Zufall oder freier Wille?

Biologen zeigen: Es gibt doch einen freien Willen. Jedenfalls bei Taufliegen

Drosophila melanogaster, die schwarzbäuchige Taufliege, hat es nicht leicht, seit sie Anfang des 20. Jahrhunderts für die Wissenschaft entdeckt wurde. Sie muss sich mit harter Röntgenstrahlung beschießen lassen, muss mit ihren eigenen Geschwistern Nachkommen zeugen und wird in jede mögliche Richtung mutiert. Selbst Aquarianern (respektive deren Haustieren) dient sie als willkommenes Lebendfutter. Aber eines hat sie sich dabei offensichtlich trotzdem bewahrt: ihre Spontaneität und ihren freien Willen.

Diese Eigenschaften, die man manchen Menschen nicht zugestehen möchte, weist ein Forscherteam um den Berliner Biologen Björn Brembs an dem Modellorganismus der Genetiker nach. Die umfangreiche Arbeit ist jetzt in der Public Library of Science (PLoS) veröffentlicht worden.

Ob es so etwas wie einen freien Willen überhaupt gibt, beschäftigt Philosophen, Neurowissenschaftler und Vertreter anderer Wissenschaftszweige seit Jahrhunderten. Geraume Zeit war man der Meinung, irgendwann jede Reaktion eines Lebewesens deterministisch vorhersagen zu können. Wie bei einem Roboter sollte auf einen bestimmten Stimulus eine festgelegte Reaktion erfolgen.

Uns Menschen, so die Theorie, wiegt anschließend das Gehirn in der Illusion, dass unsere Reaktion auf einer freien Entscheidung beruhte. Tatsächlich ließ sich im Experiment zeigen, dass Entscheidungen bereits gefallen sind, wenn sie uns bewusst werden. Dass wir doch so etwas wie einen freien Willen besitzen, diese Hoffnung nähren nun Forschungen ausgerechnet an Taufliegen. Die Definition des "freien Willens" klingt in ihrer naturwissenschaftlichen Deutung allerdings etwas ernüchternd: Er wird hier gleichgesetzt mit der Existenz eines endogenen, verhaltensauslösenden Mechanismus. Bewusstsein ist dafür keine nötige Ingredienz.

Mit dem Kopf an ein Drehmoment-Messgerät geklebt

Dieser aus dem Inneren kommende Mechanismus steht (als theoretische Annahme) in direkter Konkurrenz zum Zufallsprinzip, zur reinen Stochastik, wenn es um die Erklärung von Verhaltens-Variabilität geht. Es ist ja eben nicht so, dass ein vor dem Fuchs fliehender Hase stets nach am ersten Baum nach links hoppelt. Manchmal springt er auch nach rechts - anderenfalls hätte der Fuchs auch längst gelernt, eine Abkürzung zu nehmen.

Dem Taufliegen-Forscherteam ging es nun um die Frage, was die Quelle dieser Variabilität im Verhalten ist. Das Überleben des Hasen wäre auch gesichert, wenn seine Entscheidung für links oder rechts aus reinem Zufall resultierte. Allerdings hat der Zufall die Eigenschaft, immer kleiner zu werden, je genauer man hinsieht. Mit verbesserter Messmethodik kann man Rauschen und Signal immer besser trennen - am Ende kommt man dem Determinismus immer näher.

Das wäre nicht der Fall, wenn ein endogener, nichtlinearer Prozess die Entscheidungen bestimmte. Und genau solch einen Prozess wollen Björn Brembs und Kollegen an Taufliegen bemerkt haben. Dazu klebten sie die wenige Millimeter großen Insekten (ob sie sich aus freiem Willen an der Untersuchung beteiligt haben, berichten die Studienautoren nicht) mit dem oberen Teil des Kopfes an ein Drehmoment-Messgerät. Rings um die Testkandidaten bauten sie eine Art Rundkino auf, eine kleine Arena, deren Wände sie mit unterschiedlichen visuellen Reizen beleuchteteten.

Die Taufliegen teilten sie in drei Gruppen auf: Die eine bewegte sich in einer völlig reizlosen Umgebung, die zweite bekam einen einzelnen schwarzen Streifen angezeigt. Diese zweite Gruppe konnte über ihre Kiefer die Winkelposition des schwarzen Streifens steuern. Eine dritte Testgruppe flog vor einem einheitlich texturierten Hintergrund, der sich nicht winkelabhängig änderte.

In allen drei Gruppen zeigte das Flugverhalten der Drosophila deutliche Abweichungen vom reinen Zufallsprozess. Am stärksten waren die Unterschiede bei Gruppe 2, doch selbst die Flugbewegungen von Gruppe 1 (ohne visuelle Reize) wichen deutlich von der Zufallsverteilung ab. Tatsächlich zeigte sich bei genauerer Untersuchung eine fraktalartige Ordnung, wie man sie etwa aus Suchprozessen bei anderen Tierarten kennt. Fraktalartige Suchprozesse haben sich als effizient zum Auffinden rarer Ressourcen erwiesen.

Zeigen können Brembs und Kollegen auch, dass das Verhalten der Fliegen mindestens teilweise von nichtlinearen Prozessen in in ihrem Gehirn bestimmt wird - und eben nicht vom reinen Zufall. Das könnte sich als evolutionärer Vorteil erwiesen haben, weil die exakte Vorhersage des Verhaltens des Gegners damit auch bei noch so genauer Beobachtung unmöglich ist. Inwiefern das mit unserem Konzept des freien Willens in Übereinstimmung zu bringen ist, müssen die Philosophen klären.