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GESCHICHTE DER BIOLOGIE

Gärung (20)

Liebig, Pasteur, Virchow - 19. Jh.

Die Fortschritte, welche die Messungen von Wärmemengen in der letzten Hälfte des neunzehnten Jahrhunderts zu verzeichnen hatten, ließen das Wesentliche des Vitalismus unberührt. Obgleich der Mensch und der Fels unter seinen Füßen aus Materie bestanden, war doch eine unüberschreitbare Grenze zwischen den Formen der Materie aufgerichtet - zuerst zwischen dem Organischen und dem Anorganischen und, als diese Unterscheidung nicht möglich war, zwischen Eiweiß und Nichteiweiß. In gleicher Weise hätte auch die zur Verfügung stehende Gesamtenergie für lebende Organismen wie auch für die der unbelebten Natur gleich sein können, aber sicher gab es auch hier eine scharfe Trennungslinie zwischen den Methoden, durch welche die Energie verfügbar gemacht wurde.

So war z. B. eine Verbrennung außerhalb des Körpers von sich sehr schnell und heftig vollziehender Wähne- und Lichtentwicklung begleitet, während jedoch die Verbrennung von Nahrungsmitteln innerhalb des Körpers keine Helligkeit und nur geringe Wärme erzeugte. Bei der inneren Verbrennung überstieg die Körpertemperatur nicht die üblichen 37° C, außerdem vollzog sie sich langsam und vollständig kontrolliert. Wenn der Chemiker im Experiment die Reaktionen wiederholen wollte, die charakteristisch für lebendes Gewebe waren, musste er seine Zuflucht zu drastischen Mitteln nehmen: Große Hitze, elektrischer Strom, starke Chemikalien. Lebendes Gewebe benötigte nichts davon.

Liebig behauptete, dass dem nicht so sei und verwies auf die Gärung als Gegenbeispiel. Schon seit grauen Vorzeiten hatte die Menschheit Fruchtsäfte zur Gärung gebracht, um Wein daraus zu gewinnen, und Sommergerste zur Bierherstellung eingemaischt. Man hatte Hefe dazu benutzt, um eine Teigmasse Veränderungen zu unterwerfen, die sie unter Bildung von Luftblasen zum "Gehen" brachten. Auf diese Weise kam man zu leichtem schmackhaftem Brot.

Diese Veränderungen vollziehen sich unter der Mitwirkung organischer Substanzen. Zucker oder Stärke verwandeln sich in Alkohol, und dies ähnelt den Reaktionen, die im lebenden Gewebe vor sich gehen. Auch braucht man zur Gärung keine starken Chemikalien oder andere drastische Mittel. Sie geht bei Zimmertemperatur in einer ruhigen und langsamen Art und Weise vor sich. Liebig behauptete, dass die Gärung ein rein chemischer Prozess sei, der ohne lebenden Organismus vonstatten gehen könne und dass dies ein Beispiel für eine Veränderung sei, die sich in der Form eines Lebensprozesses vollziehe, ohne jedoch selbst ein solcher zu sein.

Seit Van Leeuwenhoek (vergl. Mikroskopie) wusste man sicher, dass Hefe aus kleinen Kügelchen bestand. An den Kügelchen konnte man keine Lebenszeichen erkennen. Aber in den Jahren 1836 und 1837 beobachteten verschiedene Biologen, unter anderen auch Schwann, wie sie zu keimen anfingen. Neue Kügelchen bildeten sich, und dies schien ein sicheres Anzeichen von Leben zu sein. Die Biologen sprachen nun von Hefezellen. Liebig verwarf diesen Gedanken. Er akzeptierte die Hefe nicht als lebenden Organismus.

Der französische Chemiker Louis Pasteur (1822 - 95) ergriff gegen den berühmten Liebig Partei. Im Jahre 1856 wurde Pasteur von den Führern der französischen Weinindustrie zu Rate gezogen. Wein und Bier wurden oft bei längerer Lagerung sauer, und Millionen Franken gingen dadurch verloren. Konnte da nicht ein Chemiker helfen?

Pasteur griff zum Mikroskop und fand sehr schnell heraus, dass die Flüssigkeit winzige kugelförmige Hefezellen enthielt, wenn Wein und Bier in der richtigen Weise reiften. Bei saurem Wein und Bier waren die Hefezellen dagegen länglich. Es gab offenbar zwei verschiedene Arten von Hefe: Die eine erzeugte Alkohol, während die andere in einem langsamer verlaufenden Prozess den Wein säuerte. Durch eine leichte Erwärmung des Weines würden die Hefezellen abgetötet und der Vorgang aufgehalten werden. Wenn dies im richtigen Augenblick geschähe, nämlich nach Bildung des Alkohols und vordem Einsetzen der Säuerung, wäre alles gut, und so war es auch.

Dabei machte Pasteur zwei Punkte ganz klar. Erstens waren die Hefezellen tatsächlich Lebewesen, denn geringe Erwärmung zerstörte ihre Fähigkeit, eine Gärung zu bewerkstelligen. Die Zellen existierten noch, sie waren nicht zerstört, sondern nur abgetötet worden. Zweitens konnten nur lebende und keine abgestorbenen Hefezellen eine Gärung zustande bringen. Die Kontroverse zwischen ihm und Liebig endete mit einem klaren Sieg für Pasteur.

Pasteur arbeitete weiter, um ein berühmtes Experiment im Zusammenhang mit der Urzeugung durchzuführen. Dies war ein Gegenstand, an dem sich die vitalistische Position seit der Zeit von Spallanzani verhärtet hatte. Biblische Beweise für die Urzeugung verloren an Wert, und tatsächlich war den religiösen Führern eine Widerlegung der Urzeugung nicht unwillkommen, denn damit wäre die Schaffung des Lebens Gott allein zugestanden worden. Es waren die Anhänger des Mechanismus in der Mitte des neunzehnten Jahrhunderts, die für eine Urzeugung eintraten.

Spallanzani hatte gezeigt, dass, wenn Bouillon sterilisiert und gegen Verunreinigung abgeschlossen wurde, sich keine Lebensformen darin entwickeln konnten. Diejenigen, die damals in der Opposition standen, behaupteten, dass die Hitze eine "Lebenskraft" in der von der Kammer eingeschlossenen Luft zerstört hätte. Pasteur ersann ein Experiment, bei dem die gewöhnliche, nicht erwärmte Luft Zutritt zur Bouillon hatte.

Im Jahre 1860 kochte und sterilisierte er Bouillon, die er dann der gewöhnlichen Atmosphäre aussetzte. Der Lufteintritt geschah jedoch durch einen langen, engen, S-förmigen Flaschenhals, der außen angebracht war. Obgleich nun unerwärmte Luftfreien Zutritt zur Flasche hatte, setzten sich Staubteilchen am Boden des Flaschenhalses ab und kamen somit nicht in die Flasche.

Unter solchen Bedingungen entwickelten sich in der Bouillon keine Organismen. Wurde jedoch der Flaschenhals entfernt, setzte kurze Zeit darauf die Verunreinigung ein. Es spielte also keine Rolle, ob die Lufterhitzt oder ob eine "Lebenskraft" zerstört wurde. Es lag vielmehr an den Staubteilchen, von denen einige aus schwebenden Mikroorganismen bestanden. Nur dann, wenn diese in die Bouillon kamen, wuchsen sie und vermehrten sich.

Der deutsche Arzt Rudolf Virchow leistete durch eigene Beobachtungen dazu einen Beitrag. In den Fünfziger Jahren des 19. Jahrhunderts untersuchte er kranke Gewebeteile sehr genau - daher wird er als Begründer der Pathologie betrachtet (d.i. die Wissenschaft von den kranken Geweben) - und zeigte, dass die Zelltheorie darauf ebenso gut anwendbar war wie auf gesunde Gewebe.

Er zeigte, dass erkrankte Gewebezellen aus normalen gewöhnlichen Gewebezellen hervorgegangen waren. Es gab keinen plötzlichen Sprung und auch keine plötzliche Diskontinuität, kein unvermitteltes Entstehen abnormaler Zellen aus dem Nichts. Im Jahre 1855 umriss Virchow seine Vorstellung von der Zelltheorie durch eine bedeutsame lateinische Bemerkung: "Omnis cellula e cellula" ("Alle Zellen stammen von Zellen").

Er und Pasteur hatten somit keinen Zweifel darüber gelassen, dass jede Zelle, ob unabhängiger Organismus oder Teil eines vielzelligen Organismus, stets eine vorher existierende Zelle voraussetzte.

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