BEITR•GE ZUR KENNTNIS DER PLASMAHAUT. Von

ALFRED WEIS, Leipzig.

Mit 9 Textabbildungen. (Eingegangen am 18. Dezember 1924.)

Einleitung. N~ch der Ansch~uung ~lterer Autoren, vor allem PFEFFERS (1877,

1890, 1904), nimmt man an, dab der Protoplast der lebenden Pflanzen- zelle durch Grenzschichten von besonderer Beschaffenheit gegen die Zellwand und das AuBenmedium einerseits und die Vakuole andererseits abgegrenzt sei: Die Plasma- uncl die Vakuolenhaut. Diesen Grenz- schichten schreibt man eine ausschlaggebende regulatorische Wirkung bei dem Stoffwechsel der Zelle zu.

Bei semen vielf~ltigen Bemiihungen, die Existenz einer solchen Plasmahaut experimentell nachzuweisen, beobachtete PFEFFER (1877) in einem einzigen Falle an einem plasmolysierten Protoplasten eines Wurzelhaares von Hydrocharis, dessen Oberfl~chenschicht dutch S~ure- zusatz zum Plasmolytikum zur Koe,~-mlation gebracht, und der aus dem s~urehaltigen in ein gef~rbtes Plasmolytikum iibergefiihrt worden war, wie der Farbstoff yon einer einzigen Stelle der PlasmagrenzflKche aus sich im ganzen Protoplasma verbreitete, eheer in die Vakuole iibertrat. Bei der ~0~berfiihrung aus der anges~uerten plasmolysierenden Fliissig- keit in die gef~rbte muBte nach PFEFFERS Deu t ung durch eine geringe osmotische Druckdifferenz ein unsichtbarer RiB in der koagulierten Plasmahaut entstanden sein, durch den hindurch sich der Farbstoff un- gehindert in den inneren Plasmabezirken verbreiten konnte. Durch diesen Versueh ist, nach PFEFFER, der exakte Beweis geliefert, ,,dab die peripherische, membranartig erseheinende Schicht, welche das getStete (koagulierte) Protoplasma umkleidet, diosmotische Eigenschaften wie das lebende Plasma zeig~, w~hrend in dem umschlossenen koagulierten Protoplasma die Farb~toffe sich leicht verbreiten." (PFEFFER 1877, S. 137).

AuBer diesem einen Versuch ist aber kein bestJmmtes Anzeichen dafiir bekannt, dab die Grenzschicht des lebenden Protoplasten sich in ihrem optischen, chemischen, und vor allem diosmotischen Verhalten yon der eigentlichen ~/Iasse des Protoplasmas unterscheidet.

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146 A. Wels:

Dies beweist jedoch niehts gegen ihre Exi~tenz. Denn die Plasma- haut mfigte mindeste-ns eine Sthrke yon 0,2 ~u habe~n, um mikroskopisch als diskrete t taut siehtbar zu werden. Sie kann jedoch viel dfilmer sein, ohne dab ihre F~nktionen beeintri~chtigt wiirden. So bereehnete D~- VAUX, dab das Oberfl~chenhEutchen eines Albuminoids in Wasser noch bei einer Dicke yon 0,006 # die physikalisch-chemisehen Eigentfimlich- keiten einer trennenden Membran aufweist. (ZA~GG~R 1908.) Wie FI~EUlVDL~CH (1924) anfiihrt, kann ein Flfissigkeitsh~utchen sehr wohl aus nur einer Lage yon Molekiilen bestehen, die nicht einmal zusammen- zuhi~ngen brauchen, denn die Dicke einer Trioleinschieht auf Wasser wurde zu 0,001 # bestimmt. Welter zeigt eine 0berlegung yon NO~EISTE~ (1914), welehe groBe Anzahl yon Molekiilen und Kolloidteilchen in einem Wiirfel yon 0,1 # Kantenl~nge untergebracht werden kann. Er ver- gleieht einen solehen Wiirfel mit einer grol~en Fabrik. Aus alledem geht hervor, wetehe Mannigfattigkeit yon ReaktionsmSgliehkeiten noeh eine Plasmagrenzschicht yon submikronischer M~ehtigkdit bieSet. Ferner ist zu bedenken, da[] die optischen Konst~nten der plasmatischen Bestancl- teile k~um so stark voneinander abweichen, dab die Grenze der mikro- skopisehen AuflSsbarkeit erst bei0,2# liegt. Wo. OSTWALD macht 1924 darauf aufmerksam, dal] bei stark solvatisierten Dispersoiden aller Wahrseheinlichkeit nach die Solvathfille kontinuierlieh in das Disl0er- sionsmittel fibergeht. Deshalb ist bei den dispersen Teilchen auch keine scharfe optische Grenze ausgebildet, sondern die optischen Eigen- sehaften der einzelnen Teilchen gehen allm~hlich in die des Dispersions- mittels fiber. Die Unterschiedssehwelle dfirfte sieh also bei mikrosko- piseher wie ultramikroskopiseher Betraehtung gerade ffir die bier in Betraeht kommenden Objekte wesentlieh erhfhen.

Ebensowenig wie auf optisehem Wege l~Bt sieh ehemisch ein direkter Naehweis der Plnsmahaut erwarten. Die vorhandene Stoffmenge ist viel zu gering, um etwa eine mikroehemische Reaktion zu ermSgHchen (vgl. B~UNSWlK 1923), selbst wenn spezifische Reagentien auf die in Frage kommenden Stoffe zur Verfiigung stiinden.

Die g~nze ausgedehnte Diskussion, die die Frnge nach der Natur der Plasmahaut und ihren Eigensehaften in der ges~mten physiolo- gisehen Literatur gefunden hat, entspringt also nut dem Bedfirfnis, fiir die selektive T~tigkei$ der lebenden Zelle eine Erkl~rung zu linden. Es ist ger~dezu als eine logisehe Forderung bezeiehnet worden, dab die leb~nde Zelle mit einer besonderen H~ut umkleidet sei (BoAs 1921). In neuerer Zeit jedoeh wird wiederholt darauf hingewiesen, dal] man dem Ziele der Erkl~rung der Stoffaufnahme dutch die lebende Zelle nicht rf~her kommt, wenn man die PF~F~ERsehe Ansicht yon der regulatori- schen T~tigkeit einer besonderen Plasmahaut beibeh~lt, Ms wenn man diese bei der lebendea Plasmamasse insgesamt voraussetzt (HEoHT 1912,

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 147

S. 188; ILJIN 1923; LEPESCHKIN 1913, 1924). LEPESCHKIN faBt den oben beschriebenen Versuch gerade entgegengesetzt auf, wie P~EFFER es tat: Bei Spirogyra und anderen Pflanzenzellen koagulieren die ~ul3eren Schiehten durch Erw~rmung friiher als die gesamte Plasma- masse (LEPESCHKIN 1923). Die ~ul~er~te Schicht in PF]~FFERS Protoplas- ten war also bereits koaguliert. Sie hatte den •arbstoff aufgenommen, ohne dal~ ihre ~ r b u n g wegen ihrer geringen Schichtdicke mikro- skopisch wahrnehmbar gewesen w~re. Die darunter liegende Plasma- schicht lebte noch und war deshalb nicht f~rbbar. Sie koagulier~e erst kurz nach dem Wechsel der Plasmolytika yon der ,,Ril~stelle" aus und nahm danach sukzessive den t~arbstoff an.

Wegen der Unm~iglichkeit eines direkten Nachweises der Plasma- haut ist man also gezwungen, aus den l~hysiologlschen ReakCionen der Zelle gegeniiber den verschiedensten dargebotenen Agentien Rfick- schliisse auf die physikalisch-chemischen Eigenschaften der Grenzschicht des Protoplasten zu ziehen. N~her auf die mannigfaltigen experimen- tellen Untersuehungen und Arbeitshypothesen einzugehen, die die Natur der Plasmagrenzschichten und die Prinzipien der Stoffaufnahme be- treffen, wiirde bier zu welt ffihren. Im wesentlichen sind sie in jedem modernen einschl~gigen Lehrbuche diskutiert (HOBER 1922--24, BE- ~.CXE-JosT 1924, V. TSCHERMAK 1924, LEPESCHKIN 1924).

Einen neuen AnstoB erhielt das Problem durch die Arbeit, die HAN- STEEN-~RANNER 1) im Jahre 1922 verSffentlichte. Auf friiheren Unter- suchungea aufbauend, (H.-C. 1910, 1914, 1919), gibt der Verfasser als Hauptergebnis seiner Analysen und Beobachtungen bekannt, dab

,,1. sowohl Wurzeln als auch allerlei andere Zellgewebe der versehle- densten Pflanzen auch in dem reinsten destillierten W a s s e r . . . beim vollen Leben immer sowohl wasserlSsliche als unlSsliehe Phosphatide massenhaft abgeben,

2. dab diese Phosphatide nieht allein aus den Zellw~nden, sondern auch aus den plasmatischen Grenzschiehten stammen und bier ffir die Permeabilit~tsverh~ltnisse der Zelle bestimmend sein miissen, und

3. dab diese Grenzschichten mit diesen Phosphatiden die Zellw~nde durchdringen und so mit diesen fiberall intim verbunden sind."

Chemisch stellt H.-C. die vorgefundenen Stoffe zu den Phospha- tiden, da er als Spaltprodukte Glycerin, verseifbare Fetts~uren und unverseifbare ~therresidua, Phosphors~ure, und N-haltige Bausteine yore Typus des Betains bzw. Cholins in den versehiedenen durch Behandlung mit 10vH. Pb-acetat, Alkohol, Ather und Aceton erhal- tenen Fraktionen feststellte. Physikalisch aber unterscheiden sie sieh

1) Der Name dieses oft zitierten Autors wird im ~olgenden mit H.-C. ab- gekiirzt.

10"

148 A. Weis:

sehr wesentllch yon den bisher bekannten Lipoiden ~(THuDICHUM 1901, BANG 1911, CzAP~X 1913/21) wie Lecithin und Cholesterin, da sie zum Teil in Wasser 15slich sind, sich abet mit ~ther nicht ausschiitteln lassen, so lange sie nicht denaturiert werden. Zum mindesten sind sie also einer neuen, noch n~her zu erforschenden Gruppe yon Phosphatiden zuzu- rechnen (H.-C. 1922, S. 132--135). Auch wenn die Versuchsfliissigkeiten durch die Massen der ausgeschiedenen Phosphatide stark getriibt waren, ergaben sie niemals eine EiweiBreaktion. Daraus schliel~t H.-C., dab in der ~uBeren Pla~maschicht keine Eiweiflkomponente enthalter~ sei, dal~ vielmehr die Plasmagrenzfl~chen nur yon diesen neuartigen, ]abilen Phosphatidr eingenommel~ wiirden. Denn, so folgert er, ,,k~mell eiweil]artige Substanzen in den genannten Grenzschichten vor, miiBten doch ihre Molekiile mit den ebenfalls unzweffelha~ sehr grol]en Mole- kiilen der unlSslichen Phosphatide zusammen haben heraustreten k5nnen" (H.-C. 1. c., S. 104).

Zur n~heren Priifung seiner Schliisse untersuchte er plasmoly.sierte Zellen der Innenepidermis der Zwiebelschuppen yon Allium cepa bei Dun~elfeldbeleuchtung. Bei der Plasmolyse dieser, abet auch aller anderen untersuchten Pflanzenzellen (vgl. HECET 1912, dort aueh weitere Literatur), 15st sich der Protoplast nicht glatt yon seiner Zell- wand los, sondern er bleibt unregelm~I~ig daran haften und zieht .sich zu zahlreichen, mehr oder weniger feinen F~den aus. Er verr~t so eine z~he, klebrige Beschaffenheit, wie sie auch die ausgeschiedenen Phos- phatide hatten, wenn H.-C. sie unter mSg!ichster Vermeidu~g aller ehemischen Ver~nderungen abfiltrierte (H.-C. 1922, S. 44, 59L).

In der Dunkelfeldbeleuchtung strahlen die ausgesponnenen F~den, die ZeUwand mit ihren anhaftenden Plasmaresten, und die Oberfl~che des kontrahier~en Plasmaleibes ein intensives Licht aus, w~hre~d der Plasmaleib selbst optisch ziemlich leer ist und daher fast dunkel er- scheint. ,,Diese zShe und in dem Dunkel/elde stark leuchtende Substanz, die al~o den PlasmakSrper umhi~llt, seine Grenzschichten bildet, und yon diesen ab auch in die ZeUwgnde i~bergeht," muff ,,unzweifelha/t aus unseren wasserunlSslichen aber stark hydrophilen Phosphatiden gebildet sein" (H.-C., 1922, S. 119).

D~s, was im Dunkelfelde leuchtet, ist aber im allgemelnen keine Substanz, sondern die Grenzfl~che zwisehen zwei Substanzen, hier also die Grenzfl~che der l~den und des kontrahierten Protoplasten gegen die plasmolysierende l~liissigkeit. An die~en Fl~chen wird das Licht je nach ihrer Ausdehlmng abgebeugt oder - - das ist bei den verh~ltl~ism~l~ig grol~en biologischen Objekten am h~ufigsten - - reflektiert. Die be- schriebenen F~den leuchten z. B. keinesfalls durch und durch, wenn die Plasmolyse in TraubelazuckerlSsung vorgenommen wurde. Sie sind viel- mehr ganz hyalin und durch zwei feine helle L~ngslinien begrenzt, wie

Beitr~ge zur Kenn~nis der Plasmahaut. 149

man bei starker VergrS~erung ohne weiteres sieht. Diese leuchtenclen L~ngslinien geben aber aus dem soeben angeffihrten Grunde wieder keine Bereehtigung, auf eine besondere begrenzende Schieht zu sehliel~en. Selbst wenn die ~adensubstanz dureh und durch hell erschein~, wie meist nach Plasmolyse in CaCle, bleibt noch die Frage often, ob dieses Leuehten nicht auf totaler Reflexion beruht wie etwa das silberne Gl~nzen einer Luftblase in Wasser. In CaC12 leuchtea aul3erdem auch die vielen dicht liegenden Granula im Inneren des Plasmas. Man kann keine besondere Substanz erkennen, die die Grenzschieht des ZeU- plasmas bildet.

Oberhaup~ geben die optischen Eigen~iimlichkeiten der Dunkelfeldbeleuch- tung leichb zu unzul~ssigen Schliissen AnlaB. Wenn die Brechungskoeffizienten sich nut wenlg un~erscheiden, kSnnen vorhandene Objekte unsichtbar bleiben. Andererseits kSnnenTeflchen, die nut schwaches Licht aussenden, dutch das viel st~rkere Reflexlich~ grSt~erer Grenzfl~chen iiberstrahl~ werden. Das zeigen schon die Tafeln, die der bekannten Arbeit yon GAm~xov (1910) beigegeben sind. Die Querw~nde der Oscillarien auf Tar. IV und sogar die eine Querwand der Spirogyrazelle auf Taf. II sind im Dunkelfelde selbst bei Beobaehtung mit Apochromaten vollst~ndig unsichtbar, w~hrend sie im Hellfelde ohne jedo Schwierigkeit aufgelSst werden.

Die zitierte Folgerung H.-C. erseheint also schon aus diesem Grunde fraglich.

Wenn abet eine vom fibrigen Plasma in irgendeiner Hinsieht ver- sehiedene Plasmahaut den Zelleib urals|eider, damn muff diese Substanz in den ]ein ausgesponnenen F~iden in relativ gr6flerer Menge vorhanden sein als in dem abgekugelten, plasmolysierten Protoplasten. Wenn also eine Plasmahaut fiberhaupt existiert ~ und wie hypothetiseh deren Existenz ist, wurde oben gezeigt - - dann ist zu erwarten, dab sieh die bei der Plasmolyse ausgesponnenen F~den, besonders die feinsten, anders verhalten als die kontrahierte Hauptmasse des Plasmas. In zweiter Linie k6nn~e das Verhalten der F~den einen Anhal$ bieten fiber die ehemisehe Zusammensetzung der Plasmagrenzschich~.

Dies is~ der leitende Gedanke der vorliegenden Untersuchungen.

Methode und Objekt.

Bildung und Bau der Plasmafaden wurden bereits mehffach unter- sucht. HECHT gibt 1912 eine ~bersicht der Literatur, die bis dahin darfiber erschienen ist. Er wandte den Anfangsstadien der Plasmolyse seine besondere Aufmerksamkeit zu und studierte sorgf~ltig die Zerfalls- erscheinungen der F~den. l~ach ihm wiesen H.-C. (1919) und WWBEI~ (1921) iu kurzen Mitteilungen darauf hin, dab die Fadenbildung unter verschiedenen Bedingungen in versehiedener Weise vor sich geht. H.-C. verfolgte die Verschiedenheiten der Fadenbildung welter im Zusammen- hange mit seinen oben erw~hnten Untersuchungen (1922). CHOLODN~:

150 A. Weis:

verglieh endlieh den Habitus der plasmolysierten Protoplasten ver- schiedener l ~ n z e n und nach Einwirkung verschiedener Agentien mit- einander. Er teilt die Pflanzen in seiner 1924 erschienenen Arbeit in drei Gruppen: A) Solche, deren Protoplasten nach eingetretenem Gleich- gewiehtszustande, aber vor der Entmischung, eine ganz unregelm~isige Gestalt haben und dickere FAden tragen. B) Solche, deren Protoplasten sieh zu kugeliger oder ellipsoider Form mit ganz feinen F~den kon- trahieren; und drittens eine Zwisohengruppe AB, die bald nach diesem, bald naeh jenem Typus plasmolysiert wird. Zu der letzteren Gmppe z~hlen die Epidermiszellen der Zwiebelschuppen yon Mlium eep~, die aueh das Objekt der vorliegenden Untersuchungen bilden. ~Tach CI~o- T.OD~Y sollen sie ,,im groBen ganzen" in Elektrolytl6sungen nach Typus A, in dene~ yon ~Tiehtelektro!yten nach B plasmolysiert werden.

Es sei im voraus bemerkt, dal~ ich mit den yon mir verwendeten Zwiebelsorten CI~OT,ODNYS Ang~ben nieht best~tigen konnte, wie au~ den beigegebenen Abbildungen hervorgeht.

Bei meinen bier beschriebenen Versuchen kam es darauf an, spezi- fisehe Reaktionen der Faden und des Habitus der Protopl~sten auf ver- schiedene Agentien festzustellen. Bei dera~igen zellphysiologischen Untersuchungen wird immer wieder die Sehwierigkeit betont, daI~ un- mitt~lbar nebeneinander liegende Zellen oft ganz verschieden reagieren ( K L ~ 1895, S. 632; Ki)STE~ 1910). M~n muB d~her ein Objekt so genau wie mSglich kennen. ~ur sorgf~ltige Wahl des Materials und genaue Kenntnis seiner Eigenheiten dutch stere Beobachtung vermag vor T~usehungen zu bew~hren. Ieh beschri~kte reich deshalb in der Hauptsache auf ein einziges Versuehsobjekt und w~hlte dazu die wegen ihrer mannigfaehen Vorziige of~ benutzte Innenepidermis der Zwiebel- schuppen yon Mlium cepa.

Nur frische, mittlere, vollst~ndig turgeszente Z~riebeln wurden ver- wendet, bei denen sieh die Epidermis leicht abziehen liel~, ohne daiS etwas vom Untergewebe daran haften blieb. Die Zwiebeln wurden in mehrere Sektoren zersehnitten. Dann wurde die Innenfli~che der mitt- leren Sehuppen passend mit einem Rasiermesser eingeritzt, so dal~ die Epidermisstiieke gleieh fertig zurechtgeschnitten mit einer Pinzette ab- gezogen werden konnten. So wurden aus den mittleren Gebieten jeder mittleren Schuppe meist 10--20 Stiieke gewonnen und auf die Schi~l- ohen einer Serie verteilt. Eine, hSehstens zwei Zwiebeln liefer~en eine geniigende Anzahl von Objekten fiir eine Versuchsreihe, die individuellen Schwankungen waren also so gering wie mSglieh. Naeh Bedarf konnte man aueh leieht Streifen yon 5 mm Breite und 3 4 cm L~nge erhal~em Da sie nur aus einer Zellschicht bestehen, bespiilen die Agentien alle Zellen so gleiehm~l~ig wie mSglieh. Die LSsungen befanden sieh in Seh~lehen aus altem Glase mit aufgesehliffenem Deekel und !5--20 ecru

Beitr~ige zur Kenntnis der P.lasmahaut. 151

FassungsvermSgen. Die Epidermisstiicke wurden mit der unverletzten Seite nnch oben auf den Flfissigkeiten ausgebreitet.

Auf eine Fixierung der Faden wurde verziehtet. Zwar hat ~kXERMAN (1914) eine brauchbare Methode angegeben, wie sich plasmolysierte Protoplasten konservieren lassen. Dabei bleibt auch eine Anzahl F~den erhalten. Ihre mechanische Widerstandsfahigkeit und ihre Zahl wird aber bei jeder bisher versuehten Fixierung verminclert und vor allem wird ihre Substanz ehemisch ver~ndert. Deshalb warden keine aus- giebigen Versuehe in dieser Richtung, etwa mit Sublimat oder der- gleichen, angestellt.

Zur Be!euehtung diente eine Liliputbogenlampe yon LEITZ fiir 5 bis 6 Ampere. Ihr Lieht fiel durch eine mit verdiinntem Tetramminkupri- sulfat 'gefiillte Kiivette, da sich die blauen Strahlen zur AuflSsung der feinsten Fadenkonturen giinstig erwiesen. Die Dunkelfeldbeleuehtung wurde mit dem Paraboloidkondensor yon ZEZSS hergesteUt. Beobachtet wurde mit apoehromatischen Objektiven und Kompensationsokularen derselben Firma, bei Habitusbildern wegen der grSBeren Tiefenseh~,rfe meist mit dem Obj. 16 mm, n. Ap. 0,30, bei feineren Untersuehungen mit dem Spezialobjektiv fiir Dunkelfeldbeleuchtung, der homogenen Immersion X, n. Ap. 0,85, beide in Verbindung mit 4--18facher Okular- vergr61~erung.

Bei Dunkelfeldbeleuehtung waren aueh zarte F~den meist ohne Sehwierigkeit sehon bei ziemlich .schwaeher VergrSBerung (100lath) sichtbar, w~hrend ttECHT sie nur dureh F~rbung mit Eosin deutlich machen konnte.

Im folgenden wird der Habitus der Alliumprotoplasten und ihrer F~den verglichen, wenn die Plasmolyse mit verschiedenen L5sungen vorgenommen wird. Zu diesem Zweeke vcurden die Protopla~%en in den verschiedenen plasmolysierenden LSsungen nach Zahl, Starke, Aus- sehen und Verhalten der ausgesponnenen Plasmafaden, Form, Kontur, Oberflache, Leuehtkraf~ und F~llungszustand des kontrahierten Plasma- leibes beurteilt. Schlie$1ich wurde auch etwaige BROWNsohe Molekular- bewegung der Granula im Plasma notiertl), wo sie einwandfrei zu er- kennen war (zur Kritik vgl. WEBE~ 1924, S. 704). Nach diesen Gesiehts- punkten wurde die Wirkung der elektrolythaltigen Plasmolytika mit der yon TraubenzuekerlSsung 2) als Standardplasmolytikum vergliehen. Der TrZ. gab bei gutem Zellmaterial, such #ersehiedener Herkunft und versehiedenen Alters, nur wenig voneinander abweiehende Plasmo- lysebilder und diirfte die geringsten chemischen und kolloiden Ver- ~nderungen im Zelleib hervorrufen. Er war stets ziemlieh konzentriert,

1) Brownsche Molekularbewegung wird im folgenden mit BMB abgekiirzt. z) Traubenzucker wird im folgenden mit TrZ. abgekiirzt.

152 A. Weis:

1,37 (---- 25proz.) oder 1,5 m. Die F ~ d e n werden Ixaeh meiner E r f ah rung be i rascher , s~arker Plasmoly~e n i ch t gesch~dig~, I~och weniger zerrissen, ~ondern n u t feiner, l~nger u n d zahl re icher ausgesponnen als be i vor- ~ich~iger. Beobach~e~ m ~ n e in Epidermiss~i ick, d a s i n d e r oben be- schr i ebenen Weise y o n der Schuppe gel~st u n d 1 - -1 ~/~ S tunde n m i t TrZ. l~lasmolysier~ wurcle, im Dunkel/elcle, so erh~l~ m a n fo lgendes B i l d (Abb. 1).

Die Zellen sind regelm~l~ig und sehr groB. Die Protoplasten haben sich welt kon~rahiert und liegen den Zellw~inden nur noch etwa zur H~]fte an, meist an den L~ngsw~kuden. D/e ~ g r sind , , / ~ g " b~s ,,se~r ha~f/~". Sie ziehen meist yon den stark gew61b~en Kuppen des Protoplasten nach den ~uerw~nden, zu 5--20, abet such mehr yon jeder Kuppe aus. An Stellen der Idingswand, wo der Plasmabelag yore Plasmolyticum beulenartig eingedriickt ist, sitzen oft

Abb. i . TrZ. Yergr. i00. ]~rld~run~ im Text0 , S. 152tf.

die meisten F~den, sie sind abet nicht so l~ng wie die in der L~ingsrichtung der Zellen ver- lau/enden. Bei geeigneter Einstellung sieht man, dab auch F~den an der unverletzten Oberseite der Zellen ansi%zen, dal~ also nioh~ etwa Plasmodesmen ihre Entstehung bedingen.

d. h. sie leuch%en so wenig, dab man die meisten selbst imunkeffelde erst nach DeinigemSuchen sieht, weil sie yon der Plasmagrenzfl~che und den Zellmembranen mit deren hellem Reflex- lichte iibers~rahlt werden. Wenn sie dutch geringes Bewegen des Spiegels oder seitliches Yerschieben der Blende etwas exzentrisch be- leuch%e% werden, %~eten sie oft lokal deu%licher hervor als bei ganz vorschriftsm~fiiger SteUung

des optizohen Apparates. Die Fadensubstanz erscheint homogen, nur ab und zu finder sich ein hell leuch~encles Granulum oder ein kugeliges, auoh etwas in die L~nge gezogenes Tr~pfchen. Die l~ngeren F~den zittern deu~lich und unaufh~rlich in nicht zu schneller Bewegung, ein wichtiges Unterschei- dungsmerkmal yon denen in anderen Agentien. Im Lau/e der Zeit, nach etwa 10--12 Stunden, nimmt das Zittern der F~den meist zu, i/are Subsganz zieht sich zu Tr~p~chen zusammen, die in gr~Be~er Anzahl aufgereiht, den ~ iden das Aussehen schwach glitzernder, schaukelnder Perlenschniire geben k~nnen. Auch die Granula vermehren sieh. EinTeil der F~den zerrcifit. Sie schwingen dann,

1) Alle Abbildungen auBer Abb. 4 und 7 sind nach den photographischen Plat ten gezeichne~, sie geben also die Negative wieder. Man sieht bier viel weniger F~den als bei subjektiver Beobach~ung, weil ]edesmal nur ein Raum yon ganz geringer Tie~e schaff abgebilde~ wird. Deshalb werden auch die Kon- turen des Progoplasten an arielen S~ellen unscharf. Wegen der gr~Beren Tiefen- sch~rfe wurden die Aufnahmen mit schwachem Objektiv (Zeiss, Apochromat 16 ram, nut bei Abb. 9a und b m i t Apochroma~ 8 mm) und starker Okular- vergr6Berung (Zeiss, Kompensationsokulare 8 bzw. 12) gemacht. Zur Beleuch- tung diente eine IAliputbogenlampe und der Paraboloidkondensor yon Zeiss. Ein Lioh~fltor wurde bei den reproduzier~en Abbfldungen nich~ verwende~.

Die Abb. 4 und 7 geben zwei der pho~ographischen Aufnahmen in unver- ~nder~er GrSBe wieder.

l~eitrKge zur Kenntnis der Plasmahau$. 153

nur an einem Ende noeh befestigt, unter mancherlei Biegungen im ,,freien Zell- raume", dem Raume zwischen kontrahiertem Protoplasten und Zellwand, ver- kleben mit 1/~ngeren Nachbarf~den und rufen bei schw~cherer VergrSllerung das Bfld ,,faseriger" Struktur hervor. Schlie61ich zerf~llt das ganze Faden- gewirr zu kugeligen TrSpfchen und bleibt an der Wand kleben, oder die kleineren tanzen auch als leuchtende Granula in BMB im ,,freien Zellraume" (vgL aueh HV.CHT 1912, S. 163 ft., 174 f.).

Wenn nach einigen Stunden der Gleichgewichtszustand eingetreten ist, ist der Plasmaleib durch die Wirkung der hochkonzentrierten LSsung oft in zwei oder mehr Anteile zerlegt worden (vgl. H~cl~T 1912, Abb. S. 161). Einer oder einige yon diesen abgetrennten Plasmateilen sind gelegentlich klein und ohne sicht- bare Vacuole, ,,Plasmainseln", und dutch dickere plasmatisehe Strange, die ,, Br~tcken" miteinander verbunden, oft zu ganzen ,,Inselketten". Deren H~ufig- keit, die Gestalt der Plasmainseln, die mehr oder minder gleichm~l]ige St~rke der Brficken dienen zur Beurteflung der Oberfl~chenspannung und u des Plasmas. In der TrZ.-LSsung sind die Protop!asten racist nicht vollst~ndig ,,abgekugelt", sondern ihrer Gestalt nach etwas ,,unregelm~flig plasmolys~e~t" Die Viseosit~t ist im Vergleich zur Oberfl~ehenspannung so grofl, dal] die Form der minimalen Oberfl~che nicht oder erst sehr sp~t erreicht wird, nut die Inseln haben gew~hnlieh Kugelgestalt. Die Konturen dot Plasmaterie sind abet ilberall glat~ und abgerundet. Dann lassen nut die rein ausgesponnenen F~den, die un- vermittelt und etwa radial an der stetig gekrfimmten Oberfl~ehe des Proto- plasten ansitzen, erkennen, dal~ die Plasmolyse ein viel gewaltsamerer Vor- gang ist als eine glatte Trennung zweier aneinandergelegter Gelmembranen (vgl. H~CHT, 1. e., Tar. V; Abb. 3 und 9).

Die Oberfl~ehe der kontrahierten Plasmaleiber ist stets glatt and gibt ein verh~ltnism~$ig geringes Reflexlieht, ist also optiseh yon der in den Ireien Zell- raum gedrungenen TrZ.-Lfsnng nut wenig versehieden. Wie die Faden, so erscheint aueh das ganze Plasma ausgesproehen hyalin, im Gegensatz zum Bride in CaClz-LSsung. Aueh yon einer Granulierung der Oberfl~ehe oder gar einer ,,krustigen" Struktur, die auf eine F~llung in der Plasmahaut oder in den unmit tdbar darunter liegenden Plasmasehiehten sehliefen lieBe, ist keine Spur zu bemerken.

Wohl aber sind Fallungen in den inneren Plasmaschichten eingetreten. Ob dutch den Wasserentzug (fiber Wasserabgabe des Plasmas bei Plasmolyse vgh WALTE~ 1923) oder dutch andere Einfliisse, ist nicht zu entseheiden. Das Plasma erscheint bei einer Untersuchung der Zellen in Leitungs- oder destil- liertem Wasser sofort nach dem Abziehen optisch fast leer, nimmt aber wEhrend der Kontraktion in TrZ.-LSsung einen schwach mflchigen Ton an. Dieser ist typisch fiir TrZ,-Plasmolyse, finder sich nicht bei den meisten Elektroly~en, vor allem nicht bei Alkalisalzen, und l~Bt auf eine hochdisperse F~llung im Plasma schlieSen, die miC Hilfe des Paraboloidkondensors nicht auflSsbar ist. AuBerdem haben sieh noch zahlrelehe leuchtende, ziemlich gleichm~$ig groSe Granula eingestellt, die nieht zu Gruppen zusammentreten, sondern als diskrete Punkte im Plasma verteflt bleiben, meist ohne, teils auch mit schwacher, etwas tr~ger BMB. In der Regel hSren iiberhaupt BNIB der Granula und PlasmastrSmung mit Eintri t t der Plasmolyse fast oder ganz auf and lassen so einen rasehen Vis- cosit~tsanstieg des Plasmas erkennen. GIE~SB~G (1922) beschreibt die gleiche Wirkung yon ZuckerlSsungen auf das Plasma yon AmSben.

Naeh l~ngerer Zeit setzt die BMB wieder lebhaft ein, vielleicht als erstes Zeichen der beginnenden Degeneration. Niemals ist die Plasmaf~llung in TrZ. ,,weri~leuchtend", d.h. so dieht, dal~ der norma!erweise dunkle Protoplast in

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154 A. Weis:

seiner ganzen Ausdehnung, also nicht etwa nur an der reflektierenden Ober- fliiche, ein helles Licht ausstraMt.

Um die Fiden noch zaMreieher und zarter zu erhalten als oben beschrieben, braucht man die Epidermisstiicke nut vor der Plasmolyse auf einige Stunden bis einen Tag auf destilliertem Wasser schwimmen zu lassen. Dann gerii~ alas Plasma iiberall in den Zellen in eine au•erordentlich lebhafte StrSmung, die Granula sind etwas zahlreieher als inden frischen Zellen und zeigen meis~ sehr schSne BMB, im groBen ganzen is~ ~ber das Plasma ganz dunkel und hyalin, mit Ausnahme des Kerns, der oft schwach leuchtet. Abet es hat sich nicht nur die Viscosit~t vermindert, aueh der osmotische Druck im Zellinnern hat dutch Exosmose stark abgenommen (vgl. ~'IT~I~G 1915, S. 10). Dementsprechend kontrahieren sich die Protoplasten bei nachfolgender Plasmolyse mit 1,5 m TrZ. sichtlich welter und n/~hern sich der Kugelform vial mehr als frische. Der Proto- plast wird in liingeren Zellen in zwei und mehr Teile getrenn~, die sich abkugeln und nur durch feine Plasmabriicken verbunden bleiben. Die Fi~den sind sehr lang und rein, zittern lebhafter als die yon frischen Protoplasten gebfldeten, und sind so zahlreich, dab man oft an ein allerfeinstes optisehes Gitter erinnert wird. SEIrglZ schildert 1923 eine ganz /~hnliche Erscheinung an Elodea-Zellen nach Vorbehandlung mit verdiinntem Xthylalkohol und diskutiert (lessen Wirkung im Sinne der Plasmahauttheorien OWgTO~S, CZtr~Ks und WigBVR~S. Wie man siehL bringt schon eine Vorbehandlung mi~ einem so wenig oberflichenaktiven oder lipoidlSslichen Stoffe wie H20 dest. so auff~llige Unterschiede im Habitus der Plasmolyse hervor.

Sehlieglieh seien noch zwei Erscheinungen angeffihrt ,die an man- chert Zellen unter der grogen Z~hl der geprfiften beobaehtet wurden, ohne dag sich eine Regel fiir ihr Auftreten erkennen liet}. Es gelang wiederholt, die bereits yon KLEBS, I-IECHT, I~i)STER und anderen beschriebene Haptogenmembran sehon in einem sehr friihen Stadium zu isolieren, indem die mit TrZ. plasmolysierten Epidermisstiieke zentrifugiert und dadureh die Plasmaballen an die eine Querwand verlagert wnrden. Schon naeh 2---3stiindiger Plasmolyse lieBen sie dann feine Membranen zuriick, aber sel%en. Die Erseheinung wurde deshalb auch nieht weiter verfolgt. Naeh Plasmolyse in Alkali- oder ErdalkMisalzen trennte sieh hie eine solche Haptogenmembran vom Plasmaleib. Auch wurden nie F i d e n zwischen den beiden gefunden. Dagegen koagulierten die iuBeren Plasmasehiehten in vielen so be- handelten Zellen r~sch, und nur die Vakuolenhaut blieb anseheinend unver inder t iibrig, wie es DE VRIES (1885) beschreibt..

Bei lingerer Plasmolyse in etwas schgdliehen L6sungen (z. B. 1,5 m TrZ.-1Osung mit 0 ,005vH. KeCOs; dieselbe mit Chrysoidin oder Prune pure i/500o und dergleiehen) wurden Pro%oplasten beobach%e~, die naeh der els~en Kontrak%ion lokal noch weiter eingesunken waren, vor atlem an den Knppen. An der Stelle ihrer urspriinglichen Begren- zung ha%ten sie eine Membran, meis$ wie einen hiu~igen Sack, zuriiek- gel~ssen, yon der ausgehend sieh sehr viele zitternde feine Fi~den nach der neuen Plasmagrenzfliche ausspann%en, auch wenn die bei der Plas- molyse ausgesponnenen F iden sehon bis ~uf wenige Reste zerfMlen waren.

Beitr'~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 155

Elektrolytwirkungen.

Zur mikroskopischen Priifung seiner Befunde fiber die Phosphatid- natur der Plasmahaut plasmolysierte H.-C. Alliumzellen mit KNO3- und CaCle-LSsungen. Seine der Abhandlung beigegebenen ultramikro- skopisehen Aufnahmzn lassen erkennen, dab die Protoplasten naeh geeigneter Vorbehandlung bei der Plasmolyse in CaC12-LSsung keine feinenF~den mehr bildeten, sondern dureh dicke, breite Strange mit der Zellwand verbunden blieben. AuBerdem erschien der Plasmaleib wie mit einer ,,ganz erstarrten Kruste" hell leuehtender grober Granula um- kleidet. (H.-C., 1. c., S. 120.) In KNOs-LSsung war dagegen die F~I- lung im Plasma vial ,,mehr diffus", die F~den zahlreieh und rein. Diese Reaktion des Protoplasten geht dem Verhalten in vitro geprfifter Phosphatidsubstanzen parallel, wie H.-C. hervorhebt.

Zwar war kaum zu hoffen, dal~ das lebende Plasma auf alle hier interessierenden Elektrolyte spezifisehe F~llungsreaktionen erkennen liel~e. Immerhin fanden sieh bei den orientierenden Versuchen Ver- sehiedenheiten im Aussehen, die bei einiger Kenntnis des Materials ganz unverkennbar waren. Die Plasmolyseversuehe wurden daher auf einige weitere Neutral- und Sehwermetallsalze ausgedehnt.

Nach der obigen ausffihrliehen Besehreibung der Plasmolyse in TrZ.-15sung, die als Kontrolle jedesmal neben der dureh Elektrolyt- 15sungen mit angesetzt wurde, diirfte die naehfolgende kurze Kenn- zeiehnung der Bilder in Alkali- und Erdalkalisalzen verstandlich sein. Sie ist den Versuchsprotokollen entnommen, abet nut auszugsweise ffir die bier wichtigsten Salze mitgeteilt. Die LSsungen enthielten Elek- trolyte in 0,5 n und TrZ. in 1,0 n Konzentration, waren also insgesamt 1,5 n. In anderen Versuehen wurde festgestellt, dal~ auch Elektrolyte in 1,5 n Konzentration, also ohne TrZ.-Zusatz, keine anderen Bilder liefern. DaB TrZ. die Elektrolytf~llungen hemmte, wie es z. B. in vitro fiir Lecithin festgestellt ist (PoRGES und NEUBAUEI~ 1907/8), war also an ~ n Protoplasten nicht zu erkennen. Die Unterschiede traten am boston nach 24 Stunden hervor. Darauf beziehen sieh aueh die hier mitgeteilten Protokolle. Die Versuehsreihen wurder abet natiir- lich 5fter kontrolliertl).

11. L 24. AmCI (Abb. 2): F~iden sehr zahlreich und lebhaftesb zitternd, faserig. Form der Plasmaleiber s~mtlich kugelig, mit glatter Kontur. Briieken rein. H~ufige Vacuolen im Plasma. F~11ung m~$ig, zum Tefl Plasma abet auch koaguliert und gesehrumpft. Granula entsprechend ohne odor mit lebhafter BMB.

KC1 (Abb. 3): P~den h~ufig, sehr rein und hyalin, deutlich zitternd. Plasma- leiber durch~veg regelm~Big, abgerundet, glatt. Briicken selton fadenfSrmig, In-

1) Hier wie aueh sp~er lies ich mir die aufgefundenen Unterschiede'wieder- holt yon Herren des Instituts best~tigen, die der Arbeit fernstanden.

156 A. Weis:

seln selten kugelig. Plasma mal]ig feinkSrnig gcfallt, Granula in deutlichcr BMB. Kerne nich~ gr~nulierL abcr mi~ einem Granulakranz. Wenig vacuoliges Plasma.

MgCI~ (Abb. 4): F~den h~ufig, mehr oder weniger ~it0ternd, sehr inhomogen, oft dick, perlschnurartigl). Form der Plasmaleibcr zoncnweise ~bgekugeltZ), sonst unregelmaflig, mit dicken Briicken und Zungen3). Diese breit vacuolig gequollen, weil]leuchtcnd gefallt. Granul~ an den abgekugelten Stellen in deutlicher B1KB.

Abb. 2. NH4CI. Vergr. i00. Erkl~rung im Text, S. 155.

Abb. 3. KC1. Yergr. t50. ]Erkl~rung im Text~ S. i55.

Abbo 4. MgCl.z. Vergr. irA). Erkl~rung im Abb. 5. CaCI2. Vergr. 100. ]~rklarung im Text~ S. i~6. Text, S. 156.

CaC12 (Abb. 5): Faden haufig, hell leuchtend, homogen, durchwcg straff, racist dick, abet auch feincr. Form dcr Plasmaleiber ganz unregelmaBig (mi~

~) Vcrgl. Ziffer 5 in Abb. 4, feincre F~den setzen bei der anderen Ziffern an. 2) Z. B. bei den Ziffern 1, 2/3 und 4. 3) Z. B. die Protoplasten bei Ziffer 5 und links unter 5.

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 157

vielen Fortsitzen und Zipfeln). Plasma ganz dich~ grob gefill~, weil~leuehtend, unregelmiBig vacuolig, namen$lich an Zungen und Falten. Keine BMB. Bfld nach 24 Stunden unverinder$, einhei$1ictL Oberfl~che des Plasmas unregel- miBig krustig.

TrZ. (Abb. 1): Fgden sehr hyalin und schwer zu sehen, zart, oft perlschnur- ar~ig. Form des Plasmas du_rchweg unregelm~Big, F~llung milchig opalescierend und in Form diskreter KSrnchen, die recht gleichm~Big grog sind, und in schwa- chef BMB.

Wie man aus dem mitgetei]ten Protokoll, noch deutlicher wohl aus den entspreehenden Abbildungen sieht, i~ben die Kationen bei der Plas- molyse sine ganz verschiedene Wirkun 9 auf das Plasma aus. Die F~illung im Plasma nimmt in der Reihen/olge

N H ~ K ~ M g ~ Ca

zu. TrZ. hglt etwa die Mitre. Ebenso werden die Umrisse des Proto- plasten jmmer unregelmigiger, je nachdem man mit N-I-I~ ~ K < ~g ~ Ca plasmolysiert. Das bedeutet aber, dag entweder die Ober- flachenspannung geringer oder die Viscositit gr5ger geworden sein mug, vergliehen mit dem Zustand des Plasmas in der TrZ.-LSsung. Dies meint wohl such WEBER (1924), wenn er dem Plasma unter solchen Umstinden eine ,,erhShte Konsistenz" zuschreibt (1. c., S. 707). Ebenso zeigt such das lebhafte Zittern der Faden, z. B. in Am-Salzen, im Verein mit den Biegungen und Windungen zerrissener Fiden, dag ihre Substanz einer Fliissigkeit nahe kommt. Die Starrheit der Fiden in CaCl~-LSsung weist wieder auf erhShte Viscositit hin. Obige Reihe kennzeichnet also die Viscositdtserh6hun9 sowohl ]iir das Plasma wie ]iir die FSden. Nimmt man dabei die Viscositit des Plasmas in TrZ. als normal an (wie oben erwah~, is~ e s aber in plasmolysiertem Zustande in TrZ. sicher viscSser als in frischen, nicht plasmolysierten Zellen), dann wirken

NH~, K, iVa ver/liissigend, Mg, Sr, Ca ver]estigend

auf das Plasma wie auf die F~den in plasmolysierten Zellen.

Die Anlonen waren in der angefiihrten Versuehsreihe stets die glei- chen, nimlich C1'. Werden diese varfiert, so sind die Untersehiede nieht so augenfillig, doeh richten sie sieh im grogen ganzen naeh der bekann- ten lyotropen Reihe. Waren z. B. in KC1 die Protoplasten durehweg abgerundet, die Plasmainseln abet selten kugelig, so sind in KN0a auch diese simtlich abgekugelt, die Briieken rein. In Ca(NOs)~ ~ind entsprechend die Protoplasten nieht ganz so zipfelig wie in CaCI~, abet trotzdem noeh sehr stark gefi~lR. Auch die Inseln sind simtlich un- regelm~Big gestaltet (vgl. Abb. 6).

Es i~t auffillig, da~ das Plasma der yon mir verwendeten Zwiebel- sorteii zahlreiehe Fiden ausspann, auch wenn CaCl~ als Plasmolytikum verwendet warde. Selbst nach der langdauernden und sieher schidlich

158 A. Weis:

wirkenden Vorbehandlung, wie sie HANSTEEN-CRANNER angibt , wurden solche ausgebildet.

E inen weiteren gu ten Beweis fiir diese opt isch erkennbaren Vis- cosi t~tsunterschiede lieferten Zen~ri/ugierungsversuche.

Gleich lange plasmolysier~e Epidermisstiieke wurden eine Zeitlang mit ge- eigneter Geschwindigkeit zentrifugier$ (Zentri~uge mit vier Tuben, Antrieb duxch :Elektromotor, Regulierung dutch Schieberheostar Zu diesem Zwecke wurden sie in Form 3--4 cm langer Strelfen yon der Zwiebelschuppe abgeliist. Blaeh der Plasmolyse wurden die Streifen auf einen troekenen Objekttr~ger gelegt, das eine Ende mi~ einem Tropfen Paraffin befestigt, und die Objel~ttr~ger mit den Objekten in die Zentrifugenhfilse gestellt, das befestigte Ende na~firlich zentripe~al, l~ach 4em Scbleudern brauch~ nut ein Tropfen neuer Plasmolyse- flfissigkeit zugesetzt uncl ein Deckglas aufgelegt zu werden. Die Zellen troeknen

Abb. 6. CatNO~)z. Vergr. i00. Erkl~rung Abb. 7. CaC12, nach tier Plasmolyse zentrifa- im Text, 8. t57. giexr Vergr. 150 l~rkl~rung im Text, S. i58.

w~hrend der kurzen Zeit in der konzen~rierten LSsung im feuchten Raume der Zentrffugenhiilse nicht aus.

Zur Kennzeiehnung folgt ein Protokoll: 22. I. 24. Allium. 24 Stunden plasmolysierk 10 Minuten mit 1400--1600

Umdr./Min. zen~rifugiert. Ca(NO~)2: Plasmakontur fast abgerundet, sehr einheitlich. Fast durchweg

Anfang der Vorlagerung, nie vollst~ndig. Einige sehr felne, homogene, lang- gesponnene F~den.

CaCl2; Durchaus unregelm~Big. Wenig verlager~. Tro~zdem sind einige lange feine und viele kurze Fgden ausgesponnen worden (Abb. 71).

KCI: F~den vaeuolig und dick, oft keine ausgesponnen. Plasmaleiber nieht ~-ollst~ndig veflagert.

I(~Oa: Ein wenig besser, abet auch nar wenige Fgden. Durchweg fast vollst~ndig verlagert.

Daft in KNO3 und KC1 ~o selten lange F~den ausgesponnen wurden, s t immt vollst~ndig mi t ihrer Verfliissigung iiberein. E in cliinnfliissiger

1) In der Abb. 7 sind einige yon den wenigen, an die untere Querwand verlagerten Protoplasten wiedergegeben. Bei Ziffer 1 sind besonders gla~te F~den zu sehen. Die Zungen fiber den Ziffern 2 und 3 sind typisch fiir hoehviskSses Protoplasma.

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 159

Leim z. B. zieht auch nur kfirzere Fiiden als einer yon z~herer Konsistenz. AuSerdem waren die Objekte schon 24 Stunden plasmolysiert, die Ent.- mischung also sehon ziemlieh weit fortgeschritten. Wesentlich ist, dab die Fiden in CaCI~ ebenfalls sehr sch6n und glat~ ausgezogen wurden. Denn dadurch wird der Beweis geliefert, dab die Fiden trotz ihrer Starre und verhiltnismigigen Dieke nieht sprSde und briiehig geworden sind, sondern klebrig blieben (vgl. LEP~SCHKI~ 1924, S. 23). In den Versuehs- reihen, bei denen die Anionen der Salze variiert wurden, zeigten die Bilder der Protoplasten iibereins~immend mi~ Zen~rifugierungsver- suchen, daft die Fgllung und ZShigkeit des Plasmas in der Reihen/olge

NO3 < C1 < SO~ gesteigert wird. Dies wurde fiir die Kationen K, BIH~ und auch Mg festgestellt. Die Ionen wirken auf das Plasma also auch in dieser Hin- sicht additiv, wie das schon mehrfaeh bei anderer Gelegenheit (vgl. HSB~R 1924), letzthin yon KiaHO (1923), fiir die Ko~gulation und Permeabilitit beobaehtet wurde.

Die Versuehe mit den Salzl6sungen wurden nicht weiter ausgedehnt.. Denn erstens treten feinere Untersehiede im Zustande des Protoplasten wegen der individuellen Schwankungen und der UnmSglichkeit yon Messungen nieht hervor, dabei ist deren sorgfiltige Beobaehmng und Besehreibung recht zeitraubend. AuSerdem maeht aber die Giftwirkung maneher Salze einen Vergleich unmSglieh. So verquillt z. B. in KSCN das Plasma an den Kuppen ~ehr st~rk und wird bald weigleuehtend gefillt, die Fiden zerfallen sehr bald, w~hrend Viscositit und Fillung einen noch geringeren Wert als in KNO3-LSsung haben sollten. Die Ursaehe dazu i s t wahrseheinlieh die alkalisehe Reaktion, denn in CarbonatlS~ungen und Phosphatgemisehen yon Ph > 7 ist das Bild ganz ihnlieh. Auch KAHHO (1923) und PRiT (1922) gelangen die Ver- suehe mit SCIff' meist nicht. Vor allem aber wurden weitere Salzver- suehe nur angestellt, soweit sieh davon ein Beitrag zu der Frage naeh der Zusammensetzung der Plasmagrenzschiehten erwarten lieS.

Die Wirkungen der Elektrolyte auf d~s lebende Pflanzenplasma sind also mit denen auf die hauptsiehlieh in Betraeht kommenden Kolloide zu vergleichen, die EiweigkSrper und die Lipoide. Diese sind an Lecithin- priparaten versehiedener Herkunft, an Kephalin und auch an Chole- sterin von Koch (1902/03 und 1909), POR~ES und NEUBACER (1907/08), L O ~ und GEPnART (1908), NEUSCHLOSS (1922) einer ausfiihrliehen Priifung unterworfen worden, jene vor allem yon PAULI (1899, 1902, 1903, 1905, 1920) an HiihnereiweiS. Leider stimmen die beiden Stoff- gruppen weitgehend in ihrem kolloiden Verhalten iiberein, so daS sich nut wenige Unterseheidungsmerkmale bieten.

Bei einem Riiekblick ~uf die bisher mitgeteilten Elektrolytversuehe fillt zunichst auf, daS das lebende Plasma offensichtlieh vie1 leiehter

160 A. Weis:

f~llbar ist als die in vitro gepriiften hydrophilen Kolloide. Koch (1903) erhielt durch K, I~a, NH4, ~elbst in konzentrierten LSsungen keinen Lecithinniederschlag, POaGES und Ns.v~AvE~ (1907) keinen deutlichen, sobald NOa da.s Anion bfldete, sons~ in etwa 1 n Konzentration. Dabei setzten sich die Niederschli~ge, auch die durch Erdalkalien hervorge- rufenen, nur langsam im Laufe mehrerer Stunden ab. Sie wurden des- halb erst nach 24 Stunden registriert.

In den Protoplasten der Alliumzellen dagegen treten Fi~llungen sowohl durch Alkali- wie dutch Erdalkalisalzwirkungen auf. Sie sind schon 2 Stunden nach der Plasmolyse deu~lich und vor aUem in den Plasmainseln auff~llig, die in s~mtlichen Elektroly~lSsungen viel heller leuchten als in TrZ. Auch die F~den leucht, en in den Alkali- und er.st recht in den ErdalkalisalzlSsungen viel heller als in TrZ. Ob das schon als F~llung anzusehen ist, erscheint allerdings ffaglich, denn die Fi~den sehen meier noch ganz homogen aus. Quantitative Verh~ltnisse kSnnen nieht zur Erklgrung herangezogen werden, da die Konzentration der eingedrungenen Salze sieher anders ist als die auBen dargebotene, sich aber nieht bestimmen 1M~t.

FITTrNa konnte mit seiner ~orgfalt.ig ausgearbeiteten plasmolytisehen lY[ethode iiberhaupt nicht nachweisen, dab Ca- und Mg-Sa]ze in die Vakuole eindringen, .seien .sie mit C1 oder NO3 verbunden (FITTn~G, 1915). Die starke Plasmali~llung in diesen LSsungen zeigt aber (vgl. Abb. 4), dab sie sieherlich und sogar ziemlieh raseh ins Plasma ein~reten, auch ~ndern sie seine inhere Reibung bedeutend. Dasselbe betont Sztics (1913) fiir Aluminiumsalze.

Lecithinsole werden nach PORG~S und NEUBAUE~ 1. e. dutch Alkali- salze in etwa 1 n Konzentration gef~llt, dureh Erdalkalien sehon in verdiinnteren LSsungen. Eiwefl]sole sind naeh PAuLIs Untersuchungen viel weniger empfindlich. Alkalisalze floeken sie im allgemeinen erst in mehrfach normaler Konzentration, Erdalkalien $ogar noeh .spgter. Ftir CaCl~ land PAULI etwa 9 n a l s Fgllungsgrenze, d .h . bei dieser Konzentration tritt sofort eine zarte blguliche Triibung auf, die naeh 24 Stundendickmilchig wird (1. c. 1903, S. 29). AUerdings bleibt aueh eine ldeinere Elektrolytmenge nieht ohne Einflul], denn die Koagulations- temperatur der EiweiBsole wird schon durch geringe Zu~tze wesentlieh gegndert (PAuL~ 1899). l~feis~ ist Sorer schon die AuBenkonzentra~ion der Salze in den plasmolysierenden Fliis sigkeiten viel zu klein, als dab man in Analogie zu den Reagensglasver.suehen eine ~arke Fgllung im Plasma der Alliumzellen hi~tte erwarten kSnnen. In bezug auf die wirksamen Salzkonzentrationen verh~lt sieh das Plasma also ganz un- tihnlich dem Eiweifl, eher schon wie Levithin.

Wiehtig ist ferner bier aueh die Stellung des Kations Mg zu den anderen. Denn wghrend Mg naeh seinem Verhalten gegeniiber EiweiB

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 161

mit den Alkalien in eine Gruppe gehSrt, wirkt es ~uf die Lipoide ~hnllch wie die Erdalkalien. Wie wohl schon aus dem oben mitgeteflten kurzen Protokoll (S. 155ff.) und der Abb. 4 hervorgeht, h~lt .seine Wirkung auf das Zellplasma und die F~den eine .schwer definierbare Mitre zwischen der der Alkalien und Erdalkalien. Neben Zellen, deren Protoplasten wie F~den vSllig denen in CaCI~ gleichenl), liegen solche, deren F~den lebhaftest zittern und deren Protopla~ten kugelig abgerundet sind wie in KN03 ~), und sich nut dutch eine weiBleuchtende le~llung in den Pla.smainseln von jenen unter.scheiden. Gerade die.se Ungleichm~Big- keit der Reaktion ist typisch fiir die l~Ig-Wirkung. Sie kommt auf der gew~hlten M~krophotographie gut zum Au.sdruck.

So spricht die Empfindlichkeit des lebenden Pla.smas und der F~den gegen Neutralsalze und die J~hnlichkeit der Mg-Wirkung mit der der Erdalkalien wohl ]i~r eine starke Beteiligung einer lipolden Kompo~ente an der Zusammensetzung der Plasmakolloide, andererseits macht es aber die ungeniigende l~[bereinstimmung der Salzreaktionen des Plasmas mit den in vitro bekannten unwahr.scheinlich, daft die Plasmagrenzachicht nut aus 8olche~ Phospha$iden besteh$, wie H.-C. es will. Zwischen dem Verhalten der F~den und dem des Plasmas lieB sich bei diesen Salz- ver.suchen kein Untersvhied erkennen.

Ein solcher tritt aber ganz auff~llig hervor bei Behandlung der Zellen mit Schwermetallsalzen. Vor allem wurde Sublimat, Uranylacetat und Bleiacetat gepriift. Durch Zusatz yon 1 Vol. bei Zimmertemperatur ges~ttigter HgCl~- bzw. Uac..LSsung zu 3 Vol. 2 n TrZ.-LS.sung wurden LSsungen hergestellt, deren osmotischer Druck mit dem der zur Plas- molyse benutzten, 1,5 n TrZ.-LSsung geniigend iibereins, tjmmte. Von der Pb.ac.-LSsung wurde 1 Vo]. 10vI4.(--)0,5n LSsung zugesetzt. Nach der Plasmolyse in reiner 1,5 n TrZ.-LSsung wurden die Epidermis- stiicke oft zun~chst in beschriebener Weise zentrifugiert und dann die vergifteten LSsungen aufgetropft oder durchgesaugt. Dadurch warden di~ Faden l~nger und boten den l~llungsmitteln eine frische Grenz- fl~che. Das Uac. wurde im Laufe einiger Stunden durch den beigegebe- hen TrZ. reduziert, da.s Pb.ac. bildete Bleikarbonat, besonders auf den Ze]lw~nden. Beide L5sungen muBten deshalb 5fter erneuert werden.

HgCI~ i.st das auff~lligste von PORGES und NEUBAUER (1. C.) ange- gebene Unterecheidung6~nerkmat zwischeu :Lecithin- und Eiwei[3solen. Diese werden ~ofort gef~llt, jene in keiner Konzcntration. Weil auch alas Pflanzenplasma durch Sublimat .sofor~ koaguliert, wird es ja viel- fach zur ~ixierung benutzt. In der Tat sieht man in den Protoplasten

1) Auf Abb. 4 bezeichnet die 5 eine Plasmainsel mit F~den in einem un- regelmK$ig plasmolysierten Protoplasten.

~) Die Ziffern 1, 2, 3, 4 auf Abb. 4 bezeichnen solche abgekugelte Proto- plasten oder Inseln und d~e Ansatzstellen yon F~den.

Archiv f. wissenschaftL Botanik Bd. I. 11

162 A. Weis:

der Alliumzellen schon 5--10 Min. nach dem Ersatz der zur Plasmo- lyse be nutzten TrZ.-LSsung dutch das HgClz. Gemiseh eine dichte, zu- ng~h~t ]elnkSrnige, spiiter grSber werdende, hell leuchtende _F~llun~ ein- treten. Die 0berfli~che des Plasmaleibes bleibt dabei zuni~chst ganz gl~nzend un4 rund. Sie sehrumpft erst im Laufe mehrerer Stunden etwas.

Erst nach I Stunde vergndern sich allmghlich auch die FSden. Sie werden inhomogen, indem die F~den streckenweise heller leuchten, wahrend dazwischen liegende Streeken hyalin bleiben und aueh bei starker VergrSl~erung nur einen leuchtenden Saum zeigen. Aber auch kugelige TrSpfchen treten an bisher glatten F~den auf, die ganz durch- sichtig, d. h. im Dunkelfelde dunkel sein kSnnen oder auch ein kleines leuehtendes Granulum bergen. Es wurde auch beobachtet, dal~ vor- handene l~ngliche TrSpfehen sich im Laufe der HgC12-Behandlung ab- kugelten. So nehmen viele l~'~den die beim TrZ.-Bilde beschriebene Perlschnufform an. Bei anderen wieder bleibt die Oberfl~che nicht glatt, sondern kr~uselt sieh, die F~den werden gewellt und dabei starrer, so dal~ sie ohne s~ch zu biegen an ihren Befestigungspunkten schaukeln wie ein gewellter Draht. Knicke und Briiehe an den hyalinen Stellen sind nicht selten. In dieser Form finden sich noch nach 48 und mehr Stunden feine, m~l~ig leuehtende F~den an den dutch die Sublimat- behandlung weilMeuchtend gef~llten, allm~hlich geschrumpften Proto- plasten. Die Fi~clen waren jedoeh keineswegs starr oder gar briichig geworden, ~ondern bogen sich ela~tiseh durch, wenn in der sp~ter be- schriebenen Weise der elektrische Strom dutch die Zellen geleitet wurde. Dutch Zentrlfugierung liel~en sie sich nicht ausspinnen, weil die Proto- plasten sich nicht verlagerten.

Im Gegensatz zu ttgC12 ist Uac. (ges. w~ssr. LSsung) ein Reagens, das nicht nur Eiweifl /Sllt, sondern auch mit I v. H. Lecithinsol (nach der Vorschrfft yon PO~GES und NEUBAUE~ (1. C.) au~ Merckschem Lecithin I)uriss. ex ovo hergestellt) fast augenblieklieh einen dicken, gelatinS~en Niederschlag gibt. Wurden in TrZ. plasmolysicrte Zellen in das Uac.- Gel isch iibergefiibxt, so wurde das Plasma au]]gllig langsam geschiidigt. Noeh naeh 20 Stunden war an einer ganzen Reihe yon Zellen nichts yon einer Sehi~digung dureh das Eindringen des Uac. zu bemerken. In anderen wieder waren die Protoplasten vollsti~ndig eollabiert und die F~den zerrissen. Stets abet gab es auch eine groSe Anzahl, bei denen die Protoplasten ohne zu starke Deformation dieht gefi~llt, an den Fi~den aber keine grSf~ere Veri~nderung zu sehen war als in der SublimatlSsung. Auch in diesem Agens erhielten 8ieh die ~'dden zum Teil mehrere Tage lang sehr rein und mi~l~ig leuehtend, streekenweise so hyalin wie in TrZ.

Pbac. endlieh finder als Fi~llungsmittel sowohl ftir Eiwei$ wie fiir

Beitr~ige zur Kenntnis der Plasmahaut. 163

Phosphatide ausgedehnte Verwendung. Doch 1and H.-C., dal~ nieht alle Phosphatidfraktionen durch Pbac. ausfielen. Die Gesehwindigkeit der FRllung ist viel geringer als die dutch Uae. Aueh das Pbae.-Ge- misch schRdig~ die Zellen ~berraschend ~ s a m , wie iibrigens viele andere Schwermetallsalze auch (vgl. KL~MM [1895] fiir CuSOd). Aber hier verRndert sieh das Plasma ann~hernd gleichzeitig mit den Fdden. Schon nach 1 Stunde, noeh mehr nach 2 Stunden, hat sich die Zahl der FRden bedeutend verminderL Die noch vorhandenen sind unregelmRBig gr~nuliert, auch gekrRuselt. Der ffeie Zellraum erffillt sich mehr und mehr mit leuehtenden, punktf6rmigen oder auch 1Rngliehen Granulis, die in lebha~ter BM-B tanzen, wRhrend die Zahl der FRden im ~elben Mai~e abnimmt. Nach 24 Stunden land sieh Irein einziger frei gespannter Faden mehr] w~hrend die entspreehend lange Zeit mit HgCl~ oder Uae.- Gemisch behandelten Protoplasten noch vide F~len Srugen. Auch ist die Oberfl~che der gef~llten Protoplasten schon a~angs nicht so glatt wie in jenen LSsungen.

Aus diesen Versuchen geht ganz unzweifelhaft hervor, daft die F&t~n und die Plasmagrenzschicht eine andere Zusammensetzung haben mikssen als die inneren Plasmabezirke. Denn sonst ware es unerkl~rlieh, wie HgC12 und Uae. in das Plasmainnere dringen und deft hell leuehtende Granulierungen hervorrufen sollten, ohne dab die Oberfl~ehe und die F~den sichtbar ver~ndert wiirden. Die Plasmagrenzschicht muB un- bedingt passiert worden sein, denn oft beginnt die Fallung gerade an den Kuppen des Protoplasten und dringt von dort aus nach den Zonen vor, die noeh der Wand anliegen. Trotzdem bleibt die Grenzfl~che zunaehst glatt, w~hrend sie z. B,~:'~ CaCl~-LSsung krustig-kSrnig, wie gepunzt erseheint. Die Faden sin~t-wegen ihrer abnorm vergrS~erten Oberfl~ehe jeder Wirkung eines Stoffes in besonderem MaBe ausgesetzt, trotzdem aber gegen so starke Zell- und Kolloidgifte ausnehmend wider- \

~tandsf~hig. Die weitere Frage, ob sich die Grenzschichten aus lipoide~ Sto~fe~

zusammensetzen oder aus Proteiden, ist hiernaeh ebensowenig zu en~- scheiden wie nach den sp~teren Versuchen. Fiir beide ~olgerungen sind Anzeiehen vorhanden. Vergleieht man die geringen Ver~tnderungen der F~den in HgC12-Gemiseh mit seiner Unwirksamkeit Leeithinsolen gegen- fiber, und vergegenw~rtigt man sich anderseits die ZerstSruug der F~den in dem Phosphati~llungsmittel Pbae., so dr~ngt sieh die ver- breitete Ansieht yon ihrer Phosphatidnatur auf. Dem steht aber wieder die ~hnliehkeit der Wirkung der HgCle- mit der des U~c. entgegen, von denen jenes das Leeithinsol nicht, dieses abet sehr stark fMlt. Ge- wiB ist die YI6gliehkeit nicht yon der Hand zu weisen, dab gerade wegen der Gesehwindigkeit der F~llung in Uac. die l~den leidlieh homogen erstarren, wie etwa Vi.seosef~den bei der Kunst~eidefabrikation, dal~

11,

164 A. Weis:

dagegen wegen der langsamen F~llung in Pbac. einzelne Koagulations- zentren Zeit haben, zu gr61]eren Aggregaten heranzuwachsen und so die ungleiehm~Big und grSber geflockten Fhden aller Festigkeit berauben. Aueh kSnnen die hellen Stellen der Fi~den koagmlierte EiweiBbestand- teile, die dunkleren Streeken und er~t recht die sieh abkugelnden TrSpf- chert die nicht fallbaren, hydrophilen Phosphatide sein. Endlieh ist aber aueh nicht auszuschlielSen, dab es genau so, wie naeh H.-C. wasser- 15sliehe und unlSsliche, durch Pb.ac. fi~llbare und nicht f~llbare Phos- phatidfraktionen existieren, auch bisher unbekannte, tefls dureh HgCl~. und Uae. f~llbare teils niehtf~llbare gibt.

In diesem Zusammenh~nge sei noch die Behandlung der Zellen mit SaponinlSsung angeschlossen. LSsungen der Salaonine oder auch Pr~- loarate anderer Glukoside sind bereits mehffach zur Priifung der Lipoid- natur der Plasmahaut verwenclet worden, vor allem zu H~molysever- suchen (vg]. HSBER [1922/24]), in der Pflanzenlahysiologie vgl. BoAs (1921 und 1922) und S E ~ I Z (1923). Sic wirken nicht nut dutch die Kapillaraktivit~t ihrer LSsungen, sondern t re ten speziell mit Lecithin und Cholesterin in Reaktion (RANsoM, 1901) uncl stellen somit eine Art Reagens auf Lipoide dar.

Ihre Wirkung auf die plasmolysierten Alliumzellen ist ganz eigen- artig und steht durchaus in Analogie zur ttamolyse. Protoplasten, die 5 Stunden in 1,5 n TrZ.- bzw. 5 Stunden in 1,5 n CaCl~-LSsung plasmoly- siert waren, kamen auf 24 Stund6n in LSsungen, die auBerdem einen Gehalt yon 5 v. H. bzw. 1 v. H. Saponin (pur. albiss. Merck, Darmstadt) hatten. Am besten werden die ProtokoUe den Eindruck wiedergeben, den die so behandelten Zellen machten.

Protokoll 22. II. 24. S. 185 f. Auszug. TrZ. 29 Stunden: Protoplasten milchig getriibt und granuliert, ihre Form

fast regelm~Big, mit durohweg abgerundeter, gl~nzender Oberfl~che. In jedem Gesichtsfeld linden sich Zellen mit sehr gut erhaltenen F~den. Gelegentlieh PlasmastrSmung. I~Iie anff~llige BMB der Granula im Plasma. Nie tanzende Granula im freien Zellranme.

TrZ. mit 5 vH. Sap; 5 + 24 Stunden: Die Protoplasten sind stgrker getrlibt und granuliert als in den vorigen. Ihre Form nioht anders als oben. Ihre Kontur zumeist (mehr ads drei Viertel) verschwommen, wie angefressen, so dab die Granula frei an der 0berfl~ehe zu liegen seheinen. BMB ist selten. An diesen Zellen ist nur ganz ausnahmsweise noch ein Faden zu linden. Sic sind stark vacuolig und hyalin, mit sehr wenig Granulis. Nttr Ans~tze am Plasmaleib sind h~ufig sichtbar. In den angefressenen Zellen tanzen fast stets freie Granul~ im Ze]]raum. Gelegentlich sitzt ein Haufen zitternder ldeiner Vacuolen an der Kuppe eines Protoplasten.

TrZ. mit 1 vH. Sap. 5 + 24 Stunden: Nicht wesentlich anders als vorher. Die Plasmolyse ist in einigen Zellen vollst~ndig zuriickgegangen.

CaC12; 29 S~unden: Ganz typisehes Ca-Bild. Form der Protoplasten ganz unregelmgBig. F~den hgufig erhalten, alle stark leuchtend, oft inhomogen. Nichts yon BI~[B. Niehts yon Vaeuolen.

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 165

CaCL mit 5 vii. Sap. 5 + 24 Stunden: S~imtliche lebende Protoplasten sind mit ganz glgnzender Oberfl~che vollst~ndig abgekugelt oder oval, die F~den meist zerstSrt. Tanzende Granula im Zellraum. Wenige Granula im Plasma. Wo die ZerstSrung noch nicht vollst~ndig erreicht ist, sieht man auch perlschnur- artlge und dann schwach zitternde F~len.

Die L6sungen mi t 1 v . H . Saponingehalt wirkten in demselben Sinne, nur nieht so kr~ftig. Auch nach der FgUung durch HgCl,.- und Uac.-Gemisch warden die F~den durch Saponin zerst6rt.

Die ZerstSrung der Fgden auch nach der Vorbehandlung mi t TrZ., HgCl~, Uac., bis auf die dickeren Ans~tze am Plasmaleib, noch mehr aber der Rtickgang der F~llung in dem st~rksten nicht tStlieh wirkenden Phosphatidf~llungsmittel CaCle, die Abkugelung der ehemals hoeh- visc6sen Protoplasten und das Auftreten perlschnurartiger, zit ternder F~den in demselben Medium, der Riickgang der Plasmolyse in manchen Zellen (er wurde nicht nur in dem hier mitgetefl ten Versuche beobachtet , t r i t t ~ber nicht generell ein) - - alle Reaktionen st immen vollsti~ndig untereinander und mi t den bisher an Saponinen erhaltenen Ergebnissen iiberein und sprechen fiir eine liToide 1Vatur der Plasmagrenzzchichten.

Wenn die Epidermisstiickehen mit der Pinzette aus den versehiede- nen Salzl6sungen gehoben wurden, fiel au/, dal~ sie sieh naeh der Ein- wirkung mancher Salze rollten, naeh der anderer &bet steif blieben. Da die Zellen plasmolysiert, die Membranen also entspannt waren, konnte das nur auf eine Verschiedenheit im Quellungszustand der Mem- brankolloide zuriickgefiihrt werden. Daher wurden einige orientierende Versuehe in dieser Richtung angestellt.

Quadratisohe Epidermisstiiekchen yon 5 mm Seitenl~nge wurden attf 1,5 m TrZ.-LSsung 1 Stunde lang schwimmen gelassen und so plasmolysiert. Danaeh warden sic an einer Seite ganz knapp mit einer feinen Pinzette gefaBt und herausgehoben. Dabei rollten sich alle, die yon dem Uatergewebe vollst~ndig befreit waren, zusammen, sobald sie aus der Fliissigkeit herauskamen. Von solehen wurden gleichviele in Sch~lehen mit meist 0,5 m SalzlSsungen mit 1 l~ol TrZ.-Gehalt verteilt. Darin blieben sie mehrere Stunden. Danaeh wurden sio wieder herausgehoben und auf ihre Steifheit gepriift.

Dabei warden 1. unvergndert schlaffe, 2. halbsteife, die zwar zusammen- klappten, sich aber nicht eigentlich rollten, und 3. steifo Epidermisstiickchen untersohieden, die slch iiberhaup~ nich~ bogen. Ihre Anzahl wurde in dieser Reihenfolge protokolliert. Als Kontrolle diente eine entsprechende Anzahl , ,denaturierte" Epidermisstiicke, die nach der Plasmolyse in Tr~-LSsung erhitzt oder bei Zimmertemperatur mit Alkohol und ~ther extrahiert worden waren. Sie wurden in anderen Sch~lchen mit entsprechenden SalzlSsungen behandelt.

Das Ergebnis gibt die folgende Tabelle wieder. I n Spalte a sind yon den insgesamt 10 Epidermisstiickchen, die in jedem Seh~lchen waren, nur die Zahlen der halbsteifen, dann die der ganz steifen an- gegeben. Spal te a t gibt dasselbe yon der gleichen Zwiebel, nur waren die Stiicke vorher durch Erhi tzen in TrZ.-L6sung abget6tet . I n Spalte

166 A. Weis:

b bzw. b~ ~tehen ganz entsprechend die Zahlen eines anderen Versuches mit zwei anderen Zwiebeln fiir je 20 Stiicke, nieht abgetStet, bzw. vor- her extrahiert. Die Zahl der Objekte war also sehr gering. Um so mehr fiberrascht die l~bereinstimmung der Resultate.

KC1 K, S04 MgCl~ MgSO, HgCI~

Ca(NO3h CaCI3 Pbac Uac

h s t

1

s t

o

h s t

3

?

b �9 s t ,

1

a~-

hs t

3

b t s t ,, h s t

o

o ; ?

s t

0

1 0

0

hs~ = halbs~eif; st ~--- steif. Die Epidermisstiioke unter a waren 19 Stdn., die unter b 4*/2 Stdn. in den

LSsungen.

Diese beiden Versuehe zeigen eine au]]i~llige fJbereinstimmung der Membranverstei]ung mit de~ Lecithln/gllungen. Die Kationen versteifen ganz nach dem Grade ihrer f~llenden Wirkung auf Lecithinsole auch die MembrDx~ (Po~GES und N~UBAV~R, i. C.), am meisten das UranyL acetat, das als besonders schnell ft~llendes Mittel nachgewiesen wurde (vgl. S. 162). Im Gegensatze dazu bleiben die Alkalisalze und Sublimat iu beiden ~Mlen fast unwirks~m. In deuaturiertem Zustande wird die Membran allgemein weniger versteift als im unver~nderten,

Die Ergebnisse stimmen also mit den Annahmen yon H.-C. (1. c.) und MAc DOUGAT, (Z. B. 1923} fiberein (vgl. auch K6Nm und RumP, 1914). Sie zeigen, daft die Zellmembran keines/aUs als ein Iebloses Aus- scheidungsprodukt des Protoplasmas aufgefaBt werden dad, sondern ihre Struktur beim AbtSten ganz wesentlich ~ndert. Sie maehen es aueh wahrseheinlich, dab Phoaphatide beim A~[bau der Membran eine wich- tige Rolle spielen.

Ein sieherer SehluB ist zur Zeit noeh nicht m6gl~eh, da fiber das kolloide Verhalten der iibrigen Membrankomponenten wie Cellulose, Pektinstoffe, Pflanzensehleime usw. und deren Beteiligung bei den hier besehriebenen Ver~nderungen noch zu wenig bekannt is%. CZAP~.K erwtthnt z.B. 1913, I., S. 668, dab pektinhaltige Pflanzens~fte nach Zusatz einer CalciumsalzlSsung zu einer gallertigen Masse erstarren. Well die Versuehe sieh also nicht sicher deuten lassen, wurden sie nieht weiter ausgeclehnt.

Beitr~ige zur Kenntnis der Plasmahaut. 167

Ka taphore t i sehe Versuche.

In dot Erwnrtung, dal3 sieh die Substanz odor die Graxtula der Plasmagrenzsehieht und der F~den vielleicht auch ka~aphoretisch yon den Stoffen des Plasmainneren unterseheiden wiirden, wurden die Allinmzellzn, plasmolysierte wie nieht plasmolysierte, unter dem MJkroskop der Wirkung elektrischen Gleic~tromes unSerworfen. Zu diesem Zwecke wurde der yon NIIC~AELIS (Praktikum, 1921)angegebene Apparat fiir Kataphorese verwendet.

Der Strom wurde der Lichtleitung yon 220 Volt entnommen und zur Siche- rung gegen Kurzschlul3 durch vorgeschaltete Widerst~nde yon etwa 80 Ohm geschw~cht. Eine Wippe ermSglichte rasche Unterbrechung und Richtungs, wechsel. Der Strom durchlief eine unpolarisierbare Kette, die yon einer Cu- Elektrode/10proz. waBriger CuSO~-LSsung/RShrchen mit KC1-Agar (3 vH. Agar in ges. w~flriger KC1-L5suhg)/ges. w~llriger KC1-LSsung/RShrchen mit KC1-Agar/ mikroskopiseher Beobachtungskammer/und wieder RShrehen mit KC1-Agar/KC1- LSsung/KC1-Agar/CuSO~-L5sung/Cu-Elektrode gebildet wurde. Es erwies sich als praktisch, die RShrchen mit KC1-Agar, die an die Beobaehtungskammer angelegt werden sollten, nicht aus einem einzigen starren Glasrohr zu nehmen. Vielmehr warden ihre zu ~3ffnungen yon etwa 1 mm Weite ausgezogenen Glas- spitzen mit Hilfe jo eines Stiickchens Gummisclflauchs an die mit KC1-Agar gefiillten GlasrShrchen angesetzt. Der Gummischlauch war etwa 5 cm lang und wie die RShrchen mit KC1-Agar gefiillt. So war es mSglich, durch allm~h- liches Einsckieben des GlasrShrchens in den Gummischlauch bei jedem Ver- suche ein frisches Stiickehen Agar aus der ~3ffnung herauszutreiben, die un- polarisierbaren Elektroden jederzeit frisch zu erhalten, und mit einem gelinden elastisehen Drucke gegen das Objckt zu pressen. Die Stromst~rke ~nderte sich natiirlich mit dem Widerstande der Fliissigkeit in der Beobachtungskammer und der Besehaffenheit des Epidermisstreifens. In einem Falle, wo ein Epidermis- stiick in H20 dest. untersucht wurde, betrug sie 7 Milllamp. Dabei war der Epidermisstreifen, wie meistens, so lang geschnitten, dal3 er rechts und finks unter dora Deckglase herausragte, und die Agarpfropfen auf seinen Enden ruhten. Der Strom ging also haupts/~cblieh dutch die Zellen und 1/ings ihrer W~nde, aber kaum dutch das H20 dest. (vgl. OST~,RHOUT, 1922). Die Streffen wurden je nach Bedarf 1/~ngs odor quer yon der Zwiebelschuppe abgezogen und so gelegt, dal~ der Strom in manchen Versuchen in Richtung tier grSBten L~ngs- ausdehnung der Zellen flol~, in anderen abet senkrecht dazu, sie wurden ,,1/~ngs- durehstrSmt" bzw. ,,querdurchstrSmt".

AUiumzellen, in denen dureh Liege n in H20 dest. lebhafte Plasma- atrSmung angeregt war, wurden 16"ngs vom Strom durchflossen. In den ersten 10--20 Sekunden stand die Strfimung still, dann h6rte etwaige BMB der Granula i m Plasma auf, und das vorher ganz dunkle Plasma wurde deutlieh opaleszent. Bei sehwacherem Strome konnten allerdings beide Bewegungen fiir kurze Zeit erst recht lebhaft einsetzen. Auch bier ist also naeh einigen raschen Viskositatsschwankungen eine bedeutende Viskosit~tserh6hung das Resultat der Seh~digung (vgl. STERN 1924, S. 22ff.).

Nach ~/2, manchmal aber aueh erst naeh 2 Minuten 16ste sich yon dem Plasma, das an der der Anode naheren Querwand lag und dessen

168 A. Weis:

Begrenzung nach der Vacuole schaxf beobach~et wurde, eine ganz hyaline,/eine und glgnzende Membrav~ ab und schob sich in der Riohtung nach der Kathode dureh das Innere der Vacuole hin. Sic 15ste sich oft nut unter Zerreil3ung der Plasmasehicht los, aueh war nicht zu sehen, ob und wie sic den L~ngsw~nden ansal3. Auf ihrem Wege nahm sic Granula mit, die vordem in der Vacuole tells mit dem Strome, teils gegen ihn wanderten. Auch dfinnere Plasmastr~nge, die die Vacuole durchsetzten, zerbrachen bei ihrer Annaherung, so die Erstarrung des Plasmas zu einem Gel beweisend, und warden mitgefiihr~. Selten aber kam die ~embran fiber die halbe L~nge der Vacuole hinaus, sondern wurde fast stets dutch kr~ftigere Strange zerrissen, die im Wege standen, oder blieb sonst irgendwie h~ngen und versehwand bald. Wurde der Strom aber reehtzeitig ausgeschaltet, so blieb sic eine Zeitlang erhalten und konnr genauer beobaehtet werden. Sic war stets so rein und hyalin, dab kein optiseher L~ngssehnitt zu sehen war, sondern nut die schwach reflektierende, glatte, naeh der Anode hin konvexe Fl~ehe. Oft lieB sich ihr Verlauf bei st~rkster VergrSterung nur durch die Lage an- haftender Granula erkennen. Solche tanzten auch gelegentlich in leb- halter BMB in geringem Abstande yon der Haut, ohne sich dabei yon ihr zu entfernen, vielleicht dureh Adsorption, wahrschelnlicher dureh einen unsichtbaren Faden festgehalten. Zahlreichere Granula und grSbere Plasmagerinnsel sai3en ihr in der N~he der L~ngsw~ilde an. ~ i t dem Wechsel der Stromriehtung wechselte auch die Membran die Riehtung ihrer Wanderung, bis sie zerriB. Manchmal bog sic sich bei ihrer langsamen kathodisehen Bewegung stark nach der Anode bin durch, platzte pl6tzlich wie ein durch zu hohen Druck gesprengtes Filter, urn danaeh mit einem Ruek lebhafter naeh der Kathode zu wandern.

Eine solche wandernde l~[embran wurde nieht in allen Zellen be- obachtet. Oft blieb die Erstarrung des Plasmas die einzige Folge der ])urchstrSmung, orb zerril3 die Membran schon, ehe sic sich vollst~ndig vom Plasma der Querwand losgelSs~ hatte. In jedem Gesiehtsfelde war die Erseheinung aber mehrfach zu sehen, an frischen, wie an 1 - 2 Tage mi$ H~O dest. vorbehandelten Zellen. Auch in den Vacuolen plasmoly- sierter Zellen land sic sigh, aber seltener. Und wenn der Strom recht- zeitig unterbrochen, und die Beleuchtung etwas ge~ndert wurde, lieflen sich hier und da noch losgelSste Hi~ute in den Vacuolen erkennen, die vorher nicht sichtbax gewesen waxen. Ging der Strom quer zu den Zellen, so war die Loslfsung nicht einwandfrei zu beobachten.

Bis sich diese Erscheinungen abgespielt hatten, ~nderte sich die Struktur des plasmatischen Wandbelags nur wenig. Wenn die Des- organisationsbilder entstanden, die KLE~I~ (1895 Taf. 8 und 9) ab- bildet, waxen die Zellen schon zu lange yore elektrischen Strome dureh- flossen worden. Die Membran war dann entweder schon abgehoben

Beitr'~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 169

und wieder irgendwo in der Vacuole zerrissen, oder sie 15ste .sich fiber- haupt nicht mehr vom Plasma. Unter dem Eindruck dieses Vorganges dr~ngt sich die seit den Studien yon DE VRIES (1885) wohlbegrtindete Vorstellung yon einer diskreteu Vacuolenhaut auf. Die elelctrolcinetisch wandernde ,,Vacuolenhaur diirfCe allerdings kaum unveri~ndert sein. Vielmehr deutet schon der Umstand, dab sic sieh nicht sofort nach dem Einschalten des Stromes abhebt, sondern erst nach einiger Zeit, darauf bin, dal~ sic eine kiinstlieh erzeugte, yore eigentlichen Plasma abcr ver- schiedene Niederschlagsmembranist. Im Hellfelde ist sic kaum sichtbar, mui~te also den bisherigen Beobachtern entgehen.

Wurden pZaemolys~erte ZeZle~ in der L~ngsriehtung yore elektrischen Strome durchflossen, so hob sich niemals eine Membran yon den AuBen- seiten der abgekugelten Protoplasten ab wie in den Vacuolen. Die Plasmaleiber yon in TrZ. plasmolysierten Zellen beulten sich vielmehr an der der Kathode zugewendeten Kuppe ein, und das nach der Anode zu liegende Plasma drang ein Stiick entgegen der Stromrichtung vor, wt~hr~nd die Dicke der Schicht bedeutend zunahm. -- KLEMM beschrelbt 1895 (S. 653) das Einbeulen an nicht l)lasmolysierten Protol)lasten, nachdem die Vacuolenwand bereits zerstSrt war, und faBt den abgeho- benen Plasmabelag als ,,~uBere Hautsehicht" auf. Seineu Abbildungen nach sitzt aber noch eine dicke Plasmaschicht daran. Aucher hat also die i~ui~ere Plasmahaut nicht isoliert. Er tStete die Zellen durch In- duktionsschl~ge. - - N a c h etwa 5 Minuten ffillten die Protoplasten den der Anode zugekehrten freien Zellraum mehr oder weniger aus, w~hrend der entgegengesetzte sieh vergrSt~ert hattr Bei rechtzeitigem Stromwechsel war auch diese Bewegung umkehrbar, doch verlor das Plasma bald seine Plastizit~t und zerril~ wie ein Gel. Einzelne ge- rorm~ne Plasm~bes~a~dteile w~nderten ebenf~lls gegen den Strom. Das geschilderte Bild wurde hi~ufig durch Blasen gestSrt, die an beiden Kuppen eines Plasmaleibes herausquollen und das Plasma leich~ vSllig deformierten.

Die Fi~den wurden bei einer geringen Bewegung des Protoplasten wenig veri~ndert. In giinstigen Fi~llen schli~ngelten sic sich, wenn sieh der anodische Ireie Zellraum verkiirzte, und streekCen sich wieder, wenn die Stromrichtung gewechselt war, und der Protoplast naeh der anderen Seite wanderte. Auch yon der AuBenseite l~ngere Zeit in TrZ. ptasmo- lysierter P~otoplasten, bei denen nach Zentrifugierung 5Iter eine tIapto- genmembran zuriiekblieb {vgl. S. 154), wi~hrend der Protoplast verlager~ wurde, lie$ sich kataphoretisch keine Membran abheben. Die Plasma- leiber waren eher weniger lalastisch, sondern behielten meist ihre Form und nur Bl~sehen traten aus, die sic sehlieBlieh zum Zerfall brachten.

In querdurchstr6mten, mit reiner TrZ.-LSsung plasmolysierten Zelle~n bewegten sich die Kuppen der Protoplasten nur wenig anodisch, die

170 A. Weis:

F~den aber zeigten eine deutliehe anodische Konvektion, ohne dabei yore Protoplasten oder der Zellwand abzureiBen. Sic bfldet~n daher, sobald der Kontakt geschlo.ssen wurde, nach der Ka~hode konkave BSgen, die wiederholt jedem Wechsel der Stromrichtung folgten. Ihr Aussehen ~nderte sich dabei sehr wenig, nur eine seliwache Granulierung trat auf. Wurden kurze Zeit in TrZ. plasmolysierte Zellen (1 Stunde) auf einige Stunden in LSsungen gebracht, die auBer der entsprechenden Menge TrZ. ein Gemisch von prim~rem und sekund~rem Pho.sphat in be stimmten Verh~ltnissen, und somit Wasserstoffionen in konstanter Konzentration enthielten, so lieB sich die Wanderungsrichtung der F~den umkehren. I~ reiner TrZ.-L6sung deutlich anodisch, war die Konvektion in alkalischen L6sungen (7~1~h~8, gemessen mit der Wasser- stoffelektrode) kathodisch, aber auff~llig verlangsamt, in sauren L6- sungen verstgrkt anodisch. Ein Stillstand der F~den in allen Zellen bei StromdurchfluB war in keiner LSsung zu erreichen. In Puffergemischen yon l>a ---- 6,4 wanderten die F~den bei demselben Epidermisstfick in manchen Zellen anodisch, in anderen kathodiseh. In anderenF~llen wurde noch bei ~ = 6,65 anodische, meist aber kathodische Wanderung beobaehtet. ROBBINS (1923) land den isoelektrischen Punkt an Kar- toffelknollen etwa bei Ph ---- 6. Die bedeutende individuelle Versehieden- heir der Zellen steht vollst~ndig im Einklang mit den fiber die Aeidit~t des Zellsaftes bekannten Schwankungen yon Zelle zu Zelle und sogar yon Vacuole zu Vacuole.

~A~brigens bogen auch F/~den, die mit einem TrZ.-HgCl~-Gemisch behandelt waren, schnell und weir anodisch aus. Sic waren also dureh- aus nicht unbeweglieh oder gar brfichig geworden.

Das Plasma, die F~len und geronnene Plasmateile wanderten also anodisch, wie es bisher racist beobachtet worden ist (vgl. die Zusammen- stellung beiSTERN, 1924) und nut die Haut im Vacuoleninneren kathodisch. Daraus l~Bt sich aber nicht ohne weiteres folgern, dab die ersteren ne- gativ, letztere positiv geladen w~re. Vielmehr ist ein Gesichtspunkt nicht auBer Acht zu lassen, den STE~N (1. e.) nicht erw~hnt : Die Wan- demng geht durch ein System sehr enger Capillaren vor sich und des- halb mfissen die Ladung der Wand und die elektrosmotische Bewegung der Fl/issigkeit berficksich$igt werden. Sic spielt hier die Hauptrolle, wie das VerhaRen in den Puffergemischen beweist. W~ren die F~den negativ geladen, so w/irden sic sich zwar, wie e~ wirklich geschieht, nach derAnode zieh~n. Durch Zuf/igung yon H'-Ionen mfiBte dann abet ihre Ladung neutralisiert oder positiv werden, ihre Bewegung also abnehmen ~der sich gar umkehren. Start dessen vergrSBert sich ihr Ausschlag in anodischer Richtung. Dieser Widerspruch erklart sich Sofort, wenn man der Wandung eine positive Ladung zuschreibt. ])ann muB sich die F1/issig- keit bei StromschluB mit negativer Ladung, anodisch, bewegen, und

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 171

ffihrt Plasma und F~den mit sich. In sauren LSsungen adsorbiert die Wand weitere H'-Ionen, das E-Potential (FREU•DLICH, 1922) wird ver- grSBert, die Bewegung nimmt zu. In alkalischen LSsungen kehren sieh die Vorzeichen der Ladungen und der Bewegung urn.

Ein weiterer Unterschied, dal~ sieh die ~ d e n in sauren LSsungen bei Stromschlul~ mit einem Rucke durchbiegen, in alkalischen LSsungen dageg~n einen bedeutend langsameren Ausschlag geben, aueh bei gleieher Amplitude, ist vielleicht auf die viel grS~ere Wanderungsgeschwindig- keit der H'- gegenfiber der der OH'-Ionen zurfickzuffihren.

~Tber die eigene Ladung der Fadenkolloide ist damit natfirlich gar nichts ges~gt. Dal3 sic sich schon in Pufferl6sungen yon ph=6,65 meist kathodisch bewegten, in denen die Membran doeh sieher noeh positiv geladen war, die Flfissigkeit also anodiseh strSmte, scheint mir liar eine positive Eigenladung zu sprechen. Damit wiirde auch eine Erscheinung aufgekl~rt, fiber die KOKETSU (1923) berichtet. Das Plasma wanderte n~mlich in Zellen verschiedener Art anodiseh, seine Konvektion kehrte sich aber urn, wenn die Plasmateile, aus den Zellen herausgequetscht, frei in der Flfissigkeit lagen. Die elektrosmotisch bewegte Flfissigkeit nahm die geformten Zellbestandteile mit, erst in dem weiteren Raume der Beobachtungskammer konnten sie ~ich kataphoretisch bewegen.

Wenn die mitgeteilten Ergebnisse zun~ehst aueh nur ffir das Plasma yon AKium gelten kSnnen, so darf doeh keinesfalls mehr aus der ~neist beobachteten anodischen Wanderung der Zellbestandteile ohne weiteres auf deren negative elektrische Ladung geschlossen werden (vgl. STERN, 1924, S. 27). ~brigens weist aueh KAHHO (1921) darauf bin, dab die yon ihm ffir Pflanzenplasma aufgestellten Koagulationsreihen den ffir negativ geladenes Eiwei$ gefundenen gerade entgegengesetzt sind. Er kommt daher auch zu dem Schlul~, dal~ positiv geladene Kolloide im Plasma den Aussehlag geben mfissen.

Zwei]ellos ~9ositiv geladen war die elektrokinetischabgehobene ,, Vacuolen- haut", denn sie wanderte der strSmenden Zellfliissigkeit entgegen und bot ihr offensichtlieh einen Filtrationswiderstand, der so grol~ werden konnte, dab sie unter dem Drucke der Flfissigkeit zerplatzte.

Stoffausscheidungen. Die mitgeteilten Befunde dr~ngen dazu, das Verhalten der mSgliehst

wenig ver~nderten, arteigenen, naeh dem Berieht yon H.-C. (1922) massenweise yon Alliumzellen auegeschiedenen Phosphatidsuspensionen mit den beschriebenen Rextktionen der Fliden und des lebenden Plasmas zu vergleichen.

Um solche Phosphatide zu erhalten, wurde zun~chs~ versucht, naeh der Besehreibung H.-C.s (1. e. S. 93), Stiieke der Innenepidermis der Zwiebelsehuppen mit der unverletzten Seite auf HzO dest. von 30 ~

172 A. Weis:

schwimmen zu las.sen. In ~bereinstimmung mit den Erfahrungen, die bei der Behandlung kleinerer Epidermisstiicke bereit.s zahlreich gemacht wareu, rollten sich die Stiieke aber stets sehr bald und .sanken dabei unter. Infolgedessen war natiirlieh gar keine Gew~thr vorhar~den, dab ausgeschiedene Stoffe nieht aus verletzten Zellen stammten, denn diese lieBen sich dureh bloBes Schwimmenlassen auf kaltem 1~20 dest. nie- mals in geniigender Weise yon den Inhalt.sstoffen befreien, wie H.-C. selbst gezeigt hat (H.-C. 1914). Stoffausscheidungen aus den unter- getauchten Epidermen sind also unverwendbar.

Um sicher zu ~ein, dal~ die erwarteten Ausscheidungen nur durch unverletzte Zellmembranen austreten konnten, wurde die Epidermis gar nicht abgezogen. Vielmehr wurden die Zwiebeln dutch radiale Sehnitte in drei bis vier Sektoren zerlegt, so dab die gewonnenen Schup- penteile stark gewSlbten Schiffehen glichen. Die mittleren Schuppen warden welter verwendet.

Die Schnittrinder wurden sorgfiltig mit Fliel~papier abgetrocknet. Dann kamen die Sehuppen mit der konvexen Seite naeh unten in Petri- sehalen, deren Boden mit einer Schicht H20 dest. eben bedeekt war. Andere Schuppen wurden ebenfalls in Petrischalen gesetzt, aber auf Pappringe, und ihre HShlung wurde mit einigen Kubikzentimeten H20 (lest. gefiillt. Die Petrischalen warden bedeekt in den Thermostaten bei 30--33 ~ gesteltt. Es wurde .sorgf~ltig darauf geachtet, daft die verletzten R~nder nicht be netzt wurden.

In keinem Falle schieden die Zwiebeln durch ihre unverletzte Epi- dermis Sto/]e aus, die die benetzende, sehr geringe Fli~ssigkeitsmenge tri~bten, weder nach 1-t~gigem noch nach 3-t~gigem Verweilen bei 30--33 ~ C.

Die abgegossene Fliissigkeit war vollstindig klar. Auch nach Zusatz yon mehr oder weniger 10 proz. Pbac.-LSsung trat keine Fillung ein. Die Fliissigkeit roeh eigenartig aromatisch und ganz ander.s als frische

Zwiebeln. Die Versuche warden im Mai 1924 angestellt. Die Zwiebeln hatSen meist

fiber 5 em Durehmesser und waren wahrseheinlieh aus Italien eingefiihrt. ]hre Epidermis ersehien zarter als die der hiesigen, erst im Augas~ im Handel k~uf- lichen Kiichenzwiebeln. Vorher ganz anthoeyanfrei, hatte sich die Epidermis der Schuppen im Thermostaten gerStet und zog sieh nieht mehr leieht ab. Die Turgeszenz hatte etwas naehgelassen. Die Zellen waren abet simtlich noch am Leben, ihr Plasma str5mte sehwach, die Kerne waren anormal dich~ granuliert.

Bei dieser Versuehsunordnung war die Wa.s.sermenge im Vergleich zur Gr513e der ausscheidenden Epidermisfliche sicher kleiner als bei H.-C. Die mangelnde Luftzufuhr in den bedeckten Petrischalen soll nach Angabe de.sselben Autors den Austritt der triibeuden Stofie eher befSrdern (1. e. S. 43, 59, 72), ist also aueh nicht als hemmende Ur~ache anzusehen. Der negative Ausfall der Versuche kann also ent-

Beitr~ge zur Kenntnis der Plasmahaut. 173

weder darauf beruhen, dab die Epidermis der norwegischen Zwiebeln mit einer noch zarteren Cuticula iiberzogen war als die der yon mir verwencleten, oder daft die Anordnung H..C.s die Sto//ausscheidung aus verletzten Zellen nicht vollstSndig ausschlo[3.

Temperaturwirkungen.

Wenn die Plasmaliden au~ den wasserunlSslichen, hydrophilen Phos~hatiden bestehen, wie sie in den Versuchen H.-C.s yon den ver- schiedenartigen Gewebestiicken ausgeschieden wurden, dann ist zu er- warren, dab die Beschaffenheit der Plasmaf~den sich wesentIich mit der Temperatur 5ndert. Denn die Gewebe gaben bei Zimmertemperaturen nur wasserlSsliche Phosphatide ab, und erst bei der Temperatur yon 30--32 ~ C traten binnen 24 Stunden die wasserunlSslichen Phosphatide massenhaft in Gestalt weil~er Wolken aus (I-I.-C. 1922, S. 13).

Als daraufhin Epidermisstiicke in TrZ. plasmolysiert und bei 30 bis 32 ~ gehalten wurden, zeigte sich zwar, dal~ in der Tat die l~den in den warm behandelten Objekten seltener waren und schneller zerfielen als die in den kalt (bei 13--15 ~ aufbewahrten Kontrollobjekgen. Das Plasma wurde jedoch durch die hShere Temperatur ebenfalls wesentlich in Mitleidenschaft gezogen. Es war oft schon nach 24 Sunden dicht mit Granulis angefiillt, koagulier~, und nicht mehr deplasmolysierbar, wih- rend noch deutlichc, lang und rein ausgesponnene Fi~den yon ibm aus- gingen. Diese waren ebenfalls mit Granulis besetzt~ trugcn abcr auch noch glattrandige kugelige TrSpfchen, und unterschieden sich in der Aufeinanderfolge ihrer Zerfallserscheinungen in keiner Weise yon den Kontrollpriparaten, sondern nut in der Geschwindigkeit der Ent- mischung. Die ,kritische Temperatur", bei der nach H.-C. die wasser- unl6slichen Phosphatide auszutreten beginnen, rief also keine irgendwie charakteristische Ver~inderung in den Fi~den hervor. Ihr Absterben ist yon HECKT (1912) genau beschrieben und eine derartige Beschreibung sei de~halb hier nicht wiederholt (vgl. auch oben S. 152f.).

Weiter wurde versucht, den Zellen durch mehrt~giges Liegen in 30 o warmem destilliertem Was ser ihre Phosphatide soweit wie mSglich zu entziehen, um bei darauf angestellter Plasmolyse zu beobachten, ob diese ,,phosphatidarmen" Protoplasten noch F~den bflden kSnnten. In der Tat waren in den bei 30 ~ ausgelaugten und plasmolysierten Zellen weniger ~ d e n zu sehen als in den kalt behandeltei~ Kontrollen.

Au~erdera zeigte die Form, in der der l~lasraaleib sich kontrahierte, dal3 sich die Viscosit~t des Plasmas ira Verlauf der Behandlung mehrfach bedeutend ~nderte. Die Abh~ngigkeit der Viscosit~ts~nderung yon Temperatur und Zeit ist jedoch nicht einfach zu effassen und auch individuell starken Schwankungen unterworfen, wurde daher nicht welter verfol~.

Al.s abet schliei~lich die in der Wirme 120 Stunden 1aug ,,ausge-

174 A. Weis:

laugten" und dadureh bereits stark geseh~digten Zellen - - in zwSlf Epi- dermisstiicken liel~en sich nur noch zwei Zellen plasmolysieren, alle anderen waren tot - - bei niedriger Temperatur, also 15 ~ plasmolysiert wurden, d~ batten die Protoplasten der beiden iiberlebenden Zellen mehr Fgden gebildet als die allgemein viel weniger geseh~digten Kon- tro!lprotoplasten, die eben so lange Zeit in H~0 dest. yon 15~ ver- weilt bat ten und d~nn zur Plasmolyse in 30 ~ warme TrZ.-15sung iibergefiihrt worden w~ren.

Auch in diesem Falle besteht also kein Zusammenhang zwischen dem Auswandern der unlSslichen Phosphatide, wie es nach H.-C.s An- gabe stattfindet, und dent Fadenziehen des zusammengeprel~ten Proto- plasten. Nicht die chemische Zusammensetzung des Plasmas gibt den Ausschlag bei der Fadenbildung, sondern sein 7ohysikalischer Zustand.

In diesem Zusammenhange lag es nahe, ~uch die Wirkung h6herer Temperaturen auf die F~den and ihre Protoplasten zu priifen. Um die Zellen beim Erhitzen mikroskopisch beobachten zu kSnnen, wurde unter anderem der yon P~F~E~ konstrulerte Heiztisch benutzt (STRASBURCER, Praktikum). Er macht den Gebr~uch des Dunkelfeldkondensors un- mSglich, d~ er doppelw~ndig, und das Objekt somit zu weir yon der Kondensorlinse ent~ernt ist. Ich stellte mir deshalb elektrisch heizbare Ob]ekttr?iger her, die auch Beobachtungen im Dunkelfelde gestatten. Sparer land ich, d~l~ sie im Prinzip bereits yon METZNER (1920) be- schrieben sind.

Ein Objekttr~ger wurde auf einer Seite in bekannter Weise dutch Reduktion ammoniakaHseher Sflberl5sung versflbert und sorgf~ltig abgesptilt. In den Spiegelbelag wurden mit einem gut zugespitzten Bleistift dicht nebeneinander einige feine parallele Linien gekratzt. Sic liel~en die Lichts~rahlen des Kondensors haupts~chlieh nur in einer Riehtung, nicht konzentrisch durehtreten; diese Beleuchtung erwies sieh abet als sehr giinstig, wenn die L~ngsrichtung der Zellen, in der die Plasmaf~den zumeist verlaufen, parallel zu den Spalten des Gitters orientiert wurde. Die Epidermisstiieke lagen unmittelbar auf dem Sflberbelag und wurden mit einem Deekglas bedeekt. Bei der kurzen Versuehsdauer war ja eine Sch~digung der Zellen dureh die Sflberionen nieht zu befiirehten.

Der Strom wurde derLichtleitung entnommen und durchVorsehaltwiderst~nde reguliert. An die Leitungsdr~hte waren Messingstreifen angelStet, die sich leieht mit den Ob~ektklammern auf den troekenen Teil des Sflberspiegels seitlich vom Deekglase drfieken liel~en. Nur wurde vorher ein Stfiek dtinner Gummischlauch fiber die Klemmfedern gezogen, um sie gegen die Stromzuleitung zu isolieren. Der Stromverbrauch eines solehen heizbaren Objekttr~gers ist ziemlieh grog (300 Watt und mehr), such wird der Silberbelag selten gleichm~Gig dick, so daG sieh die Objekttr~ger gelegentlieh ungleieh erhitzen und springen. Abet ihre Herstellung ist sehr einfaeh. Das Objekt liegt nahe am Kondensor und unmittel- bar auf der Heizfl~ehe, und die erzeugte W~rmemenge ist so gering, d~G weder der Kondensor noch das Objekt durch die W~rme gef~hrdet werden; namentlieh, wenn man beide nut in den Augenblieken, wo man beobaebtet, bis auf Brenn- weite heranschraubt.

BeRriige zur Kenntnis der Plasmahaut. 175

Da es nicht notwendig war, die Temperatur genau festzustellen, und elne Thermonadel ~aicht zur Verfiigmag stand, genfigte es, KSrnchen von Stoffen mit bekanntem Sehmelzpunkte, wie Paraffin, auf dem Silber- belag und auf dem Deekglns sehmelzen zu lassen, und so ein Urteil fiber die erreichte Temperatur zu gewinnen. In anderen Fi~llen wurde ein dfinner Silberffligrandraht fiber den Objekttr~ger gespannt, elek- triseh geheizt, die Epidermi.sstfieke dariibergelegt mad mit einem Deck- glase bedeekt. Auoh so lassen .sioh ganz gute Dunkelfeldbeobaehtungen maehen. Endlieh wurden Zellen auf dem Wasserbade oder im Thermo- staten erhitzt und erst naeh einer bestimmten Zeit mikroskopi.seh gepriift,

Versuche fiber die Hitzekoagulation des Protopla.smas wurden bisher vor allem yon LEPESCHKi~ (1910, 1911, 1912, 1923, 1924) vorgenommen (vgl. aueh KaHHO 1921b). Er unterscheidet in ihrem Verlaufe bei Spiro- gyra vier Stadien: 1. Di.sper.sitatsverminderung des Protopla.smas oder seiner Grenzschicht und damit Permeabilit~tserh6hung, 2. siehtbare Koagulation der oberfl~ehliehen Plasma.sehiehten unter Auftreten zahl- reicher KSrnehen in denselben; an den koagulierten Stellen ist das Plasma nicht mehr dutch kugelige Flaehen begrenzt, 3. Koagulation der Chloroplasten, 4. vollstandige Koagulation des Protoplasmas (1. e. 1924, S. 126).

Die Koagulationserseheinungen an den plasmolysierten Alliumzellen verliefen im allgemeinen in dieser Reihenfolge, nut griffen die einzelnen St~dien ineinander fiber. ~berraschenderwei.se blieben abet noch im zweiten Stadium Fdden erhalten, ohne eine Verginderung erkennen zu lassen, auch wenn sich die Plasmaoberfliiche schon unregelm~l~ig ein- gebeult hatte und krustig und kSrnig geworden war.

Manehmal zerrissen sie erst, wenn der Protoplast naeh allm~hlichem l~ngeren Erhitzen (in 1--11/z Stunde auf 60---70 ~ vollst~ndig seine ursprfingliehe Form verlor und zu einem Klumpen zusammensank. Dann zerfielen sie zu einzelnen Granulis, die in BM:B im Zellraume tanzten. Gelegentlich blieben sie aueh dann noeh bestehen, waren aber mehr oder weniger dicht mit Granuli.s und Tr6pfchen be,setzt, often- sichtlich also doeh sehliel~lich gerormen. In einem Falle blieben so drei feine F~den in einer Zelle erhalten, obwohl die Tr.Z-LSsung auf dem verailberten Objekttri~ger bis zum Sieden erhltzt wurde.

Vielfaeh werden einzelne Faden auch wahrend des Erhitzens un- siehtbar, um naeh einiger Zeit an derselben Stelle wieder zu erseheinen. Ihre optisehen Eigenschaften weehseln und verraten so, da$ sieh ihr kolloider Zustand in unkontrollierbarer Weise ~ndert, aueh wenn sie ihr homogenes Au.s.sehen behalten. Eb~nso setzt die lebh~fteste Protoplasma- ~tr6mung unct die BMB der Granula im Protopla.sten sehr bald aus, noeh ehe eine andere Hitzewirkung zu erkennen ist (s. aueh KLEin , 1895, S. 644). Der eigentliehen Koagulation geht al.so eine rasehe

176 A. Weis:

Viskosit~tserh6hung des Plasmas voraus. A