The Embryo Project Encyclopedia

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The Embryo Project Encyclopedia

Im Jahr 1931 veröffentlichte der Embryologe und Historiker Joseph Needham eine vielbeachtete dreibändige Abhandlung mit dem Titel Chemical Embryology. Die ersten vier Kapitel dieses Werks wurden als Vorlesungen über Spekulation, Beobachtung und Experiment am Beispiel der Geschichte der Embryologie an der Universität von London gehalten. Dieselben Vorlesungen wurden später als Buch mit dem Titel A History of Embryology (Geschichte der Embryologie) im Jahr 1934 veröffentlicht. Diese Monographie stellt eine der ersten allgemeinen Darstellungen der Geschichte der Embryologie dar und präsentiert die Embryologie als eine Geschichte von miteinander verflochtenen Ideen, ein Stil der Geschichtsschreibung, der von der bekannten Biologiehistorikerin Jane Oppenheimer entwickelt wurde. Eine überarbeitete Ausgabe des Textes von 1959, die von Abelard und Schuman, New York, veröffentlicht wurde, untersucht die Geschichte der Embryologie von den Anfängen bis zur Mitte des 19. Arthur Hughes, Dozent für Anatomie an der Universität Cambridge, wird von Needham für seine technische Unterstützung bei der Neufassung gewürdigt.

Die zweite Auflage von A History of Embryology ist in vier chronologisch geordnete Kapitel unterteilt, die die Embryologie von der Antike bis zum Ende des achtzehnten Jahrhunderts behandeln. Im gesamten Text geht Needham auf die Entwicklung der Quantifizierung und des Experimentierens auf dem Gebiet der Embryologie ein. Es gibt viele direkte Zitate von Embryologen, die dazu beitragen, den Kontext für die Zeiträume zu schaffen, in denen die Embryologen arbeiteten. Besonders nützlich für Embryologie-Historiker sind zwei Zeitleisten, die bekannte und weniger bekannte Embryologen und ihre Lebensdaten aufzeigen.

In Kapitel eins untersucht Needham, welche Vorstellungen die frühen Völker von Babys und Embryos hatten. Um 1400 v. Chr. wiesen die Ägypter auf die Plazenta und ihre Bedeutung als Sitz der äußeren Seele hin. Allerdings betrachteten sie einen Embryo erst dann als lebendig, wenn das Baby geboren war. Die frühen Ägypter entdeckten auch, dass man Kükeneier aus dem Nest nehmen und in Öfen künstlich ausbrüten konnte. Diese wichtige Entdeckung ermöglichte die Beobachtung von Kükenembryonen in verschiedenen Entwicklungsphasen.

Die erste schriftliche Aufzeichnung der embryologischen Forschung wird Hippokrates (460 v. Chr.-370 v. Chr.) zugeschrieben, der über Geburtshilfe und Gynäkologie schrieb. In diesem Zusammenhang erklärt Needham, dass Hippokrates, und nicht Aristoteles, als der erste echte Embryologe anerkannt werden sollte. Hippokrates glaubte, dass der Embryo seine Entwicklung durch die Aufnahme von Feuchtigkeit und Atemluft von der Mutter begann, und er identifizierte eine Reihe von Kondensationen und Bränden, die für die Entwicklung von Knochen, Bauch und Kreislauf im Embryo und Fötus verantwortlich waren. Er vertrat auch die Ansicht, dass der menschliche Fötus sich durch das Saugen von Blut aus der Plazenta ernährt. Needham schreibt Hippokrates zu, dass er als einer der ersten auf das Konzept des Präformationismus anspielte, da der griechische Arzt davon ausging, dass Organismen in Miniaturform in Keimzellen voll ausgebildet waren. Dieser Glaube trug dazu bei, die theologische Embryologie zu begründen, d. h. die Vorstellung, dass verschiedene Seelen in den Embryo eindringen, während er heranwächst.

Der Rest des ersten Kapitels befasst sich mit der bekannten Beobachtungswissenschaft des Aristoteles (384 v. Chr. – 322 v. Chr.) und seiner Verantwortung für das weitere Wachstum der Embryologie. Aristoteles untersuchte Embryonen verschiedener Organismen, indem er Vogeleier in verschiedenen Entwicklungsstadien öffnete und Embryonen von Säugetieren und Kaltblütern sezierte. Needham argumentiert, dass Aristoteles sogar einen menschlichen Embryo beobachtet haben könnte – eine außergewöhnliche Leistung für einen Wissenschaftler jener Zeit, da abgetriebene Embryonen nicht so leicht zu bekommen waren. Aristoteles vertrat auch die Ansicht, dass der Samen dem Embryo die Form oder den Atem verleiht und die Mutter eine Art Substanz zur Verfügung stellt, die die Entwicklung des Embryos unterstützt. Obwohl die Rolle des Menstruationsblutes nicht verstanden wurde, wurde es von Aristoteles als die wahrscheinlichste Substanz angesehen, aus der der Embryo hergestellt wurde. Needham vermutet, dass Aristoteles sich auch mit einer frühen Idee der Rekapitulation befasste (obwohl er dieses Wort nicht benutzte), wobei er sich an Embryonen orientierte. Er beobachtete, dass junge Embryonen verschiedener Arten alle universelle Merkmale besaßen und dass mit zunehmendem Alter der Embryonen differenzierende Merkmale auftraten.

Das zweite Kapitel untersucht die Embryologie von Galen von Pergamos bis zur Renaissance. Galen schrieb hauptsächlich von 150 n. Chr. bis 180 n. Chr., und so bekannt Galen auch ist, Needham widmet ihm nur einige Seiten. Dies spiegelt zweifellos die mangelnde Aufmerksamkeit wider, die Galen dem Embryo in dieser Zeit schenkte. Galen wird vom Autor als Vitalist (das Leben entspringt oder enthält ein nichtmaterielles vitales Prinzip) und Teleologe (alles Leben und alle Handlungen werden von einem ultimativen Zweck angetrieben) bezeichnet, dessen wichtigster Beitrag zur Embryologie sein unerschütterlicher Glaube war, dass die Nabelschnur für die Atmung notwendig sei. Nach Galen geht Needham kurz auf die Embryologie bei den Arabern ein, aber das ist nur eine Seite lang. Needham besteht darauf, dass die arabische Welt vielleicht in der Optik und Astronomie erfolgreich war, nicht aber in der Embryologie.

Needham schreibt Albertus Magnus (auch bekannt als Albert von Köln) das Wiedererwachen der wissenschaftlichen Embryologie zu. Vor den frühen 1200er Jahren war die beobachtende Embryologie von der Theologie und spekulativen Theorien verdrängt worden, und das Gebiet hatte sich über Hunderte von Jahren in einer scheinbar toten Periode abgemüht. Albert ähnelte in seinen Beobachtungstechniken und seiner Liebe zum Detail Aristoteles, und er diskutierte die Embryologie häufig in seinen Büchern. Albert glaubte, dass Frauen Samen hatten und dass weibliche Samen nach dem Kontakt mit männlichen Samen geronnen waren, ähnlich wie Käse. Wenn ein geronnener Samen mit Menstruationsblut in Berührung kam, verfügte der Samen nun über die für eine gute Entwicklung erforderlichen Nährstoffe. Albert untersuchte auch Küken- und Fischembryonen und schrieb ausführlich über die Entwicklung jedes Organismus und trug dazu bei, die Embryologie wieder in den Bereich der Beobachtung und Wissenschaft zu bringen.

Der verbleibende Abschnitt des zweiten Kapitels ist den embryologischen Erkenntnissen von Leonardo da Vinci gewidmet, dessen Arbeit die Wissenschaft in den späten 1400er und frühen 1500er Jahren dominierte. Leonardo ist bekannt für seine Sezierung des menschlichen Fötus und seine quantitativen Messungen des embryonalen Wachstums. Er war der erste, der den Nachweis erbrachte, dass Embryonen chronologisch gemessen werden können und dass sie sich mit der Zeit in Gewicht, Größe und Form verändern. Im sechzehnten Jahrhundert wurde auch das Gebiet der Gynäkologie anerkannt. Klinische Lehrbücher wurden veröffentlicht und trugen dazu bei, ein neues Interesse an der menschlichen Entwicklung zu wecken. Das Wachstum des Hebammenwesens in den späten 1500er Jahren steht in direktem Zusammenhang mit der Verfügbarkeit von illustrierter geburtshilflicher Literatur, die in dieser Zeit an Bedeutung gewann.

In Kapitel drei untersucht Needham die Embryologie im siebzehnten Jahrhundert und stellt die embryologiebezogenen Arbeiten von William Harvey (1578 n. Chr. – 1667 n. Chr.) vor. Bereits 1652 sezierte und untersuchte Harvey Hirsch- und Hühnerembryonen mit Hilfe von Linsen mit geringer Brennweite. Harvey bestimmte die Stelle, an der der Embryo im Ei entsteht, den so genannten weißen Fleck, und beschrieb das Blastoderm als den einzigen Entstehungsort des embryonalen Körpers. Er schrieb auch über die Bedeutung des Fruchtwassers und glaubte, dass es in das Blut des Embryos und später des Fötus aufgenommen wurde. Harvey trug auch zur Widerlegung der Spontanentstehung bei, indem er beschrieb, wie selbst die niedrigsten Organismen aus Eiern entstehen.

Needham schreibt dem italienischen Biologen Marcello Malpighi (1628 n. Chr. – 1694 n. Chr.) die Verantwortung für den Aufstieg der präformationistischen Lehre zu. Malpighi beschrieb die Entwicklung des Embryos als eine einfache Entfaltung eines bereits miniaturisierten erwachsenen Organismus. Etwa zur gleichen Zeit vertrat auch Jan Swammerdam, ein bekannter Froschembryologe, den Präformationismus, nachdem er gefaltete Schmetterlinge in Puppen gesehen hatte. Für Swammerdam waren erwachsene Schmetterlinge im Inneren von Raupen einfach maskiert (vorgeformt).

Needham weist auf mehrere andere wichtige embryologische Entdeckungen während des siebzehnten Jahrhunderts hin. Nicholas Stensen entdeckte die Follikel des Säugetier-Eierstocks im Dornhai und wies nach, dass der menschliche weibliche Eierstock homolog zu den Eierstöcken der zuvor untersuchten eierlegenden Tiere ist. Stensen erklärte, dass der menschliche Eierstock Eizellen beherbergt, doch nicht alle Durchbrüche drehten sich um Eier. Mit der zunehmenden Verfügbarkeit rudimentärer Mikroskope wuchs auch die Zahl der Beobachtungen von Spermien, vor allem bei verschiedenen Fischarten. In den späten 1600er Jahren wurden Embryonen mit schweren angeborenen Missbildungen, die damals als embryonale Monster bezeichnet wurden, wissenschaftlich beschrieben. Eine detaillierte Zeichnung von 1686 eines Teratoms mit gut ausgebildeten Zähnen und Haaren wird im Text vorgestellt.

Im letzten Kapitel von A History of Embryology beschreibt Needham, wie die Embryologen des achtzehnten Jahrhunderts weiterhin über die fötale Ernährung im Unklaren waren. Der Autor stellt eine chronologische Tabelle vor, in der die Wissenschaftler und ihre konkurrierenden Vorstellungen darüber aufgeführt sind, was der Fötus tat, um zu wachsen und zu überleben. Diese Ideen reichen von Fruchtwasser, das der Fötus mit dem Mund aufnimmt, über Nahrung, die durch die Nabelschnur fließt, über Nahrung, die mit dem Menstruationsblut zirkuliert, bis hin zu einer unschädlichen Flüssigkeit, die dem Fötus zur Verfügung gestellt wird, der so genannten Uterusmilch. Selbst der Ursprung des Fruchtwassers gab in dieser Zeit Rätsel auf. Zwei konkurrierende Ideen waren, dass das Fruchtwasser aus dem Schweiß des Fötus stammt oder dass es aus den Augen und dem Mund des schreienden und speichelnden Fötus abgesondert wird. Ohne solide experimentelle Techniken blieben diese Fragen im 18. Jahrhundert ungelöst.

Der Präformationismus hatte sich zu Beginn des 17. Jahrhunderts fest etabliert, und Needham führt dies auf die Schriften von Malpighi, Swammerdam und Charles Bonnet sowie auf Embryologen zurück, die behaupteten, winzige menschliche Formen im Inneren von Keimzellen zu sehen. Unter diesen Tierkundlern entstand eine Spaltung zwischen denen, die glaubten, dass in den Eiern vorgeformte Organismen existierten (Ovisten) und denen, die glaubten, dass in den Spermien kleine erwachsene Organismen existierten (Spermisten). Zu den bekannten Tierkundlern gehörten Anton van Leeuwenhoek, Nicholas Hartsoecker und Wilhelm Gottfried Leibniz. Zu dieser Zeit gab es mehr Präformationisten als Epigenetiker (die glaubten, dass die Entwicklung schrittweise aus unorganisierter Materie hervorgeht), aber es blieben immer noch viele Fragen unbeantwortet. Epigenetiker fragten, wie embryonale Monster und die Regeneration von Seesternarmen in den Präformationsplan eines Gottes passen, der dafür gesorgt hatte, dass alle normalen erwachsenen Strukturen im Ei oder im Samen auf ihre Entfaltung warteten. Needham beschreibt ausführlich, wie die Debatte über Präformation und Epigenese wuchs und in einer Reihe von Auseinandersetzungen zwischen dem Epigenetiker Caspar Friedrich Wolff und dem Präformationisten Albrecht von Haller gipfelte. Wolff veröffentlichte 1768 De Formatione Intestinorum und wies nach, dass sich der Kükendarm durch die Faltung von Gewebe bildet, das sich von der Bauchoberfläche des Embryos löst. Die Falten verwandeln sich schließlich in eine geschlossene Röhre. Wolff vertrat die Auffassung, dass diese Beobachtung beweise, dass der Darm nicht vorgeformt sei und sich die Organe nach und nach bildeten. Wolff untersuchte auch embryonale Ungeheuer und erklärte, dass sie von der Natur geformt wurden und eher ein Beispiel für Epigenese als für Präformationismus sind. Haller war jedoch unter den Wissenschaftlern viel bekannter als Wolff, und Hallers starker Einfluss trug viel dazu bei, den Präformationismus bis in die späten 1700er Jahre aufrechtzuerhalten.

Needham schreibt Hermann Boerhaave zu, dass er in seinem 1724 veröffentlichten Buch Elementa Chemiae die erste detaillierte Darstellung der chemischen Embryologie verfasst hat. Boerhaave trennte das Eiweiß vom Eigelb und fügte verschiedene Säuren und Basen hinzu, erhitzte sie, schüttelte sie und kochte sie, um die chemischen und physikalischen Auswirkungen der einzelnen Verfahren auf das Eiweiß zu untersuchen. Diese Art von Experimenten führte bald zur Wissenschaft der Techniken und ebnete den Weg für spätere experimentelle Arbeiten von Embryologen wie Jacques Loeb und Hans Spemann.

Needham beendet das vierte Kapitel, indem er mehrere wichtige embryologische Entdeckungen aufzählt, die vor dem Ende des achtzehnten Jahrhunderts gemacht wurden. Das Säugetier-Ei wurde schließlich als einzelne Zelle gesehen und anerkannt; die Idee der Rekapitulationstheorie begann Gestalt anzunehmen; und der schottische Chirurg John Hunter zeigte, dass der mütterliche und der fötale Kreislauf unterschiedliche Physiologien sind.

Needhams abschließende Bemerkungen befassen sich mit der Frage, warum die Geschichte der Embryologie so verlaufen ist, wie sie verlaufen ist. Needham argumentiert, dass Fortschritte in der Embryologie nur selten von einzelnen Genies erzielt werden, sondern eher von Embryologen, die die Beobachtungen und Bemerkungen früherer Wissenschaftlergenerationen übernommen haben. Er argumentiert, dass ein Großteil der frühen Embryologie aufgrund mehrerer einschränkender Faktoren beschreibender Natur war: soziale und politische herrschende Ideen, Zusammenarbeit (oder mangelnde Zusammenarbeit) von Gelehrten, Sprachbarrieren und Technologie (als Beispiele nennt er die Einführung von Härtungsmitteln, insbesondere Alkohol, und Verbesserungen in der Mikroskopie). Der übergreifende Schwerpunkt von Needhams historischem Überblick besteht darin, zu beschreiben, wie eine Zusammenarbeit von spekulativem Denken, genauen Beobachtungen und kontrollierten Experimenten der Embryologie eine große Kohärenz verleiht. Needham argumentiert, dass jede Veränderung dieses Gleichgewichts selbst als ein starker begrenzender Faktor wirkt.