In diesen Tagen braucht die Wissenschaft keine Rechtfertigung mehr als ein Subjekt, das der ernsthaften Hingabe des Menschen würdig ist. Der Gewinn an exakter Kenntnis der Kräfte und Materialien des Universums wird von allen Seiten als Versprechen eines unkalkulierbaren Nutzens für die Menschheit anerkannt. Die volle Bedeutung dieses neuen Lichts in seiner Auswirkung auf die Verbesserung des menschlichen Loses beginnt sich gerade erst zu verwirklichen.

Im Einklang mit der zunehmenden Wertschätzung des Wertes der wissenschaftlichen Forschung für die Menschheit besteht heute unter den Wissenschaftlern das Bestreben, jede einzelne Wissenschaft mit jeder anderen in Beziehung zu setzen und alle zu einem zusammenhängenden Ganzen zusammenzufassen, ohne die Notwendigkeit der Genauigkeit in jedem Teil aus den Augen zu verlieren. Die Existenz solcher zusammengesetzten Studienzweige wie physikalische Chemie, Biochemie, physiologische Botanik, und so weiter, sind ein Hinweis auf die breitere Perspektive; und einige der größten modernen wissenschaftlichen Fortschritte werden entlang der Grenzlinien zwischen den verschiedenen Wissenschaften gemacht. Die Natur ist schließlich eine Einheit, und unsere Klassifikationen ihrer eng verwandten Phänomene in spezielle Themen sind teilweise willkürlich.

Dieses Bemühen, die verschiedenen Wissenschaften miteinander in Beziehung zu setzen, ist nicht nur für die Wissenschaft als Ganzes nützlich, sondern auch für den einzelnen Arbeiter. Die geistige Anschauung des Menschen muß erweitert werden durch den Versuch, das Verhältnis seiner besonderen Aufgabe zu den mannigfaltigen menschlichen Tätigkeiten und Bedürfnissen nachzuvollziehen.

Der besondere Zweig der Wissenschaft namens Chemie hat viele Beziehungen zum menschlichen Leben sowie zu anderen Wissenschaften. Es ist ein wesentlicher Bestandteil jeder Naturphilosophie; Es dient als bewundernswertes Mittel der intellektuellen Disziplin; es führt den Hersteller und den Händler zur Effizienz in der Produktion und zur Reinheit des Produkts; aber vielleicht am wichtigsten von allem ist, dass es den Schlüssel enthält, der allein das Tor zu einer wirklich grundlegenden Erkenntnis der verborgenen Ursachen von Gesundheit und Krankheit öffnen kann. Dies ist eine der wertvollsten und lebenswichtigsten Möglichkeiten, wie jeder Wissenschaftszweig der Menschheit in den kommenden Jahren dienen kann.

Weitere Geschichten

Vor zehn Jahrhunderten, zur Zeit der Alchemisten, wurde die Chemie „die Magd der Medizin“ genannt; heute ist diese Beziehung nicht schwächer, sondern viel stärker. Das Ziel des vorliegenden Artikels ist es, die Aufmerksamkeit sehr kurz auf einige der Möglichkeiten, in denen die moderne Chemie kann in der Lage, die Theorie und Praxis der Medizin zu helfen.

Dass eine enge Beziehung zwischen Chemie und Medizin besteht, ist jedem klar. Unsere Körper sind ganz aus chemischen Stoffen aufgebaut, und alle mannigfaltigen Funktionen des lebenden Organismus hängen wenigstens zum Teil von chemischen Reaktionen ab. Chemische Prozesse ermöglichen es uns, unsere Nahrung zu verdauen, uns warm zu halten und uns mit Muskelenergie zu versorgen. Es ist sehr wahrscheinlich, dass sogar die Eindrücke unserer Sinne und die Gedanken unseres Gehirns sowie die Art und Weise, diese durch die Nerven zu vermitteln, alle mehr oder weniger eng mit chemischen Reaktionen zusammenhängen. Kurz gesagt, der menschliche Körper ist eine wunderbar komplizierte chemische Maschine; und seine Gesundheit und Krankheit, sein Leben und sein Tod hängen im Wesentlichen mit der Koordination einer Vielzahl komplexer chemischer Veränderungen zusammen.

Diese Kompliziertheit des lebendigen Körpers erfordert klare Sicht und tiefes Wissen für sein volles Verständnis; und die Chemie früherer Tage war viel zu einfach und oberflächlich, um ein sehr nützlicher Leitfaden in dem rätselhaften Labyrinth vieler konvergierender und sich kreuzender Pfade zu sein. Jetzt haben sich die Umstände völlig geändert. Die Chemie nähert sich in ihrer Genauigkeit schnell der Physik und dehnt sich über die Physik hinaus aus. Mit zunehmendem chemischen Verständnis ist die Kluft zwischen den einfacheren Phänomenen des chemischen Labors und den komplizierteren Veränderungen, die dem organischen Leben zugrunde liegen, immer kleiner geworden. Der intelligente Arzt nimmt dies wahr und begrüßt die Hilfe, die ihm die rasch fortschreitende Wissenschaft der Chemie geben kann. Ein bedeutender Pathologe hat vor kurzem gesagt, dass der untersuchende Mediziner bei der Untersuchung der Zelle und ihres Wachstums, sowohl normal als auch abnormal, an den Ort gekommen ist, an dem er auf chemisches Wissen zurückgreifen muss, weil er wahrnimmt, dass die Wirkung der Zelle von der Art und Menge der verschiedenen chemischen Substanzen abhängt, aus denen sie besteht. Da die Zelle die Grundlage allen Lebens ist und unser Körper einfach aus Ansammlungen einer großen Vielfalt von Zellen besteht, von denen jede durch chemische Gesetze geregelt wird, ist es klar, dass die Chemie allen lebenswichtigen Funktionen zugrunde liegen muss.

Die Chemie kann der Medizin auf mindestens drei ganz verschiedene Arten von Nutzen sein. Eine davon betrifft die Entdeckung der Komponenten der Dinge. Diese Art von Chemie wird analytische Chemie genannt. Eine andere Art und Weise, wie die Chemie der Medizin helfen kann, hängt von der Fähigkeit des modernen Chemikers ab, nicht nur herauszufinden, woraus die Dinge bestehen, sondern auch herauszufinden, wie die Teile zusammengesetzt sind. Dieser Zweig der Chemie wird Strukturchemie genannt, weil er nicht nur mit den Materialien zu tun hat, sondern auch mit der Art und Weise, wie diese Materialien angeordnet sind. Eine weitere Methode der Hilfsbereitschaft kommt aus einer noch jüngeren Entwicklung der Chemie, die gemeinhin physikalische Chemie genannt wird, die sich mit den Phänomenen befasst, die an der Grenzlinie zwischen Physik und Chemie liegen — insbesondere mit dem Teil der Grenzlinie, der das Verhältnis von Energie zu Material betrifft. Der physikalische Chemiker muss nicht nur wissen, woraus die Dinge bestehen und wie diese Elemente zusammengesetzt werden, sondern auch, um welche Energie es sich bei der Zusammenstellung handelt und welche Energie freigesetzt wird, wenn sie zersetzt werden.

Jede dieser drei Arten von Chemie kann der Wissenschaft und Kunst der Medizin sehr helfen – und es bedarf keines Philosophen, um zu verkünden, wie viel wirksamer ihre Hilfe sein kann als die alte Methode, nur die äußere Erscheinung von Flüssigkeit und Gewebe zu beobachten.

Lassen Sie uns nun kurz die verschiedenen Aspekte dieser drei Formen der Hilfsbereitschaft im Detail betrachten und sie in der Reihenfolge betrachten, in der sie gerade erwähnt wurden. Zuerst kommt das Feld des analytischen Chemikers. Wie gesagt, der menschliche Körper ist eine chemische Maschine. Es besteht vollständig aus Chemikalien und wird ausschließlich durch chemische Energie betätigt. Der analytische Chemiker kann uns die Zusammensetzung jeder der vielfältigen Substanzen mitteilen, aus denen diese komplizierte Maschine besteht. Er ist nicht nur in der Lage, die verschiedenen vorhandenen Elemente zu entdecken, sondern auch ihre genauen Mengen mit beträchtlicher Genauigkeit abzuschätzen. Er kann Nahrung sowie die verschiedenen Teile und Sekrete des Körpers analysieren und die Beziehung zwischen der Zusammensetzung der verzehrten Nahrung und der resultierenden Körpersubstanz bestimmen. Dies alles ist offensichtlich von großem Wert, denn es zeigt uns sofort allgemein, welche Elemente in die Nahrung eingehen sollten; und darüber hinaus gibt es uns in Krankheitsfällen hervorragende Hinweise darauf, wie die verschiedenen Funktionen des Körpers vom Normalen abweichen, und verleiht so wichtige Hilfe bei der Diagnose und dem Vorschlag einer geeigneten Behandlung. Aber dies ist eine alte und offensichtliche Geschichte, daher werde ich nicht weiter auf die analytische Seite der Anwendung der Chemie auf die Medizin eingehen, so wichtig sie auch ist.

Wenden wir uns nun dem zweiten Aspekt des Themas zu, nämlich dem Verhältnis der Strukturchemie zur Medizin. Die Entwicklung des Themas ist so neu, dass die Idee der Strukturchemie noch nicht Teil der Ausrüstung des durchschnittlich gebildeten Mannes ist.

Die Strukturchemie hatte ihren Ursprung in der Entdeckung, dass zwei Substanzen aus genau der gleichen prozentualen Menge genau der gleichen Elemente bestehen und sich dennoch völlig voneinander unterscheiden können. Diese Tatsache, dass zwei Dinge in ihren Bestandteilen genau gleich sein können, aber in ihren Eigenschaften sehr verschieden sind, impliziert, dass es einen Unterschied in der Anordnung irgendeiner Art geben muss. Die klarste Vorstellung von dieser Idee können wir mit Hilfe der Atomhypothese erhalten. Wenn die kleinsten Teilchen einer gegebenen zusammengesetzten Substanz aus noch kleineren Atomen der verschiedenen betreffenden Elemente aufgebaut sind, ist es klar, dass wir uns verschiedene Anordnungen dieser Atome vorstellen können, und es ist vernünftig anzunehmen, dass die besonderen Anordnungen einen beträchtlichen Unterschied in der Natur der resultierenden Verbindungen machen könnten. Überall im Leben Anordnung ist von Bedeutung. Bei Zahlen unterscheidet sich die Kombination 191 stark von 911, obwohl jede die gleichen Einzelzeichen enthält. Warum ist die Anordnung bei Atomen möglicherweise nicht signifikant?

In diesem kurzen Rückblick ist es nicht möglich, genau zu erklären, wie Chemiker eine Vorstellung von der Anordnung der Atome erhalten, aus denen die Partikel (oder Moleküle) jeder Substanz bestehen. Wir hängen von zwei Methoden der Arbeit: ein, die Aufspaltung der Verbindung und zu finden, in welche Gruppen es zersetzt; der andere, der Versuch, aus diesen oder ähnlichen Gruppen die ursprüngliche Verbindung aufzubauen. So wie man unter den Bruchstücken eines eingestürzten Gebäudes Teile findet, die ausreichen, um zu zeigen, ob es sich um eine Wohnung, einen Stall oder eine Maschinenwerkstatt handelte, so findet man unter den Bruchstücken einer zerbrochenen Substanz Teile ihrer Struktur, die noch zusammenbleiben, genug, um etwas von der ursprünglichen Gruppierung anzuzeigen. Jede andere chemische Struktur wird eine andere Art von chemischen débris verlassen. Wenn aus ähnlichen Fragmenten die ursprüngliche Substanz mit geeigneten Mitteln konstruiert werden kann, ist der Beweis stark, dass einige Kenntnisse über die Struktur gewonnen wurden.

Was die Nützlichkeit der Strukturchemie für die Medizin betrifft, so können wir nicht umhin, sofort ihre große Bedeutung zu erkennen. Wenn die Bindung von infinitesimalen Atomen auf unterschiedliche Weise die Eigenschaften der resultierenden Substanzen unterschiedlich verändert, ist es offensichtlich, dass die besondere Art der Bindung jeder der komplizierten Verbindungen, aus denen unser Körper besteht, für uns von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus kann im Falle unserer Nahrung allein die Anordnung der Atome den Unterschied zwischen Nahrung und Gift ausmachen.

Es ist leicht einzusehen, warum diese unterschiedlichen Strukturen unterschiedliche Auswirkungen auf den Körper haben sollten. Das Leben ist im Falle der Tiere ein fortwährender Prozeß des Zerfalls komplizierterer Strukturen in einfachere; und es ist klar, daß dieser Zerfall auf verschiedene Arten mit verschiedenen Gruppierungen geschehen wird und daher unterschiedliche Ergebnisse hervorbringen wird.

Die Kenntnis der atomaren Anordnung der verschiedenen Substanzen, aus denen der Körper besteht, wird nicht nur einen unschätzbaren Leitfaden für das Studium der Physiologie, Pathologie und Hygiene liefern, sondern hat bereits zur logischen Entdeckung völlig neuer Arzneimittel geführt, die im Labor künstlich aufgebaut wurden, um den besonderen Bedürfnissen bestimmter Krankheiten zu entsprechen, und zur rationellen Verwendung von Lebensmitteln. In den kommenden Jahren werden sich diese Gewinne vervielfachen.

So kann der Arzt in Zukunft seine Arbeit nicht mit einem Serum oder Virus von zweifelhafter Zusammensetzung und Wert machen, sondern mit reinen Substanzen, die im chemischen Laboratorium aufgebaut sind, — Substanzen mit ihren Atomgruppen, die von der subtilen Wissenschaft so angeordnet sind, dass sie die Rekonstruktion abgenutzter Organe oder die Zerstörung bösartiger Keime ohne jeglichen Schaden bewirken. Wir können also von der Erreichung einer künstlichen Immunität zum Beispiel gegen Pocken träumen, die der Impfung ebenso überlegen ist wie der alten Impfung.

Wohltuende Substanzen dieser Art werden nicht oft zufällig entdeckt; die Zahl der möglichen Anordnungen ist viel zu groß. Um alles zu wissen, was man über die Materie wissen muss, muss man die Struktur jeder komplizierten Substanz, die im Körper existiert, und die Anordnung der Atome in jedem Teilchen unseres komplexen Organismus finden. Solange dies nicht geschehen ist, können wir nicht mit hinreichender Sicherheit vorhersagen, was mit diesen Substanzen im Rahmen ihrer täglichen Funktionen geschehen wird oder wie sie wahrscheinlich durch Krankheiten beeinflusst werden. Dies ist ein Problem, das so lebenswichtig ist, dass es schwer wäre, seine Bedeutung für die Nachwelt zu übertreiben.

Wie gesagt, das moderne Wissen verlangt nun vom Chemiker, daß er nicht nur die Elemente, aus denen alle Dinge bestehen, und wie diese Elemente zusammengesetzt sind, sondern auch, wie groß die Energieabgabe bei jeder Veränderung ist, der sie unterworfen werden können.

Nun besteht kein Zweifel, dass Energie die unmittelbare Ursache jeder Handlung im bekannten Universum ist. Ohne jede Art von Energie wäre das ganze Universum ruhig, dunkel, durchdringend kalt, schlafend. Eine Welt voller physischer Energien, aber ohne chemische Energie, könnte sich drehen und Licht und Wärme haben; aber es könnte kein organisches Leben besitzen, denn das Leben beruht auf der Einwirkung chemischer Energie. Daher ist das Studium der chemischen Energie ein weiteres sehr wichtiges menschliches Problem.

Physikalische Chemie hat mit der Beziehung jeder der verschiedenen Arten von Energie zu chemischen Veränderungen zu tun. Sie befasst sich mit den wirkenden, treibenden Kräften, die das Leben ermöglichen, und bringt in jedem seiner vielen Aspekte neue Intelligenz in das Wirken des lebenden Mechanismus ein.

Die Physikalische Chemie behandelt unter anderem die chemischen Zusammenhänge der Veränderungen von fest zu flüssig und von flüssig zu gasförmig und diskutiert die Natur von Lösungen und Gemischen aller Art. Da der lebende Körper aus Feststoffen und Flüssigkeiten besteht und von den Gasen der Atmosphäre abhängt, um die chemischen Veränderungen zu fördern, die ihn beleben, und da Lösungen und Mischungen in jeder Zelle vorhanden sind, sind die Gesetze und Theorien der physikalischen Chemie mit jeder Tatsache der Physiologie verflochten.

Auch hier beschäftigt sich die physikalische Chemie mit dem Verhältnis von Wärme zu chemischer Veränderung. Die Ausgabe von Energie in Form von Wärme in jeder chemischen Reaktion ist es wert, studiert zu werden, aber besonders sollte der Mensch die Schritte untersuchen, durch die alle tierische Wärme entwickelt wird — und dies ist ausschließlich auf chemische Reaktion zurückzuführen. Darüber hinaus untersucht die physikalische Chemie die Auswirkung von Temperaturänderungen auf die Geschwindigkeit und Tendenz chemischer Einwirkungen — eine Frage von Bedeutung bei der Untersuchung von Fieber und anderen abnormalen Zuständen sowie bei der Verfolgung des wunderbaren verborgenen Mechanismus, durch den der Körper bei nahezu konstanter Temperatur gehalten wird.

Diese dynamische Chemie der Zukunft hört hier jedoch nicht auf. In seiner Provinz liegen auch die kürzlich gefundenen Beziehungen von Chemie und Elektrizität, die vielleicht einige der Geheimnisse der nervösen Handlung betreffen und viel Intelligenz über die Natur der Lösungen im Allgemeinen liefern. Wichtiger als all dies ist vielleicht der Zweig des Fachs Photochemie, die Chemie des Lichts, der eine große Hilfe bei der Interpretation der Veränderungen verspricht, die in den Blättern von Pflanzen unter dem Einfluss von Sonnenlicht auftreten. Allein durch die Wirkung des Lichts ist die Natur in der Lage, die komplizierten Verbindungen aufzubauen, die benötigt werden, um alle Tiere mit Nahrung zu versorgen; und bis wir das Wachstum des Gemüses verstehen, können wir nicht hoffen, das des Tieres zu verstehen.

Ein Moment des Nachdenkens wird zeigen, dass diese Chemie der Substanzen in Aktion — das heißt die Chemie der Energie — ein Versprechen der Hilfsbereitschaft für zukünftige Generationen mit sich bringt, das vielleicht das jeder anderen Wissenschaft übertrifft. Denn die Untersuchung der trägen Substanz, von der das Leben abgewichen ist, kann uns, wie genau diese Untersuchung auch sein mag, ebensowenig eine wahre Kenntnis seiner wirklichen Funktion geben, als wir aus dem Erscheinen eines ausgestopften Vogels in einem Museum seine vollständige Lebensgewohnheit vorhersagen können. Um den Prozess des Lebens zu verstehen, muss man die Substanzen in Aktion sehen und ihr Verhalten unter dem Einfluss der mannigfaltigen Kräfte untersuchen, die um sie herum spielen; und das ist das Ziel der physikalischen Chemie.

Ich habe sehr kurz einige Möglichkeiten skizziert, wie die Wissenschaft der leidenden Menschheit in Zukunft große Versprechen der Hilfe gibt. Für einige mag der Standpunkt materialistisch erschienen sein; Wir müssen uns jedoch daran erinnern, dass die Wissenschaft nicht versucht, das ultimative Geheimnis zu ergründen, sondern sich nur mit den Tatsachen der Natur befasst. Die größten Geheimnisse des Lebens scheinen fast so weit Form Lösung wie eh und je. Welche Beziehungen zum Beispiel zwischen chemischer Veränderung und Denken bestehen, welche permanenten Veränderungen der chemischen Struktur das Gedächtnis verursachen, wissen wir nicht. Leben haben wir nie aus totem Material allein herstellen können. Persönlichkeit und Vererbung trotzen dem Chemiker ebenso wie dem Physiologen und dem Psychologen. Aber seien wir nicht ungeduldig. Obwohl es unmöglich ist vorherzusagen, wie weit wir durch unseren begrenzten Verstand in die Lage versetzt werden, in die Geheimnisse eines unermesslich großen und wunderbaren Universums einzudringen, können wir uns dennoch mit dem Gedanken trösten, dass jeder gewonnene Schritt der Menschheit neuen Segen und neue Inspiration für größere Bestrebungen bringt.