Physiologie

Historischer Hintergrund

Die philosophische Naturgeschichte, die die Physiologie der Griechen umfasste, hat mit der modernen Physiologie wenig gemeinsam. Viele Ideen, die für die Entwicklung der Physiologie wichtig waren, wurden jedoch in den Büchern der hippokratischen Schule der Medizin (vor 350 v. Chr.) formuliert, vor allem die Humoral-Theorie der Krankheit, die von einem Philosophen, Nemesius, in der Abhandlung De natura hominis (4. Jh. n. Chr.; Über die Natur des Menschen) dargestellt wurde. Weitere Beiträge lieferten Aristoteles und Galen von Pergamon. Bedeutend für die Geschichte der Physiologie war die Teleologie des Aristoteles, der davon ausging, dass jeder Teil des Körpers zu einem bestimmten Zweck geformt ist und dass die Funktion daher aus der Struktur abgeleitet werden kann. Die Arbeit von Aristoteles war die Grundlage für Galens De usu partium corporis humani (Über die Nützlichkeit der Körperteile) und eine Quelle für viele frühe Missverständnisse in der Physiologie. Das Gezeitenkonzept des Blutflusses, die Humoral-Theorie der Krankheit und die Teleologie des Aristoteles beispielsweise führten bei Galen zu einem grundlegenden Missverständnis der Bewegungen des Blutes, das erst durch die Arbeit des englischen Arztes William Harvey über den Blutkreislauf im 17. Jahrhundert korrigiert wurde.

Die Veröffentlichung von Harveys Exercitatio Anatomica de Motu Cordis et Sanguinis in Animalibus (Anatomische Abhandlung über die Bewegung des Herzens und des Blutes in Tieren) im Jahr 1628 wird üblicherweise als der Beginn der modernen experimentellen Physiologie identifiziert. Harveys Studie basierte ausschließlich auf anatomischen Experimenten; trotz der zunehmenden Erkenntnisse in Physik und Chemie während des 17. Jahrhunderts blieb die Physiologie eng mit Anatomie und Medizin verbunden. Im Jahr 1747 veröffentlichte Albrecht von Haller, ein bedeutender Anatom, Physiologe und Botaniker, in Bern, Schweiz, das erste Handbuch für Physiologie. Zwischen 1757 und 1766 veröffentlichte er acht Bände mit dem Titel Elementa Physiologiae Corporis Humani (Elemente der menschlichen Physiologie); alle waren in lateinischer Sprache verfasst und charakterisierten seine Definition der Physiologie als Anatomie in Bewegung. Ende des 18. Jahrhunderts schrieb Antoine Lavoisier über die physiologischen Probleme der Atmung und der Wärmeproduktion von Tieren in einer Reihe von Memoiren, die immer noch als Grundlage für das Verständnis dieser Themen dienen.

Die Physiologie als eigenständige Disziplin, die sich chemischer, physikalischer und anatomischer Methoden bedient, begann sich im 19. Jahrhundert zu entwickeln. Claude Bernard in Frankreich, Johannes Müller, Justus von Liebig und Carl Ludwig in Deutschland sowie Sir Michael Foster in England können zu den Begründern der Physiologie, wie sie heute bekannt ist, gezählt werden. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts stand die deutsche Physiologie unter dem Einfluss der romantischen Schule der Naturphilosophie. In Frankreich hingegen standen den romantischen Elementen rationale und skeptische Gesichtspunkte gegenüber. Bernards Lehrer, François Magendie, der Pionier der experimentellen Physiologie, war einer der ersten Männer, die Experimente an lebenden Tieren durchführten. Sowohl Müller als auch Bernard erkannten jedoch, dass die Ergebnisse von Beobachtungen und Experimenten in ein wissenschaftliches Gesamtwissen einfließen müssen und dass die Theorien der Naturphilosophen durch Experimente überprüft werden müssen. Viele wichtige Ideen der Physiologie wurden von Bernard experimentell untersucht, der auch Bücher zu diesem Thema schrieb. Er erkannte die Zelle als funktionelle Einheit des Lebens und entwickelte das Konzept des Blutes und der Körperflüssigkeiten als inneres Milieu (milieu intérieur), in dem die Zellen ihre Aktivitäten ausüben. Dieses Konzept der physiologischen Regulation des inneren Milieus nimmt eine wichtige Stellung in der Physiologie und Medizin ein; Bernards Arbeit hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf nachfolgende Generationen von Physiologen in Frankreich, Russland, Italien, England und den Vereinigten Staaten.

Müllers Interessen waren anatomisch und zoologisch, Bernards dagegen chemisch und medizinisch, aber beide Männer strebten nach einer breiten biologischen Sichtweise in der Physiologie und nicht nach einer, die sich auf menschliche Funktionen beschränkt. Obwohl Müller nicht viele Experimente durchführte, bestimmten sein Lehrbuch Handbuch der Physiologie des Menschen für Vorlesungen (1837) und sein persönlicher Einfluss den Kurs der Tierbiologie in Deutschland während des 19. Jahrhunderts.

Es ist gesagt worden, dass, wenn Müller den Enthusiasmus und Bernard die Ideen für die moderne Physiologie lieferte, Carl Ludwig die Methoden lieferte. Während seines Medizinstudiums an der Universität Marburg wandte Ludwig neue Ideen und Methoden der physikalischen Wissenschaften auf die Physiologie an. Im Jahr 1847 erfand er den Kymographen, eine zylindrische Trommel, die zur Aufzeichnung von Muskelbewegungen, Blutdruckänderungen und anderen physiologischen Phänomenen verwendet wurde. Er leistete auch bedeutende Beiträge zur Physiologie des Kreislaufs und der Urinsekretion. Sein Lehrbuch der Physiologie, das in zwei Bänden 1852 und 1856 erschien, war das erste, das die physikalische statt der anatomischen Orientierung in der Physiologie betonte. 1869 gründete Ludwig in Leipzig die „Neue physiologische Anstalt“, die als Vorbild für Forschungsinstitute an medizinischen Schulen weltweit diente. Die chemische Herangehensweise an physiologische Probleme, die zuerst in Frankreich von Lavoisier entwickelt wurde, wurde in Deutschland von Justus von Liebig erweitert, dessen Bücher über Organische Chemie und ihre Anwendungen in der Landwirtschaft und Physiologie (1840) und Tierchemie (1842) neue Studienbereiche sowohl in der medizinischen Physiologie als auch in der Landwirtschaft schufen. Aus Liebigs Labor in Gießen entwickelten sich deutsche Schulen, die sich dem Studium der physiologischen Chemie widmeten.

Die britische Tradition der Physiologie unterscheidet sich von der der kontinentalen Schulen. Im Jahr 1869 wurde Sir Michael Foster Professor für praktische Physiologie am University College in London, wo er den ersten Laborkurs unterrichtete, der jemals als regulärer Teil der medizinischen Ausbildung angeboten wurde. Das Muster, das Foster etablierte, wird immer noch in medizinischen Schulen in Großbritannien und den Vereinigten Staaten befolgt. 1870 verlagerte Foster seine Aktivitäten an das Trinity College in Cambridge, England, und aus seinem dortigen Physiologielabor ging eine postgraduale medizinische Schule hervor. Obwohl Foster sich in der Forschung nicht hervortat, brachte sein Labor viele der führenden Physiologen des späten 19. Jahrhunderts in Großbritannien und den Vereinigten Staaten hervor. Jahrhunderts in Großbritannien und den Vereinigten Staaten hervor. 1877 schrieb Foster ein wichtiges Buch (Textbook of Physiology), das sieben Auflagen erlebte und ins Deutsche, Italienische und Russische übersetzt wurde. Außerdem veröffentlichte er Lectures on the History of Physiology (1901). 1876, teilweise als Reaktion auf die zunehmende Opposition in England gegen Tierversuche, war Foster maßgeblich an der Gründung der Physiological Society beteiligt, der ersten Organisation von professionellen Physiologen. Im Jahr 1878 wurde, ebenfalls größtenteils aufgrund von Fosters Aktivitäten, das Journal of Physiology ins Leben gerufen, die erste Zeitschrift, die sich ausschließlich der Veröffentlichung von Forschungsergebnissen in der Physiologie widmete.

Fosters Lehrmethoden in der Physiologie und ein neuer evolutionärer Ansatz in der Zoologie wurden 1876 von Henry Newell Martin, einem Professor für Biologie an der Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland, in die Vereinigten Staaten übertragen. Die amerikanische Tradition stützte sich auch auf die kontinentalen Schulen. S. Weir Mitchell, der bei Claude Bernard studiert hatte, und Henry P. Bowditch, der mit Carl Ludwig zusammenarbeitete, gründeten 1887 gemeinsam mit Martin die American Physiological Society, die 1898 die Herausgabe des American Journal of Physiology förderte. 1868 gründete Eduard Pflüger, Professor am Institut für Physiologie in Bonn, das Archiv für die gesammte Physiologie, das zur wichtigsten Zeitschrift der Physiologie in Deutschland wurde.

Die physiologische Chemie entwickelte sich teilweise unabhängig von der Physiologie. Müller und Liebig sorgten in Deutschland für eine stärkere Verbindung von physikalischen und chemischen Ansätzen in der Physiologie, als dies anderswo der Fall war. Felix Hoppe-Seyler, der 1877 seine Zeitschrift für physiologische Chemie gründete, gab dem chemischen Ansatz in der Physiologie Identität. Die amerikanische Tradition der physiologischen Chemie folgte zunächst der deutschen; in England entwickelte sie sich jedoch aus einem 1898 gegründeten Labor in Cambridge, das den zuvor von Foster begonnenen physikalischen Ansatz ergänzte.

Die Physiologie im 20. Jahrhundert war eine reife Wissenschaft; während eines Jahrhunderts des Wachstums wurde die Physiologie zur Mutter einer Reihe von verwandten Disziplinen, von denen Biochemie, Biophysik, allgemeine Physiologie und Molekularbiologie die stärksten Beispiele sind. Die Physiologie behält jedoch eine wichtige Position unter den funktionellen Wissenschaften, die eng mit dem Bereich der Medizin verbunden sind. Obwohl viele Forschungsgebiete, vor allem in der Säugetierphysiologie, aus der Sicht der klassischen Organe und Organsysteme voll ausgeschöpft sind, ist zu erwarten, dass die vergleichenden Studien in der Physiologie weitergehen werden. Die Lösung der großen ungelösten Probleme der Physiologie wird technische und teure Forschung durch Teams von spezialisierten Forschern erfordern. Zu den ungelösten Problemen gehört die Enträtselung der letzten Grundlagen der Phänomene des Lebens. Die Forschung in der Physiologie zielt auch auf die Integration der vielfältigen Aktivitäten von Zellen, Geweben und Organen auf der Ebene des intakten Organismus. Sowohl analytische als auch integrative Ansätze decken neue Probleme auf, die ebenfalls gelöst werden müssen. In vielen Fällen ist die Lösung von praktischem Wert in der Medizin oder hilft, das Verständnis für den Menschen und andere Tiere zu verbessern.