Humanbiologie

Gegenstand und Bedeutung

Humanbiologie ist eine naturwissenschaftliche Disziplin. Im engeren Sinn erforscht sie die Biologie des Menschen und die biologischen Grundlagen der Humanmedizin. Im weiteren Sinn umfasst sie auch Teilbereiche der Biologie, die für das menschliche Leben wichtig sind.

Sie versucht, den Menschen als Lebewesen naturwissenschaftlich zu verstehen. Dafür nutzt sie unter anderem Beobachtungen und Experimente. Biochemische und biophysikalische Grundlagen des Lebens werden beschrieben und die zugrunde liegenden Prozesse mit Modellen formuliert. Humanbiologie ist damit eine Grundlagenwissenschaft für die Medizin. Umgekehrt helfen medizinische Kenntnisse über krankhafte, also pathologische, Erscheinungen dabei, die normale Körperfunktion, die Physiologie, besser zu verstehen.

Humanbiologie wird auch als Überbegriff für naturwissenschaftliche Anthropologie und Humangenetik verwendet. „Biomedizin“ wird manchmal synonym gebraucht, bezeichnet dem Wortsinn nach aber nur die medizinisch relevanten Bereiche der Humanbiologie. Das Fach wird sowohl den Humanwissenschaften als auch den Neurowissenschaften zugerechnet.

Zentrale Teildisziplinen zur Biologie des Menschen

Die Anatomie ist die Lehre von Form und Bau des Körpers, seiner Organsysteme, Organe und Gewebe. Zu ihr gehören Zytologie (Lehre von Zellen), Histologie (Lehre von Geweben) und Morphologie (Lehre von Formen und Strukturen). Sie beschreibt vor allem den Körperbau.

Die Physiologie untersucht die Funktionen des menschlichen Körpers und seiner Organe besonders aus physikalischer und chemischer Sicht. Ein wichtiges Ziel ist, den Informationsaustausch zwischen Organen und ihre gegenseitige Steuerung zu verstehen.

Die Humangenetik erforscht genetische Grundlagen des menschlichen Lebens. Sie untersucht, wie phänotypische Merkmale – also sichtbare oder messbare Eigenschaften – vererbt werden und welchen Einfluss Gene auf Aussehen, Eigenschaften und Fähigkeiten haben.

Die Immunologie behandelt die Abwehr von Krankheitserregern wie Bakterien, Viren und Pilzen sowie von körperfremden Stoffen wie Toxinen und Umweltgiften. Sie untersucht auch Fehlfunktionen: überschießende Immunreaktionen wie Allergien, Reaktionen gegen körpereigene Bestandteile bei Autoimmunerkrankungen oder eine fehlende beziehungsweise unzureichende Immunantwort, etwa bei SCID, Aids oder Sepsis.

Biochemie und Molekularbiologie erforschen die chemischen und molekularen Grundlagen von Lebensprozessen. Dazu gehören chemische Reaktionen in Zellen, die Beziehungen dieser Reaktionen zueinander sowie Struktur und Funktion von Biomolekülen: Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren.

Grundlagen für Diagnose, Therapie und Vorbeugung

Die humanbiologischen Grundlagenfächer ermöglichen eine wissenschaftlich fundierte Diagnose, Therapie und Prävention von Krankheiten. Ziel ist, Krankheitsursachen zu erforschen, um Erkrankungen kausal, also ursächlich, behandeln oder wirksam vorbeugen zu können. Dieser Bereich wird häufig Biomedizin genannt.

Wichtige Fachgebiete sind:

• Pathologie: Sie beschreibt krankheitsbedingte oder krankheitsauslösende Veränderungen von Körper und Organen, besonders auf Zellebene. Sie beruht auf Anatomie, ist für die Diagnostik bedeutsam und nutzt besonders die Mikroskopie.

• Pathophysiologie: Sie untersucht krankheitsbedingte Störungen von Körperfunktionen. Ihre Grundlage ist die Physiologie; sie liefert Erkenntnisse zu Krankheitsursachen und Diagnostik.

• Pharmakologie und Toxikologie: Sie erforschen die Wirkung von Arzneimitteln beziehungsweise Giften. Betrachtet werden der Weg eines Stoffes von Aufnahme bis Ausscheidung (LADME), die Wirkung des Körpers auf den Stoff (Pharmakokinetik) und die Wirkungen des Stoffes im Körper (Pharmakodynamik). Die Pharmakologie ist deshalb zentral für die Behandlung von Krankheiten.

• Medizinische Genetik: Sie sucht krankheitsauslösende Gendefekte und Fehler der Vererbung. Sie trägt zum Verständnis von Krankheitsursachen bei und liefert besonders für die klinische Genetik wichtige diagnostische Erkenntnisse.

• Pathobiochemie: Sie untersucht krankheitsbedingte oder krankheitsauslösende Veränderungen auf chemisch-molekularer Ebene und ist für Ursachenforschung sowie Diagnostik wichtig.

• Epidemiologie: Sie untersucht Häufigkeit sowie räumliche und zeitliche Verteilung von Krankheiten in Beziehung zu Faktoren wie Umwelt, Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht oder Erbanlagen. Sie arbeitet unter anderem mit Mathematik, Statistik und Biometrie. Ziele sind die Aufklärung von Krankheitsursachen, prädiktive Diagnostik und Risikoabschätzung zur Prophylaxe.

Auch Neurowissenschaften, Rechtsmedizin, Klinische Chemie und Laboratoriumsmedizin haben einen Bezug zur Humanbiologie.

Weitere biologische und interdisziplinäre Bezüge

Im weiteren Sinn gehören auch biologische Bereiche zur Humanbiologie, die das menschliche Leben wesentlich betreffen. Die Mikrobiologie untersucht Mikroorganismen und umfasst Bakteriologie, Virologie und Mykologie. Für die Humanbiologie ist sie wichtig, weil Bakterien, Viren und Pilze Krankheitserreger sein können. Die angewandte Mikrobiologie dient außerdem der Biotechnologie, etwa bei der Herstellung medizinisch oder industriell nutzbarer Proteine durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen. Ein Beispiel ist die Herstellung von Insulin oder von Enzymen für Waschmittel.

Biotechnologie setzt biologische Erkenntnisse in technische Produkte und Prozesse um. Sie ist etwa für Medikamente, Diagnostika, Lebensmittel und umweltrelevante Anwendungen bedeutsam. Die Humanökologie untersucht Beziehungen zwischen Menschen – als Individuen, Populationen und biologische Art – und ihrer belebten sowie unbelebten natürlichen Umwelt. Wichtige Bereiche sind Ökotoxikologie und Hygiene. Weitere relevante Fachgebiete sind Biophysik, Entwicklungsbiologie und Bionik.

Verbindungen bestehen außerdem zur Chemie, Physik, Mathematik, Informatik und Psychologie. Organische Chemie ist beispielsweise wichtig für Synthesewege von Biomolekülen und Arzneistoffen; analytische Chemie für Bioanalytik und Strukturaufklärung. Medizinische Physik betrifft unter anderem Radiologie, Sonographie, Augenoptik sowie UV- und Laserstrahlung in der Therapie.

Mathematik dient der Modellierung biologischer Prozesse; dieser Bereich heißt Theoretische Biologie oder Biomathematik. Sie ist zudem Grundlage von Biometrie und Biostatistik. Bioinformatik nutzt Informatik, um biologische Daten zu speichern, zu organisieren und auszuwerten. Die Psychologie erforscht Erleben und Verhalten und verwendet dabei Erkenntnisse und Methoden der Humanbiologie, besonders der Neurowissenschaften; dieser interdisziplinäre Ansatz heißt Psychobiologie.

Entwicklung und Studium in Deutschland

Als eigenständige Wissenschaft entwickelte sich die Humanbiologie schwerpunktmäßig in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Sie entstand aus naturwissenschaftlich orientierter Anthropologie, die sich mit vergleichenden biologischen Untersuchungen zur Entwicklungsgeschichte des Menschen beschäftigte, und aus der Biomedizin. Diese nutzte seit Beginn des 20. Jahrhunderts zunehmend Biochemie und später Molekularbiologie zur Erforschung von Krankheitsursachen sowie von Behandlungs- und Heilungsmöglichkeiten.

Die Philipps-Universität Marburg richtete 1979 als erste Hochschule Deutschlands einen grundständigen Studiengang Humanbiologie ein. Dies setzte eine Empfehlung des Wissenschaftsrates von 1966 um, der Studienangebote für Grundlagenfächer der Medizin wie Anatomie, Biochemie und Physiologie gefordert hatte. Seit dem Wintersemester 2007/2008 heißt der Marburger Studiengang „Bachelor of Science in Humanbiologie (Biomedical Science)“.

Der zweite Studiengang Humanbiologie entstand 1996 an der Universität Greifswald. Seit 1999 nahm die Zahl ähnlicher Studiengänge deutlich zu, besonders unter den Bezeichnungen „Molekulare Medizin“ und „(Molekulare) Biomedizin“. Diese beruhen zunehmend auf Bachelor- und Masterabschlüssen statt auf dem Diplomgrad. Wegen weniger Studienplätze erfolgt die Vergabe meist über örtliche Auswahlverfahren mit Numerus clausus; neben einem sehr guten Abitur können Auswahlgespräche entscheidend sein.