beschreitet jedoch genau den dazu komplementären Weg, die synthetische Methode, die ebenfalls oft in den Naturwissenschaften Anwendung findet. ALife ist "synthetische Biologie".
Die Grundannahme dieser Wissenschaft, sozusagen das "ALife-Axiom", besteht darin, dass Leben als ein ganz allgemeines Prinzip mit gewissen charakteristischen Eigenschaften aufgefaßt werden kann. Insbesondere bedeutet dies, dass Leben nicht zwingend so aussehen muss, wie das Leben, das sich auf Basis der Kohlenstoffchemie auf der Erde entwickelt hat. Mit dem synthetischen Ansatz, mit der Konstruktion künstlicher Systeme, die lebensähnliches Verhalten zeigen, kann ein viel größerer Bereich des Raumes der möglichen Lebensformen erforscht werden als dies bei Beschränkung auf das terrestrische Leben möglich ist. Mit dieser vergrößerten Wissensbasis sollte es dann leichter fallen, die allgemeinen Gesetzmäßigkeiten des Lebens zu finden und damit auch zu klären, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Letztlich ist das Ziel der ALife-Forschung, eine Definition des Begriffes Leben anzugeben und eine richtige theoretische Biologie zu entwickeln, die nicht auf Aussagen über einige wenige beobachtete Lebensformen beschränkt ist. Häufig besteht das Streben der Wissenschaftler natürlich auch darin, die gefundenen Prinzipien lebender Systeme als Technologie für den Menschen nutzbar zu machen, was besonders auf den Gebieten Robotik und Computerprogrammierung in zunehmendem Maße geschieht.
Ist denn nun eine dieser Gesetzmäßigkeiten des Lebens schon gefunden worden ? Wenn diese Frage in einem Fall bejaht werden kann, dann handelt es sich mit Sicherheit um das Phänomen, das als Emergenz bezeichnet wird. Das Prinzip der Emergenz wird oft folgendermaßen formuliert: "Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile." Genauer gesagt, wird eine Eigenschaft eines Systems als emergent bezeichnet, wenn sie zur Beschreibung der Einzelteile des Systems nicht erforderlich ist. Der Verbund aller Zellen im menschlichen Körper beispielsweise zeigt Eigenschaften, die von einer einzelnen Zelle nicht hervorgebracht werden können. Das durch das Zusammenspiel der vielen relativ einfachen Zellen emergierende Verhalten ist sehr viel komplexer als das Verhalten einer jeden Zellen alleine.
Am Phänomen Emergenz wird deutlich, dass Leben etwas mit Struktur und nicht so sehr mit Materie zu tun hat. Wichtig ist die Organisation der Einzelteile zu einer Gesamtheit. Unwichtig dagegen ist, woraus die Einzelteile bestehen, ob sie also organische Moleküle oder Computerprogramme sind.
Auf den folgenden Seiten können Sie die Emergenz komplexer Verhaltensweisen selbst beobachten, nämlich am Beispiel sogenannter Zellularautomaten, Gebilden, die aus vielen einfachen Einzelteilen bestehen.
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