Irren ist wissenschaftlich
Der große Aristoteles steht nicht nur am Beginn der Geschichte der Atemphysiologie, sondern auch am Beginn einer langen Geschichte wissenschaftlicher Irrtümer. Was einst als überzeugende Erklärung galt, erscheint uns heute manchmal geradezu absurd. Drei Beispiele zeigen, wie sich unser Verständnis der Atmung verändert hat – und warum auch unser heutiges Wissen nicht das letzte Wort sein muss.
Die Wissenschaftsgeschichte liefert Gründe für Bescheidenheit. Denn jede Erkenntnis, und sei sie noch so schlüssig, läuft Gefahr, irgendwann durch eine bessere ersetzt zu werden. Häufig waren die ursprünglichen Beobachtungen durchaus richtig. Nur die daraus gezogenen Schlussfolgerungen waren Kinder ihrer Zeit. Die großen Denker vergangener Jahrhunderte waren schließlich keineswegs weniger intelligent als wir. Ihnen fehlten lediglich Erkenntnisse und technische Möglichkeiten, die uns heute selbstverständlich erscheinen.
Daran sollten wir denken, wenn wir nun einen Blick auf drei bemerkenswerte Irrtümer der Atemphysiologie werfen.
Aristoteles, 4. Jahrhundert v. Chr.
Die Lunge: Das Kühlsystem des Herzens
Der griechische Philosoph Aristoteles (384–322 v. Chr.) betrachtete das Herz als Zentrum des Lebens und der körperlichen Wärme. Allerdings durfte diese Wärme nicht überhandnehmen. Genau dafür sollte die Lunge zuständig sein: Mit jedem Atemzug gelangte kühlende Luft in den Körper und bewahrte das Herz vor Überhitzung. Die Atmung war gewissermaßen die körpereigene Klimaanlage.
Eine durchaus nachvollziehbare Überlegung. Schließlich steigen bei körperlicher Anstrengung sowohl die Körpertemperatur als auch die Atemfrequenz.
Die Widerlegung – 17. bis 18. Jahrhundert
1628 beschrieb William Harvey den Blutkreislauf. Im 17. Jahrhundert untersuchte John Mayow die Rolle der Luft bei Verbrennung und Atmung. Im späten 18. Jahrhundert erklärte Antoine Lavoisier schließlich den Zusammenhang zwischen Sauerstoffverbrauch und Kohlendioxidbildung.
Die Lunge wurde damit nicht länger in erster Linie als Kühlaggregat, sondern als Organ des Gasaustauschs verstanden. Dass die Atmung auch zur Wärmeabgabe beiträgt, ist übrigens richtig. Aristoteles hatte diese reale Funktion erkannt und sie lediglich zur Hauptaufgabe erklärt.
Galen von Pergamon, 2. Jahrhundert n. Chr.
Pneuma: Der geheimnisvolle Lebensgeist
Lange bevor jemand wusste, dass Luft aus verschiedenen Gasen besteht, beschäftigten sich Philosophen und Ärzte mit der Frage, was die eingeatmete Luft eigentlich lebensnotwendig macht. Eine Antwort lautete „Pneuma“. Ursprünglich bedeutete der Begriff Atem oder Hauch, später stand er für ein lebensspendendes Prinzip.
Besonders einflussreich wurde der Arzt Galen (ca. 129–216 n. Chr.). In seinem Modell spielte die über die Lunge aufgenommene Luft eine wesentliche Rolle bei der Entstehung eines lebenswichtigen Geistes. Galen ging davon aus, dass Blut in der Leber gebildet und von dort im Körper verteilt wird. Außerdem nahm er an, dass Blut durch unsichtbare Poren in der Herzscheidewand von der rechten in die linke Herzkammer gelangen könne.
Die Widerlegung – 13. bis 19. Jahrhundert
Galens Vorstellungen beeinflussten die Medizin über tausend Jahre. Bereits im 13. Jahrhundert widersprach Ibn al-Nafis Galens Vorstellung von unsichtbaren Poren zwischen den Herzkammern. Stattdessen beschrieb er den Weg des Blutes durch die Lunge. William Harvey erklärte 1628 schließlich den geschlossenen Blutkreislauf.
Mit der Erforschung der Atemgase und des Stoffwechsels verlor das Pneuma seine Funktion als physiologisches Erklärungsmodell.
Heute benötigen wir keinen geheimnisvollen Lebensgeist mehr. Sauerstofftransport, Zellstoffwechsel und neuronale Signalübertragung lassen sich durch messbare Vorgänge erklären.
Antoine Lavoisier, spätes 18. Jahrhundert
Atmung: Die Lunge verbrennt Sauerstoff
Antoine Lavoisier (1743–1794) erkannte den Zusammenhang zwischen Sauerstoffverbrauch, Kohlendioxidbildung und Wärmeproduktion. Damit gelang ihm ein entscheidender Schritt zum Verständnis unseres Stoffwechsels.
Allerdings unterlief ihm ein bemerkenswerter Irrtum: Er ging davon aus, dass die mit der Atmung verbundene Verbrennung unmittelbar in der Lunge stattfindet. Schließlich gelangt dort Sauerstoff in den Körper und wird Kohlendioxid abgegeben. Warum sollte die Verbrennung also nicht genau dort stattfinden?
Die Widerlegung – 19. Jahrhundert
Erst im Laufe des 19. Jahrhunderts setzte sich die Erkenntnis durch, dass Sauerstoff über das Blut in die Gewebe transportiert und dort verbraucht wird. Besonders Eduard Pflüger trug in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts entscheidend dazu bei.
Mit Lavoisier hatte also ausgerechnet jener Wissenschaftler, der half, einen der größten chemischen Irrtümer seiner Zeit zu überwinden, selbst eine Vorstellung entwickelt, die später korrigiert werden musste.
Lavoisier trug nämlich entscheidend dazu bei, die Phlogistontheorie zu überwinden – jene Vorstellung, nach der brennbare Stoffe bei der Verbrennung einen geheimnisvollen Stoff namens Phlogiston freisetzen.
Mehr über Lavoisier und die Entdeckungsgeschichte des Sauerstoffs findest du im SPIRAH-Artikel „Entdecker des Sauerstoffs – wer war‘s?“
Was uns alle verbindet
Eine Eigenschaft verbindet nicht nur Aristoteles, Galen und Lavoisier, sondern letztlich uns alle: Wir versuchen, die Welt mit unserem verfügbaren Wissen zu verstehen und zu erklären.
So entstehen Erkenntnisse, auf denen spätere Generationen aufbauen können. Manche werden bestätigt, andere ergänzt oder widerlegt – aber auf jeden Fall immer zu unrecht belächelt.
Wissenschaftliche Referenz
West, J. B. (2011). History of Respiratory Gas Exchange. Comprehensive Physiology, 1(3), 1509–1523.
Zur wissenschaftlichen Veröffentlichung
Die Geschichte des vielleicht „wichtigsten“ Elements unserer Atemluft, dem Sauerstoff, beginnt Anfang des 18. Jahrhunderts. Damals ging man noch von der Existenz eines Elements namens Phlogiston aus, das bei Verbrennungsvorgängen abgegeben wird. Georg Ernst Stahl (1659 – 1734) formulierte die Phlogistontheorie, die besagt, dass bei jeder Verbrennung, je nach Ausgangsstoff mehr oder weniger Phlogiston entweicht und bei der Erwärmung in…
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