Vitamine sind für unseren Körper unverzichtbar. Die Geschichte ihrer Entdeckung ist faszinierend, ebenso ihre Funktionen und Eigenschaften. Vor allem aber sind sie ein auffälliges Schöpfungsindiz.

Dr. Boris Schmidtgall

Gesundheit ist bekanntlich ein hohes Gut. Dies kommt durch die systematische Erforschung von Mikroorganismen sowie auch in der Bibel zum Ausdruck. Im 3. Johannesbrief wünscht der Apostel einem Gajus Wohlergehen – nicht nur auf der geistlichen Ebene, sondern auch leiblich: „Der Älteste an den geliebten Gajus, den ich in Wahrheit liebe. Mein Lieber, ich wünsche dir in allen Dingen Wohlergehen und Gesundheit, so wie es deiner Seele wohlgeht!“ (3. Joh. 1,1f). Man muss jedoch nicht in biblische Epochen zurückgehen, um in der Sprache solche Ausdrücke zu finden. Einander „Gesundheit“ oder „Wohlergehen“ zu wünschen, war in allen Zeiten üblich und mehr als eine Höflichkeitsfloskel. Erst in unserer Zeit kommen solche Grüße allmählich aus der Mode – möglicherweise, weil man sich angesichts einer nie da gewesenen Fülle an medizinischer Versorgung vor vielen früheren Plagen sicher wähnt.

Abb. 1 Die abgebildeten Lebensmittel enthalten alle Vitamin B12. (Adobe Stock)

Den Menschen früherer Epochen, die viele Medikamente und andere Hilfsmittel von heute nicht kannten, war der Wert der Gesundheit weit mehr bewusst. Fast über die gesamte Menschheitsgeschichte waren die Ursachen der meisten Krankheiten unbekannt. Therapien wurden nach dem Prinzip „Versuch macht klug“ entwickelt. Dies änderte sich erst durch die systematische Erforschung von Mikroorganismen ab Mitte des 19. Jahrhunderts durch Mikrobiologen wie Robert Koch oder Louis Pasteur.

Als „Vitamine“ werden dreizehn Stoffe bezeichnet, das heißt kleine organische Moleküle, die dem Körper von außen zugeführt werden müssen, weil unser Körper sie nicht herstellt. Ihr Massenanteil am Essen liegt im Millionstel-Bereich und ist damit verschwindend gering. Dennoch können wir nicht lange ohne Zufuhr dieser essenziellen Moleküle überleben. Aus diesen Gründen war die Geschichte der Entdeckung einiger Vitamine von zwei Aspekten geprägt: einem hohen Leidensdruck der Patienten und sehr langwierigen Wegen bis zur Entdeckung der winzigen „Lebensretter“.

Mangelerscheinungen und die Entdeckung der Vitamine

Bis ins 20. Jahrhundert hinein wurden Zusammenhänge zwischen der Ernährungsweise und bestimmten Krankheiten durch Beobachtung hergestellt. Die Nachtblindheit war eine der ersten durch Vitamindefizit verursachten Mangelerscheinungen, die beobachtet wurden. In der Antike wurde die Krankheit als „Nyktalopie“ bezeichnet. Die Behandlungsmethoden von damals waren nichts für empfindliche Gemüter: In einer ägyptischen Papyrusrolle aus der Zeit von vor 1550 v. Chr.  – dem Papyrus Ebers – wurde neben dem Sprechen von Beschwörungsformeln empfohlen, Lammleber in die Augen nachtblinder Patienten auszudrücken. Hippokrates empfahl den Verzehr großer Mengen roher Tierleber. Im Laufe der Geschichte wurden weit angenehmere Therapien entwickelt. Ende des 19. Jahrhunderts war allgemein bekannt, dass Nachtblindheit durch Verzehr von Dorschleberöl, Fleisch oder Milch behandelt werden konnte. Warum diese Nahrungsmittel hilfreich sind, wurde aber erst in den Jahren 1912–1914 verstanden. Die Wissenschaftler Frederick Gowland Hopkins und Elmer McCollum führten Fütterungsexperimente mit Ratten durch und fanden heraus, dass der Wirkstoff gegen Nachtblindheit in Butter enthalten sein muss. McCollum extrahierte das „aktive Lipid (Fett)“ schließlich aus Butterfett. Der Wirkstoff wurde später als Vitamin A bezeichnet.

Die meisten Seefahrer früherer Zeiten sind vermutlich nicht in Seeschlachten oder durch Unwetter zu Tode gekommen, sondern durch eine Mangelerscheinung, die als Skorbut bezeichnet wird. Der portugiesische Entdecker Indiens, Vasco da Gama, verlor so über sechzig Prozent seiner Schiffsmannschaft bei der Umsegelung des Kaps der guten Hoffnung im Jahr 1498. Ein ähnliches Schicksal ereilte eine niederländische Flotte, die etwas später nach Indien segelte. Skorbut geht mit wenig spezifischen Symptomen wie Gelenkschmerzen, Zahnfleischbluten und Durchfall einher und endet ohne rechtzeitige Therapie tödlich. Bis Ende des 18. Jahrhunderts mussten die Seefahrer damit leben, dass es für das rätselhafte Leiden kein Gegenmittel gab. Der britische Admiral Richard Hawkins schrieb im Jahr 1593, dass er im Zuge seiner Laufbahn circa zehntausend Mann an Skorbut hatte sterben sehen.

Die Therapie entwickelte der britische Mediziner James Lind, indem er verschiedenen Gruppen von Seefahrern unterschiedliche Kost gab. Er stellte fest, dass nur die Verabreichung von Citrusfrüchten Abhilfe schaffte, nachdem sich Alternativen wie Essig oder verdünnte schweflige Säure als nutzlos erwiesen hatten. Damals wurde angenommen, dass Säuren gegen Skorbut helfen, doch nur eine Säure war wirksam: sie wurde als Anti-Scorbin-Säure und später verkürzt als Ascorbinsäure beziehungsweise Vitamin C bezeichnet. Isoliert und beschrieben wurde der Wirkstoff jedoch erst 1926 von Albert Szent-Györgyi.

Historisch bedeutsam war auch die Vitamin B1-Mangelerscheinung. Sie äußert sich in Symptomen wie Taubheitsgefühl in den Beinen, unkoordinierten Bewegungen, Herzrhythmusstörungen und Atemlosigkeit. Ohne rechtzeitige Behandlung verläuft die Krankheit ebenfalls tödlich. Zuerst beschrieben wurde dieses Leiden in alten chinesischen Kräuterbüchern aus der Zeit von 2600 v. Chr. Es trat im gesamten ostasiatischen Raum auf und wurde in Indien als „Beriberi“ bezeichnet – im Singhalesischen bedeutet „Beri“ so viel wie „Schwäche“. Erste Hinweise zur Behandlung stammen von dem japanischen Militärarzt Kanehiro Takaki. Er beobachtete sowohl europäische als auch japanische Schiffsbesatzungen und stellte fest, dass die europäischen Besatzungen nicht unter den Symptomen wie die japanischen Seeleute litten.

Inspiriert durch die Experimente von James Lind ließ Takaki im Jahr 1884 die Kost der Seeleute eines Kriegsschiffs probeweise von poliertem Reis auf Fleisch, Milch und Gemüse umstellen und konnte so das Leiden beheben, wobei die eigentliche Ursache unbekannt blieb. Zur damaligen Zeit gab es einige Forscher, die sich bemühten, der Sache auf den Grund zu gehen – darunter auch der niederländische Mediziner Christiaan Eijkman. Da die Symptome von Beriberi auf ein Nervenleiden hindeuteten, nahm sein Vorgesetzter Cornelius Pekelharing gemäß damals verbreiteter Auffassung an, dass die Krankheit von Mikroorganismen herrührt, die das Nervensystem angreifen. Allerdings gelang es auch Eijkman nach jahrelangen Experimenten nicht, die Mikroorganismen zu identifizieren.

Erst durch eine eher unverhoffte Beobachtung kam Eijkman auf die richtige Spur: Ihm fiel auf, dass Hühner, die hauptsächlich mit weißem Reis gefüttert wurden, irgendwann begannen, sich unkoordiniert zu bewegen. Bei einigen toten Hühnern, die er sezierte, beobachtete er dieselben degenerativen Erscheinungen im Nervensystem wie bei Patienten, die er behandelt hatte. Eines Tages beobachtete Eijkman überrascht, dass bei einigen Hühnern die Krankheit verschwunden war. Sein Assistent hatte anstelle von poliertem, weißem Reis, unbehandelten Naturreis zum Füttern verwendet.

Später konnte Eijkman nachweisen, dass ein „Faktor“ in der Reisschale unverzichtbar für die richtige Funktionsweise des Nervensystems war. Das wirksame Molekül wurde schließlich von Gowland Hopkins im Jahr 1912 identifiziert. Damit waren über zwanzig Jahre vergangen, bis die Forschungsarbeit den Mangel eines kleinen Moleküls als Ursache von „Beriberi“ ans Licht brachte.

Lichtaktivierung

Eine Mangelerscheinung, die weniger mit einer unausgewogenen Ernährung zusammenhing, war Rachitis. Sie trat vor allem in Großbritannien auf und wurde 1650 vom Cambridge-Professor für Anatomie, Francis Glisson, beschrieben. Sie äußerte sich in der Verformung der langen Knochen – der Bildung von „Säbelbeinen“ oder „X-Beinen“ –, in geschwollenen Gelenken, einem überproportional großen Kopf und in Muskelschmerzen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts wurde Rachitis auch als „englische Krankheit“ bezeichnet, da dort auffallend viele Menschen – über ein Drittel der Kinder – daran litten.

Abb. 2 Ein Mangel an Vitamin D zeigt sich langfristig unter anderem durch Verformung von Knochen (Rachitis). (nach Adobe Stock)

Lange Zeit wurden verschiedene Vermutungen bezüglich der Ursache des Leidens angestellt. Manche vermuteten einen Zusammenhang mit Syphilis, andere eine Erbkrankheit. Erst die Beobachtung des Missionars und Arztes Theobald A. Palm brachte erhellende Einsichten. Palm war sowohl in Südeuropa als auch in Japan im Einsatz und konnte die Krankheit dort nirgends beobachten, woraufhin er als erster die These aufstellte, dass Lichtmangel die Ursache von Rachitis sein könnte. Darüber hinaus war Ende des 19. Jahrhunderts bekannt, dass Dorschleberöl ebenfalls dem Auftreten von Rachitis vorbeugte. Dass ein Mangel an Vitamin D die Ursache von Rachitis ist, wurde aber erst 1920 geklärt. Doch was hat das mit dem Lichtmangel zu tun?

Eine Besonderheit von Vitamin D ist die „Lichtaktivierung“. In vielen Nahrungsmitteln liegt das Vitamin in einer Form vor, die im Körper nicht die notwendige Wirkung entfaltet. Erst durch Einwirkung von Licht verformt es sich dergestalt, dass es wirksam werden kann. Es ist allerdings auch möglich, sich Vitamin D in der bereits wirksamen Form zuzuführen, wie das Beispiel von Dorschleberöl zeigt. Wissenschaftler nehmen jedoch an, dass durch Lichtaktivierung in der Haut erzeugtes, aktives Vitamin D effizienter ist als mit der Nahrung aufgenommenes. Auch kann eine Überdosis an aufgenommenem Vitamin D schädlich sein, was im Fall von Lichtaktivierung ausgeschlossen ist.

Die Bedeutung von Vitaminen

Nach und nach wurden in vielen Forschungsarbeiten alle dreizehn Vitamine in der Zeit von etwa 1900 bis 1940, dem „goldenen Zeitalter der Vitamine“, ausfindig gemacht. Dadurch wurden nicht nur viele Menschenleben vor einem frühzeitigen Tod bewahrt, sondern auch faszinierende Einblicke in die Architektur des menschlichen Stoffwechsels gewonnen. Insgesamt wurden für die Errungenschaften auf dem Gebiet der Vitaminforschung vierzehn Nobelpreise verliehen.

Inzwischen sind die Funktionen und Wirkmechanismen aller Vitamine aufgeklärt. Die meisten Vitamine können als Schlüsselmoleküle bezeichnet werden, die Enzyme aktivieren. Sie sind notwendig für biochemische Reaktionen, die die Energiezufuhr für unsere Vitalfunktionen wie Atmung, Wahrnehmung oder Bewegung ermöglichen. Das gilt vor allem für einige B-Vitamine (B1, B2, B3, B5, B6, B7). Einige Vitamine sind am Aufbau von molekularen Bausteinen des Körpers wie dem Erbgut oder den Proteinen beteiligt (B6, B9, B12). Die Vitamine C und E sind wichtig für die Neutralisierung von Giften, die durch Reaktionen des Sauerstoffs in den Zellen entstehen – man spricht in diesem Zusammenhang von „oxidativem Stress“. Und schließlich gibt es Vitamine für spezielle Funktionen im Körper. Vitamin D reguliert den Calcium-Stoffwechsel und ist daher unverzichtbar für gesundes Wachstum von Knochen und Zähnen. Und Vitamin K ist eine wichtige Komponente für den hochkomplexen Blutgerinnungsvorgang.

Abb. 3 Vereinfachte Darstellung der dreidimensionalen Struktur von Vitamin B12.

Die Wichtigkeit der Vitamine ist im Denken der Menschen schon lange mehr als präsent. Während noch vor hundert Jahren kaum jemand etwas über Vitamine wusste, sind sie für viele zu „Abkürzungen und Absicherungen für einen gesunden Lebensstil angesichts suboptimaler Ernährungsgewohnheiten“ geworden, wie es die Chemiker Walsh & Tang (2019) in ihrem Buch „The Chemical Biology of Human Vitamins“ ausdrücken. Und Catherine Price (2015) schreibt zugespitzt in ihrem Buch „Vitamania“: „Das Wort Vitamin ist zu einem Synonym für Gesundheit geworden, dessen Heiligenschein so stark ist, dass er alles, was er berührt, heilig macht. Wir haben auch begonnen, Vitaminen Fähigkeiten zuzuschreiben, die weit über die Vorbeugung von Mangelerscheinungen hinausgehen, von der Heilung von Erkältungen und Katern bis hin zur Vorbeugung von Autismus und Krebs – unbewiesene Behauptungen, die den gesunden Menschenverstand überfordern.“ Dementsprechend werden Vitamine in großen Mengen industriell produziert. Allein das Vitamin C wird weltweit in einer Menge von einigen 100.000 Tonnen hergestellt. Etwas weniger, aber auch im Bereich von Tausenden Tonnen, werden die Vitamine B2 und B6 synthetisiert.

Vitamine als Schöpfungsindizien

Eine vertiefte Beschäftigung mit den Eigenschaften und Funktionen von Vitaminen ist auch im Hinblick auf Ursprungsfragen von Interesse. Die zuvor erwähnten Chemiker Walsh und Tang wundern sich darüber, dass der menschliche Körper im Unterschied zu manchen Tieren die Fähigkeit verloren hat, Vitamine herzustellen: „Humane Vitamine sind Moleküle, die der menschliche Körper im Zuge der Evolution verworfen hat, obwohl sie paradoxerweise für seine Ernährung unverzichtbar sind.“ Da Nahrungsmangelsituationen in der Menschheitsgeschichte keine Seltenheit waren, ist die fehlende Fähigkeit der Vitaminsynthese ein erheblicher Nachteil und hätte durch natürliche Selektion ausgemerzt werden müssen. Der nachweisliche Verlust der Vitaminsynthese stellt demnach eine degenerative Entwicklung dar und keine Höherentwicklung – ein Paradox aus Sicht der Evolutionslehre. Aus Sicht der Schöpfungslehre ist die Degeneration der anfänglich sehr gut geschaffenen Lebewesen dagegen eine Folge des Sündenfalls. Der Verlust der Fähigkeit, Vitamine zu synthetisieren, stellt demnach kein Paradox dar.

Ein weiterer auffälliger Aspekt der Biochemie der Vitamine ist ihre kooperative Wirkung. An einigen Schaltstellen des Energiestoffwechsels wirken zugleich mehrere Vitamine in einem Enzymkomplex zusammen. Ein Beispiel hierfür ist der Pyruvat-Dehydrogenase-Komplex – ein Riesenenzym, in dem zugleich vier Vitamine (B1, B2, B3 und B5) wirksam sind. Bisher gibt es keine auch nur ansatzweise plausible Erklärung, wie solche molekularen Maschinen schrittweise durch Mutation und Selektion entstanden sein könnten. Intelligente Schöpfung ist hier naheliegend.

Eine Gesamtschau des menschlichen Stoffwechsels mit dem Fokus auf die Vitamine nötigt auch ungläubigen Forschern den Gedanken an intelligente Planung auf. Ein entsprechender Kommentar von Walsh und Tang sei hier angeführt: „Analysen der chemischen Rollen einer jeden Coenzymform der B-Vitamine ermöglicht einen tiefen Einblick in die logische Architektur duzender Stoffwechselwege des Menschen“ (Hervorhebung durch den Autor).

Vitamin B12 – lebensnotwendig für alle tierischen Lebewesen

Ein letzter Gedanke sei noch einem ganz besonderen Vitamin gewidmet, dem Vitamin B12. Es ist nicht nur ein unverzichtbares Molekül für unseren Körper, sondern auch ein ganz besonders komplexes und schönes. Walsh und Tang schreiben darüber, dass es sich von den anderen Vitaminen so sehr unterscheide, dass es aus einem anderen Universum stammen könnte.

Aufgrund seiner auffälligen und ästhetischen Geometrie stellte Vitamin B12 ein besonders reizvolles Ziel für die chemische Synthese dar. Es wurde zum ersten Mal im Jahr 1972 von zwei damals führenden Könnern im Bereich der organischen Synthese, Robert Woodward und Albert Eschenmoser, in Zusammenarbeit hergestellt. Sie benötigten dafür ungefähr elf Jahre harte Arbeit ihrer Expertenteams, die vor allem aus einer sehr gründlichen Planung und etwa hundert Syntheseschritten in Folge bestand – ein monumentales Werk, für das sie ebenfalls den Nobelpreis erhalten haben. Die industrielle Herstellung von Vitamin B12 erfolgt selbstverständlich nicht durch chemische Synthese, sondern durch Bakterien.

Da Vitamin B12 nach allem, was wir wissen, für Lebewesen – abgesehen von Pflanzen – von Anfang an unverzichtbar ist, stellt sich für Befürworter der Evolutionslehre die Frage, wie ein solches Molekül von selbst, außerhalb der biologischen Zelle, entstehen kann. Für Befürworter der Schöpfungslehre ist dagegen klar: Es handelt sich um ein weiteres eindrückliches Indiz des schöpferischen Handelns Gottes. 

Dieser Artikel ist in ähnlicher Form zuerst in der Zeitschrift „factum“ (4 | 2024) erschienen, und wurde uns freundlicherweise zur Verfügung gestellt (s. https://factum-magazin.ch/).

Literatur

Combs GF & McClung JP (2017) The Vitamins. Fundamental Aspects in Nutrition and Health. Elsevier.
Price C (2015) Vitamania. Our obsessive quest for nutritional perfection. Penguin Press.
Walsh CT & Tang Y (2019) The Chemical Biology of Human Vitamins. Royal Society of Chemistry.
Woodward RB (1973) The total synthesis of vitamin B 12. Pure and applied chemistry, https://doi.org/10.1351/pac197333010145.