Die Frage Wozu ist Sex gut? stellte schon den Schöpfer der Evolutionstheorie, Charles Darwin, vor ein Rätsel, das die Biologie bis heute nicht befriedigend lösen konnte. Populationsgenetisch hat die sexuelle Fortpflanzung gegenüber der asexuellen einige entscheidende Nachteile, und doch hat sie sich weitgehend durchgesetzt.
Die Frage "Wozu ist Sex gut?" stellte schon den Schöpfer der Evolutionstheorie, Charles Darwin, vor ein Rätsel, das die Biologie bis heute nicht befriedigend lösen konnte. Populationsgenetisch hat die sexuelle Fortpflanzung gegenüber der asexuellen einige entscheidende Nachteile, und doch hat sie sich weitgehend durchgesetzt.
Ein Forscherteam um Christos Papadimitriou an der US-Universität Berkeley hat als neues Erklärungsmodell die "Mischbarkeit" ("Mixability") von Genen ins Spiel gebracht, die robustere, weil genetisch flexiblere Organismen hervorbringt.
Sex "unökonomisch"
Bisherige Überlegungen zur Rolle von Sex in der Evolution sind von der Annahme ausgegangen, dass die geschlechtliche Fortpflanzung dazu dienen müsse, die Fitness der Population zu erhöhen, also ihre Überlebens- und Vermehrungsfähigkeit. Sex ist aber nicht nur wegen der Partnersuche und des Energieverbrauchs reichlich "unökonomisch", es gibt einen weiteren Haken: Selbst wenn ein Sexualpartner einen nahezu perfekten Satz von Genen mitbringt, verwässert dieser Genpool durch die Rekombination mit den Genen eines weniger perfekten Partners nach ein paar Generationen schon wieder und der Vorteil der sehr guten Gene verliert sich für die Gesamtpopulation.
Die Frage beschäftigt auch Christos Papadimitriou, Professor für Computerwissenschaft an der University of California Berkeley, seit vielen Jahren. Gemeinsam mit dem Biologen Adi Livnat entwarf er daher einen radikalen Gedanken, erzählte der Forscher: "Was, wenn Sex die Fitness nur ziemlich mittelmäßig verbessert? Was, wenn er für etwas anderes gut ist? Und dieses andere ist der eigentliche Sinn und Zweck von Sex in der Evolution."
Per Computersimulation gelangten die Forscher zunächst zu dem erwartungsgemäßen Schluss, dass die asexuelle Vermehrung die Fitness der Population erhöht, schließlich wird die Erbinformation der besten Gene unverändert weitergegeben. Schon überraschender kam das Resultat, dass die Selektion bei der geschlechtlichen Fortpflanzung die "Mischbarkeit" ("Mixability") von Genen erhöht.
Nicht die besten, sondern die richtigen
Laut Papadimitriou werden dabei also nicht unbedingt die besten Gene, sondern die richtigen, weil am flexibelsten kombinierbaren Genvarianten bevorzugt. Mit anderen Worten: Die Mischbarkeit beschreibt eine Maßzahl für die Kombinationsfähigkeit von den Allelen (Genvarianten) mit anderen Allelen. Je höher sie ist, desto flexibler und widerstandsfähiger wird das Genom und kann beispielsweise Mutationen besser ausgleichen.
Aufbauend auf dem Mixability-Konzept schreibt das Team um Papadimitriou derzeit an einer neuen spieltheoretischen Arbeit mit einem nicht minder spektakulären Ansatz. Die Annahme: Die schwache Selektion der Evolution, bei der alle Fitnesswerte nahe beieinander liegen, ist nichts anderes als ein relativ simpler Algorithmus, der von Lerntheoretikern "Boosting", von Informatikern "Multiplicative Weight Update" genannt wird. Grundlage ist vereinfacht gesagt ein Spielszenario, bei dem die Werte der Spieler in jeder Runde basierend auf ihrer Performance nach oben oder unten korrigiert werden.
Anhand von Wahrscheinlichkeitsberechnungen lassen sich so Schlüsse auf die zukünftige Performance der Spieler und das Gesamtsystem ziehen. "Die Spieler sind die Gene, die Strategien sind die Genvarianten (Allele), der allgemeine Nutzen ist die Fitness des Organismus, die Wahrscheinlichkeiten sind die Frequenzen der Allele. Das Spiel wird durch mehrere Updates gespielt", so Papadimitriou über den Algorithmus: "Die Gleichungen der Evolution machen genau das, das ist der Algorithmus der Evolution".
