Primäres Bewusstsein bei Mikroben entdeckt

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Im Rahmen der Bewusstseinsforschung stellt sich die Frage, ab welcher Stufe der Evolution sich ein rudimentäres Bewusstsein zeigt. Nachdem man bei Schimpansen usw. Bewusstsein feststellen konnte, ist es nun gelungen auch bei Mikroben Bewusstseinsprozesse nachzuweisen.

Prokaryoten umfassen die Bakterien und Archaeen, also die einfachsten und frühesten Lebewesen, die wir kennen. Es sind Mikroben ohne Zellkern, die aber ein Chromosom besitzen, mit dessen Hilfe sie sich fortpflanzen. Im Rahmen der Bewusstseinsforschung stellt sich die Frage, ab welcher Stufe der Evolution sich ein rudimentäres Bewusstsein zeigt. Durch raffinierte Tests hat man vor einigen Jahren herausgefunden, dass Schimpansen, Elefanten oder Raben Bewusstsein zeigen. Nun kann man aber auch primäres Bewusstsein bei Prokaryoten nachweisen.

Primäres Bewusstsein ist eine einfache Bewusstseinsform, die etwa mit den Funktionen eines Unterbewusstseins vergleichbar ist. Es beinhaltet nicht das Selbst- oder Ich-Bewusstsein, das wir von uns Menschen kennen. Bewusstsein ist ein informationsverarbeitender Prozess und dient einem Lebewesen dazu, sich auf neue Anforderungen oder geänderte äußere Umstände einzustellen. Wenn das Lebewesen zwischen möglichen Handlungsalternativen auf nicht determinierte Weise entscheidet und die Entscheidung zur Befriedigung seiner Bedürfnisse dient, dann kann man zumindest von primärem Bewusstsein ausgehen (zur Definition von Bewusstsein siehe: Klaus-Dieter Sedlacek, „Der Widerhall des Urknalls“, Norderstedt 2012, S. 148). Andererseits kann man nicht von primärem Bewusstsein ausgehen, wenn Handlungen ausschließlich eine automatische Reaktion auf Umweltreize sind und keinerlei Entscheidungen zwischen Alternativen erkennen lassen.

Prokaryoten haben Geißeln, um sich schwimmend fortbewegen zu können. Die Beweglichkeit kann ihnen nur nützen, wenn sie erkennen, wohin sie schwimmen sollen. Aus ihrer Orientierungsreaktion (Taxis), das heißt, ihrer Ausrichtung nach einem Reiz oder einem Umweltfaktor lassen sich Rückschlüsse auf jenen informationsverarbeitenden Prozess ziehen, der eine Voraussetzung für Bewusstsein ist. Man unterscheidet zum Reiz gerichtete Reaktionen und vom Reiz weggerichtete Meide- oder Schreckreaktionen (negative Taxis).

Bei einer Chemotaxis erfolgt beispielsweise die Ausrichtung nach der Konzentration eines Stoffes. Aerotaxis ist die Orientierung zum Sauerstoff. Es handelt sich um eine besondere Form von Chemotaxis oder Energietaxis. Phototaxis ist die Orientierung an der Helligkeit und Farbe des Lichts und Galvanotaxis die Orientierung an elektrischen Feldern um nur ein paar Taxisarten zu nennen. Im Internet findet sich ein kleines Video über das Pantoffeltierchen (Paramecium), wie es sich an einem elektrischen Feld ausrichtet (youtu.be/-U9G0Xhp3Iw).

Viele Bakterien können gleichzeitig die Konzentration von Futtersubstanzen, Sauerstoff oder Licht erkennen und sich danach ausrichten. Solange sie z.B. keine Futtersubstanz erkennen, schwimmen sie eine Zeit lang in eine zufällige Richtung und wechseln anschließend die Richtung, um wieder eine Zeit lang in eine andere Richtung weiterzuschwimmen. Bei geringer werdender Konzentration wechseln sie häufig die Richtung, bei zunehmender Konzentration schwimmen sie dagegen zielgerichteter zum Ort der höheren Konzentration. Sie zeigen ein gleiches Verhalten in Bezug auf die Sauerstoffkonzentration und auf Licht (vgl. Cypionka, „Grundlagen der Mikrobiologie“, 3. Aufl., Springer 2006, S. 33f.)

Aus dem Verhalten kann man ableiten, dass die Bakterien zeitlich auflösen können, ob die Konzentration geringer oder stärker wird. Sie können also Änderungen in den Umweltbedingungen feststellen, indem sie einen vorherigen Zustand auf irgendeine Weise speichern. Schon allein dadurch erkennt man das Vorhandensein eines informationsverarbeitenden Prozesses. Die Mikroben zeigen zudem ein Bedürfnis (= Neigung ein Ziel zu verfolgen), zum Ort der höheren Futter- oder Sauerstoffkonzentration zu schwimmen.

Es kann aber auch vorkommen, dass zwei unterschiedliche Bedürfnisse nicht miteinander vereinbar sind. Beispielsweise kann die höhere Sauerstoffkonzentration entgegengesetzt vom Ort der höheren Futterkonzentration liegen. Zwischen den beiden Orten, an denen je ein anderes Bedürfnis befriedigt wird, gibt es eine Stelle, an der die Bewertung, welcher Reiz stärker ist, gleich ausfällt. Der Mikrobe muss sich entscheiden, welchem Reiz sie nachgeht, d.h., zu welchem Ort sie schwimmen soll. Die Entscheidung kann nicht determiniert fallen, weil vorausgesetzt wird, dass die Stärke der Reize von der Mikrobe gleich bewertet wird. Wir haben es in diesem Fall mit einer nicht determinierten Entscheidung zwischen Handlungsalternativen zu tun. Es ist die Entscheidung in die eine oder in die andere Richtung zur Befriedigung eines Bedürfnisses zu schwimmen.

Zusammenfassend gilt: Im Verhalten der Mikroben kann man einen informationsverarbeitenden Prozess erkennen, der bei Änderungen der Konzentration verschiedener Stoffe, also der Umweltbedingungen, eine nicht determinierte Entscheidung zwischen Handlungsalternativen trifft, die zum zielgerichteten Verhalten zur Befriedigung von Bedürfnissen führt. Das bedeutet: Mikroben zeigen primäres Bewusstsein. - Klaus-Dieter Sedlacek

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Kommentare zum Artikel

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Gravatar: Elmar Oberdörffer

"Es gibt Orte, da schwimmen fast alle Bakterien zur höheren Futterkonzentration. Es gibt andere Orte, da schwimmen fast alle Bakterien zur höheren Sauerstoffkonzentration. Und es gibt Orte, da schwimmen etwa 50% in die Richtung der einen Konzentration und weitere 50% schwimmen in die andere Richtung. Daraus schließt der Versuchsleiter, dass das Bakterium gleich starke Neigungen hat in die eine oder in die andere Richtung zu schwimmen." Ich schließe daraus etwas ganz anderes. Ich schließe daraus, daß die Sensitivitäten der Bakterien für die Sauerstoffkonzentration und die Futterkonzentration bei jedem Bakterium ganz individuell eingestellt sind, sodaß in dem Falle, daß die Hälfte der Bakterien in die eine Richtung und die andere Hälfte in die andere schwimmt, jedes Bakterium dem von ihm als stärker empfundenen Reiz folgt, es also keine nichtdeterminierte Entscheidung zwischen zwei gleich attraktiven Möglichkeiten trifft. Die Tatsache, daß auch in scheinbar eindeutigen Situationen nur "fast alle" Bakterien in die eigentlich zu bevorzugende Richtung schwimmen, spricht jedenfalls sehr für meine Annahme, daß die Sensitivitäten für die beiden Reize bei jedem Bakterium ganz individuell eingestellt sind.

Gravatar: MicroHirn

Herr Sedlacek,

es handelt sich bei Ihrer Annahme um eine höchst spekulative Deutung, die sich weder durch Vergleiche mit neuronal höher strukturierten Lebewesen noch mit Statistik belegen läßt und eine direkte Abhängigkeit von der Definition was Bewußtsein ausmacht besitzt.
Es gibt sogar spezielle Aspiranten, die meinen Steine seien lebendig, weil alles ja irgendwie 'Schwingung' sei.
Ihr Versuchsleiter braucht mehr als Statistik, nämlich die genaue Kenntnis über die jeweiligen Zustände der Bakterienanteile, die ja nur generalisiert als genau gleich angenommen wurden. Sind sie aber nicht, denn auf dieser molekularen Ebene kommt es sogar auf die Ionenverteilung im periplasmatischen Raum oder der Plasmamembranan, auf den Zustand und das Potential der Rezeptoren, ihren energetischen Zustand, bis hin zu einer veränderten Genetik, die aerotaktisches Verhalten bevorzugt (Mutanten).
Gerade bei den Taxien ist noch viele unverstanden und bedarf der genaueren Erforschung, hier nun vorschnell ein Bewußtsein zu postulieren, soll natürlich gewissen Erklärungnöten hinsichtlich der Evolution abhelfen, dient aber nicht wirklich einem wissenschaftlichen Erkenntnisgewinn. Als gewagte Hypothese kann man es stehen lassen, sollte aber nicht so tun, als hätte man tatsächlich 'primäres Bewußtsein' entdeckt. Das ist dann doch zu vollmundig.

Gravatar: Rüdiger Braun

Vielen Dank für ihre Einschätzung. Ich hatte schon die Befürchtung dieser esoterische Quatsch bleibt unkommentiert.
Wie lange es wohl noch dauert es bis ein Bakterium seine Menscherechte beim EUGH einklagen darf. Diese Welt ist so kaputt...

Gravatar: Klaus-Dieter Sedlacek

Antwort zu Ihrer Aussage: "Es gibt aber gar keine Möglichkeit, festzustellen, ob das Bakterium in einer gegebenen Situation zwei Reize gleich stark empfindet."
Der amerikanische Philosoph Thomas Nagel fragte in einer Studie von 1974: "Wie ist es eine Fledermaus zu sein?" und wollte wissen, ob man aus der subjektiven Sicht der Fledermaus die Welt wahrnehmen kann. Er kam zu dem Schluss, dass niemand wissen kann, wie die Fledermaus die Welt wahrnimmt. Es ist allerdings auch so, dass niemand wissen kann, wie unsere Mitmenschen die Welt wahrnehmen. Ja, unsere Mitmenschen könnten sogar intelligente Automaten sein. Wir hätten nicht die Möglichkeit, das Gegenteil zu beweisen, weil wir nicht wissen, wie sie fühlen. Wir können allenfalls Mitgefühl entwickeln, wenn sie uns erzählen, was sie fühlen. Aber hätte nicht auch ein intelligenter Automat die Möglichkeit zu behaupten, dass er etwas fühlt?
Trotzdem haben Verhaltenspsychologen bei Schimpansen, Elefanten oder Raben und auch noch weiteren Tierarten Bewusstsein festgestellt und natürlich auch bei unseren Mitmenschen. Wie kann das sein?
Die Antwort liegt in der Wahl des Standpunkts, von dem aus argumentiert wird. Nimmt man einen objektiven Standpunkt ein, dann darf man nur das beobachtete Verhalten bewerten. Wenn ich sehe, dass sich mein Mitmensch genauso verhält, wie ich mich verhalten würde, dann gehe ich davon aus, dass er Bewusstsein hat. Wenn der Verhaltenspsychologe sieht, dass der Schimpanse alle Kriterien erfüllt, die Bewusstsein definieren, dann geht er davon aus, dass der Schimpanse Bewusstsein hat. Was für Gefühle der Schimpanse dabei entwickelt, weiß er natürlich nicht, weil er nicht den subjektiven Standpunkt des Schimpansen einnehmen kann.
Wie kann man vom objektiven Standpunkt aus feststellen, ob ein Bakterium in einer gegebenen Situation zwei Reize gleich stark empfindet? Ganz einfach: Der Versuchsleiter, der die Bakterien beobachtet, braucht nur ein wenig Statistik. Es gibt Orte, da schwimmen fast alle Bakterien zur höheren Futterkonzentration. Es gibt andere Orte, da schwimmen fast alle Bakterien zur höheren Sauerstoffkonzentration. Und es gibt Orte, da schwimmen etwa 50% in die Richtung der einen Konzentration und weitere 50% schwimmen in die andere Richtung. Daraus schließt der Versuchsleiter, dass das Bakterium gleich starke Neigungen hat in die eine oder in die andere Richtung zu schwimmen. Das Bakterium muss sich also entscheiden. Ob das Bakterium dabei etwas empfindet, kann er tatsächlich nicht sagen, denn dann würde er wieder mit dem subjektiven Standpunkt argumentieren. Und was vom subjektiven Standpunkt ausgehend das Bakterium empfindet, kann der Versuchsleiter genausowenig sagen, wie das, was sein Mitmensch empfindet.
Da man nicht voraussehen kann, welche Entscheidung ein bestimmtes Bakterium trifft, muss man davon ausgehen, dass die Entscheidungen nicht determiniert sind. Determiniertheit wird als die Abhängigkeit von einer Ursache definiert. Eine Ursache für die Entscheidung des Bakteriums ist aber nicht erkennbar. Alles andere wäre nur eine nicht beweisbare Vermutung.
Auch wenn es schwer fällt, das zuzugestehen: Das Bakterium erfüllt bis auf das Kriterium für ein Selbstbewusstsein alle Kriterien anhand denen Bewusstsein definiert wird und zwar auf die gleiche Weise wie eine menschenähnlichere Tierart.
Wenn wir dem Bakterium allerdings kein primäres Bewusstsein zugestehen wollen, dann bleibt uns Menschen immerhin noch die Möglichkeit Bewusstsein als etwas zu definieren, was nur Menschen haben oder man könnte Bewusstsein als etwas definieren, was nur Säugetiere haben. Dann könnten wir wenigstens Tiere mit einschließen, die uns ähnlich sind.

Gravatar: Elmar Oberdörffer

Ich weiß nicht, was das Bakterium macht, wenn es wirklich zwei Reize gleich stark empfindet, die verschiedene Reaktionen auslösen. Es gibt aber gar keine Möglichkeit, festzustellen, ob das Bakterium in einer gegebenen Situation zwei Reize gleich stark empfindet. Daher gibt es auch keine Möglichkeit, meine Behauptung "Das Bakterium folgt immer dem stärkeren = stärker empfundenen Reiz" zu widerlegen. Aber nehmen wir einmal an, das Bakterium gerate wirklich einmal in eine Situation, in dem es zwei gleichzeitg einsetzende und ab da zeitlich konstante Reize, die verschiedene Reaktionen auslösen, als genau gleich stark empfindet. Jetzt hat es drei Möglichkeiten: gar nichts tun, Reaktion 1 ausführen, Reaktion 2 ausführen. Was es dann tut, hängt vom zeitlichen Verlauf der Reizempfindungen ab. Bei Lebewesen ist die Empfindung eines zeitlich konstanten physikalischen oder chemischen Reizes nicht konstant, meistens nimmt sie mit der Zeit ab (Gewöhnungseffekt), sie kann aber auch zunehmen. Wenn nun der zeitliche Verlauf der Empfindungsstärke der beiden Reize verschieden ist, und ich halte es für äußerst unwahrscheinlich, daß er das nicht ist, dann wird bereits nach kurzer Zeit einer der beiden anfänglich gleich stark empfundenen Reize stärker empfunden und die entsprechende Reaktion auslösen. Von einer freien, nicht determinierten, bewußten Entscheidung des Bakteriums kann aber dann keine Rede sein.

Gravatar: Klaus-Dieter Sedlacek

Ich habe eine Frage zu Ihrer Aussage: "Ich bezweifle das und behaupte, das Bakterium folgt immer dem stärkeren Reiz."
Was macht das Bakterium Ihrer Meinung nach, wenn die Reize gleich stark sind, wenn also wie vorausgesetzt keiner der Reize stärker ist?

Gravatar: Klimax

Nun, die Populärwissenschaft setzt alles daran, uns einzureden, daß auf der einen Seite Bakterien und Mikroben einen freien Willen haben, auf der anderen Seite der Mensch aber nicht. So bleiben wir dann ja zum Glück doch unterschieden. Haha! Es ist wirklich köstlich zu sehen, wie man alles daran setzt, die von Freud diagnostizierten angeblichen "Kränkungen" der Menschheit durch immer weitere Entdeckungen noch zu überbieten.

Gravatar: MicroHirn

Gewagte Hypothese ein Proto-Bewußtsein in die Signalzustände konkurrierender Rezeptoren hineinzuinterpretieren. Klingt natürlich dann besonders plausibel, wenn man die Beschreibungen dazu aus dem Vokabel- Inventar der 'Bewußtseinsfähigkeiten' entlehnt.
Als nächstes wird man vermutlich herausfinden wovon so eine Mikrobe träumt ;-)
Wohin führt eine Mentalisierung der Organismenwelt, bzw. wohin soll sie führen?
Das alles von Anfang an'beseelt# war, dass das Bewußtsein immanent und kreativ ein Faktor komplexer Strukturen ist? Die Problematik des Bewußtseins wird damit nur nach vorne verlegt, die Antworten, worum es sich eigentlich handelt, bleiben trotzdem verborgen.

Gravatar: Elmar Oberdörffer

"Zwischen den beiden Orten, an denen je ein anderes Bedürfnis befriedigt wird, gibt es eine Stelle, an der die Bewertung, welcher Reiz stärker ist, gleich ausfällt". Diese Stelle gibt es tatsächlich, aber woher will man wissen, wo diese Stelle für ein bestimmtes Bakterium genau ist? Da müßte man schon in das "Bewußtsein" des Bakteriums hineinschauen können, und das kann man nicht. Sie behaupten, Herr Sedlaczec, das Bakterium treffe an dieser Stelle eine nicht determinierte Entscheidung, habe also eine Art "Willensfreiheit". Ich bezweifle das und behaupte, das Bakterium folgt immer dem stärkeren Reiz. Und was das "Bewußtsein" des Bakteriums angeht: Man kann heute leicht aus Plastik, Metall und ein paar Mikrochips ein Modell eines Bakteriums bauen, das ein paar "Sinnesorgane", also Sensoren, für bestimmte Signale = Reize der Außenwelt hat, und das man programmieren kann, auf diese Reize in bestimmter Weise zu reagieren. Es findet in diesem Bakterienmodell also eine Verarbeitung von Informationen statt. Trotzdem würde wohl niemand behaupten, dieses Gebilde habe ein Bewußtsein. Das hat es ebensowenig wie mein Laptop, auf dem ich dies schreibe, und der eine viel höhere Leistung in der Informationsverarbeitung hat, als sie für ein Modell eines Bakteriums nötig wäre. Um von Bewußtsein zu reden, meine ich, ist es erforderlich, daß das Objekt, das Bewußtsein haben soll, erkennen kann und erkennt, daß es ein von seiner Außenwelt / Umwelt / Umgebung verschiedenes und abgegrenztes Objekt ist. Und das soll ein Bakterium können?

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