Anna-Karenina-Prinzip
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Englisch: Anna-Karenina-Principle
Definition
Das Anna-Karenina-Prinzip ist ein heuristisches wissenschaftliches Prinzip, das eine Zunahme der Variabilität zwischen Individuen innerhalb einer erkrankten Population im Vergleich zu einer gesunden Population (β-Diversität) postuliert. Wissenschaftliche Untersuchungen bestätigen diese Grundannahme, zeigen jedoch, dass je nach Ursache einer Erkrankung neben Heterogenisierungseffekten auch Homogenisierungseffekte auftreten können.
Hintergrund
Der Name des Anna-Karenina-Prinzip leitet sich von dem Titel des Buches "Anna Karenina" ab, in dem der russische Autors Lew Tolstoi das geflügelte Wort "Alle glücklichen Familien gleichen einander, jede unglückliche Familie ist auf ihre eigene Weise unglücklich" geprägt.
Im Jahr 1997 übertrug der Evolutionsbiologe Jared Diamond diesen heuristischen Ansatz auf seine Forschung und prägte den Begriff des Anna-Karenina-Prinzips.
Postulate
Das Anna-Karenina-Prinzip postuliert:
- Für das Eintreten eines Erfolgs müssen gleichzeitig kritische Faktoren erfüllt sein.
- Für das Eintreten von Misserfolg genügt das (initiale) Fehlen eines einzelnen Faktors.
Anna-Karenina-Prinzip-Effekte
Im Jahr 2017 wurde eine wegweisende Studie in der Fachzeitschrift Nature zur Anwendung des Anna-Karenina-Prinzips in der Analyse tierischer dysbiotischer Mikrobiome publiziert. Hierbei wurde ein Verteilungsmuster in der Veränderung der Artenvielfalt gefunden, die von den Autoren wie folgt benannt wurden:[1]
- Anna-Karenina-Prinzip-Effekte (AKP-Typ): Proben zeigen eine höhere inter-individuelle Heterogenität (höhere β-Diversität) mit größerer Streuung
- Anti-Anna-Karenina-Prinzip-Effekte (anti-AKP-Typ): Proben zeigen Heterogenisierungseffekte (niedrigere β-Diversität) mit Clusterung
- Keine Anna-Karenina-Prinzip-Effekte: Proben zeigenen keine signifikanten Unterschiede in der β-Diversität
Dysbiose-Forschung
In der Forschung zu Störungen des Mikrobioms (Dysbiosen) postuliert das Anna-Karenina-Prinzip, dass sich Mikrobiome gesunder Menschen weniger unterscheiden als die Mikrobiome erkrankter Menschen. Krankheitsbezogene Dysbiosen zeigten eine inter-individuelle Heterogenität und seien deshalb nicht vorhersagbar.
Eine Studie aus dem Jahr 2020 wandte das Anna-Karenina-Prinzip auf die Untersuchung menschlicher Mikrobiome an und fand, dass etwa die Hälfte der untersuchten Dysbiosen Anna-Karenina-Prinzip-Effekte zeigten und etwa ein Viertel Anti-Anna-Karenina-Prinzip-Effekte. Bei einem Viertel der Proben traten keine Anna-Karenina-Prinzip-Effekte auf.[2]
Auf Grundlage des Anna-Karenina-Prinzips entwickelte Behandlungsansätze können dazu beitragen personalisierte Behandlungsansätze in der Behandlung dysbiotischer Erkrankungen zu implementieren.
Allgemeine Bedeutung
Statistische Tests fokussieren sich in der Regel auf Mittelwertunterschiede (etwa. T-Tests). Dispersionseffekte wurden wurden in der Forschung bisher meist nur erwähnt, aber trotz biologischer Bedeutung nicht weiter wissenschaftlich untersucht.[1] Die systematische Erfassung von Dispersionseffekten erlaubt, Patienten mit derselben Diagnose in Untergruppen zu stratifizieren.
Weitere Forschungsansätze
Aktuell wird das Anna-Karenina-Prinzip in der Forschung zur Auswirkung verschiedenener Erkrankungen auf das Mikrobiom genutzt (z. B. HIV[1], Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen[3], Mammakarzinom[4]).
Anwendung in der Künstlichen Intelligenz
In der KI-Forschung wird das Anna-Karenina-Prinzip genutzt, um zu erklären, weshalb Large Language Models (LLM) bei der Auswertung von Antworten auf offene Fragen die richtigen Antworten zuverlässiger zu erkennen vermögen als die diverseren möglichen falschen Antworten.[5]
Literatur
- The Anna Karenina Bias: Which Variables to Observe? (Marketing Science)
Belege
- ↑ 1,0 1,1 1,2 Zaneveld JR, McMinds R, Vega Thurber R: Stress and stability: applying the Anna Karenina principle to animal microbiomes Nat Microbiol. 2017;2:17121. doi:10.1038/nmicrobiol.2017.121.
- ↑ Ma ZS: Testing the Anna Karenina Principle in Human Microbiome-Associated Diseases. iScience. 2020;23(4):101007. doi:10.1016/j.isci.2020.101007.
- ↑ Kim DH, Kang YS, Kim Y, et al.: Dysbiotic signatures and diagnostic potential of gut microbial markers for inflammatory bowel disease in Korean population. Sci Rep. 2024;14:74002. doi:10.1038/s41598-024-74002-6.
- ↑ Li W, Yang J: Investigating the Anna Karenina principle of the breast microbiome BMC Microbiol. 2025;25:81. doi:10.1186/s12866-024-03738-y
- ↑ Han F, Wang Y, Graesser AC, et al.: Uncovering Measurement Biases in LLM Embedding Spaces: The Anna Karenina Principle and Its Implications for Automated Feedback Int J Artif Intell Educ. 2025;35. doi:10.1007/s40593-025-00485-7.