Jeder Mensch ist, genetisch gesehen, eine halbe Banane. Das oder Ähnliches wird immer wieder behauptet. Natürlich stimmt es, dass alle Lebewesen mehr oder weniger verwandt sind. Aus genetischer Sicht trennen uns nur knapp zwei Prozent von Schimpansen und wir haben auch gemeinsame Gene mit der Banane. Es sind allerdings – je nach verwendeter Vergleichsmethode – nur zwischen 17 und 25 Prozent. Und wir können sogar bestimmen, wann sich unser gemeinsamer Weg durch die Evolution getrennt hat (ich verzichte auf Wortwitze in Richtung Bananensplit).

Die Grundlage für diese Information liegt in folgender Gleichung:

Sie ist das Resultat der sogenannten neutralen Theorie der molekularen Evolution, die der japanische Genetiker Motoo Kimura in den 1960er-Jahren aufgestellt hat.

Wenn man sich die Evolution im klassischen Sinn von Charles Darwin vorstellt, dann vermutlich meist irgendwie so: Ein Lebewesen erfährt durch eine zufällige Mutation eine Veränderung, die ihm einen Vorteil gegenüber den anderen Lebewesen verschafft. Es ist damit besser an die herrschenden Umweltbedingungen angepasst und kann sich erfolgreicher fortpflanzen. Im Lauf der Zeit etabliert sich diese Mutation. Wenn so etwas immer wieder passiert, entsteht irgendwann eine neue Art.

Diese Beschreibung ist nicht direkt falsch, allerdings weit von der viel komplexeren Realität entfernt. Erstens sind bei Weitem nicht alle Mutationen von der Art, die einem Lebewesen einen Vorteil verschaffen – ganz im Gegenteil. Aber, und das war die Hypothese von Kimura, viele Mutationen spielen vielleicht auch gar keine Rolle. Sie sind neutral, bieten also weder Vor- noch Nachteile. Denn unser Erbgut funktioniert nicht wie ein Computerprogramm, bei dem jede Codezeile einen konkreten Zweck erfüllt. Viele Sequenzen der DNA sind redundant beziehungsweise so beschaffen, dass eine Veränderung keine weiteren Auswirkungen auf den Organismus hat. Solche neutralen Mutationen unterliegen daher nicht direkt der evolutionären Selektion (beziehungsweise nur dann, wenn sie vielleicht irgendwann später unter veränderten Umweltbedingungen plötzlich relevant werden). Sie erfolgen mit annähernd konstanter Rate, und das wird durch die obige Formel beschrieben.

Eine molekulare Uhr

Es geht dabei um die Frage, wie schnell sich neue Mutationen in einer Population dauerhaft durchsetzen. N beschreibt die Anzahl der Individuen der Population. Wenn es sich um eine diploide Population handelt – wie es zum Beispiel bei Menschen der Fall ist –, dann besitzt jedes Individuum zwei Kopien der genetischen Information (einmal vom Vater und einmal von der Mutter); u bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, mit der eine Mutation an einem Gen (in einer Generation) entsteht; und der Faktor µ gibt die Fixierungswahrscheinlichkeit an, also die Chance, dass die Mutation irgendwann in der gesamten Population auftaucht. Die Formel errechnet daraus die Rate der evolutionären Veränderung.

Eine neue Mutation betrifft zu Beginn nur eine von 2N Genkopien, und jede davon hat die gleiche Wahrscheinlichkeit, sich in der gesamten Population auszubreiten. Folglich kann man µ mit 1/(2N) ansetzen, wodurch sich die Formel zu K = u vereinfacht. Oder anders gesagt: Die Rate der evolutionären Veränderung entspricht der Mutationsrate und hängt nicht von der Populationsgröße ab.

Das ist – in sehr vereinfachter Version – die mathematische Begründung für die sogenannte molekulare Uhr, mit der sich berechnen lässt, wie lange die genetische Trennung zweier Arten zurückliegt. Bei der Banane und uns Menschen beträgt das demnach etwa 1,5 Milliarden Jahre. Deswegen muss auch niemand ein schlechtes Gewissen haben, diese entfernten Verwandten zu verspeisen.