Humanbiologie

Die Humanbiologie ist eine naturwissenschaftliche Disziplin, die darüber hinaus auch zu den Humanwissenschaften gezählt wird, die sich im engeren Sinn mit der Biologie des Menschen sowie den biologischen Grundlagen der Humanmedizin und im weiteren Sinn mit den für den Menschen relevanten Teilbereichen der Biologie befasst. Synonym wird oft auch die Bezeichnung Biomedizin verwendet, auch wenn diese im eigentlichen Sinn nur die medizinisch relevanten Bereiche der Humanbiologie umfasst.

Die Humanbiologie entstand aus den naturwissenschaftlichen Teildisziplinen der Anthropologie und hat sich erst in jüngerer Zeit als eigenständiges Fachgebiet etabliert. Sie steht als spezielle interdisziplinäre Wissenschaft zwischen Medizin und Pharmazie sowie Biologie und Anthropologie, und ist gegenwärtig vor allem ein Lehr- und Studienfach zur wissenschaftlichen Ausbildung an Hochschulen. Das bedeutet, dass die Inhalte der Humanbiologie und ihre Abgrenzung zu anderen Fächern vor allem durch die Curricula von entsprechenden eigenständigen Studiengängen definiert sind, im Gegensatz zu den wesentlich älteren und hinsichtlich ihrer Inhalte historisch gewachsenen klassischen Naturwissenschaften wie Physik, Chemie oder Biologie.

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Forschungsgegenstand

Biologie des Menschen

Die Humanbiologie als Biologie des Menschen versucht, entsprechend der Bedeutung des Begriffs „Biologie“, den Menschen als Lebewesen auf naturwissenschaftlicher Ebene zu verstehen und zu erforschen. Sie bedient sich dazu verschiedener wissenschaftlicher Methoden, wie zum Beispiel Experimenten und Beobachtungen, um die Grundlagen des menschlichen Lebens detailliert zu beschreiben und die zugrundeliegenden Prozesse durch Modelle formulieren zu können. Sie liefert damit als Grundlagenwissenschaft die Wissensbasis für die Medizin. Dabei ist der Informationsfluss zwischen den Disziplinen durchaus nicht einseitig, da die Kenntnis der Medizin über pathologische Erscheinungen den Humanbiologen beim Verständnis der Physiologie des Menschen hilft. Aufgrund historisch gewachsener Betrachtungsebenen haben sich eine Reihe von Teildisziplinen herausgebildet. Die wichtigsten davon sind:

Anatomie

Die Anatomie, einschließlich Zytologie, Histologie und Morphologie) ist die Lehre von Form und Bau des menschlichen Körpers, seiner Organsysteme, Organe und Gewebe. Sie ist vor allem eine beschreibende Disziplin und eine der ältesten wissenschaftlichen Disziplinen, die sich mit der Biologie des Menschen beschäftigen.

Physiologie

Die Physiologie erforscht und beschreibt die Funktion des menschlichen Körpers und seiner Organe, insbesondere aus physikalischer und chemischer Sicht. Eines der wichtigsten Anliegen der Physiologie ist es, den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Organen und ihre gegenseitige Steuerung zu verstehen.

Humangenetik

Die Humangenetik beschäftigt sich mit den genetischen Grundlagen des menschlichen Lebens. Sie untersucht die Vererbung von phänotypischen Merkmalen und den Einfluss der Gene auf das Aussehen, die Eigenschaften und die Fähigkeiten eines Menschen.  

Immunologie

Die Immunologie ist die Lehre von der körperlichen Abwehr von Krankheitserregern (Bakterien, Viren, Pilzen) und anderen körperfremden Substanzen wie zum Beispiel Toxinen, Umweltgiften), sowie von Störungen und Fehlfunktionen dieser Abwehrmechanismen. Zu diesen Fehlfunktionen gehören beispielsweise überschießende Immunreaktionen (siehe auch: Allergien), Immunreaktionen gegen körpereigene Bestandteile (siehe auch: Autoimmunerkrankungen) und das Fehlen beziehungsweise Versagen einer angemessenen Immunantwort (siehe auch: SCID, Aids, Sepsis).

Biochemie und Molekularbiologie

Die eng miteinander verknüpften Disziplinen Biochemie und Molekularbiologie untersuchen die chemischen und molekularen Grundlagen der Lebensprozesse des menschlichen Körpers. Wichtige Ziele sind beispielsweise die Untersuchung der chemischen Reaktionen innerhalb der Zellen und der Beziehungen zwischen diesen Reaktionen sowie die Aufklärung von Struktur und Funktion von Biomolekülen wie zum Beispiel Proteinen, Kohlenhydraten, Lipiden und Nukleinsäuren.

Biologische Grundlage der Medizin

Die oben genannten Disziplinen der Humanbiologie liefern ein umfassendes Verständnis des menschlichen Lebens aus naturwissenschaftlicher Sicht und damit die Basis für eine wissenschaftliche fundierte Diagnose, Therapie und Prophylaxe von Erkrankungen des Menschen. Ziel dabei ist es, die Ursachen von Krankheiten wissenschaftlich zu erforschen und zu verstehen, um Krankheiten kausal, also ursächlich, zu behandeln beziehungsweise ihnen effektiv vorbeugen zu können. Dieser Bereich der Humanbiologie wird oft auch als Biomedizin bezeichnet. Wichtige Teildisziplinen, aufbauend auf den bereits genannten, sind:

Pathologie

Die Pathologie beschreibt krankheitsbedingte und krankheitsauslösende anatomisch-morphologische Veränderungen des menschlichen Körpers und seiner Organe, insbesondere auf zellulärer Ebene. Sie ist vor allem für die Diagnostik von Erkrankungen von Bedeutung. Ihre Grundlage ist die Anatomie. Eines der wichtigsten Hilfsmittel der Pathologie ist die Mikroskopie.

Pathophysiologie

Die Pathophysiologie erforscht krankheitsbedingte und krankheitsauslösende Störungen der Funktion des menschlichen Körpers und liefert dabei sowohl Erkenntnisse über die Ursachen von Erkrankungen als auch für die Diagnostik. Ihre Grundlage sind die Erkenntnisse der Physiologie.

Pharmakologie und Toxikologie

Die Pharmakologie und die Toxikologie untersuchen die Wirkung von Arzneimitteln beziehungsweise Giften auf den Menschen. Sie erforschen dabei, wie sich ein Arzneimittel oder ein Giftstoff von seiner Aufnahme bis zu seiner Ausscheidung im Körper verhält (siehe auch: LADME), wie der Körper auf den Stoff einwirkt (siehe auch: Pharmakokinetik) und wo im Körper der Stoff welche Effekte bewirkt (siehe auch: Pharmakodynamik). Die Pharmakologie ist somit von großer Bedeutung für die Therapie von Erkrankungen.

Medizinische Genetik

Die Medizinische Genetik beschäftigt sich mit dem Einfluss der Gene und ihrer Vererbung auf die Gesundheit des Menschen. Sie versucht, krankheitsauslösende Gendefekte und Fehler in der Vererbung zu finden. Die Medizinische Genetik trägt somit ebenfalls zum Verständnis der Ursache von Krankheiten bei, liefert jedoch vor allem Erkenntnisse für die Diagnostik (Klinische Genetik).

Pathobiochemie

Die Pathobiochemie untersucht, basierend auf den Erkenntnissen der Biochemie und der Molekularbiologie, krankheitsbedingte und krankheitsauslösende Veränderungen auf chemisch-molekularer Ebene. Sie trägt somit entscheidend zum Verständnis der Ursache von Krankheiten bei, liefert jedoch ebenso wichtige Erkenntnisse für die Diagnostik.

Epidemiologie

Die Epidemiologie beschäftigt sich mit der Häufigkeit sowie der räumlich-geographischen und zeitlichen Verteilung von Erkrankungen in Beziehung zu bestimmten Umwelteinflüssen oder Faktoren wie beispielsweise Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht oder Erbanlagen. Sie arbeitet dabei zum Beispiel mit der Humangenetik, der Mikrobiologie und der Humanökologie sowie hinsichtlich ihrer Methoden mit der Mathematik, der Statistik und der Biometrie zusammen. Ziel ist vor allem die Aufklärung der Ursachen von Erkrankungen und ihre Prophylaxe durch prädiktive Diagnostik (Vorhersage) beziehungsweise Risikoabschätzung.

Weitere medizinische Fachrichtungen

mit Bezug zur Humanbiologie sind zum Beispiel

• die Neurowissenschaften
• die Rechtsmedizin
• die Klinische Chemie und die Laboratoriumsmedizin

Für den Menschen relevante Teilbereiche der Biologie

Über die Humanbiologie im strengeren Wortsinn als Wissenschaft vom menschlichen Leben werden zu diesem Begriff im weiteren Sinn auch diejenigen Teilbereiche der Biologie hinzugerechnet, die von wesentlicher Bedeutung für das menschliche Leben sind. Dies betrifft unter anderem die folgenden Disziplinen:

Mikrobiologie

Die Mikrobiologie als die Wissenschaft vom Leben der Mikroorganismen umfasst die Teilbereiche Bakteriologie, Virologie und Mykologie. Sie ist für die Humanbiologie insbesondere von Bedeutung im Hinblick auf Bakterien, Viren und Pilze als Krankheitserreger (Medizinische Mikrobiologie). Darüber hinaus spielt die sogenannte Angewandte Mikrobiologie eine große Rolle für die Biotechnologie, beispielsweise zur technischen Herstellung von Proteinen (Eiweißen) für medizinische Produkte (zum Beispiel Medikamente wie Insulin) und industrielle Zwecke (zum Beispiel Enzyme für Waschmittel) durch gentechnisch veränderte Mikroorganismen.

Biotechnologie

Die Biotechnologie als die Umsetzung von Erkenntnissen aus der Biologie in technische Produkte und Prozesse ist für das Leben der Menschen sowohl direkt als auch indirekt in vielfältiger Hinsicht von großer Bedeutung, von der Entwicklung und Produktion von Medikamenten und Diagnostika über die Herstellung von Lebensmitteln bis hin zu umweltrelevanten Anwendungen.

Humanökologie

Die Humanökologie ist die Lehre von den Beziehungen zwischen dem Menschen (sowohl als einzelnes Individuum als auch als Population und als biologische Art) und seiner belebten und unbelebten natürlichen Umwelt. Für die Humanökologie wichtige Fachgebiete sind beispielsweise die Ökotoxikologie und die Hygiene.

Weitere Fachgebiete der Biologie

mit Relevanz für die Humanbiologie sind unter anderem

• die Biophysik
• die Entwicklungsbiologie
• die Bionik

Beziehungen zu weiteren Wissenschaften

Neben den bisher genannten Fachgebieten innerhalb der Humanbiologie bestehen hinsichtlich der Inhalte und der Methoden Beziehungen zu einer Reihe von weiteren Wissenschaften. Hierzu zählen beispielsweise die Anthropologie, andere Naturwissenschaften, die Mathematik und die Informatik sowie die Psychologie.

Anthropologie

Die Anthropologie als Wissenschaft vom Menschen betrachtet neben den naturwissenschaftlichen Grundlagen des menschlichen Lebens weitere Ebenen zur wissenschaftlichen Erklärung dessen, was der Mensch ist. Hierzu zählen geisteswissenschaftliche Richtungen wie die Philosophie, die Theologie und die Geschichte ebenso wie sozialwissenschaftliche Disziplinen wie die Pädagogik, die Demografie, die Ethnologie oder die Soziologie. Die biologischen Ansätze der Anthropologie sind unter der Bezeichnung biologische Anthropologie ein Teilgebiet der Humanbiologie. Forschungsgegenstand dieses Bereiches sind beispielsweise die Paläoanthropologie und die Evolution des Menschen, die biologischen Grundlagen der menschlichen Fortpflanzung, oder die Populationsgenetik des Menschen.

Naturwissenschaften

Chemie

Innerhalb der Chemie bestehen Beziehungen zur Humanbiologie vor allem mit der Organischen Chemie, zum Beispiel bei der Erforschung der Synthesewege von Biomolekülen und der chemischen Synthese von Arzneistoffen, und mit der Analytischen Chemie, vor allem bei der Entwicklung von bioanalytischen Methoden und der Strukturaufklärung von Biomolekülen.

Physik

Neben der Biophysik, die als Teildisziplin der Biologie zugerechnet wird, ergeben sich Überschneidungen zwischen der Humanbiologie und der Physik beispielsweise in der Medizinischen Physik. Diese beschäftigt sich insbesondere mit der diagnostischen und therapeutischen Radiologie, verschiedenen bildgebenden Verfahren (zum Beispiel der Sonographie), Diagnosemethoden in der Augenoptik oder der therapeutischen Anwendung von UV- oder Laser-Strahlung (zum Beispiel in der Zahnmedizin).

Weitere Naturwissenschaften

mit inhaltlichen Überschneidungen mit der Humanbiologie sind beispielsweise

• die Lebensmittelchemie
• die Ernährungswissenschaft

Mathematik und Informatik

Die Mathematik spielt innerhalb der Biologie, und damit auch der Humanbiologie, eine große Rolle bei der Formulierung von mathematischen Modellen biologischer Prozesse. Dieser Teilbereich der Biologie beziehungsweise Humanbiologie wird auch als Theoretische Biologie oder Biomathematik bezeichnet. Des Weiteren ist die Mathematik eine wichtige Stütze der Biometrie und der Biostatistik. Anwendungen der Informatik zur Untersuchung der informatischen Grundlagen biologischer Prozesse sowie zur Speicherung, Organisation und Analyse von biologischen Daten sind als Bioinformatik ein Teilgebiet der Biologie und damit auch der Humanbiologie.

Psychologie

Die Psychologie, die sich der Beschreibung, Erklärung und Vorhersage des Erlebens und Verhaltens des Menschen widmet, nutzt für die Erforschung ihrer Fragestellungen unter anderem auch Methoden und Erkenntnisse der Humanbiologie, insbesondere der Neurowissenschaften. Dieser interdisziplinäre Ansatz wird auch als Psychobiologie bezeichnet.

Historische Entwicklung

Die Humanbiologie entstand als eigenständige Wissenschaftsdisziplin erst in jüngerer Zeit, schwerpunktmäßig in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Sie entwickelte sich dabei aus der naturwissenschaftlich orientierten Forschung innerhalb der Anthropologie, die sich durch vergleichende biologische Untersuchungen vor allem Fragen der Entwicklungsgeschichte des Menschen widmete. Ergänzend hinzu kam die Biomedizin. Diese nutzte ab dem Beginn des 20. Jahrhunderts in zunehmendem Maße die Erkenntnisse und Methoden moderner Disziplinen der Biologie, anfangs vor allem der Biochemie und später der Molekularbiologie, zur wissenschaftlichen Erforschung der Ursachen von Krankheiten und Möglichkeiten zu ihrer Behandlung und Heilung. Aus diesen beiden Richtungen grenzte sich dann in zunehmenden Maße die Humanbiologie als eigenes interdisziplinäres Fach ab.

Bei der Etablierung der Humanbiologie als Lehr- und Studienfach im deutschsprachigen Raum nahm die Philipps-Universität Marburg eine Vorreiterrolle ein, als sie 1979 als erste Hochschule in Deutschland einen entsprechenden grundständigen Studiengang einrichtete. Sie setzte dabei eine Empfehlung des Wissenschaftsrates aus dem Jahr 1966 um. Dieser hatte zur Beseitigung des Mangels an wissenschaftlichem Personal in den Grundlagenfächern der Medizin wie zum Beispiel Anatomie, Biochemie und Physiologie die Einrichtung entsprechender Studienangebote im Bereich der theoretischen Medizin gefordert. An der Philipps-Universität Marburg wurde dies zunächst in Form eines dreijährigen Ergänzungsstudiengangs für Absolventen der Naturwissenschaften und anderer Studiengänge wie der Mathematik und der Informatik realisiert. Dem folgte von 1974 bis 1979 ein Studiengang, der auf einem Vordiplom in einem naturwissenschaftlichen Fach aufbaute und zu einem Abschluss mit dem Titel Dr. rer. physiol. führte. Diese Variante musste jedoch aus fachlichen und juristischen Gründen aufgegeben werden. Beginnend mit Wintersemester 1979/1980 wurden dann Studenten für den Diplomstudiengang Humanbiologie immatrikuliert. Zum Wintersemester 2000/2001 wurde dieser Studiengang durch eine neue Studienordnung grundlegend reformiert, insbesondere hinsichtlich der Durchführung des Hauptstudiums. Ab dem Wintersemester 2007/2008 wird der Studiengang auf den Abschluss Bachelor umgestellt und dann unter der Bezeichnung „Biomedical Science“. Ein entsprechender Master-Studiengang ist ab dem Wintersemester 2010/2011 geplant.

Der zweite Studiengang Humanbiologie entstand 1996 an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald. Als Vorläufer hatte es hier seit 1988/1989 den Studiengang Biopharmakologie gegeben, der mit der Neueinrichtung des Faches Humanbiologie eingestellt wurde. Entsprechende Übergangsregelungen für die betroffenen Studenten wie die problemlose freiwillige Umimmatrikulierung in den neuen Studiengang mit uneingeschränkter Anerkennung bereits erbrachter Studienleistungen, ebenso wie die Möglichkeit, das Studium auf Wunsch auch nach alter Prüfungs- und Studienordnung zu beenden, sorgten für einen reibungslosen Übergang. Die Inhalte des Faches Biopharmakologie sind heute eine von mehreren möglichen Spezialisierungen im Studiengang Humanbiologie. Der Studiengang Biopharmakologie war wiederum hervorgegangen aus der Spezialisierungsrichtung „Experimentelle Pharmakologie und Toxikologie“ innerhalb des Pharmazie-Studiums, die seit dem Ende der 1970er Jahre an der Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald bestanden hatte. Die Ernst-Moritz-Arndt-Universität Greifswald verfügte somit bei der Einrichtung des Studiengangs Humanbiologie über ähnlich lange Erfahrungen und Traditionen in der Ausbildung im Bereich der theoretischen Medizin wie die Philipps-Universität Marburg.

An der Universität des Saarlandes entschied man sich Anfang der 1990er Jahre für die Aufgabe des klassischen Diplomstudiengangs Biologie in seiner gesamten Breite zugunsten einer vollständigen Konzentrierung und Ausrichtung auf die Humanbiologie und Molekularbiologie. Dies geschah 1999 durch Verabschiedung einer neuen Studien- und Prüfungsordnung. Eine entsprechende Umbenennung des Studiengangs erfolgte allerdings nicht, so dass die Absolventen an der Universität des Saarlandes ihr Studium weiterhin als Diplom-Biologen beziehungsweise Diplom-Biologinnen abschließen. Das Studium der Humanbiologie als selbst gewählter Schwerpunkt, also Haupt- oder Nebenfach, in einem Biologie- oder Biochemie-Studium ist darüber hinaus noch an weiteren Universitäten möglich.

Seit dem Jahr 2000 ist eine starke Zunahme entsprechender Studiengänge an weiteren Hochschulen zu verzeichnen, vor allem unter den Bezeichnungen „Molekulare Medizin“ beziehungsweise „(Molekulare) Biomedizin“. Insbesondere gibt es seit diesem Jahr auch erstmals ein entsprechendes Studienangebot an einer Fachhochschule sowie in Österreich, seit 2004 darüber hinaus auch in der Schweiz. Diese neuen Studiengänge basieren zunehmend auf den Abschlüssen Bachelor / Master anstelle des bisherigen Diplomgrades. Es besteht im allgemeinen eine gute Durchlässigkeit zwischen diesen Studienangeboten sowie mit den bereits vorher bestehenden Studiengängen bei der gegenseitigen Anerkennung von Studienleistungen bei einem Hochschulwechsel. Diese Durchlässigkeit dürfte mit der zunehmenden Verbreitung der Abschlüsse Bachelor und Master und der Einführung des ECTS-Systems weiter zunehmen. Auch für die noch bestehenden Diplomstudiengänge ist in naher Zukunft eine Umstellung auf die neuen Abschlüsse zu erwarten.

Studienmöglichkeiten

Die Attraktivität der Fachrichtungen Humanbiologie beziehungsweise Biomedizin als Studienfächer ist in jüngerer Zeit deutlich gestiegen. Eine Reihe von Hochschulen hat auf diesen Trend mit der Einrichtung neuer Studienangebote reagiert. Die Zahl der Studienplätze ist dabei in der Regel gering im Vergleich zu anderen Fächern, so dass die Vergabe anhand eines örtlichen Auswahlverfahrens (Numerus clausus) erfolgt, für das neben einem sehr guten Abitur auch Auswahlgespräche an der Hochschule ausschlaggebend sind. Neben grundständigen Studiengängen und Aufbau- beziehungsweise Promotionsstudiengängen wird Biomedizin auch als Nebenfach für Studiengänge wie Wirtschaftsingenieurwesen oder Mechatronik angeboten.

Literatur

• Gerhard Thews, Ernst Mutschler, Peter Vaupel: Anatomie, Physiologie, Pathophysiologie des Menschen. 5. Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 1999, ISBN 3-80-471616-4
• Georg Löffler, Petro E. Petrides: Biochemie und Pathobiochemie. 7. Auflage. Springer, Berlin 2003, ISBN 3-54-042295-1
• Gholamali Tariverdian, Werner Buselmaier: Humangenetik. 3. Auflage. Springer, Berlin 2004, ISBN 3-54-000873-X
• Charles A. Janeway, Paul Travers, Mark Walport: Immunologie. 5. Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2002, ISBN 3-82-741079-7
• Ernst Mutschler, Gerd Geisslinger, Heyo K. Kroemer, Monika Schäfer-Korting: Arzneimittelwirkungen. Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie. 8. Auflage. Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart 2001, ISBN 3-80-471763-2