Die mikroskopischen Arbeiten des Antoni van Leeuwenhoek unter besonderer Berücksichtigung der Spontangenesetheorie

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

2. Naturphilosophie und Zeugungstheorien von der Antike bis ins 17. Jahrhundert

3. Das Leben und Wirken des Antoni van Leeuwenhoek
3.1 Die Leeuwenhoek-Mikroskope
3.2 Eine Neue Welt
3.3 Die Entdeckung der Spermatozoen und die Kampagne wider die Spontangenese

4. Fazit

5. Quellen und Literatur

1. Einleitung

Mit der Entwicklung von Teleskop und Mikroskop zu Beginn des 17. Jahrhunderts wurde die Naturwissenschaft revolutioniert.^[1] Diese beiden optischen Instrumente ermöglichten einen ersten Blick auf eine bis dahin völlig unbekannte Welt. Ein rasanter Erkenntniszuwachs in der Astronomie war die Folge: die Zahl der bekannten Sterne und Planeten stieg schlagartig und auch der Ring um den Saturn, ebenso wie die Jupitermonde und die Sonnenflecken konnten entdeckt werden. Aber auch außerhalb der wissenschaftlichen Welt der Astronomie sorgte das Fernrohr für Furore und fand in der Seefahrt und Kriegsführung begeisterten Anklang.

Während das Fernrohr den Blick in die Weite ermöglichte, richtete sich der Blick der Mikroskopiker, wie die ersten Forscher, die sich des neuen Instruments annahmen, genannt wurden, auf eine Welt, die bis dahin gänzlich im Verborgenen gelegen hatte. Oberflächlich bekannte Strukturen konnten nun eingehender untersucht und analysiert werden. Das Forschungsfeld, welches durch das Mikroskop erschlossen wurde, ist daher als nicht minder spektakulär zu bezeichnen. Neue, bis dahin nicht einmal vorstellbare Lebensformen wurden entdeckt. Die wissenschaftliche Biologie ist ohne die Entdeckung bzw. die Anwendung des Mikroskops nicht denkbar. Die Anatomie der unterschiedlichsten Lebewesen wurde erschlossen und auch die Aufgaben und Funktionsweisen der verschiedenen Organe blieben nicht mehr länger im Dunkeln verborgen; wie das Teleskop in der Astronomie, sorgte das Mikroskop in der Biologie für einen enormen Erkenntnisgewinn. Das Neue am Mikroskop war, dass es, im Gegensatz zum Teleskop, einen völlig neuen Wissensbereich eröffnete, der als wissenschaftliches Forschungsfeld erst noch etabliert werden musste. Das Mikroskop wie das Fernrohr lieferten bis dahin nicht geahnte Bilder und Erkenntnisse, die in die vertrauten Weltkonzeptionen integriert werden mussten bzw. diese als überholt erscheinen ließen.

Diese Arbeit widmet sich einem speziellen Bereich der Biologie, welcher ohne die Anwendung von Mikroskopen nie hätte erforscht werden können, dem der sexuellen Fortpflanzung. Bis weit in das 17. Jahrhundert glaubten viele Menschen, dass Lebewesen, vor allem die niederen Insekten durch Spontangenese entstünden.^[2] Nach dieser Theorie vereinigen sich winzig kleine Teile, die durch die Luft fliegen, zu einem neuen Lebewesen. Ein Käfer ist demnach nicht ein Nachkomme seiner Eltern, sondern eine spontane Genesis aus toten Stoffen, die sich zufällig zu einem Geschöpf vereinen.^[3] Als prägnantes Beispiel diente die vermeintliche Entstehung von Maden aus verfaulendem Fleisch. Erst die Entdeckung der artspezifischen Lebenszyklen sowie der mikroskopisch kleinen Spermatozoen ermöglichten eine Abkehr von solch philosophischen Spekulationen und ebneten den Weg hin zu einer naturwissenschaftlichen Auseinandersetzung mit dem Rätsel der Entstehung von Leben.

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt auf den Arbeiten des Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723) und seiner spektakulären Entdeckung der Spermatozoen als Grundlage der sexuellen Fortpflanzung. Inwieweit hat er die Wissenschaft durch seine Forschungen vorangebracht und das Naturverständnis des 17. Jahrhunderts verändert? Eine solche historiographische Untersuchung kann allerdings nicht ohne die Berücksichtigung der Lebensumstände des Forschers gelingen. Wie kam Leeuwenhoek, der von Hause aus kein Wissenschaftler, sondern Tuchhändler war, zur Mikroskopie und wie gelang es ihm die Skepsis der gelehrten Welt, ihm und seinen Entdeckungen gegenüber, abzubauen? Für zahlreiche Menschen der damaligen Zeit, darunter auch Vertreter der wissenschaftlichen Royal Society, waren die Entdeckungen, die Leeuwenhoek dank des Mikroskops machte, unglaubwürdig, weil unvorstellbar. Die von Leeuwenhoek in zahlreichen Briefen an die Royal Society geschilderten Beobachtungen und Erkenntnisse überstiegen das Vorstellungsvermögen der Adressaten bei weitem; immer wieder schlug dem Autodidakten die unverblümte Skepsis der gelehrten Wissenschaftler entgegen. Dank der über 300 erhaltenen Briefe können wir seine Untersuchungen, Gedankengänge und Schlussfolgerungen heute sehr gut nachvollziehen, so dass sie als Quelle für die Wissenschaftsgeschichte unverzichtbar sind und dementsprechend den Grundstock dieser Untersuchung bilden.

Antoni van Leeuwenhoek war stets auf der Suche nach einer wissenschaftlich fundierten Widerlegung der gängigen Vorstellung von einer spontanen Entstehung der Lebewesen aus Antimaterie. Ein Großteil seiner Untersuchungen und Experimente widmete sich daher dem Problem der Fortpflanzung. Will man den revolutionären Aspekt der leeuwenhoek’schen Entdeckung jedoch in seiner gesamten Breite nachvollziehen, so bedarf es zunächst einer kurzen Darstellung der im 17. Jahrhundert üblichen Vorstellungen von Natur und Fortpflanzung.

2. Naturphilosophie und Zeugungstheorien von der Antike bis ins 17. Jahrhundert

Kaum ein Gelehrter hat einen so großen Beitrag für das Verständnis der Natur geleistet wie Aristoteles (384-322 v. Chr.).^[4] Er war der erste, der unterschiedliche Lebewesen konsequent miteinander verglich und gilt dementsprechend als Begründer der vergleichenden Methode, dessen Überlegungen und Theorien stets auf eigenen Beobachtungen beruhten. Sein Ziel war es, alle Naturerscheinungen unter Berücksichtigung einheitlicher Kriterien zu erforschen und einzuordnen. Bei all seinen Untersuchungen hatte Aristoteles immer die Frage nach den Ursachen im Sinn. Warum entwickelt sich ein Organismus von einem befruchteten Ei zu einer adulten Form? Was war Sinn und Zweck dieses Prozesses? Für ihn stand fest, dass für die Entstehung und das Wachstum eines Lebewesens mehr erforderlich sein muss, als die bloßen Gesetze der Physik. Diese allein können aus einem Hühnerei kein Huhn machen. Diese unentbehrliche Kraft, die vorhanden sein müsse, damit aus einem Ei ein Lebewesen werde, nannte Aristoteles eidos. Sie war ein teleonomes Prinzip, welches seinem Verständnis nach exakt das gleiche leistete wie der genetische Code für den Biologen der Gegenwart. Jedem Lebewesen wohnt demnach eine spezifische Kraft inne, die für die Entwicklung der Morphologie und die Ausbildung der Eigenschaften verantwortlich zeichnet. Alle biologischen Strukturen und Tätigkeiten haben demnach eine adaptive Bedeutung und die Morphologie eines Organs wird folglich allein durch dessen Funktion bestimmt. Das Huhn entwickelt sich demzufolge in einem Ei, da es dort – als unfertiges Lebewesen – am besten gegenüber Umwelteinflüssen geschützt ist.

Was die Zeugungslehre des Aristoteles angeht, so lässt sich sagen, dass er vier Formen der Fortpflanzung unterschied.^[5] An erster Stelle stand die geschlechtliche Zeugung, die jedoch dem Menschen vorbehalten blieb und auf der Vorstellung basierte, dass der männliche Samen ein Produkt des Blutes sei, welches in einen weißen Schaum umgewandelt werde (hämatogene Samenlehre). Bedingung für diesen Transformationsprozess sei jedoch die ausreichende Bereitstellung von körperlicher Wärme. Da das weibliche Geschlecht jedoch nicht über diese Wärme verfüge, könne es folglich keinen Samen produzieren. Der Mann, der demnach das Prinzip der geschlechtlichen Zeugung verkörpert, leite durch seinen Samen den Prozess der Fortpflanzung ein. Der Körper der Mutter wurde lediglich als „Brutstätte“ verstanden, in dem der neue Mensch heranwachse. Um die qualitative Geschlechterdifferenzierung wieder ins rechte Licht zu rücken - eine Fortpflanzung ohne den weiblichen Körper war auch nach dieser Theorie nicht möglich - wurde der Besitz einer Seele allein dem Mann zugesprochen, welche durch den Samen übertragen und folglich vom Vater vererbt werde. Dieser philosophischen These war die Herabstufung des weiblichen Geschlechts immanent, so dass die Frau als minderwertig und seelenlos verstanden wurde.

Neben dieser geschlechtlichen Form der Fortpflanzung differenzierte Aristoteles noch drei weitere asexuelle Arten, die er im Tier- und Pflanzenreich beobachtet zu haben glaubte. Zu diesen zählte er die hermaphroditische Zeugung, die er einigen Pflanzen und Fischen zuschrieb und die Knospung. Als vierte – und für diese Untersuchung wichtigste – Form der Entstehung von Leben unterschied er das Prinzip der Urzeugung. Aristoteles hatte beobachtet, dass bestimmte Insekten wie Mücken oder Käfer dem Erdboden entstammten. Er schlussfolgerte daraus, dass die Erde die materielle Grundlage der Tiere sein müsse, und dass die Lebewesen durch die Wärme und Fäulnis der im Boden vorhandenen Stoffe entstünden.^[6] Diese Lehre, die das Zeitalter der Antike überlebte und von einer spontanen Genese bestimmter Lebewesen ausging, hatte noch Gültigkeit als Antoni van Leeuwenhoek mit seinen ersten mikroskopischen Untersuchungen begann und regte ihn zu zahlreichen Versuchen an, die im Folgenden noch eingehender dargestellt werden.

Mit dem Aufkommen des Christentums verbreitete sich ein Weltbild, dessen Vorstellung von der Schöpfung aller Lebewesen durch Gott geprägt war. Die von Gott geschaffene Welt war die beste aller möglichen Welten und existierte nur für den Menschen, daran bestand kein Zweifel. In der christlichen Lehre des Mittelalters gab es keine Einheit von Natur und Mensch, die Natur war dem Menschen untertan, ebenso wie es in der Bibel geschrieben steht: „Seid fruchtbar und mehret euch und füllet die Erde und machet sie euch untertan, und herrschet über die Fische im Meer und die Vögel des Himmels, über das Vieh und alle Tiere, die auf der Erde sich regen.“^[7] Der Glaube an die Allmacht und die Perfektion des Schöpfers war allgegenwärtig und bestimmte das Verhalten des Menschen gegenüber der Natur. Die extreme Frömmigkeit und Gottesfürchtigkeit dieser Epoche wirkte sich hemmend auf die Biologie aus.^[8] Sie verhinderte, dass Fragen über Gottes Schöpfung gestellt wurden. Der allmächtige Gott hatte all die Tier und Pflanzen geschaffen und dementsprechend geziemte es sich nicht – wollte man nicht als jemand erscheinen, der an der Unfehlbarkeit des heiligen Schöpfers zweifelt – deren Lebensweisen zu hinterfragen.

Erst allmählich begannen Naturwissenschaftler mit der Untersuchung und der Erforschung der Natur. Man widmete sich jedoch in erster Linie medizinischen Fragen, die den Menschen betrafen; der Natur als Ganzes wurde nur sehr wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Dass die Wissenschaft im christlichen Europa auf einem niedrigen Niveau verharrte, resultierte vor allem aus dem Umstand, dass man weitestgehend auf die Methode der Beobachtung oder des Experiments verzichtete und stattdessen versuchte die Wahrheit des Glaubens durch Logik und rationale Argumentation zu ergründen. Der empirische Ansatz eines Aristoteles und sein Versuch die Ursachen zu durchschauen, waren in Vergessenheit geraten, stattdessen näherte sich die Scholastik einem wissenschaftlichen Problem, indem man zunächst die bereits überlieferten Erörterungen zu dieser Problematik zusammenstellte und diese lediglich theoretisch diskutierte.^[9] Dies ging sogar soweit, dass man, um zu erfahren wie viele Zähne ein gesundes Pferd hat, eher in den Schriften der antiken Gelehrten nachschlug, als dass man dem Pferd direkt ins Maul schaute.^[10] Zugute halten kann man dieser deduktiven Wissenschaftsmethode jedoch, dass sie die Herausbildung eines wissenschaftlichen Denkens förderte, ohne das moderne Forschung nicht möglich wäre.

Mit der unentwegten Entdeckung neuer und exotischer Lebewesen änderte sich die Betrachtung der Natur. Immer mehr Naturforscher widmeten sich der Erforschung und Beschreibung ihrer Mannigfaltigkeit und erkannten dabei, dass die Schöpfung Gottes noch viel umfassender und wunderbarer war, als man jemals zu träumen gewagt hätte. Unter diesen Umständen konnten sich nun auch Theologen eingehender mit der Natur befassen. Naturwissenschaft und Theologie verschmolzen zu einer Naturtheologie, deren Ziel es war, die Werke des Schöpfers zu erforschen.^[11] Die Vielfalt der Natur wurde als der ultimative Beweis für die Existenz Gottes verstanden, ohne die man sich die Fülle an Lebewesen nicht erklären konnte. Die Entdeckung immer neuer Lebewesen schien die Stellung des Menschen als Krönung einer langen Schöpfungskette zu bestätigen. Die Erforschung der Natur erfolgte nun um der Theologie Willen und das Interesse an der Biologie stieg mehr und mehr.^[12]

Was die Ansichten über die Fortpflanzung betrifft, so waren die Ansichten der antiken Autoren wie Aristoteles im Mittelalter weit verbreitet, so dass neben der sexuellen Fortpflanzung des Menschen auch die Lehre von einer spontanen Entstehung des Lebens Gültigkeit besaß.^[13]

Bestimmend für das Naturverständnis des 17. Jahrhunderts war vor allem René Descartes (1596-1650), der diese Zeit mit seinem mechanistischen Weltbild prägte.^[14] Alle Phänomene der Welt wurden als das Ergebnis mechanischer Wechselwirkungen verstanden. Descartes’ Vorstellungen zufolge, die in erster Linie von einer Superiorität der Mathematik und Physik ausgingen, sind alle Lebewesen hydraulische Maschinen (res extensa) und der Mensch unterscheidet sich von den übrigen Maschinen lediglich durch den Besitz einer Seele (res cogitans). Descartes betrachtete den menschlichen Körper somit als einen irdischen Automaten mit eigenen mechanischen Gesetzmäßigkeiten, der von der Gott geschaffenen Seele bewohnt wird, ohne dass diese etwas mit den körperlichen Funktionen zu tun hat.^[15] Die im 17. Jahrhundert gängige Vorstellung von der Entstehung der Lebewesen durch Spontangenese beruhte vor allem auf den Ausführungen Descartes’, wonach Leben durch ein zufälliges Zusammentreffen von undefinierten Partikeln entsteht, die miteinander verschmelzen. Folge dieser Partikelvereinigung sei die „Geburt“ eines neuen Lebewesens. Betrachtet man dieses Naturverständnis in seiner letzten Konsequenz, so wurde die Natur als Ergebnis schieren Zufalls verstanden.^[16] Die Vertreter dieses mechanistischen Weltbildes waren darum bemüht, alle Erscheinungen des Universums auf ein Mindestmaß an Gesetzen zu reduzieren. Descartes und andere Vertreter des mechanistischen Weltbildes hatten jedoch nicht erkannt, dass sich bestimmte Naturphänomene nicht allein mit den Gesetzmäßigkeiten der Mathematik oder Physik erklären lassen und dass es sich bei der Natur nicht um ein abgeschlossenes System handelt. So bezeichnete Ernst Mayr diese dogmatischen Ansichten als den Mühlstein um den Hals der damaligen Biologie. Andererseits muss man jedoch zugestehen, dass es gerade diese Theorien waren, die zahlreiche Naturforscher wie Swammerdam, de Graaf und eben auch Antoni van Leeuwenhoek zu ihren Forschungen angeregt und somit unfreiwillig vorangebracht haben.

[...]

^[1] Vgl. Hall, A. Rupert: Die Geburt der naturwissenschaftlichen Methode 1630-1720. Von Galilei bis Newton, Darmstadt 1965 (Geschichte und Kosmos), S. 188-210.

^[2] Vgl. ebda., S. 204.

^[3] Vgl. Mayr, Ernst: Die Entwicklung der biologischen Gedankenwelt. Vielfalt, Evolution und Vererbung, Berlin 2002, S. 80 und Smith Payne, Alma: The Cleere Observer. A Biography of Antoni van Leeuwenhoek, London 1970, S. 91.

^[4] Vgl. Mayr: Entwicklung der biologischen Gedankenwelt, S. 73f und Jahn, Ilse (Hg.): Geschichte der Biologie. Theorien, Methoden, Institutionen, Kurzbiographien, Berlin 2000, S. 62f.

^[5] Vgl. Jahn: Geschichte der Biologie, S. 64-66 und Aristoteles: Metaphysik, übers. von Bonitz, Hermann, Berlin 1890, VII, 7, 1032.

^[6] Vgl. Lippmann, Edmund Oskar von: Urzeugung und Lebenskraft. Zur Geschichte dieser Probleme von den ältesten Zeiten an bis zu den Anfängen des 20. Jahrhunderts, Berlin 1933, S. 5-20.

^[7] Genesis 1, 28.

^[8] Vgl. Mayr: Entwicklung der biologischen Gedankenwelt, S. 76f.

^[9] Vgl. Jahn: Geschichte der Biologie, S. 140f und 144.

^[10] Vgl. Mayr: Entwicklung der biologischen Gedankenwelt, S. 77.

^[11] Vgl. ebda., S. 85f.

^[12] Vgl. Henry, John: The Scientific Revolution and the Origins of Modern Science, London 1997, S. 83.

^[13] Vgl. Jahn: Geschichte der Biologie, S. 150f.

^[14] Vgl. Henry: Scientific Revolution, S. 57 und 68f, sowie Hall, A. Rupert: The Revolution in Science. 1500-1750, London 1983, S. 200.

^[15] Vgl. Hall: Revolution in Science, S. 165-167.

^[16] Vgl. Ruestow, Edward G.: The Microscope in the Dutch Republic. The Shaping of Discovery, New York 1996, S. 211f und Mayr: Entwicklung der biologischen Gedankenwelt, S. 80.