3 Entwicklungsbiologie
Die größte Herausforderung für einen Mechanisten und der Kontext, in dem der Vitalismus seinen Einfluss am stärksten behielt, war vielleicht die Entwicklung. Die Entwicklung beginnt mit einem undifferenzierten und singulären Ei und führt zu einem Organismus mit einer regelmäßigen und differenzierten Struktur. Das Problem ist zu erklären, wie diese regelmäßige Differenzierung möglich ist. Descartes vertrat eine epigenetische Sichtweise der embryologischen Entwicklung; allerdings konnte er nicht erklären, wie aus Materie und Bewegung ein komplexer lebender Organismus entstehen konnte. Dies veranlasste Nicolas Malebranche (1638-1715) dazu, eine Theorie der Präformation durch Einnistung zu entwickeln, nach der die Keimzellen den Organismus in seiner vollen Ausprägung enthalten. Jahrhundert bot die Präformationslehre eine Möglichkeit, der Ansicht Rechnung zu tragen, dass mechanistische Gesetze als Erklärung für den Aufbau lebender Organismen aus unorganisierter Materie unzureichend waren. Die Präexistenz des Organismus vermied auch die atheistischen und materialistischen Implikationen einer mechanistischen Epigenese, indem sie zuließ, dass alle Organismen von einem Schöpfer vorgeformt wurden. Die Präformation war zu Beginn des achtzehnten Jahrhunderts weit verbreitet. Pierre-Louis Maupertuis (1698-1759), der Comte de Buffon (1713-81) und Needham traten Mitte des Jahrhunderts für die Epigenese ein und stellten den Präformationismus in Frage. Alle drei erweiterten das Spektrum der verfügbaren Mechanismen um die Anziehungskräfte. Maupertuis sah sich mit dem Problem konfrontiert, die Entstehung von Organisation zu erklären, und schrieb Intelligenz und Gedächtnis den kleinsten lebenden Partikeln zu. Auf der Grundlage von Experimenten, die er zusammen mit Needham durchführte, schlug Buffon vor, dass die Entwicklung von Organismen von „durchdringenden Kräften“ abhängt, die der Schwerkraft und der magnetischen Anziehung entsprechen. Needham kam zu dem Schluss, dass es eine „vegetative Kraft“ gibt, die die Quelle aller Aktivitäten des Lebens ist. Dies sind vitalistische Vorschläge, die nur im Rahmen eines mechanistischen Programms Sinn machen.
Ähnliche Probleme gab es im achtzehnten und neunzehnten Jahrhundert. Obwohl Berzelius in Bezug auf die Physiologie mechanistisch war, schien die Erzeugung organischer Formen einer chemischen Erklärung zu widersprechen. Er schlug daher vor, dass es eine vitale Kraft gibt, die sich von den anorganischen Elementen unterscheidet und die Entwicklung reguliert. Charles Bonnet (1720-93) hingegen war ein begeisterter Verfechter des Präformationismus. Er entdeckte die Parthenogenese bei der Blattlaus und kam zu dem Schluss, dass die weibliche Keimzelle vollständig vorgeformte Individuen enthielt, obwohl er zugab, dass sie nicht genau in der Form vorliegen musste, in der sie im erwachsenen Organismus existiert. Darüber hinaus sah er keine Erklärung und betonte, dass der gegenwärtige Stand des physikalischen Wissens keine mechanische Erklärung für die Entstehung eines Tieres zulässt. Bonnet ging von keinen vitalen Kräften aus und benötigte daher eine ursprüngliche Organisation.
Am Ende des neunzehnten Jahrhunderts tauchten analoge Kontroversen wieder auf, allerdings in veränderter Form und mit experimentellen Untersuchungen. Bei der Untersuchung der Entwicklung führte Wilhelm Roux (1831-1924) eine experimentelle Version der Entwicklungsmechanik ein, um die internen Determinanten der Entwicklung zu unterstützen. Er vertrat eine „Mosaik“-Theorie der Entwicklung, nach der die Erbanlagen in der befruchteten Eizelle qualitativ ungleichmäßig verteilt sind. Wenn sich die Zelle teilt, unterscheiden sich die Tochterzellen genetisch, und diese Unterschiede erklären die Differenzierung der Organismen. Im Jahr 1888 beschrieb Roux Experimente, mit denen er die Idee der Selbstdifferenzierung des Embryos überprüfen wollte. Bei der ersten Spaltung in der Entwicklung eines Frosches zerstörte er eine Blastomere mit einer heißen Nadel. In etwa 20 Prozent der Fälle entwickelte sich die verbleibende Blastomere weiter, und sie wurde zu einem halben Embryo. Er kam zu dem Schluss, dass sich die Blastomere unabhängig voneinander entwickeln und in erster Linie von ihrer inneren Verfassung abhängen. Dies stützt die Ansicht, dass die Entwicklung durch Material gesteuert wird, das sich nach und nach auf die Zellen des Organismus verteilt. Dieses Material, so dachte er, bestimmt das Wachstum des Organismus in einer vollmechanischen Form. 1891 führte Driesch ein auf den ersten Blick sehr ähnliches Experiment durch, jedoch mit dramatisch anderen Ergebnissen. Bei Seeigeln trennte er die Blastomere im Zweizellstadium. Jede Blastomere entwickelte sich zu einer kleineren, aber vollständigen Blastula. Er sah dieses Ergebnis als unvereinbar mit der mechanistischen Darstellung von Roux und insbesondere als unvereinbar mit der Vorstellung, dass die Teilung der Zelle mit einer Teilung des „Keims“ einhergeht, der die Entwicklung steuert. Da die Blastomere die Fähigkeit haben, sich zu vollständigen Organismen zu entwickeln, konnte es nicht die Art von interner Differenzierung und Kontrolle geben, die Roux beobachtet hatte. Driesch suchte zunächst nach externen epigenetischen Faktoren, um die Entwicklung zu erklären. Er vertrat die Ansicht, dass die Entwicklung eher die Reaktion eines lebenden Organismus ist als ein mechanisch vorbestimmter Prozess. Er leugnete nicht, dass sich physikalische und chemische Prozesse in der Entwicklung manifestieren, vertrat aber die Ansicht, dass der Zeitpunkt der Entwicklung eine besondere Erklärung erfordert. Physikalische Gesetze schränken also die Möglichkeiten ein, lassen aber das tatsächliche Ergebnis unbestimmt. Die Verbindungen wurden nicht sofort hergestellt, aber Driesch wurde schließlich zu einer teleologischen und vitalistischen Sicht der Entwicklung geführt, von der er glaubte, dass sie Entwicklungsmuster erklären könnte.
