Wie der amerikanische Paläontologe und Evolutionsforscher Stephen Jay Gould (1941 – 2002) behauptete, würde die Evolution, könne man ihre Uhr ganz zurückdrehen und sie noch einmal von vorn beginnen lassen, die heutige Erde mit völlig andersartigen Lebewesen bevölkern. Goulds Begründung: Welche Organismen überleben und sich im Lauf der Erdgeschichte entwickeln, hängt weit gehend vom Zufall ab. Das stimmt wohl, aber vielleicht gibt es dennoch gewisse Grenzen – einige allgemeine Konstruktionsprinzipien, welche die möglichen Lebensformen einschränken. Die natürliche Selektion bevorzugt offenbar manche Gebilde gegenüber anderen. Aber wodurch funktionieren gewisse Bautypen besser? Gibt es umfassende Leitlinien dafür?

In dieser Frage vermag vielleicht die Ingenieurwissenschaft, insbesondere die Thermodynamik, der Biologie weiterzuhelfen. Jede Konstruktion – ob Gebäude, Maschine oder Tier – soll mit minimalem Energieaufwand maximalen Output liefern. Diese Optimierung lässt sich schon an der Verästelung von Flussläufen beobachten, an der Struktur der Lunge oder an dem Spaltmuster getrockneten Schlamms, aber auch am Querschnitt von Rohrleitungen oder Bachbetten. All diese Formen gewährleisten...