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Lexikon der Biologie: Analogie - eine Erkenntnis- und Wissensquelle

ESSAY

Franz M. Wuketits

Analogie – eine Erkenntnis- und Wissensquelle

Der aus dem Griechischen stammende Ausdruck Analogie bedeutet allgemein Entsprechung, Ähnlichkeit oder richtiges (gleiches) Verhältnis. Zwei oder mehrere Gegenstände werden als analog zueinander bezeichnet, wenn sie aufgrund ihrer Ähnlichkeit miteinander vergleichbar sind. Der Begriff Analogie spielt in verschiedenen Wissenschaften und in der Philosophie eine wichtige Rolle. Seine philosophiehistorische Diskussion geht auf die Antike (Platon, Aristoteles) zurück. Zum einen sind in der Geschichte der Wissenschaften neue Erkenntnisse wiederholt durch Analogieschlüsse gewonnen worden, zum anderen hat der Begriff Analogie in der Kennzeichnung verschiedener Objekte aus unterschiedlichen Bereichen der Wirklichkeit seine Anwendung gefunden. Das Prinzip des Analogieschlusses besteht darin, von der Ähnlichkeit zweier (oder mehrerer) Gegenstände in einigen ihrer Glieder auf Gleichheit oder Ähnlichkeit dieser Gegenstände auch im Hinblick auf weitere nicht bekannte Glieder zu schließen. Der Analogieschluß ist somit ein Wahrscheinlichkeitsschluß: Hinter ähnlichen Strukturen erwartet man ähnliche Bedingungen, der Erkenntnis von analogen Merkmalen von Systemen folgt meist der Schluß auf ihre funktionelle Gleichartigkeit. Daher ist die Analogie eine Erkenntnis- bzw. Wissensquelle, der Analogieschluß ein bedeutsames heuristisches Prinzip.
Entsprechend ihrer allgemeinen Differenzierung kommt die Analogie in der biologischen Forschung in zweifacher Weise zur Geltung: erstens als erkenntnislogisches Prinzip (Analogieschluß), zweitens in der Charakterisierung der Ähnlichkeit von Systemen als ein Begriff der beschreibenden und vergleichenden Biologie. Beide Aspekte der Analogie sind aber in der Biologie eng miteinander verknüpft.
In Anlehnung an M. Bunge unterscheiden wir generell zwei Typen der Analogie: die Wesens-Analogie und die strukturelle Analogie. Systeme sind ihrem Wesen nach analog, wenn sie auf die gleichen ursächlichen Bedingungen zurückzuführen sind, d. h., die sie bedingenden Komponenten (Faktoren) entsprechen einander. Die strukturelle Analogie bezeichnet demgegenüber lediglich eine Formähnlichkeit Der Zusammenhang dieser beiden Typen der Analogie läßt sich im Bereich des Organischen leicht plausibel machen. Es zeigt sich, daß in ihrer Form analoge Systeme (Organismen oder Teilstrukturen von Organismen) auf ähnliche Entwicklungsbedingungen (Evolutionsbedingungen) zurückführbar sind. Man spricht dabei von konvergenter Evolution oder Konvergenz: Die Ähnlichkeiten in der äußeren Erscheinungsform bestimmter Lebewesen sind durch ähnliche (oder gleiche) Selektionsmechanismen, d. h. durch ähnlichen (oder gleichen) Selektionsdruck, bedingt worden. Anders ausgedrückt: Konvergenz ist die im Laufe der Evolution zunehmende Ähnlichkeit von Strukturen, die ursprünglich nur wenig Ähnlichkeit aufweisen. In Entwicklungslinien dargestellt, zeigen sich diese wirklich konvergierend; man erkennt so auch deutlich den Unterschied zur Parallelbildung.
In der Morphologie bzw. vergleichenden Anatomie repräsentiert die Analogie somit eine der biologischen Ähnlichkeitsformen, sie ist gewissermaßen die Umkehrung der Homologie. Während als homolog all jene Strukturen (Funktionen, Verhaltensweisen) bezeichnet werden, die in der Stammesgeschichte aus identischem Ursprung entstanden sind und deren Ähnlichkeit – sofern sie oberflächlich überhaupt noch erkennbar ist – im Verlaufe der Evolution durch Divergenz (durch unterschiedlichen Selektionsdruck) stark abgeschwächt werden kann (wie z. B. im Falle der Wirbeltierextremitäten), meint man mit analogen Strukturen (Funktionen, Verhaltensweisen) solche, die nicht gleiche Ursprünge haben, jedoch einander sehr ähnlich wurden. Diese Ähnlichkeit kann bis zur fast vollkommenen Entsprechung gehen. Analoge Merkmale bei verschiedenen Organismen lassen sich also nicht aus äquivalenten Merkmalen in einer gemeinsamen stammesgeschichtlichen Ahnform ableiten.
Die Morphologie und vergleichende Anatomie kennt zahlreiche Beispiele für die Analogie. Zu den klassisch gewordenen Beispielen zählt die stromlinienförmige Körperform der an das Leben im Wasser und damit an die Bewegungsweise des Schwimmens angepaßten Wirbeltiere. Da sich der stromlinienförmige Körperbau für das Leben im Wasser offenbar bestens bewährt hat, ist er in mehreren Klassen der Wirbeltiere entwickelt worden (Fische, Ichthyosaurier, Delphine, Pinguine). Ein weiteres Beispiel sind auch die Flügel von Insekten und Vögeln: Obwohl diese Strukturen hinsichtlich ihres Aufbaus voneinander grundverschieden sind, ist wegen der gleichen von ihnen zu erfüllenden Funktion eine äußerliche Ähnlichkeit gegeben.
Die Analogie läßt sich verstehen als unabhängige Anpassungen von Strukturen an spezielle Lebensräume und spezielle Anforderungen der Umwelt sowie der Lebensweise von Organismen als Resultat weitgehend gleicher Funktionen. So findet sich bei verschiedenen Tierstämmen und -klassen die erwähnte "Fischgestalt", die infolge kriechender Fortbewegungsweise entstandene "Wurmgestalt" (Aale, Blindschleichen, Schlangen) oder bei verschiedenen Säugetierordnungen die "Maulwurfsgestalt" usw. Hierbei handelt es sich um Lebensformtypen, d. h. also, ein Lebensformtypus stellt die Gesamtheit analoger Teilstrukturen dar, die dem Körperbau jener Organismen zugrunde liegt.
Den Rahmen für eine Erklärung der Analogie im Körperbau der Organismen liefert mithin die Selektionstheorie Darwins. "Ansonsten beschreibt die Analogie in ihren elementaren Schritten das einzige, was die uns bekannten Evolutionsmechanismen in der Phylogenie der Organismen als gewiß voraussehen lassen. Denn welche Extremitäten-Form immer zum Schwimmen eingesetzt wird, sie wird zum Ruder werden, welche Körperform schnell durchs Wasser muß, sie wird zur Fischform werden" (R. Riedl).
Ihre Extreme erreichen analoge Strukturen (Funktionen, Verhaltensweisen) in dem als Mimikry bekannten Sonderfall von Schutzanpassungen. Man denke dabei beispielsweise an die Orchidee Ophrys apifera, die eine Bienenweibchen-Attrappe bildet, oder die Fangheuschrecke Idolum diabolicum, die eine Blume nachahmt. Alle diese Anpassungserscheinungen haben einen bestimmten Selektionsvorteil für die fragliche Spezies und sind daher ebenfalls vor dem Hintergrund der Evolutions- bzw. Selektionstheorie zu erklären.
Insgesamt erweist sich die Erkenntnis von Analogie in der beschreibenden und vergleichenden Biologie von großer Wichtigkeit. Der Analogieschluß z. B. in Anbetracht einander sehr ähnlicher Körperformen von Lebewesen lautet, wie aus Vorhergehendem deutlich wird: Da stammesgeschichtlich miteinander nicht näher verwandte Lebewesen im gleichen Lebensraum sehr ähnliche Erscheinungsbilder aufweisen, muß dahinter das gleiche ursächliche Prinzip vermutet werden. Von der Erkenntnis einer strukturellen Analogie schließen wir somit auf das Vorliegen einer Wesens-Analogie, eine Ähnlichkeit von Strukturen im gleichen Vergleichsrahmen legt eine Ähnlichkeit von ursächlichen Bedingungen (Faktoren) nahe. Allerdings sind dem Analogieschluß auch Grenzen gesetzt: Aus dem Umstand beispielsweise, daß verschiedene Planeten eine Ähnlichkeit mit der Erde aufweisen, folgt nicht zwingend, daß alle der Erde analoge Planeten auch belebt sind.
Erkenntnis- und wissenschaftstheoretisch von Bedeutung sind in der Biologie – wie auch in anderen (Natur-)Wissenschaften – die Analogie-Modelle. Ein Analogie-Modell ist "die Veranschaulichung von Zusammenhängen in einem bestimmten Wirklichkeitsbereich durch bereits bekannte Zusammenhänge anderer Wirklichkeitsbereiche" (F. M. Wuketits). So dienen dem Biologen z. B. zur Veranschaulichung von Bewegungsmechanismen bei Tieren mechanische bzw. kinematische Modelle. Das "Original", also der lebende Organismus, wird dabei ersetzt durch eine technische Konstruktion. Eine solche Vorgangsweise ist heuristisch zweifelsohne sehr wertvoll. Allerdings sind Modell und Original niemals identisch, das Modell ist vielmehr stets nur ein vereinfachtes Abbild des Originals, eines Organismus.
Bei der Konstruktion von Analogie-Modellen folgt man im wesentlichen nachstehendem Prinzip: Man konstruiert aus den bekannten Gliedern des Originals eine Abbildung desselben und ergänzt die nicht bekannten Glieder im Modell aufgrund hypothetischer Annahmen. Man simuliert so die Funktion(en) des Originals und zieht Rückschlüsse vom Modell auf das Original. Verschiedene Phänomene, die sich am lebenden Organismus nicht direkt beobachten lassen, können anhand der Simulation im Modell daher rekonstruiert werden. Der Analogieschluß lautet dabei: Wenn das Modell unter gegebenen Bedingungen auf bestimmte Weise funktioniert, muß auch das Original unter denselben Bedingungen eine zumindest ähnliche Funktionsweise zeigen. Die Grenzen des Analogieschlusses sind jedoch dadurch gegeben, daß ein Modell dem zu repräsentierenden Wirklichkeitsbereich niemals vollkommen entsprechen kann. Analogie-Modelle verhalten sich zu jenem Wirklichkeitsbereich im Sinne der strukturellen Analogie. Denn die Bedingungen, unter denen sie die Wirklichkeit simulieren sollen, sind zwar den jeweiligen natürlichen Bedingungen entsprechend, aber diese Bedingungen sind stets künstlich geschaffen.

Lit.: Bunge, M.: Scientific Research II. Berlin – Heidelberg – New York 1967. Hanson, E.D.: Animal Diversity. Englewood Cliffs 1972. Lorenz, K.: Analogy as a Source of Knowledge. In: Science 185, 1974. Riedl, R.: Die Ordnung des Lebendigen. Hamburg – Berlin 1975. Weingartner, P.: Analogy Among Systems. In: Dialectica 33, 1979. Wuketits, F. M.: Die sieben Formen der biologischen Ähnlichkeit. In: Biol. in unserer Zeit 7, 1977. Wuketits, F.M.: Biologische Erkenntnis: Grundlagen und Probleme. Stuttgart – New York 1983.

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