Experimentelle Beiträge zur Kolloidchemie der Zellteilung

Experimentelle Beitr ge zur Koiioidchemie der Zellteilung.

Von J o s e f S p e k (Eingega~,.~ am ,6. Jul~ ,91~.~

Assistent am Zooiogischen Institut der Universit/it Heidelberg.

In Untersuchungen, welche ich noch vor drei Jahren fiber den Mechanismus der Zellteilung ausf/~hrtel), gelangte ich mit grot~er Be- stimmtheit zu dem Endresultat, daft sich O. B/i t s c111 i's Hypothese, nach der Oberfl~ichenspannungsdifferenzen die Durchschn/irung der ZeUe hervorrufen, dutch eine grot~e Reihe tats~ichlicher Beobachtungen /iberzeugend sthtzen i[it~t. Es war somit der letzte Akt des Zell- teitungsprozesses, die Durchschnhrung des Zelleibes, unserm physika- iisch-chemischen Verst~ndnis n~ihergertickt; auBer ihm waren h6chstens noch die unmittelbar vorhergehenden Ver~inderungen der mitotischen Zelle zur Besprechung gelangt, ganz unerOrtert blieben jedoch in der zitierten Arbeit die iiut3eren oder inneren Ursachen, welche die ruhende Zelle veranlassen, ver/inderungen durchzumachen, die schliet~lich, zu gesetzm~ii~igen Oberfl~chenspannungsdifferenzen am Zelleib und damit zur Zelldurchschntirung fiihren.

Ein genaueres Studium gewisser Wirk~mgen yon Salzen, S~iuren, Basen und Nichtelektrolyten auf den Zustand yon lebenden wie toten Kolloiden wies mir dann sp/iter den Weg, auf dem auch diese letzt- genannte Frage einer experimentellen Analyse unterzogen werden konnte, und ich legte schon in meiner Arbeit fiber den Mechanismus der Oastrulaeinstfilpung 2) irn vorigen dahre in aller Kiirze meine zu- n~ichst rein hypothetischen Vorstellungen [iber diese Prage auseinander (loc. cit. 2, 3 1 6 - - 8 2 0 [1918]). D a sie nun auch zur Arbeitshypothese, zum Arbeitsprogramm fhr die vorliegenden Unters~chungen wurden,

1) j. Spek , Arch. f. Entwicklungsmech. 44, 5--113 (191~;). 3) j. S p e k, Kolloidchem. Beih. [9] 10--12, 259--400 (1918). - - Diese beiden

Arbeiten sollen sp~iter kurz mit 1. und 2. bezeichnet werden.

KOLLO!DCHEMISCHE BF-J | |EFTE BAND XII, H E F T 1--'~

mug ich sie hier etwas genauer wiederbolen, lch welqde reich somit zur Pr|izisier.ung der Fr a g e s t e I I u n g ffir die folgenden Er6rterungen.

Die Hauptfrage, die wir uns stellen werden, wird die sein, o b n i c h t e i n b e s t i m m t e r W a s s e r g e h a l t d e r Z e l l e e i n e H a u p t - b e d i n g u n g z u m B e g i n n y o n Z e l l t e i l u f i g e n i s t , oh , g e - n a u e r g e s a g i , e i n e E r l e i c h t e r u n g bzw. e i n e E r h S h u n g d e r W a s s e r z u f u h r in d i e Z e l l e d i e s e n i c h t zu T e i l u n g e n a n r e g t .

Der (~edanke, dais eine gesteigerte Wasserzufuhr Zellteilungen einleiten kann, ist meistens allerdings nicht in sehr pritziser F o r m - in tier Lileratur gelegentlich schon ge/iuBert worden. Wie sehr es abet bet allen diesen [$rSrterungen der Frage stets an einer fiber- zeugenden Beweisfiihrung gemangelt hat, geht schon daraus hervor, daiS yon Zeit zu Zeit auch die gerade gegenteilige Ansicht, dais fiberall eine Wasserentziehung lebhafte Zellteilungsprozesse einleitet, in der biol~gischen IAterat~r ~uftaueht, um freilich gerade so wenig wie die a~dere konsequent auf m~glichst viele Einzelfiille angewendet und genauer bewiesen zu werden. Ffir die Wasserentziehungstheorie traten in letzterer Zeit besonders J. D e w i t z l ) und E. B a t a i l l o n 2 ) ein. MIt ihren Ansichten werden wie uns zum Teil an spaterer Stelle noch genauer befassen, ebenso wie wit auch die Ansieht Y. D e l a g e ' s 2), dais sich vor der ZeUteilung im ZeUeib neben lokatisierten Koagula- tionen auch bestimmte Verfliissigungen der Zellkolloide abspielen, im zweiten Abschnitt der Arbeit, der fiber die ktinstliche Parthenogenese handeln wird, noch besprechen werden.

Von groger Bedeutung fiir unsere l~rage sind meirier Ansicht nach Untersuchungen, die sich an eine Entdeckung yon Mc C l e n d o n 4) knfipften. Mc C i e n d o n land n~imlich 1910, dais mit Beginn der Entwickelung der Seeigeleier nach normaler oder kfinstlieher Befruchtung eine Erh6hung der elektrischen LeiffahigkeLt derselben stattfindet Sie beruht aller Wahrscheinlichkeit nach nicht auf ether Erh6hung der inneren Leitf:'lhigkeit der Eier dutch Vermehrung ihres Gehaltes an Elektrolyten, sondern auf ether Verminderung des Widerstandes, den die Zellmembranen dem Durchtritt der lonen darbieten, mit anderen Worten auf ether E r h 6 h u n g d e r P e r m e a b i l i t i i t d e r Z e l l e n

~) J. Dew itz, Biol. Ceatralbl. 37, 498--503 (1917). ~) E. B a t a i l l o n , Anna!.d. scienc, natur (Zoologie) 16, IX Ser. fl912). s) y. D e I a g e, Archives de Zoolog. exp~.r, g~n~rale [4. Ser.] 7, 487 (1907/08). ~) Mc C l e n d o n , Amer. Journ. Physiol. 27, 240--275 (1910); siehe auch

Biolog. Bulletin 22, 154--162 (1912).

SPEK, BEITR)~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTE1LUNO

Daft bei den Furchungsteilungen, wie bei jeder anderen Zell- teilung eine solche Erh~ihtmg der DurchHissigkeit der Zellmembranen stattfindet, wird noch dutch eine groiSe Anzahl anderer experimenteiler P, eobachtungstatsachen sehr wahrscheinlich gemacht. Von diesen will ich die wichtigsten auch hier vorbringen. Mc C i e n d o n selbst stellte noch fest, dab die sich furchenden Eier bei plasmolytischen Vecsuchen viel empfindlicher sind als die unbefruchteten. Sie schrumpfen z. B. in einer isotonischen reinen Zuckerl6sung viel leiehter als die unbe- [ruehteten, was bei Berficksichtigung anderer Versuchsresultate wm Mc C l e n d o n (loc. cir. 263 [1910]) am wahrscheinlichsten so zu deuten ist, dab die befruchteten Eier die Stoffe, die" den osmotischen Druck im Innern der Zellen bewirken, also vor allem die Salze, leichter ausdiffundieren lassen (Mc C I e n d o n).

Eine in gesetzmlil$igem Rhythmus bei jeder Teilung des sich |urchenden Keimes sich immer wieder in deutlicher Weise bemerkbar machende gesteigerte Empfindlichkeit desselben gegen hypertonische LOsungen konnte auch A. R. M o o re l) konstatieren. In seiner Arbeit finden sich auch noch eine Reihe anderer Literaturangaben fiber eine rhythmische Steigerung der Empfindliehkeit der Furchungszellen gegen chemische Einfliisse. In allen den einzelnen F~illen ist immer wieder jeder neue Teilungsschritt yon einem pl~tzlichen Steigen der Empfindlichkeit begleitet, und dies wfirde sich in allen F~illen dutch eine gesteigerte Durchliissigkeit der sich teilenden Zellen fiir die verschiedenen Stoffe am einfachsten erklliren lassen.

L y o n und S h a c k e l l 2) und E. N. H a r v e y a) wiesen eine Steige- rung der Durchl~issigkeit der Furchungsblastomeren (gegenfiber dern unbefruchteten El) ffir Farbstoffe, E. N. H a r v e y 4) auiSerdem auch fiir

Alkalien auch auf direktem Wege nach. Die yon O. W a r b u r g '~) ffir jeden neuen Teilungsschritt bei der

Furchung nachgewiesene Steigerung der Sauerstoffabsorption k6nnte zum Tell wenigstens auch dutch eine rhythmische Steigerung det Durchl~issigkeit der Zellen f iir Gase bedingt sein. Nacb L y o n % sollen die Furchungszellen wfihrend der Zeilteilung auch f/Jr Kohlen- s~iure durehl~issiger sein.

1) A. R. Moore , Biol. Bull. 28, 253--260 (1915). 2) I.yon und S h a c k e l l , Science 32, 250 (1910). a) E. N. Harvey , Science 32, 565 (1910). 4) E. N. Harvey , Joum. exp. Zoology 10, 508--556 (1911). ~) O. Warburg , Zeitsclrc. f. physiol. Chem. 57, 1--16 (1908) und ~0.

443--: 453 (1909). 0) E. Lyoa, Biol. Bull. 6. 323 (1904).

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4 I(OLLOll)CHEMI$CHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT 1~3

Neue Untersuchungen fiber solche gesetzm/if~ige Aenderungen der Durchl.Sssigkeit der sich teilenden Zellen hat R. S. L i l] i e i) ver~ffent- licht. Bei den jetzigen Kriegszeiten konnte ich mir die betreffenden Zeitschriften leider nicht verschaffen. - - Eine gesteigerte Permeabiiit~it scheint iiberhanpt allen sich teilenden Zellen eigen zu sein. (Mc C l e n -

d o n , loc. cit.) - - Die neueren experimentelletl Untersachungen fiber Permeabilitiits-

~irlderungen der Zellen 2) haben nun mit ziemlicher Eindeutigkeit zu dem Resultat geffihrt, daft eine Steigerung der Permeabilit~it vor allem verursacht werden kann 1. dutch eine stlirkere Aufquellung tier Mere- bran- und Plasmak011oide, 2. durch eine Verminderung der F~dlungs- wiJkung des Auf3enmediums, also vor allem auch der darin gelt3sten Salze. Ein Stoff, der die Membrankolloide aufquellen liifit, muff die I)urchliissigkeit derselben erh~Shen, derm gel6ste Stoffe diffundieren um so leichter dutch ein Kolloid, je wasserhaltiger es ist, je welter die Partikelchen des Kolloides dutch die Wassermolekiile auseinander- gedr~ingt werden, nnd je stiirker die innere Reibung, die dem Ein- ~lringen des belreffenden Stoffes den gr/)f~ten Widerstand bietet, bier- durch vermindert wird. In gleichem Sinne wie eine solche Steigerung des Wassergehaltes wirkt auch eine Zustandsiinderung des Kolloides im Sinne einer Verschiebung yore Oel- zum Solzustand. Auch eine solche .Verflfissigung oder Verquellung ~ f/ihrt zu einer Erleichterung tler Diffusion gel6ster Stoffe dutch das Kolloid. Das ist auch insoweit ffir unsere sp~iteren Betrachtungen yon Bedeutung, aJs beide Prozesse (sowohI die Wasseraufnahme durch Quellung, als auch eine VeLande- lung des Kolloides im Sinne Ge l - -~-So l ) dutch die Anwesenheit ge- iBster Stoffe im gleichen Sinne beeinfluflt werden. ~ Feinste Nieder- schlagsbildungen an der Oberfliiche der Zellen, hervorgerufen dutch die Einwirkut~,I der Elektrolyte des Aufienmediums auf die Zellkolloide, erschweren das Eindiffundieren gel6ster Stoffe in die Zellen, rufen also eine Permeabilit~itsverminderung hervor.

Da nun eine Aenderung des Aui3enmediums z. B. wlihrend der Teilunlgen des sich furchenden Keimes natfirlich nlcht stattfindet, bleibt fi.ir diesen und ffir ~.bnliche Fiille als wahrscheinlichste Erkliirung ffir die naehgewiesene Permeabilitfitssteigerur~g eine Verquellung der Plasma- kolloide, sei es nun als vorfibergehend gesteigerte Wasserabsorption

l) R. S. L i l l i e , 2) lcla verweise auf die zusammenfassenden Darstellungen in R. HOber

Physik. Chemic der Zelle und der Gewebe (1914) und meine Ausfiihrungen in der zitierten Arbeit in Kolloidchem. Beih. [9] lO---lg, 259--400 (1918).

SPEK, BEITR.AOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEII.UNO 5

durch Quellung oder eine Zustandsanderung der Zel~kolloide im $inne G e l - - ~ Sol, die keine absolute Zunahme des Wassergehaltes und des Volums zur Voraussetzung hat, in Betracht. (Unter nVerflfissigung oder Verquellung der Plasmakolloide ~ will ich in Zukunft immer b e id e M6glichkeiten verstehen.)

Eine Durchl~issigkeitssteigerung der Zellen kann aber ein~ gesteigerte Wasserabsorption nicht nut zur Ursache, sondern auch eo ipso zur Folge haben. Wenn einmal auf irgend eine Weise eine Durch- I~issigkeitssteigerung zustande gekommen Jst, so ist damit auch den Wassermolekiilen, und ihnen vielleicht noch mehr als den im Wasser gel6sten Stoffen, der Eintritt in die Zellen erleichtert, und wenn die Zellkolloide von Wasser noch nicht ges~ittigt sind, wird bis zu ihrer Stittigung yon den Zellen immer weiter Wasser aufgenommen werden.

Zusammenfassend k6nnen wir somit sagen, dab die ffir den Ein- tritt yon Zellteilungen naebgewiesene Durchltissigkeitssteigerung der Zellen mit nicht geringer Wahrscheinlichkeit auf eine Verfl~issigung der Zellkolloide zu Beginn der Teilung hinweist. Ich will nun auch noch weitere Tatsachen anffihren, die mir, noch bevor ich eigene Er- fahrungen fiber den Gegenstand gesammelt hatte, eine solche Ver- quellung der Plasmakolloide wahrscheinlich machten.

Es stehen uns auch Mitte! zur Verf/igung, eine Verfliissigung von Kolloiden ktinstlich herbeizuffihren. Zus~ttze zum Wasser beeinflussen die Quellung in hohem Grade. Im einzelnen kann ich auf meine Zusammenfassung der neueren Ergebnisse der KoUoidebemie der Que|lung in den Kolloidchem. Beih. [91 1 0 - - 1 2 verweisen. Hler genfigt es uns zu wissen, dat~ die Wirkung der Elektrolyte auf die Quellung sich aus den Einzelwirkungen ihrer lonen addiert, dab die ffir die Anionen festgestellte Reihe ( ,Quel lungsreihe ' ) , in der sie die QueUung beeinflussen: SCN "~ J )> Br > NOa ~> CIOa S> CI 3> Azetat L> SO4 und die Kationenreihe: Li > K > Na ~> Erdalkalien lautet. Reine Saure- und Alkalil6sungen sind durchweg starke Quellungsmittel. Unter den organischen Verbindungen sind noch (aut~er den Fettsliuren) die guten Narkotika wie Aether, Chloroform, Chloralhydrat u. a. aucb als gute Quellungsf6rderer festgestellt.

S t e h t n u n e i n e s o l c h e V e r f l i i s s i g u n g de r Z e l l k o l l o i d e , w ie w i t s i e ff i r d e n B e g i n n d e r Z e l l t e i l u n g v e r m u t e n , a u c h in u r s a c h l i c h e m Z u s a m m e n h a n g mi t d e m T e i l u n g s - p r o z e t $ , i s t a l s o n i c h t n u r B e g l e i t e r s c h e i n u n g , so m f i s s e n w i r a u c h e r w a r t e n , daf t e i n e g e e i g n e t e B e h a n d l u n g der Z e l l e n m i t q u e l l u n g f 6 r d e r n d e n S u b s t a n z e n d i e Ze l l en

[q KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFI 'E BAND XII, HEFT I---3

z u r T e i l u n g a n r e g t . D i e s e U e b e r l e g u n g soll der G r u n d - s t e i n u n s e r e s g a n z e n A r b e i t s p r o g r a m r n e s ' w e r d e n

Versuche nach dieser Richttmg liegen schon vor, sie sind nur yon ganz andern Gesichtspunkten ausgeffihrt worden. Ich racine vor allem eine Reihe yon Methoden der kiinstlichen Parthenogene:~e. Im

zweiten Teil der vorliegenden Ver6ffentlichung will ich das Problem der k~nstlichen Parthenogenese ausf~lulich er6rtern, lch m6chte aber doch attch hier schon diejenigen Versuche anderer Autoren erwahnen,

die reich stets in meiner Ansicht besfiirkten, dab eine Verflfissi~ung der Zellkolloide die Zellteihmgen einteiten kann. Vor allem sind e~ die sog. z y t o l y t i s c h e n M e t h o d e n [nach J. L o e b ' s Bezeichnungq], die her geh~ren. Die Erscheinung der Zytolyse k~nnen wit heute

definieren als eine sttirkere I)urchlassigkeitssteigerung der Zellen mit einer gesteigerten Wasseraufnahme und Verquellung der Kolloide. Da sie bei iangerer Dauer aufierdem auch zu einer Alteration der normalen Zusammensetzung des Salzgehaltes der Zellen fiihren kann,

indem gewisse Salze, wie /ibrigens auch andere im Plasma gel6ste Stoffe (Farbstoffe usw:) aus den Zellen ausdiffundieren und andere Stoffe der Umgebung (etwa auch die zugesetzten zellfremden) anormalerweise in die Zellen hineingelangen k6nnen, kommt es schliefilich zu groben Phasentrennungen des Plasmas in dfinnfliissige bisweilen Vakuolen

bildende und in dichtere, sich zu einem Netzwerk zusammenschlieffende Kolloide, so daf~ dann meist das Bild einer Koagulation des Plasmas und je nach der Art der Verteilung der beiden Phasen und nach ihren optischen Eigenschaften eine Tr/ibung oder ein wasserhelles, glasiges

Aussehen hervorgerufen wird, Erscheinungen, die dann zum Zelltod ftihren. - - Eine kurze und eventuell auch sonst noch geregelte Be- handlung der unbefrucht~:ten Eier rnit den zytolytisch oder sagen wir im Sinne unserer Ansicht ~!eich v e r q u e l l e n d wirkenden Substanzeo

wie Fetts~iuren, Alkaloiden ~Saponin u. a.), destilliertem Wasser 2) und anderen Mitteln fiihrs zum Beginn der Furchung. Daff auch Stoffe wie Chloroform, Aether und Kohlenwasserstoffe quellungsf6rdernd wirken ktinnen, soil nochmals hervorgehoben werden, lm iibrigen kommt dann fiir sic auch noch in Betracht, dat~ sie die lipoiden Stoffe derZellmembranen aufl6sen und auch damit die l)urchl~issigkeit derselben

erh6hen k~Snnen. Eine solche Durchlassigkeitserh6hung unter dem Ein-

fluff yon Chloroform und Aether ist f/Jr Seeigeleier yon E.N. H a r v e y ~)

1) j. Lo e b, Die chem. Entwicklungserregung des tierisehen Eies(Berlin 1~9). ") Schiick in g, Arch. ges. Physiol. 97 (1903). ~) E N. Harve$, ,Iourn. exp. Zoology 10, 550 (1911).

BP-PK, BEITR/~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNG 7

direkt nachgewiesen worden (S. 550). An dieser Stelle wiiren auch noch eine Reihe yon Versuchen mit Gewebswucherungen erzeugenden Stoffen a~azuschlieBen, fiir die es S c h m i n c k e u. W a e k e r I) in einer zusammenfassenden Darstellung wahrscheinlich machen konnten, dab wieder ein betr~tchtliches LipoidlSsungsverm6gen jene Stoffe zu ihrer teilungsf6rdernden Wirkung beflihigt. Die erste Anregung zu diesen Versuchen gab B. F i s c h e r 2 ) , dem e s gelang, dutch Einspritzung yon in ee l geliSsten Farbstoffen (Scharlach-R, Sudan fill im Kaninchen- ohr Wucherungen zu erzielen. Die Erzeugung yon Gewebswucherungen durch injiziertes Scharlach61 wurde dann spiiter wiederholt auch yon anderen Autoren mit Erfolg versucht. Erwthnt seien z. B. die Unter- suchungen von H. S t o e b e r S ~ , L. W a e l s c h 4) und L. S c h r e i b e r und F. Wengler~). Auch den Komponenten der genannten Azofarbstoffe kommt eine teilungsf6rdernde Wirkung zu [ S t o e b e r 6 ] . lch erw[thne schliefliich auch noch positive Versuche F. R e in k e's mit AetherwasserT).

Selbst ffir die kiinstliche Parthenogenese mit Hilfe yon Salz- 16sungen, die noch am ehesten zum Beweise anderer Entwickelungs- theorien (auch der Wasserentziehungstheoriet) herangezogen worden sind, haben Untersuchungen yon R. S. L i l l i e 8) zu Resultaten geffihrt, die sehr geeignet sind. die hier vertretene Theorie zu stfltzen. R. S. L i l l i e land nfimlich, dab reine L6sungen yon Natrium- und Kaliumsalzen um so besser geeignet sind, die Entwickelung anzuregen, je starker sie die Permeabilitiit der Arbaziaeicr erhOhen. Die Permea ~ bilit/itssteigerung wurde an dem Austreten des roten Pigmentes der Eier in stlirkeren Salzl6sungen erkannt. Die Reihe, in der die Anionen die Permeabilit~it steigern und die Entwickelungserregung beg/instigen, lautet: .] ~ SCN .L> NO~ ~> CIOa ~> Br > Cl. Sie stimmt recht gut auch mit der Quellungsreihe der Anionen iiberein, was uns ohne weiteres ats erklfi.rlich erscheint, da wir ja QueUungsf6rderung und Permeabilittitssteigerung nach dem obigen in kausalen Zusammenhang bringen. Mit gleichstarken /,mit Meerwasser isotonischen) L6sungen yon Erdalkalisalzen konnte L i l l i e flberhaupt keine Parthenogenese

x~ S c h m i n c k e u. Wacker , Miinchn. med. Wochenschr. 30 u, 31 (1911) .s) B. F i s ch e r , Verh. deutsch, pathol. Ges. 10 (1906) und Mimchn. reed.

Wochenschr. 42 (1906). a) H. S t o e b e r , Mtinchn. reed. Wochenschr. 56 (1909) und 57 (1910). 4) L. Wae l sch , Arch. f. Entwieklungsmech. 38, 509--539 (1914). ~) L. S c h r e i b e r u. F. Wengler, Arch. f. Ophthalmologle 74, 1 (1910) 6) H. S t o e b e r , slehe a) 1909. 7) F. R e l n k e , Arch. L Entwicklungsmech. 24 (1007) und 26 (1908). 8) R. S. L i 11 i e, Amer. Jomn. Physiol. 26, 106 (1910) und 27, 289 (1910-11 )

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erzielen. Ja, es gentigt sogar ein geringer Zusatz von Erdalkalisalzen zu isotonischen Natriumsalzl6sungen, um deren parthenogenetische Wirkung aufzuheben. Es wird eben ganz im Sinne unserer theoretischen Vorstellungen die permeabilit~itssteigernde zytolytische Wirkung

der reinen NatriumsalzlSsung dutch das entquellend wirkende CaCI~ aufgehoben oder doch eingeschr~inkt. M6gen die Salzl6sungen unter bestimmten Umst~tnden auch dutch Einwirkung auf a n d e r e Faktoren (nicht m~r den Quellungszustand) bef~ihigt sein, die Entwicketung in

Gang zu bringen, so lehren die vergleichenden Versuche L i l l i e ' s doch, daft sie hierzu um so besser bef~ihigt sind, wenn sie auch ein

entsprechendes Quellungsf6rderungsverm6gen besitzen. Jene anderen entwickelungserregenden Eigenschaften der Saize sollen im zweiten Tell besprochen werden.

Nicht unerwiihnt daft schlief~lieh auch noch eine Arbeit yon A. B r e c k n e r i) bleiben, aus der wir erfahren, daft es gelingt. Eier

yon der in Salzt/impeln lebenden A r t e m i a s a I i n a zum Ausschltipfen zu bringen, wenn man sie in verd/inntere (hypotonische) Salzliisungen bringt. Die Zusammensetzung der Salzl/~sungen ist ffir den Versuch vollkommen belanglos. Er gelingt mit reinen L6sungen yon Na-, K-,

Mg- oder Ca-Salzen gerade so gut wie mit zusammengesetzten. Die Ursache der Entwickelungserregung ist also in diesem Fall sicherlich niehts anderes als eine stark gesteigerte Wasserzufuhr.

Handelt es sieh bei der f/it den Beginn der Mitose angenommenen Ver- flfissigung der Zeilkolloide um eine wirkliche Quellung unter Wasserauf-

nahme und nicht n ur eine Verlinderung in der I~ichtung (~el. -~ Sol, so mu6 die Zelle eine Volumzunahme erleiden. [n bestimmten Fiillen liifSt

sich nun auch vor der Teilung eine sogar sehr betr~chtliche Volum- zunahme leieht konstatieren. So z. B. quillt (iihnlich wie bei dem pl6tzlichen Plasmawachstum bei der Kammerneubildung der schalen- bildenden marinen Rhizopoden) aueh bei der Teilung der StiBwasser- Testazeen 2) der ursprfinglich allein in der Mutterschale geborgene

Weichk6rper in ganz kurzer Zeit auf etwa das Doppelte seines Volums auf, indem er das f/it die Tochterzelle bestimmte Plasmaquantum aus der Sehalenm/indung vorschiebt. Da nicht daran zu denken ist, daf~ das Plasmaquantum sich in so kurzer Zeit durch Vermehrung der

~) A. B r e c k n e r, Verhandl. siebeiibiirg. Ver. f. Natur~viss., Hermanastadt, 58, 100--152 (1908).

~) Zitiert nach W. B i e d e r m a n n , wintersteins's Handb. d. Physiol. [3] !, 487. Slehe aber auch besonders W. Sche, wiakoff , Morphol. Jahrbuch |3, !03 (1887.)

$PEK, BEITR}~OE ZIJR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 9

organischen Substanz so vergr6t~ert, d/irfte es sich hierbei um einetl reinen Quellungsvorgang handeln. Eine nicht unbetr~ichtliche Volum-

vergr6f~erung l~iflt sich ohne weiteres z. B. auch an den sich teilenden Endothelzellen der Blutkapillaren aus dem Bauchfell der Salamander- larven erkennen. F. R e i n k e l) fiihrte an diesen Zellen Gr6gen-

bestimmungen aus. Auch bei dieser in zirka einer Stunde ihr Maximum erreichevden Volumzunahme der Zellen des Kapillar-Endothels diirfte es sich um eine bloge Wasserabsorption handeln.

Bei Furchungszellen findet bei der Teilung eine so auff~illige VolumvergrOflerung jedenfalls nicht statt. Ob nicht eventuell eine vor/ibergehende kleine Wasseraufnahme erfolgt, laBt sich bei der ein-

tretenden Gestaltver~inderung direkt schwer feststellen. Indirekt spri~ht aber folgende Erscheinung daffir, die ich an Furchungsblastomeren kleiner Nematoden und denen yon Nephelis oft gesehen und sch'on

frtiher (loc tit. 2, 318 [t928]) beschrieben habel Es springen namlich stets die sich teilenden Blastomeren mit konvexen Konturen gegen die ruhendei~ Nachbarzellen vor, d . h . sic buchten die letzteren, wo sic ihnen anliegen, ein. Ist die Teilung vor/iber, so flachen s ich die Be-

r/Hlrungsflilchen beider Zellen gleichm[igig gegeneinander ab. Beginnt dann die Nachbarzelle mit der Tetlung, so buchtet nun sie die erste Ze|le ein. Am einfachsten scheint mir die Erscheinung so zu erkliiren zu sein, daft sich die mitotische Ze|le infolge eines h6heren lnnen-

druckes - - sei das nun ein erh6hter osmotischer Druck oder ein er- hOhter Quel!ungsdruck , der sich gerade so ~ut~ern mfiflte, wenn ein z~heres Ektoplasma einigen Widerhalt bietet 2) - - kugelig aufbl~ihen

muff und.sehwerer eingebuchtet werden kann. Eine allgemeine Er- h6hung der Oberflachenspannung am g a n z e n Zelleib und die dadurch gegebene allgemeine Zunahme des nach innen gerichteten Krfimmungs- druckes mfiflte ebenso wirken; es mtiflte sich aber auch wirklich um eine a l l g e m e i n e g l e i c h m ~ i l 3 i g e Erh6hung der Oberfl~ichenspannung handeln. Eine solche findet abet in diesem Stadium an der Zelle nach meiuen Erfahrungen nicht statt (loc. cir. 1918, I),

sondern es kommt gerade zur Ausbildung yon Bezirken v e r s c h i e - d e n e r Oberfliichenspannung, die eine Erkliirung der beschriebenen

1) F. Re inke , Arch. f. EntwieklunRsmech. 9, a21-.330 11900). ~) Dabei brauchte es sich nicht um eiue allgemeine Aufquellung des ganzen

Zelleibes haudeln; eine lokale Aufquellung bestimmter Zellpartien, wie ich sic in der Tat annehme (siehe sp~iter), wt~rde, da sich der Druck in der fl/issigert Plasmamasse gleictlmaBig verteilt, ebenso wirkea m~ssen.

10 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BANDXII, HEFT 1--3

Erscheiaung durch die Wirkung der Oberfllichenspannung unm6gl':ch macht.

lch habe nun die Beobachtungstatsachen mitgeteilt, die-mir ffir die Ansicht sprachen, dab eine gewisse Aufquellung bzw. Verflfissigung der Ptasthakolloide vor der Teilung der Zellen statffindet und mit dem Teilungspiozesse ~elbst in k~usalem Zusammenhang steht. Un s e r e A u f g a b e s o i l es n u n in d i e s e r A r b e i t s e i n , zu u n t e r - s u c h e n , ob d u r c b e i n e k f i n s t l i c h h e r b e i g e f f i h r t e E r - h 6 h u n g o ( ] e r V e r m i n d e r u u g d e r W a s s e r z u f u h r in d i e Z e l l e e i n e B e e i t ] f l t , , s s u n g d e r Z e l l t e i l u n g s g e s c h w i n d i g - k e i t m 6 g l i c h i.~;/. V~n de r s e h o n v i e l f a c h g e w o n u e n e n E r f a h r l l n g a u s g e h e n d , dat3 d e r W a s s e r g e h a l t d e r t i e - r i s c h e n 2 : e l l e n ~t icht a l l e i n d u t c h o s m o t i s c h e F a k t o r e n , s o n d e r u v n t e r U m s t a n d e n in w e i t e m Mat t e a u c h d u r ' c h d e n Q u e l l u n g s z u s t a n d d e r P l a s m a k o l l o i d e b e s t i m m t w i r d , e r s c h i e n es n u r n o t w e n d i g , q u e l l u n g s f 6 r d e r n d e o d e r q u e l l u n g s h e m m e n d e S u b s t a n z e n a u f d i e Z e l l e n e i n w i r k e n z'u l a s s e n , um die g e w / i n s c h t e B e e i n f l u s s u n g i h r e s W a s s e r g e h a | t e s zu e r r e i c h e n . War dieArbeitshypothese tichtig, so muflte eine Behandhmg der Zellen mit quellungsf6rdern- den Stoffen ether Beg/instigung, die Behandlung m i t quellungshem- menden Stoffen ether Verminderung der Teilungen entsprechen.

Die Versuche wurden in erster Linie mit verschiedenen Salz- 15sungen ausgeffihrt. AIs Untersuchungsmaterial dienten einzellige Lebewesen, und zwar hauptsiichlich P a r a m a e c i u m c a u d a t u m .

Da der Einflufi verschiedener Salzl6sungen auf die Infusorienzelle und zum Tell auch schou der Einflufi derselben auf die Teilu.ngs- geschwindigkeit tier lnfusorien auch von anderen Autoren studiert worden ist, will ich zun~ichst auch einen kritischen Bericht fiber ihre VerOfferitlichungen geben.

Literaturbericht.

Die erste grt~gere vergleichende Untersuehung fiber das Verhalten yon lnfusorien in gleichstarken L6sungen verschiedener Salze hat E. O. B a l b i a n i l ) geliefert. Er konstatierte, daft Salzl6sungen in h6heren Konzentrationen eine Schrumpfung (~Plasmorrhyse~), d. h. Faitung und Abflachung des K6rpers der Paramiizien hervorrufen.

I) E. f~. B a lb i an i . Arch. d'auatom, microsc. 2, 518--596 (1898).

�9 q.l:'EK, BEITR/ItOE Z U R KOI .LO1DCl tEMIE D E R Z E L L T E I L U N ( J 1 1

Natriumsalze tun dies in einer Konzentration ;Jber 0,30 Proz. Eine 0,30 prozentige L6sung derselben tuft keine PlasmorrhYSe mehr hervor. Die Tiere k6nnen in ihr tagelang leben. Dieser Befund berechtigt noch nicht zu der Annahme, die B a l b i a n i macht, dab der Plasma- inhalt der Param~izien mit dieser Konzentration isotomsch sein dfirfie (.die Konzentration der Plasmasalze ist sicherlich wesentlich geringer), er besagt nur, (tab uuter den yon B a l b i a n i beniaizten Versuchs- bedmgungen (SalzlBsungen zu gleichem Volum t~ormaler Kultudliissig- keit zugesetzt, also Gegenwart anderer Salze!t die Plasmamembranen eine solche Beschaffenheit haben, daft sie yon einer 0,30prozentigen Natriumsalzi6sung nicht in Falten gelegt werden kOnnen, dab sie einen Grad von Undurchtassigkeit besitzen, der eine Wasserentziehung aus den Zellen nicht gestattet. B a l b i a n i selbst konstatierte, dai~ diese Verhtiltnisse sich absolut andern, wenn man an Stelle der Na-Salze gleich starke Lfisungen von Kalisaizen anwendet. Diese rufen in wenigen Minuten Plasmorrhyse hervor. B al b i a n i suc!lt dies durch besondere Chemische Wirkuugen der Kalisalze zu erklaren. Zu diesem Ausweg sind wir aber nicht gezwungen, die Erklarung ergibt sich uns ohne weiteres auf andere Weise aus B a l b i a n r s weiteren Beobachlungen~ B a l b i a n i land, dal~ die Plasmorrhyse bald wieder zur/~ckging, um einer starken Wasserabsorption und schlie$1ichen Desorganisation des Plasmas Platz zu machen, die in kurzef Zeit zum Tode der Tiere ftihrte. Die Verh~dtnisse liegen meiner Ansicht nach so: die angewandten Salz- 16sungen sind h y p e r t o n i s c h . Da die Kalisalze besser als Na-Salze auf die Zellmembranen queUend wirken (also nach den obigen die Permeabilitat starker erh~ihen) erm~glichen sie zun~lchst den Austritt yon Wasser in das konzentriertere Aut~enmedium. Sehr bald driugen sie nun aber aueh selbst ein, die Plasmorrhyse h6rt auf, und es beginnt auch eine Aufquellung des Plasmas selbst, es beginnen kurz gesagt solche Veranderungen, wie wir sie oben fiir die ,Zytolyse" fiir charakteristisch bezeichnet hai~en. Mischt man die als isotonisch berechnete Kalisalzl6sung mit der gleich slarken NaC1- Ltisung (B a l - b i a n i , loc. eit. 566), so treten die beschdebenen Erscheinungen viel langsamer ein als in reiner Kalisalzltisung, ein Befund, der dureh osmotische Verhaltnisse unerkllirbar ist, dagegen als selbstverst~indlich erscheint, wenn man sich erinnert, daft beim NaC.l-Zusatz: 1. durch das Hinzukommen yon weniger queliend wirkenden lonen, 2. durch eine Steigeruug der fallenden Wirkung des AufAenmediums (ich verweise z. B. auf S p e k , loc. cit. 2, 358 [1918]) die Permeabilitat herabgesetzt w i r d . - Lithiumsalzl6sungen (LiCI, LiBr und LiJ) in ,isotoniscl *

] ~ I(OLLOIDCHEMI$CHE BEIHEFTE BAND XII, HEPT i--3

berechneter L6sung weisen eine Stunde lang keine Wirkung auf (wie Na- Salze), dann aber tritt Vakuolisation, starke Aufquellung und Piatzen tier Cuilcula ein ( B a l b i a n i , ioc. cit. 563). Ich habe schon ira Voqahre als charakteristisch fiir die Wirkung yon Li-Salzen erklfirt: 1. eine an- fitngliche Perraeabilitatsverminderung durch die Fallungswirkung der Li-lonen, dann aber schlieglich starke Quellungsf6rderung (siehe S p e k , loc. cit. 2, 347ff.). [ch habe dem hier nichts hinzuzuffigen. - - Zusaramenfassend l~it3t sich also fiber B a I b i a n i ' s Befunde berfehten, dab er heira Vergleich der Wirkung isomolekularer Salzl6sungen, imraer wieder s p e z i f i s c h e E i g e n s c h a f t e n d e r l o n e n fand, die sieh allein aus der osmotischen Theorie nicht erkl/iren lassen. B a i b g a n i konstatierte auch $chon eine g r o t ~ e i n d i v i d u e l l e V e r s c h i e d e n - h e i t i m chemischen Verhalten der P a r a m/i z i e n einer Kultur.

S p e z i f i s c h e E i g e n s e h a f t e n e i n z e l n e r S a l z e f a n d auch A. Y a s u d a l ) , der die Anpassungsf~ihigkeit einiger Infusorien an verschiedene gel6ste Substanzen studierte, vor. Die meisten [nfusorien (auch Paramitziura) vertragen das nach unserer Ansicht am raschesten eindringende Chlorammonium am schlechtestexl, das am schwersten ~indringende Magnesiumsulfat auch in h6heren Konzentrationen am besten. Chloride und Nitrate yon Kaliura und Nafriura .stehen in der Mitte. ira allgemeinen wirken Kalisalze sehon in ntedrigerer Konzen- tration sch~tdigend als Natriurasalze und heraraen die Verraehrung.

Osmotische Versuche, die wiehtige .Schluflfolgerungen gestatten, ffihrte P. En r i q u es~) aus. Dutch ganz allm~ihliches Llebertragen yon Infusorien in imraer h6here Konzentrationen gew6hnte er diese an starke Salzl6sungen, in denen die Tiere sofortige Faitenbiidung und Schrurapfung aufweisen, wenn sie direkt aus dem norraalen Kultur- medium in dieselben fiberffihrt werden. �9 Haben sich die Tiere an stiirkere Konzentrationen gew6hnt, und man bringt sie in schwache zurfick, so quellen sie in diesen auf und kOnnen unter vol]sfllndiger Aufl6sung eingehen. War der Konzentrationsunterschied zwischen der st/irkeren und der schw~.cheren L6sung nicht zu grofl, so k6nnen die lnfusorien nach anf/tng|icher Aufquellung ailm~ihlich wieder ihr normales Aussehen erlangen. Diese und ~hnliche Beobachtungen, die an verschiedenen lnfusorien (auch den raundlosen Opalinen) in iiberein- stimmender Weise erhalten wurden, z wingen zu der Schlul~folgerung,

l) A. Yasuda, Joura. of the College of Science lmper. Univ. Tokyo 13, 101--140 (1900).

~) P. E n r i q u e s, Attt Aead. dei Llneei, Ser. V, I I, 340--847 u. 892--897 09O2).

SPEK, BEITI~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 13

dag bei l~ingerem Aufenthalt der Tiere in hypertonischen L6sungen d i e S a l z e a l l m ~ i h l i e h in d i e Z e l l e n e l n d r i n g e n u n d s c h l i e B - lich in gr6t~eren Mengen im Plasma enthalten sind aDS anfangs. Beim Riickftihren in schw~ichere L6sungen (die aber st~irker sind als die Ausgangskultur), besteht dann eine sotche osmotische Druckdifferenz zwischen auflen und innen, dab eine Aufnahme von Wasser in die Zelle eintreten mut~. Vorfibergehende Voium~inderungen der beschriebenen Art zeigen, dat~ die Membranen ftir Salze schwerer durchl~issig sind als f/Jr Wasser.

1904 ver6ffentlichte A. G r e e l e y i ) eine Untersuchung, deren Programm manche Verwandtschaft mit unsern Gedankengangen auf- weist. G r e e l e y sucht zu zeigen, dal~ v e r s c h i e d e n e El e k t r o - l y t e in d e m P l a s m a d e r P a r a m ~ _ z i e n s t r u k t u r e l l e V e r - di n d e r u n g e n h e r v o r r u f e n , die analog sind den in toten Kolloiden verursachten Zustands~inderungen. Die Arbeit verliert dadurch etwas an Bedeuturig, dat~ die beobachteten Ver~inderungen des Plasmas dureh- aus nicht mehr physiologisch genannt werden k6nnen, sondern att- gemeinen Absterbungserscheinungen schon sehr nahe stehen. Bei einer vergleichenden Betrachtung bestimmter Eigenschaften der Elek- trolyte (wie ihrer f/iUendeu und ihrer verfl/issigenden Wirkung in O r e e l e y ' s Arbeit) mfJflte man dann meiner Ansicht nach auch noch besonders einen wichtigen Faktor beriicksichtigen, n~imlich die Ge- schwindigkeit mit der sie in die Zellen hineingelangen. Bei den einen ist s ie grog, bei den andern sehr klein; und nur einer solchen Ver- schiedenheit im Durchdringungsverm6gen ist es meiner Ansicht z. B. zuzuschreiben, daft G r e e l e y nach einem best immten Zeitraum und bei derselben Konzentration ffir das sonst viel schwhcher fallende KCI eine koagulierende Wirkung konstatieren konnte, fiir NaCl dagegen nicht, daft er mit MgCI 2 schon bei einer geringeren Konzentratiotl eine Koagulierung des Plasmas erhielt, mit dem, sonst starker fallenden MgSO~ erst. bei der doppelt so hohen. KCI dringt eben leichter ein als NaCI, MgC12 leichter als MgSO4 und so erreichen diese Salze leiehter die zur F~illung erforderliche Konzentration im Plasma. Es geht aber nicht recht an, z. B. KCI kurzer Hand zu den f~il!enden, NaC! zu den verfltissigenden Substanzen einzuordnen.--- Die Haupt- resultate G r e e I e y ' s lassen sich meiner Ansicht nach folgendermat~en deuten: Die Anwendung r e i n e r L6sungen einzelner Salze, Sauren oder Basen, wie wit sie in allen Experimenten G r e e l e y ' s vorfiuden,

I) A. G r e e l e y , Biol. Bull. 7, 3-=32 (1904).

l ~ KOLLO1DCHEMISCHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT 1--3

schafft die beste Vorausse tz tmg zum Eintrit t einer Zytolyse dutch

kr~iftige Erh~hung der Durchlfissigkeit der Zellen. Vermag nun unter

diesen Umst/inden die gel6s te Substanz setbst auch in gr6fleren Mengen

in die Zel len einzudringen, so kalm leicht der Pall eintreten, dat~ ihre

Konzentra t ion in der Zelle nun ausreicht im Plasma eine dichte F~llnng

zu verursachen, und dies wird um so e h e r eintreten, wenn die Sub-

stanz an sich schon ein starkes F~illungsverm6gen besitzt wie FeCl s

oder AICI 3 einerseits und die Minerals~uren anderersei ts . Es wird

eben in diesen F~llen zu e iner Trf ibung des Protoplasmas kommen,

zu einer Koagulat ion, yon der G r e e l e y dann weiter berichtet : . . ,within

a few hours, the w h o l e cell is reduced to a subspherical mass of

densely, opaque pro toplasm ~. Kommt es zu keiner Fa l lung (weil d a s

betreffende Salz usw. keine F/i lhmgskraft besitzt oder die entsprechende

Konzentra t ion in der Zel le nicht erreicht) , so geht die Zytolyse in

der typischen Weise unter s tarker Schwel lung und etwaiger Vakuolisat ion

oder Transparentwerden des Plasmas welter, so dab schliel~lich die Tiere

platzen k6nnen, Vorg~inge die natfidich noch beschleunigt werden mfissen,

wenn die betreffende zytolys iereude Substanz noch spezifische quellungs-

f6rdernde Eigenschaften besitzt . Was ich hier als Zytolyse klassifiziere,

wird yon G r e e I e y mit , l iquefact ion* bezeichnet. ~ Vorgreifend be-

merke ich hier schon, dat~ unter wirklich physiologischen Verh~tltnissen

die verschiedenen Sa!ze, auch wenn sie sehr ausgesprochene spezifische

Wi~'kungen ausfiben, nichts yon mikroskopiseh wahrnehmbaren Struktur-

ver / inderungen und schon gar nicht so grobe, wie G r e e l e y sie be-

schreibt, e rkennen lassen. -~-

(5 r e e I e y beobaehtete gelegent l ich auch eine g e s t e i g e r t e V e r-

m e h r u n g d e r P a r a m ~ z i e n in schwfieheren Konzentrat ionen seiner

, l i q u e f y i n g s u b s t a n c e s ~.

1904 erschien auch eine ArbeiO) fiber die Wirkung yon Salzen

allf S t e n t o r . ]hrVerfa.'-~ser ist A. P e t e r s . Im Anschlut~ an d i e V e r -

suche G r e e l e y ' s erw/ihne ich aus der P e t e r s ' s c h e n Arbeit zun~ehst

seine Kulturen yon S l e n t o r in reinen Salzl6sungen. In den meisten

is1 dic -~. Sterblichkeit der Tiere e[ne reeht grofle ganz entsprechend

unse re rAuf fassung , da[~ r e i n e S a l z l 6 s u n g e n l e i c h t z u r Z y t o -

l y s e f/~hren k 6 n n e n A~t:b P e t e r s schreibt auf Grund seiner Ver-

suche die sch~dliche Wirkung der re inen Salzl6sungen Faktoren zu.

die- eigentl ich in allen Punkten mit d e m i ibereinst immen, was wit

Seite 6 als "[ei lerscheinung der Zytolyse erkannt haben, und ganz

~) A. P e t e r s , Proceed. Amer. Acad. 39, 441---516 (1904).

SPEK, BE1TR~OE ZLrR KOLI.OIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 1,S

entsprechend unserer Erwartung, dab das starker als alle Alkalisalze flillende CaCI~ am wenigsten geeignet ist, eine Permeabilit~itssteigerung, die wir als erste Erscheinung der Zytolyse bezeichneten, herbeizufiihren, fand auch P e t e r s , daft die Sterblichkeit der Tiere in schwachen CaCle- LSsungen am kleinsten i s t . - P e t e r s land weiterhin, dab KCI e ine s p e z i f i s c h e W i r k u n g a u f d i e Z e l l t e i l u n g d e r S t e n t o r e n ausiibt. Nach voriibergehender Behandlung mit starkeren oder be i dauernder Einwirkung yon schwacheren KCl-L6sungen teilen sieh die Stentoren rascher als in dem normalen Kulturmedium. Andere Salze zeigten einen solchen spezifischen EinfluB auf die Teilungen nicht. Einige wenige Versuche yon P e t e r s mit KCI und NaCI an Para- miizien ergaben eine Verz6gerung der Teilungsgeschwindigkeit. Ffir Paramazien wurde dagegen Chloroform als teilungsf6rderndes Mittel erkannt. --

lch wende reich nun zur Besprechung einer der vielen bedeutenden Infusorlenarbeiten yon L o r a n d e L o s s W o o d r u f f l ) . Und zwar interessieren uns in dieser Arbeit yon 1905 vor allem die Versuche des Autors die T e i l u n g s g e s c h w i n d i g k e i t verschiedener hypo- tricher Infusorien d u r c h e i n i g e S a l z e zu b e e i n f l u s s e n . Ich iibergehe dabei die Versuche mit den Phosphaten des Kaliums, well bei ihnen, erstens einmat mit einer chemischen Einwirkung auf den Stoffwechsel, zweitens aber mit einer Veranderung der Reaktion des Mediums zu rechnen ist, und alle dtese Faktoren uns im folgenden weniger "interessieren werden. (Aus demselben Grunde lasse ich in der Literaturbesprechung die Angaben einer Arbeit yon G. N. C a l k i n s fiber die Wirkung yon Kaliumphosphat auf die Teilungen yon Para- miizien im Archiv fiir Protistenkunde ! [ 1902] in der Literaturbesprechung weg.) Zur Untersuchung gelangten KCI und NaCI, KBr, K2SO4 und MgSO 4. Die lnfusorien (und z w a r G a s t r o s t y l a ) wurden entweder einmal oder tagtich immer wieder auf 30 Minuten in die reinen Salz- 16sungen verschiedener Konzentration hineingesetzt und dann wieder in normale Infusion zuriickgefiihrt. Bei dieser Methode der vorfiber- gehenden Behandlung k6nnen wir nur dann das Zutagetreten spezifischer Salzwirkungen erwarten, wenn die Salze in der kurzen Zeit fiberhaupt eindringen, im ilbrigen werden wohl auch hier, wie in ahnlichen oben besprochenen Fallen die reinen Saizl6sungen die ersten Symptome einer Zytolyse eintreten lassen, also je nach der Fallungs- und Quellungswirkung, sowie der Konzentration der Salze zunachst

1) L. L. Woodru t f , .ioum. exper. Zoology 2, 585--632 (1905).

6 KOLLOIDCH]RMISCHE BEIHEFTE BAND XIl, HEP'T ,1---3

eine grSfiere oder geringere Permeabilifiitssteigerung mit gesteigerter Wasserzufuhr. Dieser letzteren ist es vielleicht zuzuschreiberr, dai~ W o o d r u f f mit all den erw~ihnten Salzl0sungen mit Ausnahme yon Magnesiumsulfat bei einmaliger Anwendung eine schwache Steigerung der Teilungszahlen erhielt, und daft diese Steigerung bei den stlirker verdfinnten L6sungen grSfier ausfiel. Bei t~'tglich wiederholter Behand- lung summieren sich die zweifellos auch vorbandenen sch~idigenden Wirkungen der beginnenden Zytolyse, und es resultiert dann eben, wie W o o d r u f f bei allen Salzen land, eine VerzSgerung der $eilungsgeschwindigkeit.

In einer sp';iteren Arbeit l) studierte W o o d r u f f d e n E i n f l u f l yon kleinen Zusiitzen y o n A l k o h o l a u f d i e T e i l u n g yon Para- m~izien und Stylonichien. Er erzielte damit in manchen Perioden des Lebenszyklus der lnfusorien eine schwache Steigerung, in anderen ergab sich hingegen eine Verz6gerung der Tr FOrdert Alkohol die Teiluugen, so ist die Wirkung nicht kontinuierlich, sondern vermindert sieh schrittweise immer mehr. Ein neuer Alkoholzusatz (d. h. also eine Steigerung der Alkoholkonzentration) kann zu einer neuen Erh6hung der Teitungszahlen ffihren. In geringen Konzentrationen f6rdert Alkohol die Au(quellung der Kolloide. Daf~ er auch attf die lnfusorienzel[en in diesem Siune einwirkt (son-dr nach ob!gen Er- 6rterungen wieder auch eine Durchl~issigkeitserh6hung verursacht), wird dadurcb wahrscheinlich gemacht, daft die Alkoboltiere nach W o o d r u f f ' s Befunden gegen gewisse Oifte wie Kttpfersulfat empfindticher sind.

Die Besprechung einer Arbei$ yon W. A. M a t h e n y2) fiber die Wirkung yon Alkohol, .die ein negatives Resultat hatte, behalte ich mir ffir spiiter vor.

Aus zwei Arbeiten fiber das V e r h a l t e n v.on l n f u s o r i e n (Pararniizium und Stentor) in d e s t i l l i e r t e m W a s s e r , die A. P e t e r s a) und J. F. D a n i e 1 4) ver6ffentlichten, kSnnen wir 1. wieder einmal einen Fall ke nne n lernen, wie sehr sich Verschiedene Rassen von Param~izien in physiologischer Hinsicht verschieden verhalten k6nnen (D a n ie l ) , 2. erfahren wit, daft nach einer ganz allm~blicl~en, vorsiehtigen Ueber- fiihrung (also bei Vermeidung atlzu gro/~er osmotischer Differenzen) die Infusorien im destillierten Wasser einige Tage lang am Leben bleiben k6nnen (D an i el) . Dies Experiment ist das Gegenstfick zu der yon

1) L. L. Woodruf f , Biol. Bull. 15, 85--104 (1908). ~) W. A. Ma then~ , 3ourn. exp. Zoology 8, 193--204 (1919). ~) A. P e t e r s , Amer, Joum. Physiol. 21, 105-- 1~5 (1908). ~) J. F. Datl ieI , Amer. Journ.Physiol. 23, 48~63 (1908).

SPa'K, BEITRAOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO } 7

P. E n r iq u e s (siehe oben) ausgef/ihrten allmiihlichen Ueberfiihrung yon ]nfuso~:ien in k0nzentriertere SalzI6sungen und spricht wie diese daffir, daft ein allmiihlicher Ausgleich osmotischer Druekdifferenzen durch das Durchtreten yon Salzen durch die Membran zustande kommt, Schliel~lich gehen die Tiere im destillierten Wasser. zu Grunde 1. wegen der zu grof~en Aufnahme yon Wasser in ihr Plasma und 2. wegen der Entziehung ihrer K6rpersalze (P e t e r s).

DaB s e l b s t in d e s t i l l i e r t e m W a s s e r (bzw auch reinen Salz- IOsungen) e i n e Z e i t l a n g n a c h d e r Z e l l t e i l u l ~ g n o c h e in g a r n i c h t u n b e d e u t e n d e s W a c h s t u m (L~ingen- ur,d Breiten- zunahme) d u t c h r e i n e W a s s e r a u f n a h m e s t a t t f i n d e u k a n n , hat A. H. E s t a b r o o k ' ) dureh direkte Messungen an Paramitzien nachgewiesen. Dieser Befund ist for unsere ganze Arbeit yon gar.z be- s~mderer Bedeutung. Direkte Gr6genmessungen, die E s t a b r o o k an Param~izien nach der Teilung in verschieden k6nzentrierten Koch- salzl6sungen vornahm, ergaben, dab eine Erh6b, ung des osmotischen Druckes fiber ca. Va0-n Kochsalz in Heuinfusion ( ~ i~ber !,841 Atmo- sph~iren) eine Verminderung des Wachstums zur Folge hat. Bis zu einem Zusatz yon V.~0-n NaCI zur Heuinfusion ergab s~'h kein deutlicher Einflug au[ die (3r6[lenzunahme. Eme :/a0-n NaCI bildet die

Grenzkonzenl ra t ion . Diese Orenzkouzentratiousbestimmung gilt abet nur l'fir NaCI. Sie wird nicht aussehlieP, fich dutch den osmotischen Druck bestimmt, sonderll auch durch spezifiscbe Eigenschaften tier gelOsten Stoffe; z. B. liegt ffir Atkohol die Qrenzkonzentration hOher. --- Die Infusorien sind unmittelbar nach der Teilung gegevi stiirkere Lo- sungen yon Kochsalz, Alkohol oder Strychnin empfindlicher. - - Ein Koch- satzzusatz bis zu ~/zo-n zeigte in 48 Stunden keinen nennenswerten Einflut~ auf die l 'eilungsgeschwindigkeit der Param~izien.

Zum Schlusse sei noch einer Arbeit yon J. Zweibau~..a 2) fiber die Beeirdlussung der Neigung der Paramtizierr zu kon}ugieren dutch Salze erw'aht,t, in der der Verf. nebenbai auch Angaben fiber die Wit kung der Salzl6sungen auf die Teilungen der Tiere rnacht. Sehr bedenklich erscheint mir an Z w e i b a u m ' s Methode, daf3 er als Kol*- trolte eine Infusion mit einem sehr reichen Zusatz yon destilliertem Wasser benutzt (n,imlich 3 vol. dest Wasser auf ] w~l. der starke~ Kvl- turflfissigkeit). Die Vermutung liegt sehr nahe, daft diese Kontroll/~sung physiologisch nicht gerade sehr gfinstige Entwickelungsbedingungen

1) A. I-|. E s t a b r o o k , Journ. exp. Zoolo,dv ~, 489--534 (1910). '-'-) J. Z w e i b a u m , Arch. f. Pro~istenk. 26, 275---393 (19|2).

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| 8 KOLLOIDCH, EMI$CHE BEIHEP'TE .BAND Xll, HEFT 1--3

bietet, und es ist nicht anders zu erwarten, als dab dann kleine Zu- sfitze der verschiedensten Salze zu d i e s e r ,Kontrolle" fiir die Tei- lungen ,,tr~s favorable" sein mftssen.

Untersuchungsmethoden. Die tiberwiegende Mehrzahl meiner Versuche fi~hrte ich mit Pa r a -

m a e c i u m c a u d a t u m ( E h r e n b e r g ) aus. Nur zu wenigen Ex- perimenten wurde vergleichsha|ber auch P a r a m a e c i u m a u r e l i a (M~ill.) und S t y l o n i c h i a m y t i l u s (Mfi l l . ) herangezogen.

W~.hrend der ganzen Dauer meiner Untersuchungen hielt ich mir immer Stammkulturen von Paramaecium caudatum. Diese wurden mit bestem Erfolg stets in der Weise angesetzt, dab zu Tfimpelwasser mit Fadenalgen ein Stt~ckchen Steckrfibe zugesetzt wurde. Nach 2 4 - - 4 8 Stunden (je nach der TemperatL~r friiher oder sp~ter )ha t ten sich dann stets so viele Bakterien der verschiedensten Art entwickelt, dab zu einem guten Gedeihen ,.'on Param~zien die besten Bedingungen geboten waren. Nach zirka zwei Tagen mfissen die Riiben enffernt werden. Wenn die Stammkulturen nicht besonders geimpft worden waren, so vermehrten sich die mit den Algen oder, andern Pflanzen eingeftihrten wenigen Param~zien in ungef~hr acht TaKen so sehr, dab Miliionen im Wasser (meist an der Oberfl~iche, am Rande des Wassers) zu tinden waren. Wurden neuangesetzte Kulturen aus alten besonders geimpft, so fand man natfirlich in noch kfirzercr Zeit einen solchen Reichtum an den Tieren vor. Die Stammkulturen wurden im Haib- dunkel gehalten. Von Zeit zu "Zeit mut~ durch neues Einlegen yon Riibenstfickchen die Bakterienflora vermehrt werden. In den Ri~benkulturen kommen andere Infusorien nur in den seltensten F~llen zur Entwickelung. Das Einlegen yon tierischen Substanzen, wie Fleisch, Fibrin usw. ist nicht zu empfehlen; in den ersten Tagen entwickeln sich zwar solch.e Kuleuren sehr gut, meistens gehen sic abet dann, wei! sich wahrscheinlich giftige F~tulnisprodukte bilden, ganz plStzlich vollst~indig ein. Ri~benkulturen kSnnen wochenlang gehalten werden, es empfiehlt sich aber ab und zu die Tiere in neuangesetzte Kulturen iiberzuimpfen.

Einzehle Tiere der Stammkulturen wurden in Uhrsch~lchen mit flachem Boden in Heuinfusion isoliert. Mit AbkSmmlingen dieser ln- dividuen, und zwar den 2, 4 oder 8 der l., 2. oder 3. Oeneration, gelegentlich aber auch mit mSglichst gleich groBen Tieren sp~iterer Generationen wurden d;.e Experimente angesetzt. In diesen ging ich

SPEK, BEITRAOEZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 19

stets yon Einzeltieren aus. Zu jeder Kultur mit einem Salzzusatz

wurde stets eine Kontrolle mit einem Schwestertier angesetzt, welches in reiner Infusion unter sonst gleichen Bedingungen gez/ichtet wurde.

Die Heuhffusionen wurden in der Weise hergestellt, dal~ in ein Bechergla~ mit 300 ccm Leitungswasser I-Ieu lose, ohne es hinein-

zupressen, eingef/jllt und zehn Minuten lang auf siedendern Wasserbade gekocht w u r d e . Viele Monate hindurch setzte ich meine Infusionen mit altem Hen an, das seit mehreren Jahren in unserem Institut lag.

Es war ffir diese, Zweck sehr gut geeignet. Wie stets bei gemischtem Wiesenheu fielen die Infusionen zwar nicht immer ganz gleich aus, waren abet immer sehr gut zu gebrauchen. Sie batten etwa Kognak- Farbe. Frisches Wiesenheu auf dieselbe Weise aufgekocht, war f/Jr die

Kulturen ghnzlich ungeeignet, da sich darin viel zu viele Bakterien entwickelten. Selbst in stark verdtinntem Zustand kamen diese In-

fusionen denen des aiten Heues nicht im geringsten gleicht). Setzte man Tiere in diese. Frischheu-lnfusionen ein, so ffihrten sie zuerst meistens heftige Ftuchtbewegungen aus und entwickelten sich nur

kfimmerlich h.'h land dann, dal3 eine an Wegr~indern h~tufige feinhaimige Grasart (Festuca sp.), die im Spatsommer und Herbst noch in vertrockneten Rasenpolstern gefunden werden kann, ill diesem Zustand gesammelt

gleich in der obige, Weise zu Infusionen aufgekocht werden kann, in deffen sich die Paramazien vorzCiglich entwickeln. Ich kochte dieses Heu 20 Minuten lang auf und verdiinnte dann nachher die Infusion 1:3 mit destilliertem Wasser, so dab sie etwa weingelb aussahen.

Die lnfusionen fielen stets sehr gleichartig a u s . - - Ich versuchte dann auch noch durch Aufkochen von Rfibenstfickchen ein brauchbares Kultur- medium herzustet!en, doch machte ich damit ziemlich schlecbte Er-

fahrungen. Anch Aufgiisse yon Fibrin oder yon Liebig's Fleischextrakt verwendete ich gelegentlich, dach hatten sie, wie spliter berichtet werden s011, besonders ffir bestimmte Versuche anch ihre Nachteile.

Eine Infnsion wurde ffinf bis hr acht Tage !nng zum Neu-

ansetzen vo.,~ [~ll!tucell verwendet. Nach d/esem Zeitraum--- je nach der Temperatur frfihev oder spSter ..... beginnen sich die Bakterie,7 all- mahlich am Boden des Geftifies abzusetzen und dlc Infusion verliert

l) Ich rnacllte fiberhaupt mit dell meiste, SorteJi yon gutem Futterheu (auch mit einj~hrigem) recht schlechte Erfahrungen. Sie sclaeinen gewisse Sub-

stanzen zu enthalte,; die in der Infusion den h:fusorien sch~idlich sind uud die nur eine tang~ame, zum Teil recht unregelmaf~ige Vermehnmg der Kulture~l er- lauben. Ob jedes Heu durch langes Lagern allm~ihlich ftir Infusionen gut geeignet wird, ist mir zweifelhaft.

2*

~ 0 KOLLOIDCHEMI$CHE BEIHEFTE BAND XII, HEFT 1 - 3

sehr vie| an Cofite. Die groge Menge der Infusion wurde stets in einem kiihlen l~aum in geschlossenen Gef~igen aufbewahrt.

Gute Infusionen miissen die Bakterien in m6gtichst gleichm~i.~iger

Verteilung und in ether solchen Menge entha|ten, dag sie nut eine

feine Triibung zeigen, ohne da6 sich dicke Wolken, Flocken oder oberfl~ichliche H~iute yon Bakterien bilden. Solche st~irkere Anreicherungen yon Baktcrien |leben sich in den Aufg/isgen w~n Frisc.hheu, yon Fibrin oder Fleischextrakt nut schwer vermeiden.

In den kleinen Kulturgef~igen beghmen die Bakterien bet der Ver- suchstemperatur yon ca. 26 o sich scholl nacb etwa 48 Stunden in

gr6geren Mengen am Boden abz~setzen, so dab die obenstehende Flfissigkeit ganz klar wird. Diesen Ueberzug auf dem Boden der Gefiit~e suchen die inf~sorien nicht auf, offenbar besteht er aus ab-

gestorbenen Bakterien. ~- Meine lnfusionen reagierten sehr schwach alkalisch, sic wareu nahezu neutral.

Ich setzte meine Kulturen stets in runden Glassch~lchen (Kristalli-

siersch~ilchen) mit wagerechten W~nden und einem Durchmesser wie einer |-16he yon ca. 20 mm an. In iedes Schlilchen wurden 7 ccm Infusion gegossen. Die (3r6Be des Sch~.lchens und das Quantum der Infusion eines Kontrollversuehes stimmten mit dem des Salzversuches

~iberein. Die Sch~ilchen wurden rait einem G|asdeckel zugedeckt, und je viet oder sechs Sch~ilchen wurden in eine flache Glasdose mit

Dccke!, die am l.'~oden etwas ieuchten, mit Filtrierpapier fiberdeckten ~qa~ld enthielt, hineingesetzt. Diese feuchten Kammern wurden in einem W:~irme~ehrank bet 2 4 - - 2 6 o C gehalten.

Die Zahl der Tiere in den stets mit einem einzelnen Tier an- ~esetz~en Kulturen, wurde ieden oder jeden zweiten 1"ag clurch Z~ihlen

festge:,tellt, und dabei die hlfusion gewechselt. Fast in allen F~illen wurdc.n jeweils a l l e Tiere weitergeziichtet. Die Kulturen wurden vier bis ,:~i~ben "l'~Jge weitergef/ihrt, his die Zahl der Tiere in den einzelnen

K|tltule.n so grog. wurde, daft ein genaues Ziihlen nicht mehr Lecht inOglich war, oder abet his sieh ein bleibender deutlicher Unterschied zwiset~en der behandelten und der unbehandelten Kultur feststetlen lieg.

l.)as Z~.hlen der Kulturen wurde in folgender Weise ausgefiihrt:

E:,ef lrd~alt der Kultursch~i!chen wurde vorsichtig, so dab kein Tropfen ,..erloren ging, in eiu hohes, dickwandiges Uhrseh~ilchen mit flachem F,o~len ausgegossen, etwa ein ccm neue Infusion wurde noch ins Sch~lchen nachgegossen und auch dieser bis zum letzten Tropfen aus dem .Seh~ilchen mit einer dickeren Pipette aufgesaugt und ins Uhr-

schak.hen ausgeleert. Mit der Pr~iparier|upe konnte man dann noch

SPEK, BEITRJ~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO ~ l

einmal kontrollieren, ob nicht doch noch einige Tiere im Schtilchen ge-

blieben waren, so dab ein nochmaliges Nachsp~len notwendig geworden ware. Aus dem'Uhrgle, s wurden nun die Tiere mit etwa 30 cm langen, feinen Kapillarpipetten mit kurz abgefeiltem, rneist nicbt mehr als 8 mm

langem Mundstfick ~) unter der Pritparierlupe bei zehnfacher Vergr6t]erung einzeln aufgelesen und dabei gez~ihlt. In eine gut ziehende Pipette

konnten auch 150, oder gar noch mehr Paramazien aufgenommen werden, so daft man nicht oft den lnhalt der Pipette ins Kultursch~ilchen (mit der neuen Infusion) auszublasen brauchte. Wenn die Pipetten

gut funktionieren, und man in der Methode schon etwas gewandt is|, ist das Zahlen einer Kultur von 1000 Tieren auf diese Weise gar keine be.~ondere Leistung mehr. Um ein Verzahlen in gr61~erem Umfang zu vermeiden, empfiehlt es sich, etwa jedes Hundert auf einem Merk-

hlatt aufzunotieren. Bei entsprechender Aufmerksamkeit des Z~ihlenden l~it~t die Methode an Genauigkeit gar nichts zu wfinschen tibrig. Zur

Kontrolle zweimal gez~ihite Kulturen ergaben stets in befriedigender Weise iibereinstimmende Zahlen.

Unsere beschriebene Arbeitsmethode gestattet immerhin noch die

Untersuchungen in nieht allzu groflem Zeitraum auf ziemlich viele Paramiizien ganz verschiedener Herkunft auszudehnen. Auf eine solche Untersuchung tier Allgemeingiiltigkeit der gewonnenen Resulmte ftir Paramlizien der verschiedensten Rassen mug schon aus dem Grunde

ziemlich viel Gewicht gelegt werden, weil ja die meisten Autoren groi~e Verschiedenheiten im physiologischen Verhalten verschiedener Rassen erkennen konnten. Aus diesem Grunde habe ich reich vorliiufig nicht

auch der Methode yon C a l k i n s u n d W o o d r u f f (Ioc. cir.) bedient, d. h. nicht einige reine Linien monatelar:g titglich genau auf ihre Teilungs-

geschwindigkeit untersucht und diese mit der der behandelten Kutturen verglichen; hei diesem Verfahren h~itte ich die Zahl der Einzelversuche ganz bedeutend einsehriinken mtissen und hittte eben schliefllich nur gewut~t, wie die wenigen lange fortkultivierten Linien sich verhalten;

die Entdeckung einiger Rassen yon ganz besonders interessantem Ver.- halten w~tre mir wohi auf diese Weise gar nicht geglfickt. Es dfirfte sich aber iohnen nachtraglich einige meiner Salzversuche nun auch nach der W o o d ru f f ' schen Methode tange Zeit u nd komiuuierlich fortzufiihren. Ich vermute, dat~ jedes Salz, welches in den yon mir

a) Das Mundsttick muf3 so kurz gemacht werden, weil mat~ div lqpe;te beim Z/lhlen, um die.Hand auf die Lupe auflegen zu kOnnen, welt vorne alt- fassen mull so dab sie nattirlich abbrechen m~iflte, wenu das .MulJdstTick zu tang und zu schwer ist.

O~ KOLI.OIDCHEMISCHE BEIHEFTE B&ND Xil, HEFT 1 -3

benfitzteu Konzentrationen kontinuierlich lange Zeit auf die Zellen etn- wirkt, schliefllich eine Verminderung der Zellteilungen bervorruft, auch weml es anfangs teilungsf6rdernd wirkte (genaueres iiber diesen Gegen- staud siehe welter unten). Da6 eine reine Linie yon Param~zien im Lauf der Zeit ihr physiologisches Verhalten allmghlich ~indern kann, kann natfirlich auch festgestellt werden, wenn sie in zeitweilig ge- wechselten Infusionen welter kultiviert, nur von Zeit zu Zeit einmaI untersucht wird. Die W o o d r u f f ' s c h e Methode wfirde da nut den Vorteil bieten, dat] man noch feststellen k6nnte, ob eine etwaige Aenderung der physiologischen Eigenschaften der Tiere mit einer periodischen Schwankung ~einer Erhi~hung oder Verminderung) der t~iglichen Zahl der Teihmgen der Linie (einem ,Rhythmus" im Sinne W o o d r u f f ' s ) zusammenfallt. Diesen Vorte i ldaf t man abel" nicht zu sehr /~berschfitzen. Da wir n~imlich die Ursachen und fiberhaupt die ganze physikalisch chemische Analyse dieser Teilungsrhythmen nicht genauer kennen, sagen uns diese Zusammenhfmge doch ndr wenig. Meinen Erfahrungen nach sind die Teilungsrhythmen in erster Linie doch nut durch geringffigi.ge Aenderungen des Kulturmediums bedingt (auch eine nach demselben Rezept hergestellte Infusion kann ja doch nicht immer ganz gleich ausfaUen), diese Aenderungen aber diirften yon Fall zu Fall anderer Natur sein, so d.al~ a priori gar nieht zu erwarten ist, dat] man, wenn man einmal in einigen F~illen ein zeitliches Zusammenfallen eines Rhythmus mit einem geiinderten Verhalten de~ Tiere zu einem Salze oder dergl, konstatieren konnte, diese Parallelitit in a I le n F~illen, wenn die Teilungskurve in der gleichen Weise steigt oder fitllt, wiederfinden wird. Die Erfahrungen W o o d r u f f ' s bei der Alkoholbehandlung der Infusorien (loc. cir.), bei der sieh gelegentlich (1) in Perioden steigender Teilungsgeschwindigkeit eine f6rdernde Wirkung des Alkohols ergab, verglichen mit Versuchsresultaten yon W. A. Ma- t h e n y (loc. cit.L der bei andern Param~zienrassen auch in den betreffenden Perioden des Lebenszyklus eine f6rdernde Wirkung des Alkohols fiberhaupt nieht erkennen konnte, beweisen das Gesagte zur

Oeniige. wie schon vielfach gefunden wurde, sinkt die tiigliehe Teilungs-

zahl yon Param~izien, die lange in Heuinfusion gehalten werden, schlieB- lieh iri kurzer Zeit ganz bedeutend, ihr ,Lebenszyklus" geht zu Ende t W o o d r u f f l , sie treten in ein Depressionsstadium ein, das aber sogleich fiberwunden wird, wenn den Tieren ein anders (phosphorhaltige ~) Medium geboten wird. Diese Erl~ahrungen kann ich auch best~tigen. Liefern z. B. Tiere einer Rasse, yon der immer wieder neue Versuche

SPEK, BEITR,~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEII.UNO 2~

angesetzt werden, in reiner Infusion, durchschnittlich 600 Tochter- individuen'in vier Tagen, so erh~ilt man im Depressionsstadium kaum 30 oder 40, und unter diesen e.ventuell auch anormale Formen. Setzt

man mit solchen Tieren des Depressionsstadiums Salzversuche nach der gleich zu beschreibenden Art an, so fallen sie fast in alien F~tllen negativ aus, und der Prozentsatz anormaler Individuerl kann in den Salzkulturen ein sehr hoher werden. Qew6hnlich gehen dann schliet~- lich die gulturen wenigstens teilweise auch ein. Versuche mit de- generierten Linien werden im folgenden nicht puhliziert werden.

A. H. E s t a b r o o k (loc. cir. S. 504) bestimmte der~ osmotischen Druck seiner Heuinfusion auf 0,44 Atmosphkiren und setzte ihn un- gefithr einer etwas fiber 0 ,01 -n NaCI -L6sung in desfilliertem Wasser gleich. Er land dann welter, dab man, wenn mall dieser Infusion

ein so indifferentes Salz wie NaCI zufiigt, den osmotischen Druck noch um etwa das Dreifache erh6hen kann ohne dutch etwaige Wasser- entziehung das Volum der Tiere zu vermindern und ihr Wachstum zu verz6gern. Bei Verwendung weniger indifferenter, etwa auch nut

leichter eindringender, physiologischer Salze h~itte man die physiologische Grenzkonzentration zweifellos etwas niedriger zu setzen, jedenfalls lernen wir aber auch schon aus den Angaben E s t a b r o o k ' s den fiir Param~izien ungefiihr g/iltigen physiologischen Konzentrationsbereich

kennen. Eigene Vorversuche, die ich mit verschiedenen reinen Salz- 16sungen yon variierender Konzentration anstellte, bevor ich noch die Literaturangaben kannte, fiihrten reich in guter Uebereinstimmung mit E s t a b r o o k zu dem Resultat, dab die Tiere in einer Salzl0sung yon etwa 0,015- bis 0 ,025-m am l~ingsten am Leben bleiben. Da die ver-

schiedenen Infusionen doch nicht ganz gleich konzentriert ausfallen, und die lfffusorien immerhin eine ziemlich groBe Variation des osmotischen Druckes vertragen, sah ich yon einer genaueren Bestimmung des osmotischen Druckes der Infusionen ab und wandte bei alien Salz- versuchen das Verfahren an, dat] ich zu je 19 ccm reiner Infusion im

Durchschnitt 1 ccm einer reinen 0 ,3 -m SalilOsung in destilliertem Wasser zusetzte (so dab also der Salzzusatz etwa 0 ,015-m betrug), und dab ich die Tiere d a u e r n d in diesen Salzinfusionen kultivierte.

Wie gut diese Vorberechnung war, ging bei meinen Versuchen dann daraus hervor, dat~ ausgesprochene spezifische Salzwirkungen bei Ver- ringerung des Salzzusatzes auf Q,4 ccm (immer auf 19 ccm Infusion)

mcht mehr zu Tage traten, w~ihrend in weniger indifferenten Salz- 16sungen ein Salzzusatz yon 1 , 4 ~ 1 , 5 ccm die Teilungen schon fast ganz sistieren kann. In meinen Tabellen werde ich die zu 19 ccm

~4 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT I--3

Infusion zugesetzten ccm der immer 0 , 3 - m s*arken Stammlt~sung der Salze immer unter der Nummer des Versuches (z. B. NaCi 6) rechts unten anfiihren. Um gleich auch die iibrigen Einzelheiten meines T a b e 11 e n f o r m a t e s zu besprechen, sei noch angegeben, dat~ bei jedem Versuch die Salzkultur mit einem groi~en Buchstaben, die un- behandelte Kontrolle mit einem kleinen Buchstaben bezeichnet ist, also z. B. NaCI 6 A (behandett), a (Kontrolle). Sind unter derselhen Versuchsnummer mehrere Versuche angegeben, also z. B. NaCI 6 A-a, B-b, C-c, so heit~t das, daft alle diese Kulturen A-a, B-b, C-c des Ver- suches NaCI 6 mit Schwestertieren ausgefiihrt wurden. Aile Tabellen sind horizontal zu lesen. Die Zahlen in der 1., 2 , 3., 4. usw. Rubrik yon |inks nach rechts geben die Zahl der Tiere am 1., 2 , 3., 4. usw. Tag an. Leere. Felder bedeuten, dab an dem betreffenden Tag keine Ziihlung vorgenommen wurde. Etwaige Angahen der Paramazienlinie fiuden sich recht~ fiber der Versuchsnummer.

q:

lch kanu reich nun zu der Besprechung meiner eigenen Versuchs- reihen wenden. Ich werde die Versuche mit den Salzen nach der QUeltungsreihe der Kationen folgen lassen, also mit den Lithiumsalzen beginnen und den Kalziumsalzen die Serie beenden. Trotzdem ich die Versuche liinger als ein Jahr fortgesetzt habe, sind leider doch noch einige }~ickenhaft geblieben. Solange ich Param~izienmaterial yon ganz glcichem physiologischem Verhalten hatte, schritt die Arbeit sehr rasch fort. Als sich abet dann grofle Unterschiede im Verhalten verschiedener Linien ergaben, entstauden ffir die Untersuchung betr/ichtliche Schwier igkei te tL Gerade der Kernpunkt der Versuchserien sollte ]a ein Vergleich zwischen den spezifischen Wirkungen verschiedener Salze sein diesel" aher liefi sich in exakter Weise nat/irlich nut durchffihren, wenn das Untersuchungsmaterial sich gleichen Salzen gegeniiber gieich verhielt. Es entstand mit andern Worten f/it den Untersucher die Auf- gabe, zu Versucher,, die mit einem Salz an einer bestimmten Linie ausgef/ihrt wurden, immer auch Kontrollversuche mit m6glichst vielen andern Salzen auszufiihren. Man durfte es sich eben nicht verdriegen !assen, Versuchc mit demselben Salze immer wieder aufs neue an- zusetzcn,

SPEK, BEITP~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO c2~

Der EinfluB der Lithiumsalze auf die Zellteilung.

lch begann meine Untersuchungen mit dem Studium der Wirkung des Lithiumchlorids. Die ersten LiCI-Versuche wurden im Winter 1917/18 an ganz beliebig aus den Rfibenstammkulturen heraus- genommenen Tieren ausgeffihrt. Die Resultate dieser Versuche stimmten alle ohne Ausnahme so gut fiberein, waren so eindeutig, dab ich ohne vorhergehende erki/irende Ausffihrungen gleich die Z~hlungsergebn~s~e derselben mitteilen kann. Nur auf einen Punkt will ich gleich bier aufmerksam machen. Die Temperatur bei diesen ersten Versuchen war etwas niedrig, n~mlich knapp 22 0. Die Zimmer- temperatur war in den kalten Wintertagen ebenfalls niedrig, am Tage oft nur 14 ~ in der Nacht noch weniger. Bei dieser Zimmertemperatur standen die Stammkulturen. Beim Z/ihlen kfihlten die Kulturen auch aus. Dieser Umstand und weiterhin meine damaligen lnfusionen, die etwas bakterienarm waren, verursachten es, da~ die Zahlen bei diesen Versuchen verh~lltnism/iBig kleiner waren als bei den meisten sp/iteren. Zum Teil ist wohl auch die Rasse daran schuld.

Wie man sehen kann, best~itigten die mitgeteilten Lithiumchlorid- versuche die Richtigkeit unserer theoretischen Vorsteilungen in vor- zfiglicher Weise. In alien den zwanzig Versuchen war das End- resultat eine g a n z b e t r l c h t l i c h e S t e i g e r u n g d e r t f i g l i c h e n T e i l u n g e n d e r P a r a m ~ t z i e n , so dab nicht selten einezehnfache~ manchmal auch sogar eine zwanzigfache Anzahl yon Tieren nach den wenigen Tagen in den Salzkulturen zu linden war. Einige weitere mit demselben Param/izienmaterJal angesetzte Versuche, die ebenfalls positiv ausgefallen waren, habe ich in der Tabelle wegen kleiner [n- exaktheiten nicht a n g e f t i h r t . - - Es muff nun noch die Frage nacb etwaigen Unterschieden im Bakteriengehalt der Kulturen er6rtert werden. Es w/ire ja nicht unm6glich gewesen, daft das L i C I auch auf die Bakterien teilungsf6rdernd gewirkt h/itte. W~ihrend meiner ganzen langen Arbeitsperiode, in der ich oft genug Lithiumversuche ansetzte, hahe ich aber nichi die geringste Andeutung yon einer st/irkeren Ver- mehrung der Bakterien in den Salzkulturen erkennen k6nnen. Ja, es ergab sich mir sogar immer wieder, dab die Teilungszahlen in den Lithiumkulturen in ziemlich bakterienarmen Infusionen noch viel h6her ausfallen als in sehr bakterienreichen Medien. (Mit dieser Erscheinung werden wir uns sp/iter noch zu beschiiftigen haben.) Ein Bakterien- unterschied zwischen der LiCl-lnfusion nnd der reinen kann hOchstens auf die folgende Weise entstehen: Wie erwhhnt, setzen sieb in aitert

~ K O L L O I D C I I E M I S C I ' I E B E I H E F T E B A N D X I I , i I E F T ! ~ 3

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SPEK, BEITRAOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 27

lnfusionen die Bakterien am Boden ab, so dat~ die Flfissigkeit bakterien-

leer wird. Es schien mir nun, dab dieses Absetzen der Bakterien (Absterben?) in den Lithiuminfusionen etwas langsamer erfolgt und

dann eben erst etwa 24 Stunden sp~iter beendet ist als in den reinen lnfusionen. Diese Wirkung des Lithiums auf die Bakterien zeigte sich nicht bei allen Arten yon Infusionen. Bei manchen war sie entweder

fiberhaupt nicht wahrzunehmen, oder sie stellte sich erst r wenn die Kulturen I~ingere Zeit standen, ohne gewechseh zu werden. Wenn man die infusionen alle 24 Stunden wechselt, lfiBt sich der Unter-

schied im Absinken der Bakterien fiberhaupt gauz vermeiden, selbst bei 48stfindigem Wechsel bleibt er bei den meisten Infusionen auf ein Minimum rednziert. Sehr alte lnfusionen, bei denen die Bakterien

an sich schon (auch in groBen Gef~Ben) die Neigung haben, sich abzusetzen, dfirfen f/ir Lithiumversuche nicht verwendet werden. Ver-

suche, in denen sich trotz Vorsichtsmaflregeln der erw~ihnte Bakterien- unterschied einstellte, wurden ausgeschieden.

Gerade Ve~'suche, die einen auBerordentlichen Zahlenunterschied

ergeben hatten, d .h . stark positiv ausgefallen waren, zeigten auch nicht den geringsten Unterschied in ihrem Bakteriengehalt. Ja, far einige ]nfusionen von dem letzten Rest meines alten Heues ergab sich regelm~iBig eine ganz bedeutende Verminderung der Vermehrung der

Bakterien bei LiCI-Zusatz. (Die Versuche werden unten noch besprochen werden.) Trotzdem wirkte das LiCI sehr stark teilungs- fBrdernd. Bei lnfusorienmaterial, das in seiner Vermehrung durch LiCI nicht gefSrdert wird, liel~ ich absichtlich Kulturen so lange un- gewechse!t, bis sich die Bakterien in der reinen Infusion der Kontrolle absetzten, wfihrend sie in der LiCl-lnfusion wenigstens zum Tell noch

schwebten, trotzdem stellte sich fiberhaupt kein Zahlenunterschied im Sinne einer TeilungsfBrderung ein. In einigen Versuchen mit Lithium- sulfat (siehe sp~iter) wurden die Kontrollen rascher bakterienleer ais

die Salzkulturen. Die Versuche fielen trotzdem ncgativ aus. Der minimale Bakterienunterschied der bcschriebenen Aft, der yon einem

geiibten Auge unter der Pr~parierlupe (an der man das Licht dutch eine kleine Blende einfallen l~Bt, s o daI~ man seitlich auf das Licht- bfindel blicken kann) eben noch erkannt werden kann, fibt eben hOch-

stens einen sehr geringen Einflufi auf die Zellteilungen aus, der ]e- weils viel geringer ist als die betreffende spezifische Salzwirkung.

Infusionen meines alten Heues zeigten bei LiCI-Zusatz stets eine ganz zarte Opaleszenz. Diese rfihrte nicht irgendwie yon Bakterien

her, denn sie war auch in alten Infuslonen zu sehen, in denen die

~8 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEPTE BAND XII, HEFT I--3

Bakterien schon ausgefailen waren, und die Fi/issigkeit (fiber dem Bodensatz) nach bakteriologischen F~rbemethoden untersucht, sich als so gut wie bakterienleer erwies, lch vennute, dab es sich um eine ganz feine Ausf~llung kolloider Substanzen der Heuinfusion handelte.

Alle Tiere der Lithiumkulturen sahen vollst~indig normal, d h . hie irgendwie morphologisch ver~indert aus. Auch Tiere, die ich wocherdang in einer mit LiC! ungeflihr in denselben Konzentrationen versetzten Rfiben-Algenkultur zfichtete, wiesen keine wesentlichen Ver- ~inderungen auf. Die zuffihrenden Kan.;ile der Vakuolen sahen zwar etwas unregelm~ll~igaus, doch fand ich das bei Tieren derselben Rasse auch in einer KontroUkultur ohne Lithiumzusatz.

Vom zweiten oder dritten Tag an unterschieden sich die Lithium- tiere yon den Kontrolltieren in den obigen Versuchen dadurch, daiS sie deutlich dicker waren. Wenn man die Kulturen unter der Pr~iparierlupe betrachtete, war fiir einen gei~bten Beobachter der Unterschied schon ganz auffiillig. Mit Mikroskop und Mikrometerokular lieiS er sich dann sicher feststellen. Oenauere Messungen an einer gr45Beren Anzahl yon Tieren sollen bei spliterer Oelegenheit einmai noch ausgef~hrt werden. Nut wenn sich die Tiere in ganz kurzer Zeit he- sonders rasch geteilt hatten, ging ihr durehschnittliches Volum etwas zuriick. Da sich der Volumunterschied auch bei Versuchen zeigte, deren Kontroilen viei bakterienreicher ~varen, ist damit am sichersten zu zeigen, daiS er nicht dutch bessere Pfitterung der Lithiumtiere verursacht sein konnte. Erinnern wit uns der E s t a b r o o k ' s c h e n Ver- suche (loc. cit.), die die Bedeutung der Wasseraufnahme ffir das Wachs- turn der Paramlizten nachwiesen, erinnern wit uns weiterhin, daiS das Lithiumion die Quellung der Kolloide m~lchtig f~rdert, so liegt die Erkl,~irung ganz auf der Hand, dab der erw/ihnte V o l u m u n t e r s c h i e d y o n e i n e r s t i i r k e r e n W a s s e r a b s o r p t i o n de r L i t h i u m t i e r e h e r r i i h r t .

Eine starke QuellungsfOrderung einerseits und eine krliftige Fitl- lungswirkung andererseits, das sind nach meinen in meiner Oastrula- arbeit ausffihrlich auseinandergesetzten Anschauungen (loc. cit. 1 9 1 8, 2) die beiden Hauptfaktoren, die das Lithiumion zu spezifischen physio- iogischen Wirkungen befAhigen k~3nnen. Was bei meinen Param~izien- ver.~uchen durch die gesteigerte Wasserabsorption bewirkt wird, ist erster~s die starke Teilungsf6rderung, zweitens die Volumzunahlne. Fftr eine Folge der dutch die Lithiumionen herbeigefiihrten oberfl~ichlichen feinen Niederschlagsbildung in den Plasmakolloiden der Para- m'~zien scheint mir folgendes zu sprechen : Vergleicht man in TabelIe [

SPEK, BEITRA~OE ZUR KOI..LOIDCHEMIE DER ZELI,TEILIJNO ~

die Z~hlungen genau, so wird man mehrere Versuche linden, in denen das Lithium in den ersten Tagen nicht nur keine Steigerung der TeilungszahJen hervorruft, sondern sogar eine mitunter gar nicht geringe Teilungsverz6gerung, der dann erst spiiter eine p~6tzliche starke Vermehrung folgt. Die Zeitdauer der Teitungshemmung ist verschieden lang; in Versuchen 1 und 2 ist sie nur kurz, in den Versuchen 10 und 11 ist sie ziemlich lang. In der Versuchsserie 12 z. B. geht die Zahlenkurve der Lithinmtiere von allem Anfang in ganz kurzer Zeit s t a r k in die H6he, trotzdem, wie die Kontrollen zeigen, die lnfusionen ziemlich arm all Nahrung waren. Auch die Temperatur scheint auf die Dauer der negativen Periode einen Einflug zu haben. Es blieben z. B. einige Versuche mit LiCI, die ich bei Zimmertemperatur hielt, solange sie bel 16 0 standen, negativ oder mit der Kontrolle gleich, ais sie am dritten Tage in eine Temperatur von 22~ wurden, zeigte sich sehr rasch ein Dickenunterschied und schon zw61f Stunden nach der Uebertragung fiel die Z~ihlung positiv aus. Die Erkl/irung, die ich zu diesen Beobachtungen gebe, ist nun folgende: In Be- riihrung mit den Membrankolloiden oder sobald geringe Salzmengen einmal die Membranen passiert haben und ins Innenplasma gelangt sind, ruft das LiCI eine feine Koagulierung der Zellkolloide hervor. Diese bewirkt (ich verweise auch auf das in der Einleitung Gesagte) eine Durchh~issigkeitsverminderung, so daft einstweilen weitere Salz- mengen nur schwer in die Zelle gelanger~ und der Unterschied im Salzgehalt zwischen dem Aufienmedium und dem Zellinnern erhalten bleibt. Die osmotische Druckdifferenz k6nnte vielleicht auch zu einer kleinen Wasserentziehung f/ihren; oder aber ist die Permeabilifitlsver- minderung so stark, dat~ auch der Wasserdurchtritt schon erschwert wird, so daft auch schon die Aufnabme der normalen.Wassermenge in den Zelleib in Frage gestellt wird. AIImiihlich wird nun aber die andere durch das Lithiumion bewirkte Zustands:4nderung der Zell- kolloide (oder doch bestimmter Kolloide) immer grtif~er, ich meine die Quellungsf6rderung. Bei den schwachen Salzkonzentrationen meiner Versuche dauert es (wie auch bei entsprechenden Reagenzglasversuchen) ziemlich lange, bis diese Aufqueilung einen gewissen Grad erreicht hat, in dem sie dann auch physiologisch wirksam wird. Je nach dem Reichtum des Plasmas verschiedener Tiere an gut queltbaren Kolloiden variieren diese Verh/i.ltnis.se etwas. Ein Dickenup, terschied liefl sich in den meisten Versuchen erst zwei oder gar drei Tage nach dem Einsetzen der Tiere in die Lithiuminfusion erkeunen. Bezfiglich der Wa~serversorgung der Zelle tritt nun also gerade das Gegenteil vol~

~0 KOLLO1DCHEMISCHE BE|HP'FTE B/i.ND)~I|, HEFT I - 3

dem Zustand der ersten Periode ein und bewirkt den Umschlag in der Beeinflussung der Teilungen. Durch die gequollenen oberfhich- lichen Kolloide gelangt auch in das lnnere der Zelle leichter Wasser. Auch neues Salz dringt in die Zellen ein, diirfte aber inamer wieder neue Niederschlagsbildungen in der Oberfl~chenregion der Zelle eintreten lassen, so daft in das Innerste der Zelle und zum Kern doch nur wenig LiCI diffundieren kann. Durch die kontraktilen Vakuolen wird ja wahrscheinlich auch eine gev,'isse Menge von Salzen aus dem Zellk6rper wieder cntfernt werden. Die pr/~idominierende Wirkung des Litbiumchlorids in der zweiten Periode ist und bleibt dann die starke QueUungsfSrderung.

F~r die Existenz noch einer anderen spezifischen Einwirkung des Li-lons auf die Zellen auBer der Quellungssteigerung spricht auch noch folgende Erscheinung: Ein Zusatz yon 1,3 ccm 0 , 3 - m - L i C l - L/3sung zu 19 ccm bewirkt noch die typische Teilungsf~rderung. Man brauchte abet bei meinern Paramiizienmaterial vom Winter 1917/18 die Konzentraiion der LiCI in der Infusion nut auf 1,5 ccm zu er- h~hen, so h~rten die Teilungen der Tiere in ihnen fast ganz auf. Tagelang blieb immer nur noch das eine einzige Ausgangstier in der Li-Kultur zu linden.

Bei einem kontinuierlichen Anstieg del" Salzkonzentration ~ritt also eine sprunghafte Aenderung der physiologischen Wirkung ein. DaB eine so geringe Erh~Shung des osmotischen Druckes zumal bet diesem Zustand gesteigerler Durchl~issigkeit in dieser Weise in Ak|ion trill, ist sehr unwahrscheinlich. Qerade osmotische Verh~iltnisse w,~rden eine kontinuierl.iche Aenderung erwarten lassen. Irgend eine Schrumpfung, Fallenbildung oder dgl. war auch gar nicht zu erkennen. Die Param~izien sahen i.iberhaupt unver~.ndert aus, auch yon einer abnorm gesteigerten Wasserabsorption war andererseits nichts zu bemerken. Auch die Quellungssteigerung ~itte ia bei den gegebenen Verh~iltnissen kaum sprunghaft hinaufschnellen k6nnen. Es blieb also

.nut i~brig, eine betr~ichtlichere Steigerung der F~illung der Kolloide dutch das LiCI onzunehmen. Ganz abgesehen yon der erhi:,hten Konzentration selbst, wird uuter den gegebenen Umst~inden auch schon wegen der noch etwas gesteigerten Quellung (Permeabilit~itssteigerung!) mehr LiCt in die Zellen eindringen. Bei einer Steige- rung der Konzentration eines F~illungsmittels aber kann sehr wohl eine sprungweise Steigerung der Ausf,~llung staitfinden, die dann eben wenigstens in mancher Beziehung die Grenze des physiologischen ~berschreitet. Die Zellen gehen noch nicht ein, aber der Teilungs-

SPEK, BEITR,~OE ZUR KOLLOID~HEMIE DER ZELLTEILUNO ;]]

mechanismus ist in irgend einer ~Teise scbon geschiidigt. - - W i e die Versuche der Tabelle I zeigen, ergab sich zwischeu der Wirk.ung verschiedener Konzentrationen im Bereich yon 0,4 his 1,3 ccm (auf 19 ccm Infusion) kein /Jberzeugender Unterschied.

Die erste Nachprfifung der LiCI-Versuche machte ich im Mai 1918 an einige Wochen vorher ganz neu, mit anderm Tiimpelwasser an- gesetzten Kulturen. Es ergab sich, dab dieses Material zum Tell ganz anders reagierte. Der gr/3l~ere Prozentsatz der Tiere ans den Stamm- kulturen wurde in ihrer Vermehrung dutch einen LiCI-Zusatz in den oben benfitzten Konzentrationen auch nach I~,ngerer Zeltdauer nicht gef6rdert. Die Salzkulturen waren mit den Kontrollen entweder gle:ch oder fielen sogar schwach negativ aus. Nach drei his vier Tagen standen sie dann zu den Kontrollen wie | : 2 oder I : 3. Mit audern Tieren der Stammkultur wurden positive LiCI-Versuche erhalten. Outer diesen waren jedoch wieder auch solcbe, bei denen der positive Ausschlag sehr gering ~'ar. AbkOmmlinge der Tiere, mit denen die erw.~hnten Versuche angesetzt worden waren, wurden welter geziJchtet und es w'urden mit ihnen neue Versuche angesetzt. Es ergab sich, dab jede Linie Wochen hindurch immer ganz gleich reagierte. Die differenten Resultate riihrten also nicht yon irgend welchen Zuf~llig- keiten her, sondern waren dutch verschiedene spezifisch physiologische Eigenschaften der Linien verursacht. Es schien den Tieren negativer Linien die Fiihigkeit zu fehlen, unter dem Einflug quellun.gssteigender Reagenzien noch mehr Wasser in ihren Zel.|eib aufzunehmen, d .h . ihre Membran- oder Plasmakolioide waren entweder nicht sehr quellbar oder aber hatten sie schon im normalen physiologischen Zustand das Maximum von Wasseraufnahme erreicht. Da verschiedene Linien auch in der gleichen Heuinfusion verschieden reagierten, war auch bewiesen, dat3 nicht etwa ausschliel~lich Versehiedenheiten der Infusion an den differenten Resultaten schuld warcll. Das verschiedene Verhalten bestimmter Paramiizienrassen steht lest. Dabei kann ja, abet immerhin verschiedene Qualitat der Infusionen einen g e w i s s e n Einflut~ auf den Ausfall der Versuche aus~ben. So konnte ich, wie schon erw~hnt, oft feststellen, dab die Teilungszahlen stark lithiumpositiver I,inien in bakterienarn~en lnfusionen absolut h6her waren als in recht bakterienreichen, und daft diese Linien in lnfusionen yon neuem Heu (in denen die Kulturen freilich iiberhaupt nut ktimmerlich gediehen) fiberhaupt keine positiven Versuche lieferten. Ja, in Riibeninfusionen starben sogar dieee Tiere im LiCi am dritten Tage ab, w~ihrend sie in der Kontrolle wenigstens noch einige Zeitlang weiterlebten. Infusionen

3 ~ KOLLOIDCHI~MI~f'-.HE BEIHEFTE BAND XII, HEFT 1~3

herzu~tellen, in denen auch die negativen Linien willk/irlich positiv h~ttten gemacht werden k6nnen, gelang mir trotz aller Bemiihungen nicht. Von vornherein aussichtsios konnte man diese Versuche ja nicht ansehen, da ja eine Veranderung des Plasmas durch gewisse yon aut~en einwirkende Stoffe, augerdem aber auch dutch verschiedene aufge- nommene Nahrung (verschiedene Bakterien) doch wohl m/Sglich ist. Der gr~')t~te Nachteil der lnfusionen ist der, dat~ man ihre chemische Zusammensetzung nicht genauer kennt und damit eine Inexaktheit in die Versuche tragen mug.

Tiere aus Stammkulturen, die mit Algen und Wasser aus demselben Tfimpel wie die Winterkulturen 1917118 im Juni und Juli angesetzt wurden, lieferten iiberhaupt keine positiven LiCI-Versuche. Im August setzte ich dann mit einer Linie (Handschuhsheim H.), an der eine physiologische Veritnderung beobachtet worden war (siehe sparer bei Rhodankaliversuchent) LiCI-Versuche an. Sie fielen alle zum Teil sogar kolossa[ positiv aus. Diese Linie trat bald darauf in ein Depressionsstadium ein. Ich iiberf/ihrte daher einige tausend Tiere derselben in ein kleines, mit der Pr~lparierlupe durchsuchbares Gefiit~ mit Aigen, in dem trotz Rf~benzusatz keine anderen Paramazien zur Entwickelung gekommen waren. Die Tiere erholten sich und vermehrten sich in wenigen Ta'gen kolossal, LiCI-Versuche fielen jedoch jetzt mit ihnen alle negativ aus.

Aus Stammkulturen aus dem September lieferten 100 Proz. der Tiere positive Lithiumkulturen. Die bisher aufgefiihrten Beobaehtungeu lieflen auf eine Saisonvariation der Paramazien in ihrem physiologischen Verhalten sc:hliet~en. Weitere Untersuchungen yore Winter 1918/19 iieferten aber keinen Beweis fur diese Annahme. lch erhi~lt namlich mit Tieren aus vier verschiedenen Rassen negative oder doch nur schwach positive LiC1-Versuche.

Ich will nun in den Tahellen II, 111, IV und V einige Zahlungs- ergebnisse der beschriebenen Versuche anf/ihren.

DieAusgangstiere zu 11, LiCI 1 stammten aus der April-Stammkultur. Ungef~lhr in diesern Zahlenverh'ahnis fielen die Versuche mit ,schwach- positivem" Ergebuis aus. Ob das Resultat auf die typische LiCI- Wirkung zurfickzuf/ihren ist, ist mir zweifelhaft.

LiCI 2 - - 7 zeigen etwa die Zahlenverh~iltnisse der negativen LiCI- Versuche, wie sie im Sommer und dann im Winter 1918/19 an vier verschiedenen Rassen, aus denen die Tiere fiir LiCI 4 - - 7 stammten, erhalten wurden. (Es h~itte wohl nicht viel Zweck, wenn ich alle die gez~hlten Versuche in Tabellen hier verSffentlichen wollte.)

SPEI(, BEITRKOIE ZUR I(OLLOIDCHEMIE IDa.P, ZELLTF.ILLJNG ~3

T a b e l l e II.

L i t h i u m c h l o r i d .

Mai LICI 1

1,0

Mai Li CI 2

1,0

Winter 18/19 Li Cl 4

1,0

Winter 18/19 LICI 5

1,0

Winter 18/19 LiCl 6

1.0

Winter 18/t9 Li CI 7

A . . . .

a

A a

a , - -

A a

a

a

34 55

16 30

16 32

64 102

124 127

420 943 360 671

290 6O2

507 - - 620

192 250

1923 2338

1914 --- 2035

495 1210

Versuchsergebnisse der Art. w ie die der Tabelle I!, werden nun unserm Verstandnis dutch folgende weitere Beobach~ungen wesendich n~her gerfickt: P a r a m I i z i e n m a t e r i a l , das mi t LiC! n e g a t i v e R e s u l t a t e l i e f e r t , wird in s e i n e r Vermehi 'ung a u c h durch s ~ i m t l i c h e a n d e r e n Salze (zum Tell noch Viel st~lrker) behinder t . Steigert man die Konzentration des LiCI (oder irgend eines anderen Salzes), so wird die Teilungshemmung noch etwas starker. Selbst bei einem LiCI-Zusatz yon 1,8 ecru auf I9 ccm Infusion wurden aber die Teilungen keineswegs ganz gehemmt (es waren z. B. einmal am zwetten Tag 14 Tiere vorhanden gegen 56 in der Kontrotle). Mit steigender Konzentration ergab sich mit anderen Worten nirgends eine sprunghafte Veranderung der Reaktion der Tiere. lch vermate, dab Param8zien yon diesem physiologischen Verhalten Zellmembranen besitzen, die ffir Salze (bei Anwendung unserer iiblichen Konzentrationen) Oberhaupl nicht oder doeh sehr wenig durehliissig sind, so dab die Salze in der Hauptsache nur osmotisch wirken, d. h. in unseren schwach hypertonischen L6sungen dell Tieren etwas Wasser entziehen und so auch ihre Teilungen erschweren Mit steigender Konzentrat~n

3

34 KOLLOIDCHEMISCHE BE1HEFTE BAND XII, HEFI' 2--3

wird auch die Wasserentziehung starker, aber eine andere Veranderung tritt nicht ein.

Tiere der negativen LiCl-Versuche werden im LiCI nie dicker als die der Komrolle. lhr Plasma quillt also im LiCI nicht auf. lhre lmpermeabilitiit erkl~irt sich aus der geringen Quellbarkeit ihrer Mem- branen. Linien, deren LiCI-Versuche schwach positiv bzw. mit der

Kontrolle ungefahr gleich ausfallen, k&mten wohl ftir das LiCI auch sehwer durchliissige Membranen haben, dutch die abet in den schwach

hypertonischen LOsungen auch kein Wasser entzogen wird. Tiere einer Linie, auf deren Teilungen LiCI in 1,0 r Konzen-

tration so gut wie keinen Einfluf~ hatte, wurden auch noch durch einen 1,5 ccm Zusatz in ihrer Vermehrung nicht gehemmt. Ja, zum Teil erhielt ich sogar mit solchem Material bei 1,4 und bei 1,6 cem Zusatz schwach p o s i t i r e Resultate. TabeUe 'lII enthalt die dies- beziiglichen Zahlungen.

Li C! 1 1,4

Li CI 2 1,4

Li CI 3 1,4

Li CI 4 1,6

Li CI 4 1,4

T a b e l l e i11.

LiCI. H o h e K o n

a

a

a ......

B

b ----

. , e n t r a t i o n e n .

29 ......

32 ---

32 - - 35 ---

66 --- 51 ---

65 --

29

65 --- 31 ---

�9 m

1006 1167

1112

1095

1277

1664

1030

749

1068

84~

In der niichstfolgenden Tabelle IV ver6ffentliche ich einige Ver- suche mit der Linie Handschuhsheim H. Sie sind zwar in mancher Beziehung nicht ganz exakt, aber trotzdem sehr lehrreich.

Die Versuche waren mit ziemlich bakterienarmen Kulturmedien angesetzt worden. Am ersten Tag war kein Bakterienunterschied zu bemerken, am zweiten jedoch waren die Bakterien der Kontrollen

wider Erwarten schon abgestorben, wahrend in den A-Kulturen noch

SPEK, BEITP~OE ZUR KOLLO1DCHEMIE DER ZELLTEILUNO 315

' F a b e l l e IV. LiCI. H a n d s c h u h s h e i m H.

Li CI 1

LiC! 2

Li C! 3

A a

A a

A a m

73

16

256 6

52 8

645 200

2010

33

460 160

~ m

m

einige vorhanden waren. Aus diesem Orunde fielen die Zaklen der Kontrollen am zweiten Tag so sehr niedrig aus. Die lange Zeit vorher schon beobachtete Linie hatte abet auch sonst immer recht niedrige durchschnittliche Tageszahlen. Der Unterschied zwischen A- und a- Kulturen ist also durch die Bakterienunterschiede vergr6flert (darin

liegt d i e lnexaktheit), im Versuch 2 ist aber die absolute Gr6fe der Individuenzahl vom 2. Tag imposant hoch, trotzdem die Kuitur bakterienarm war. W.~hrend meiner ganzen Arbeitsperiode. babe ich in reiner Infusion in 48 Stunden nie 256 Tiere aus einem einztgen erhalten. Die starke Vermehrung setzte erst am zweiten Tag ein, so daft wohl yon den acht Teilungen (yon 1 - - 2 5 6 ) ffinf auf den zweiten Tag fielenl

Am zweiten Tag wurden die Kulturen in ganz neue, etwas anders als die alte anssehende Infusion fiberfiihrt, in der sich die Bakterien sehr iippig entwickelten. Die Tageszahl der Teilungen ging nun bei 2A auf 3 herunter, w~lhrend alle Kontrollev eine rapide Vermehrung dunh- machten mit Tageszahlen, wie sie bei dieser Linie schon seit Wochen nicht beobachtet worden waren, und die denen der LiCI-A-Ver,,mche gleich kamen oder sie sogar fibertrafen. So liegen im Versuch 3 zwischen 52 und 460 drei bis vier "reilu[lgen, zwischeu 8 und 160 dagegen viel his ~iinf. In der bakterienreichen Infusion sind also auch hier die A.Tiere gegeniiber den unbehandelten Schwestertielen in

Nachteil geraten - - Die Linie Handschuhsheim H. mar also seit dem Infusionswechsel ~:incn betriichtlichen Anstieg ihrer Teiiungskurve dutch. Nach diesem Zeitpunkt mit je zwei Tieren aus LiCI 2a neu-

angesetzte LiCI-Kulturen fielen zwar auch positiv aus, die absoluten Zahlen yon 2 A ~ waren aber nicht mehr so hoch wie die von 2 A. Staff 256 Tieren waren am zweiten Tag im Durchschnitt nut 64 (gegen

30 der Kontroile).

,~6 KOLLOIDC.HEMI$CPIE BEIHEPTE BAND XII, HEPT 1--3

Die eben beschriebenen Versuche legen einem auch den Gedanken nahe, dag in den F~illen, in denen schon normalerweise die durch- schnlitlichen Tageszahlen recht hoch sind, eine weitere Steigerung durch ktinstliche Mittel viel schwerer 'gel ingen d/Jrfte, als be| Zellen, die sich nur triige teilen.

Die Lithiumchloridversuche mit dem Septembermaterial sollen zugleich mit den Versuchen besprochen werden, die aus diesem Material auch m i t a n d e r e n L i t h i u m s a l z e n ausgefiihrt wurden. Es kamen noch L i t h i u m b r o m i d und L l t h i u m s u l f a t zur Untersuchung. I.ithiumrhodanid, das Salz, das besonderes Interesse beansprucht, da sowohl sein Kation als auch sein Anion extreme Eigenschaften haben, konnte ich mir leider nicht verschaffen. Beziiglieh der Lithiumbromid- versuche wollen wit uns erinnern, dab Bromide in der Quellungsreihe vor den Chiorideu stehen, so dab wit also der Theorie nach durch Lithiumbtomid noch eine st~irkere Teilungsf6rderung zu erwarteu hfitten, wenn es n|cht auch Nebenwirkungen entfalten k6nnte. Dies |st nun abet insoweit der Fall, als es auf die Param|izienzelle zum Tell etwas sch!tdigend wirkt. Dies tiue.erte sich in dem Auftreten ganz anormaler Formen. Der Prozentsatz derselben war be| einer Rasse sehr hoch, so dag dann auch die LiBr-Kultur nicht nur hinter der LiCI-, sondern auch hinter der Kontrollkultur zurfickblieb. (Ich lasse diese Versmche in der Tabelle weg.) Be| anderen Rassen traten nut bier und da einzelne Krfippel in den LiBr-Kultm-en auf. Diese Kulturen wurden stark positiv. Elne kleine Schlidigung diirften die Tiere, attch wetm sie normal aussahen,, doch erfahren haben, denn sie blieben hinter den LiCI-Versuchen noch etwas zurfick. Schliefllich wurden auch Param~izien gefunden, die in ihren Teitungen durch LiBr noch stlirker gef6rdert wurden als durch [.iCl, trotzdem auch schon dieses Salz be| ihnen m~ichtig f6rdernd wirkte (Versuch 1). lch lasse nun zu- uiichst die Lithiumbromid-Tabelle mit den LiCI-Kontrollen bier folgen.

In den Versuchen 1 - - 8 war absolut kein Bakterienunterschied zu bemerken. Dagegen habe ich mir be| allen mit *) bezeichneten Kon- trollkulturen der Versuche 4 und 5 ausdr/icklich aufgezeichnet, dab sie viel mehr Bakterien enthielten als die entsprechenden Salzkulturen. Die Bakterien bildeten in ihnen dicke, mehr oder weniger zusammen- hilngende gallertige Wolken, in die sich d ieT |e re einbuddelten. Trotz diesem Bakterienreichtum in den Kontrollen waren die Li-Tiere dicker, ia die mii **) bezeichneten Kulturen wiesen sogar ganz besonders stattliehe, dicke Tiere auf. Im Versuch l war der Gr6genunterschied wen|get deutlich, die LiBr-Tiere schienen be| der letzten Ziihlung

SPEK, BEITRAOE ZUR KOLLOIDCHP:M[E DER ;'ELLTEILUNO 37

T a b e l l e V.

L i t h i u m b r o m i d u n d L i t h i u m c h l o r i d .

Li Br 1

LiCI 1

Li Br

LiCI 2

Li Br 3

Li Br 4

LiCI 4

Li Br 5

I.t Br 5

t.iCl 5

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

A a

B b

A ~t

B b

A a

A a

B b

A a

B b

C C

48 15

52 10

104 130

234 85

127 122

65 56*)

95**) 48")

114 40*)

124 62*)

132 52")

1180 728

916"*) 198")

990**) 390 :'~)

1140"*) 268*)

962 95

734 50

1923 1423

ca. 4000--5000

750

ca. 3- real raehr als in a

1232 ~*) 428 *)

2647 **) 381 *)

m

etwas dicker zu sein, um so grOf~er war aber hler der Zahlenunter- schied. Ira Versuche 2 und 3 stellten sich friiher oder spater auch deutliche Dickenunterschiede ein, die LI-Tiere wurden dicker. Ira Versuch 2 B waren nach dera vierten Tag nach der rapiden Vermehrung fiberhaupt keine Bakterien mehr in der Infusion. - Mit dem Septeraber- material wurden noch einige LiBr-Versuche ausgeffihrt, d i e so wie die LiCI-Kontrollen positiv ausfielen. Die Tiere der Rasse, die unter der Einwirkung des LiBr viele morphologische Mi~bildungen aufwies,

3 8 KOLLOIDCHEbIISCHE BEIHEFTE BAND XIl, HEFT I--3

waren sehr klein. Beim Z~.hlen konnten sie unter der Pr~iparierlupe leicht iibersehen werden. !m LiCI quollen sie zu ganz betr/ichtlicher QrSt~e heran. Am fiinften Tag stand der LiCI-Versuch A:a : 5 :1 .

Mit Material, das negative LiCI-Versuche liefert, fallen auch die LiBr-Versuche negativ aus.

Ich wende reich nun zu den L i t h i u m s u l f a t v e r s u c h e n .

I a b e l l e VI.

L i t h i u m s u l f a t u n d L i t h i u m c h l o r i d .

Lia S O4 1

Li~ S 04 1

LiCI 1

LiaS04 2

Li2 S 04 2

LiCI 2

Liu S 04 3

Li~ S 04 3

Li CI 3

1,0

1 ;0

1,0

1,2

1,2

1,2

1,2

1,2

1,2 C

c

m

m

10 32

16 30

66 30

31

42

-- 22 --, 27

- - 63 20

- - 101 67

113 64

130 62

26 256

46 233

484 155

m

197 286

190 180

ca. 1400 125

1795 577

1600 320

2205 344

Lithiumsulfat ist nun ein Salz, dessen Anion die Quellung im entgegengesetzten Sinne beeinfluflt wie das Kation, wenigstens gilt dies ffir nicht allzu niedrige Konzentrationen. In ganz niederen Kon- zentrationen kSnnen Sulfate die 'Quellung (gegeniiber reinem Wasser)

SPEK, BEITRACIE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO .'39

noch etwas f6rdern. Bei etwas h6herer Kortzentration bewirken sie aber dann schon eine Er, tque|lung. Die Konzentration, bei der dieser Umschlag in der Quei!ungsbeeinflussung ertolgt, liegt bei Li.2SO4 h6her a{s bei anderen Sulfaten,

Bei meinen Versuchen war nun die Frage die: Wird bei den

angewandten Koozentrationen das quellungsf6rdernde Li'-lon oder das entquellend wirkende SO4~;-lon den st~irkeren Einflul~ auf den Zustand der Zellkolloide und damit auf d~e Zellteilung ausiiben? Es ergab

sich, dab dies bei verscb, iedenem Material etwas verschieden ausfiillt, je nachdem (nach LiC1-Versuchen zu sch{ieBen) das Li-lon eine st~r- t ere oder schwiichere Quellungsf6rderung auszuiiben imstande ist. Die Versuche Li2SO ~ 1, 2 und 3 waren mit Tieren angesetzt, die eine stufenweise zunehmende Empfindlichkeit gegen das IAthiumion zeigten.

Die des ersten Versuches zeigten im LiCI kaum einen Volumunter- schied gegen/iber der Kontrolle und auch die Zahlenunterschiede zwischen LiCI C und c sind noch nicht sehr groL~L Wesentlieh gr6ger waren sie in LiCI 2, mid schlief~lich LiC1 8C zeigte sowohl eine starke Vermehrung als auch eine bedeutende Dickenzunahme. Diesem Verhalten der Cbloridkulturen liiuft nun das der Sulfatkulturefi voil-

stlindig parallel: In Li~SO4 fiberwog absolut die Wirkung des Anions, sie waren stark negativ. In Li,.:SO~ 2 hielten sich Anion und Kation so ziemlich das Gleichgewicht, die Sulfatkulturen fielen mit der Kon- trolle ungef~ihr gleich aus, und scbliefilich Li2SO ~ 3 war positiv und die Salztiere zeigten auch eine ziemliche At~fquellung. S~.mt|idte Sulfatversuche waren iirmer an Tieren als die mit Schwestertieren an-

gesetzten Chloridversuche. Auch bez~glich der Beeinflussung der Zell- teilung gilt also das Verhiiltnis Cl )-SO~, so wie bei der Einwirkung auf die Quellung.

Van den Li~SO,-Infusionen wurde schon frfiher berichtet, daft sich in ihnen die Bakterien sehr langsam zu Baden setzet~, so dab es

viel leichter als bei LiCi-Versuchen zu Bakterienunterschieden kommen kann. So waren am vierten Tag die Kontrollen Li~SO4 2a und b schon so gut wie bakterienleer, wfihrend in den Sulfatkulturen noch ziemlich viele Bakterien fluktuierten. (Trotzdem waren die Versuche nicht positivI) Bakterienunterschiede der genannten Art dtirften im dritten Versuch einen gewissen Einflufi auf-das Resultat ausge/ibt

haben. E.s muff znniichst erw~.hnt v, erden, daft bei der ersten Zfihhmg tier 3er Kulturen in Li~SO4 A und B gerade sehr viele Teilungs- stad~en waren, die (wie immer) doppelt gezllhlt wurden. Am dritten Tage waren in det~ $ulfatkulturen zwar auch wesentlieh mehr 'l'iere

40 KOLLOIDCHEMISCPIE BEIHEFTE BA,MD XII, t tEF ' r 1~3

als in den KontroUen, abet w e s e n t l i c h weniger als in LiCI C. Da nun aber die Bakterien sich in den Kontrollen und im LiCI absetzten, wiihrend sie in ,den Sulfatkulturen noch alle lebten, k6nnten ja in d i e s era Fall die gut vermehrungsfahigen Tiere dieser Kulturen hierdurch in ihrer Vermehrung aoch etwas in Vorteil geraten sein.

lch verlasse hiermit die Lithiumsalze und wende reich zur Be= schreibung der Wirkung der Kalisalze auf die Zellteilung.

Versttche mit Kalisalzen.

Was die physikalischen Eigenschaften des Kaliumions betrifft, so steht es (wenigstens bei der Einwirkung auf bestimmte Kolloide) in der Fithigkeit, die Quellung zu f6rdern, dem Lithiumion nahe. In der Einwirkung auf die FiiUung yon Kolloiden, die bei vielen physiologischen Prozessen ebenfalls eine grofle Rolle spielt, verhaiten sich die Kali- salze den Lithiumsalzen direkt entgegengesetzt.. Sie haben ein viel gertngeres Fiillungsverm6gen. Ich habe friiher schon (siehe auch bes. 1918, 2) aus der geringen Fiillungskraft eines Salzes seine F~ihigkeit in die Zellen leichter als andere Salze einzudringen, abgeleitet.

Nut ein Kalisalz besitzt neben einem groSen Quellungsverm6gen bei Gegenwart yon Kalziumsalzen auc'h eine ziemlich betr[ichtliche P"ii.llungskraft; das ist das Rhodankalium. Es besitzt also beide Haupt- eigenschaften der Litliiumsalze (bzw. des LiCi). Als ich an das Stadium der Beeinflussung der Teilung dutch Kalisalze ging, waren mir daher die Fragen yon besonderem lnteresse, ob nun Rhodankalium einen iihnlichen Einflut~ ausiibt wie LiCl und ob es sich anders ver- hi.It als andere Kalisalze, ob mit anderen Worten - - denn darauf lief ja das hinaus -- auch das FiillungsvermSgen der Salze bei der Be- einflussung der Zellteilung yon Bedeutung ist.

In der hier folgenden Tabelle VII teile ich zuniichst die Versuehs- resuitate yon Rhodankaliumkulturen mit, die im Winter 1917/18 mit dem gleichen Param~izienmaterial wie dte damaligen LiCI-VersuChe angesetzt wurden.

Aus den Versuchen der Tabelle VII geht mit Oberzeugender Deut- tichkeit hervor, dab Rhodankalium die Zellteilungen in demselben hohen Grade f6rdern kann, wie Lithiumchlorid. Auch die Einzelheiten der Versuche sind mit denen der LiCI-Versuche gleich. Auch in den KSCN-Vers t , chen finden wir (wie in Versuch 1, 2, 4C, 6, 8, 11) h/iufig eine anfiingliche Verminderung der Teilungszahlen, die aber dana sp~ter in eine miichtige F6rderung der Teilungen umsehliigt.

SEPK, BEITR/'~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 4 [

T a b e l l e VII. R h o d a n k a l i u m .

0,8

K S C N I

KS C N 2

K S C N 3

KS C N 4

K S C N 4

KS C N 4

KSCN 5

KS C N 5

K S C N 5

KS C N 6

KS C N 6

K S C N 7

K S C N 8

KS C N 8

K S C N 9

K S C N 10

K S C N 1 !

A 0,8 a

A 0,8 a

A a

1,0 Aa

B 0,8 b

C 0 , 6 6 c

A 0,66 a

B 0,5 b

C 0,4 c

A 0,8 a

0,66 b B

A 1,I a

A 1,0 a

1,0 b B

A 1,0 a

A 1,0 a

A 1,0 a

| 8 2 16

2 30 4 32

4 67 3 30

5 58 4 28

5 63 4 33

4 33 4 60

4 20 6 47

4

8 32 4 28

- - .65

- - 4 6 - - 6 4

5 3.4 6

4 5 4 6 81

4 5O 7 74

4 50 6 47

8 7 0 4 62

4 30 7 8 6

39 26

152 32

373 41

337 69

307 58

108 86

56 61

83 2.5

44 . 33

965 222

407 125

4 t2 37

342 i25

4O8 115

5 5 8 57

800 83

560 233

130 - - 26

610 - - 76 - -

958 89

1930 316 ---

1830 399

1118 545

520 1120 229 378

512 1012 70 128

265 298. 214 387

600 - - 198

1315 133

1180 ] - - I15

1600 - - 423

4 ~ KOI.LOIDCHEMISCltY. BEIHEFTI~ BAND XII, HEFT 1--3

Auch bei den Rbodanka!itieren zeigte sich nach einigen Tagen eine betr~ichtliche Volumzunahme, ein Dickenunterschied gegeniiber den Kontrolltieren. Selbst nach-IFapiden Vermehrungen bliebcn die Rhodan- kahtiere dicker als die unbehandelten. Dabei wurden nur in den Ausnahmef~illen in ihnen mehr Nahrungsvakuolen ffefunden, wo sich - da~ ist bei KSCN gerade so wic bei I.iCl m0gl}ch - - trotz ent- sprechcnder Vorbengungsma~Snahmen wider Erwarten die i~,akterien in den Kontrollen rascher abgesetzt batten als im KSCN Den gleichen physikalischen Eiger.scbaften de1 beiden Salze, vor allera ,dem beiden eigenen VermOgen d:e Quellung stark zu f6rdeln, e~tspricht also eine gleichstarke und gieichsinnige Einwirkung au~ die Zellteilungen, eine starke F6rderung der~elben.

Auch mit den ~btigen Ra.~sen liel~ sich immer wieder die Er- f~dlrung machen. daft die Einwirkurag yon KSCN und LiCI gleich sind. Mit LiCI-negat ive l.inien fielen auch rail KSCN-nega t i v aus. l . iCl-posit ive waren auch KSCN-posi t iv . So lieferte das Prfihjahrs- material (April- Mai) nur etwa 4(1Proz. positive Versuche, das Sommer- material (.luoi---.luh~ /Jberhaupt keine. Die oben schon erw~hnte Linie l-landschuhsheim H hatte Wochen hindurch immer negative K S C N - Versuche ergeben, sie war in dieser Periode in uuserem Institute t~,g-- lich geweehselt worden und stand damals stets in der W~irme. Sp~tter wurde sie dann bei Zimmertemperatur gehalten und nur hier und da einmal in neue Infusion iiberfiibrt. [hre t~igliche Teilungszahl war jetzt in guten neuen Infusionen geriuger als frfiher. Es stellte sich nun zu meiner Ueberraschunl~ heraus, dat~ die Tiere ietzt dureh Rhodan- kalium m ihrer Vermehrung sehr betr',ichtlich gef6rdert wurden. Darauf- bin angesetzte LiCI- Versuche ergaben das schon oben mitgeteilte ganz positive Resultat. Mit dem Herbstmaterial wurden keine KSCN-Ver - suche angesetzt. Die vier LiCl-negat iven Rassen yore Winter 1918/19 wurden auch durch Rhodankalium in ihren Teilungen gehemmt.

In Tabelle VIII ver6ffentliche ich zun~ichst die Versuche mit der Linie l-landschuhsheim H.

Mit Tieren, welche dutch Rhodankalium in ihrer Teilung nicht gef6rdert, sondern so, wie durch leden andern Salzzusatz zur Infusion sogar etwas gehemmt wurden, f/.ihrte ich nun hn Sommer 1918 noch verschiedene Versuche aus, die den Zweck batten, die Ursachen dieser Hemmung noch etwas genauer zu ergriinden. Tabelle IX zeigt zu- n~tchst, wie die Zahlenverh~ltni.~se der negativen Versuche ungefahr ausfielen.

SPEK, BEITR/~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNQ 43

K S C N 1

K S C N 2

K S C N 3

K S C N 3,

K S C N 4

K S C N 5

K S C N 6

K S C N 6

K S C N 7

T a b e l l e VIII. R h o d a n k a l i u m . Linie : Handscbuhsheim H.

1,0

A 1,0 a

A 1,0 a

A 1,0 a

B

1,0 b

A 1,0 a

A 1,0 a

A a

B

1,0 b

A a

M

m

236 25

140 22

54 7

22 16

55 25

66 15

51 32

125 49

50 46

2620

171

446 19

202 22

416 144

820 45

392 108

1000 112

2650 J l 0

820 66

K S C N 1 1,0

K S C N 2 1,0

K S C N 3 1,0

A a

A a

A El

T a b e l l e IX. R h o d a n k a l i u m .

-- 46 - 106

.... 41 - - 130

- 1 4

- - 2 9

100 212

96 300

o ~

814 1121

44 KOLLOII-)CHEMISCItE BEIHEVTE BAND XII, H E F T I--3

Von der Voraussetzung ausgehend, dab die typlsche KSCN-Wlrkung bel dlesen Versuchen auch nut deswegen nlcht zustande kommen kOnnte, weft die Zellmembranen die Saizionen nicht durchlassen, da6 das Innenplasma eventueU ganz gut quellbare Kolloide enthalten k6nnte, zu denen aber wegen der Im- permeabllltat der Merabranen das quelhmgsf6rdernde Saiz gar nicht hinzutreten kann, versuchte ich zun~tehst dureh Einwitkung auf die Zellmemhtanen diese Verhaltnisse zu ~ndern. Es lag da am nachsten, dab so, wie bel andern Zellen auch bet den Infusorlen gewisse Lipoide die Hauptbausteine der Membran sand. Ich setzte daher zu den Heutniusionen eine die Lipolde gut 1Osende (andererseits auch quellungsfOrdernde) Substanz zu, namlich Aethylather, in der Annahme, daft durch den Aether die in diesem Falle schlecht quellbaren Membranlipoide teilweise herausgelOst nnd dadureh den KS CN-MolektUen der Durchtritt In die Zelle erleichl~ert werden k 6 n n t e . - In zwei Fallen erhielt ich dutch Zusatz yon 0,2 ccm vierprozentigem Aether zu 10 ccm Infusion eine sehr betrachtliche Steigerung der ZeUteilungen gegentlber den Tieren in der relnen Infusion, Das sprach dafllr, daft entweder dutch eine Beeinflussung der Zellmembranen In der oben erSrterten Art oder dutch eine Queilungsstelgerung auch die Wasser- aufnahme dutch denAether erlelchtert werden kann. In den meisten Fallen.be- wtrkte aber der Aether elne Tellungsverminderung, offenbar dareh lrgend eine Schadigung tier Zellen, die oft zum Tode der Tiere fflhrte. Wurde zu Aether- "kulturen dieser Tiere noch KSCN zugesetzt, so war die Hemmung noch starker. feb Iles daher die Tiere nun nut 24 St~nden in der Aetherinfusion und setzte dann Rhodankaliversuche mat thnen an. Der Erfolg war nicht bei allen Linien gleich, lmmerhin wurden wenlgstens einlge Linien, yon denen nie vorher positive KSCN-Versuche erhalten wurden, naeh der Aetherv0rbehandlung in ihrer Ver- mehrungdurch Rhodankaligefardert . Meist waren am ersten und zweiten Tagnoch wesentltch weniger KSCN-Tiere zu finden als Korrtrolltiere. Dann aber vetschob slch das Zahlenverhaltnls framer mehr zngunsten der ersten, so dall (wenn die Kulturen nut lange genug weitergeztichtet ~rurden), die A-Kulturen mehr oder wenlger stark posltiv wurden. In Tsbellr X sind zwel Beisptele hlerftir angeftlhtt.

T a b e l l e X.

R h o d a n k a I i u m (mat Aether vorbehandel t) .

A K S C N 1

1,0 a

K S C N 2 1,0

K S C N 3 rein I, 1

K S C N + 1 Tr. Aether auf

7,5 ecru Inf.

A a

A a

B

1

8

8

28

82

~18

16

52

252

- - 478

- - 422

- - - 1478

- - 1167

- - 62

227

1423

SPEK, BPLITR~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNQ 4 5

In Versuch 3 blieben die Tiere von B 48 Stunden lang in einer Rhodan- kallkullur mit Aetherzusatz yon einem Tropfen auf 7,5 ecru Infuston and wurden dann erst tn reine Rhodankalttnfuston/iberftihrt. Eine Kontrolle yon Infusion mit Aether- zusatz allein (b) ging am ersten Tag schon ganz eln. Es ist somit nicht anzu- nehmen, dab die starke Vermebrung in Rhodankalitlther (B) dem Aether allein und nicht dem Rhodankalium zuzusehreiben tst. Trotz der schtldigenden Aether. wirkurig blieben die Aether-Rhodankalifiere am Leben.

Bei Linten, deren.Teilungen dutch Rhodankait gefOrdert wurden, hatte eine Vorbehandlung mlt Aether keinen Einflufl auI das Resultat der Rhodankali- versuche.

T a b e l l e XI.

R h o d a n k a l i u m "4- C h l o r k a l z i u m .

K S C N 1 reita 1 , 0 .

K S C N 1,0 q" CaCle 0,2

CaCI~ 0,2

Kontrolle rein

K S C N 2 rein

K S C N 1,0 + CaCI 2 0,3

CaCI~ 0,3 .

Kontrolle rein

K S C N 3 rein . . .

K S C N 1,0 + CaCI~ 0,3

CaCI, z 0,3 .

Kontrolle re in

K S C N 4 rein r

K S C N t ,0 + CaC120,3

Ca C19~ 0,3 . . . .

Kontrolle rein

A

B

C

a

A

B

C

a

A

B

c

a

A

B

C

a

4I 2

4

2

40 1000

49 908

51 57

31 169

- - 140

80

2 2

2 6

2 7

3 7

12

6O

19

--- 17

--- 28

-~ 30

]

1972 ~ - -

' 5 7 0 . ~

, 1 7 6 - -

i 3 8 7 - -

~ 224

- - 621

--~ 137

. . . . 710

7 9

252

250

Bei den KSCN-Versuchen muflte es fttr m6glich gehalten werden, daft ein kletner Extrazusatz yon Ca CI~ die Versuche beeinflu~t, da la e i n e physikalische Etgenschalt der Rhodanide (ihr F/lllungsverm6gen) dutch Ca CI~ weitgehend be- einlluBt wird. Alierdings mufite ja yon vorneherein bedacht werden, dall auch die stark entquellende Wtrkmlg yon CaCI~ selbst sehon in kleinen Extradosen ins Gewteht fallen k0nnie. Es ergab sieh aus den Versuchen folgendes: Erht~ht Rhodankalium die Teilungszahlen stark, so bewirkt eine Extradosis yon Ca CI~ immer etneVermtnderung derselbem Fallen die Rhodankaliversuehe jedoeh negativ

46 KOI.LOIDCHEMISCHE BEIHEPTE BAND XII, HEPT I- 3

aus, so bewirkt ein CaCl~-Sonderzusatz eine schwache ErhOhung der Zahlen. Die negatlven KSCN-Resultate haben wir auf Wasserentziehung durch esmotische Wlrkung zurltckgefiihrt. Man k,3nnte annehmen, dab bei reiner Oberflitchen. witkung des Ca CI~, die nur eine Verminderung dex Permeabllitat dcr Membranen bewirken kOnnte, nun auch die osmotische Wasserentziehung unmOgilch wird.

Durch geringe Steigerung des Hydroxylionengehaltes (Zusatz yon einem Tropfen 0,075-n Na O H a u i 20 ccm Infusion wurde zwar in reiner, mcht aber in der K SCN haitigen Infusion eine Steigerung der Teiiungszahlen bewitkt. - - Aenderung der Konzentration der Infusion. sowie Aendetung der Temperatur be- wirkten keine besondere Ver~inderung tier KS C N-Wirkung.

A}.~ ich an das Siudium der Wirkun;., a n d e r e r K a I i s a I z e schritt, geschah es nicht ohne grol~e Neugierde, wie nun die Frage durch die Tatsacher, ent.';chieden wiirde, ob bei den Kalisalzen mit schw~icher

quellendem Anion, auch noch so eine starke Teilungsf/)rderung gelingt, wie mit dem Rhodanid, und ob bei diesen Salzen mit ihrem geringen Fiiilungsverm6gen, w>n denen aus verschiedenen Gebieten der Salz- physiologie der Z e l l e n u n d Gewebe bekannt ist, dab sie leichter eindringen als andere Salze, sich dies nicht auch in irgend einer Weise bemerkbar machen wilrde. Der Leser in6ge sich hierbei erinnern,

dab es A. P e t e r s (loc. cit.) gelang, die Teilung yon S t e n t o r e n dtlrch Kaliumchiorid zu f/~rdern, und dab auch B al b i a n i (Ioc. cit.) Beobachtungen machte, die deutiich genug f/ir eine durchl~issigkeits-

f~rdernde, quellende Wirkung auch anderer Kalisalze sprachen. Anderer- seits fanden dann mehrere andere Autoren, dab sieh Infusorien in L6sungen yon Salzen, die f/Jr die am leichtesten eindringenden gelten, so auch in Kalisalzen schlechter kultivieren lassen und eine h/Shere Sterblichke!tsziffer aufweisen als in schwer eindringenden Salzl6sungen.

Es k6nnte eben die Anreicherung w)n Salzen in der Zelle iiber ein gewisses MaB hinaus sch~digend wirken.

Die Versuche lehrlen nun, dab andere Kalisalze (untersuchr wurden Kaliumnitrat, Kaliumchiorid und Kaliumsulfat) in unserll ttblichen schwachen Konzentrationen in keinem FaUe eine solche Steigerung der Wasserabsorption hervorrufen k6nnen, die sich wie beim Rhodanid in ei ,er deutlichen Volumzunahme ~at~ert. Die Kalisalztiere siud yon den Kontrolttieren nicht unterschieden. Andererseits ist aber auch nicht die geringsle Spur irgend einer Wasserentziehung und Volum-

Verminderung zu bemerken. Trotzdem fiel die grolSe Mehrzahl der Kaiiversuche negativ aus. Ja, bei einigen Linien Id le durch LiC! in ihren Teilungen hegfinstigt wurden), .war diese H e m m u n g sogar recht bedeutend Bei andern war sie weniger groB u n d schliet~lieh kamen

S P E K , B E I T R ~ . O E Z U R K O L L O I D C H E M I E D E R Z E L L T E I L U N C t 4 7 "

auch einige wenige schwach positive Versuche vor, doch war bet ihnen der positive Ausschlag nie grog.

Die Erkl~irung ffir die negativen Versuche kiSnnen wir nach Obigem nicht recht in den yon den Salzen beeinflul~baren Wasserabsorptions- verhfiltnissen suchen; am niichsten liegt daher der Gedanke, dab unter der Wirkung des rasch eindringenden Kaliumnitrates oder des Chlorides die Anreicherung von Salzen im Zellinnern, eine Grenze erreicht hat, die aucb ffir die Zellteilung nachteilig ist. Ob in den Fallen, in denen nun dieser Faktor weniger stark teilungshemmend wirkt, und die Ver- suche sogar positiv ausfallen, dies durcb eine geringe FSrderung der Quellung dutch die Kalisalze hervorgerufen wird, oder ob nur zufiillige Verschiedenheiten der Ausgangstiere das Resultat bedingen, 1/iSt sieh nicht mit Sicherheit entscheiden.

KCI 1 1,2

KOl 0,8

KCI2 1,0

KCi 3 1,2

KCI4 1,2

KCI5 1,0

KCt6 1,0

KCI 7 1,0

K CI 8 1,0

KCI 9 1,0

A a

B b

A a

A

a

A

A

A a

A a

A a

A a

I

8 6

8 8

I0 14

14 6

8 14

8 4

4 6

T a b e l l e XII.

K a l i u m c h i o r i d . , , ', ' , m

16 20

16 16

16 29

12 40

14 51

21 44

25 21

,22 57

75 62

4 0 48

56 185 120 360

4 0 I 0 2 114 335

53 160 110 265

40 122 200 522

90 -- 375 .....

45 .... 117 =-

37 40 125 150

75 -- 330 .....

268 - - 62

73 137 79 105

, r

m

m

m

m

m

_ _ ~

p , _

w

255 125

KOLLOIDCNEM|SCHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT 1--3

Bei Rhodankalium und den Lithiumsalzen laflt alles auf. can schweres Eindringen in die Zellen schlieflen. Die Salze bleiben mehr oder weniger auf die ~iu~eren Zellschichten lokalisiert ( S p e k , 2). Daft abet in sehr bakterienreichen Kulturen dieser Salze die Teilungsft~r- derung verh~|tnismltBig geringer ist, k~nnte daran liegen, daft rnit den vielen Bakterien hier nun doch auch zu viel Salz .in das Zell- inhere gelangt ist.

Alle Versuche der Tabelie XII wurden im Winter 1917'/18 an dem Material ausgefi.ihrt, mat welchem die durchwegs stark posffiven Rhodan- kaliversuche der Tabelle VII erhalten worden waren. Die angeffihrten Zahlenverhaltnisse der negativen Versuche blieben auch am fiinften und sechsten Tag unverlindert. Die Variierung der Konzentratlon von 0,8 bis 1,2 ccm hatte keinen eindeutigen EinfluB auf die Endresuitate. - - Versuche 8 und 9 wurden mat Tieren der g|eichen Linie ausgeftihrt.

Weitere KCl-Versuche wurden immer mat NaCI-Kontrol len ausgefiihrt; es solt daher schon hier einiges fiber die NaC1-Kult.uren vorausgeschickt werden. Die Hauptreihen der NaCI-Versuche werden dann im nachsten Kapite] mitgeteilt werden. Der EinfluB des Koch- salzes auf die Zeilteilung ist ein ~echt geringer, ganz entsprechend den verh~litnismaSig geringen Zustandsanderungen, welche NaC! an Kol|oiden hervorzuPufen imstande ist. Die Versuche bewegten sich in den ersten Tagen in Zahlen, die den Kontrollzahlen sehr ,~ahe lagen. " SchlieBiich kam abet friiher oder spater doch in den meisten Fallen eine sehwache Hemmung der Teilungen zustande, die aber im Durch- schnitt entschieden geringer war als bei den KCI-Versuchen.

Bei einem direkten Vergleich der NaC1- und KCi-Wirkung an Schwestertieren erh~ilt man mat verschiedenen Linien etwas verschiedene l~esultate. DaB dlese nicht ganz eindeutig slnd, hat wohl auch darin seine Ursache, dab eben bei diesen Salzen verschiedene Faktoren (eine Uebedadung der Zellen mat Salzen und eine geringe P.inwirkung auf die Quellung) auf die Zahl der Teilungen einwirken, wobei bald dcr eine, bald der andere starker ins Gewicht fiillt. Eiue betrachtliche Entfernung der Zahlen vom Mitteiwert bringt aber keiner zustande. ,Schwach positive Resultate wurden, gelegentlich auch n!it Kochsalz erhalten.

Die Linien, mat denen Versuch ] und 2 angesetzt wurden, waren g e g e n Kalium sehr empfindlich, d. h. ~ie wurden dutch die geringen Zus~ttze yon KCI stets ganz machtig gehemmt, w~ihrend NaCI in Ver- such 1 zwischen den beiden Kontrollen steht und in 2 nur schwach nega t iv i s t , in Versuch 3 und 4 sand KCI- und NaCI-Versuche beide

SPEK, BEITRXOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 49

negativ oder beide posRiv. In Versuch 4 konn!en die Ziihlungen am vierten Tag leider nicht alle beendet werden, so dab kein direkter Ver- g le ich m6glich ist. Ais Hauptresultat eines Vergleiches zwischen den Chloriden des Kaliums und Natriums ergibt sich also, dab bei Schwester- tierversuchen sich in ganz ausgesprochenem Grade das Verhiiltnis K <~ Na ergeben kann und auch ein Mittel aus dem Gros der Versuche (siehe aueh Tabelle XIV NaCI im ntichsten K~ipitel) dieses Verhtiltnis K<~Na ergibt. : - - Ist die Hemmung der Teilungen durch Kalisalze wirklich dutch ihr leichteres Eindringen in die Ze|len bedingt~ so mtissen wit erwarten, daiS Versuehe mit dem Ergebnis K <~ Na bei Salzen mit starker ftillendem Anion, etwa Sulfaten oder Rhodaniden seltener sind. Die geplanten Vergleichsversuche mit KSCN und NaSCN muiSte ich le[der aufgeben, da ieh damals als sie ausgeftihrt werden sollten (in der letzten Periode meiner Arbeit) keine KSCN-posi t ive n Linien land. Sulfatversuehe sollen welter unten publiziert werden.

T a b e l l e XIlI.

K a | i u m c h l o r i d u n d N a t r i u m c h l o r i d .

KC! 1 1,0

NaCl 1 1,0

KCI2 1,0

NaCl 2 1,0

NaC |3 1,0

KCI3 1,0

K CI 4 1,0

KCi4 1,0

HaCi 4 1,0

A a

B b

A a

B b

A a

B b

A a

B b

C C

'2,8 120

92 128

31 48

37

44 59

61 58

64 44

42 44

9O 42

153 �9 887

114t 1377

31 98

43 1 t

814 1952

1469 2157

4,

~0 KOLLOIDCJdEMISCHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT I--3

l~it KNOs wurden nut einige Vergleichsversuche mit KCi gemacht. Die Ergebnisse v, aren stets sehr lthnlich. Versuche yon I~tngerer Zeit- dauer sollen bei spliterer Gelegenheit einmal mit KNOB ausgeffihrt werden.

lch kann die KCI-Versuche nicht verlassen, ohne vorher auch auf Experimente J. L o e b ' s I) fiber die Beeinflussung der Regeneration yon Tnbularien durch Extrazus~itze yon Salzen zu normalem Seewasser hingewiesen zu haben. Die Ergebnisse derselben stimmen mit meinen Param~zienversuchen sehr gut ilberein. Auch L o e b land namlich das KC-'! viel leichter als NaCI (d. h. sehon bei viel gerlngeren Zus[ttzen) eine Hemmung der Regeneration bewirken kann als NaCI und daiS diese Hemmlmg ganz betriichtlieh setn kann. Das Gleiche gilt ffir KNO 8 und NaNOs. Ein Salz, yon dem wit schlieiSlich nach seinen physikalischen Eigenschaften (gutes Quellungsvermogen, sehr geringe fitllende Wirkungl)ein noch leichteres Eindringen in die Zellen erwarten mfissen als von Kallumchlorid, ich metne namlich Ammoniumchlorid, hemmt die Regeneration der Tubularien noch starker als KCI.

Zu ahnlichen Ergebnissen kam fibrigens auch C. H e r b s t , als er den ElnfluB der einzelnen Salze des Seewassers auf die Entwicklung der Seeigellarven studierte. Er t[and2), dais die Optimalkonzentxation des Kaliums sehr fief liegt, und dais eine Erh6hung des Kaligehaltes fiber diese hinaus nachteilig wirkt. Noch tiefer liegt die Optimal- konzentration des Rubidiums, und am allertiefsten yon den Salzen der Kalium-Triade betm Caesium. Zu hohe Konzentrationen yon Rb- oder Cs-Salzen wirken auch auf die Entwickelung des Urdarmes hemmend, das kSnnte ja nun wenigstens teilweise auch auf einer Hemmung yon Zellteilunger, beruhen.

DaB nach Befunden C. H e r b s t ' s 3) gewisse kleine Mengen yon Kalisalzen gerade auch ftir den Ablauf der Furchung, also ffir Zeil- ~eilungen unentbehrlich sind, steht mit dem oben Gesagten durchaus nicht im Widerspruch, denn die tats/tchlichen Beobachtungen fiber einen schitdigenden Einfluis von Kalisalzen auf die Zellteilung und die Er- klgtrung, dte wir liar sie gaben, gelten nur ffir hOhere Konzentrationen; erst wenn die absolute Menge der leicht eindringenden Salze nicht mehr sehr klein ist, kann sie die Zellkolloide nachteilig verandern.

1) j. Loeb, The decennial publications of Univers. Ctlicago II. Ser. 15, 245 (1905).

C. H e r b s t, Habititationsschrift (Leipzig 1901), 37 If. s) C. H e rbs t , Arch. f. Entwicklungsmech. 5, 723 If. (1897).

5PEK, BEITRAOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 5]

Hfibsche Beweise ffir die Richtigkeit der oben aufgesteUten Hypo- t h e s e linden wit auch in einer Arbeit yon A. 1 3 r e c k n e r l ) . B r e c k - n �9 r gibt darin an, his zu welchem Stadium sich attf kfinstlichem Wege zum Ausschlilpfe~ gebrachte Nauplien yon A r t e m I a s a I i n a in ver- sehiedenen einfachen oder zusammengesetzten Salzlbsungen weiter- entwickeln. Zun~tchst machte auch er die Erfahrung, dab reine Salz- 16sungen viel ungitnstiger wlrken als kombinierte; sie wirken ,g i f t ig ' , zytolysierend, wobei eine Teilerscheinu~lg der Zytolyse eben auch mine zu reichliche Anh~tufung des betr. Salzes in den Zellen ist. In relner KCI-L6sung blteben /i~erhaupt keine Tiere am Leben, in reinen Na CI- L/Ssnngen konnten sie sich acht Tage lang erhalten, ~uch in L6sungen mehrerer Salze vertragen dann die Tiere einen viel h~heren Zusatz yon Na als yon K; ist der Kallurngehalt schon etwas zu hoch, so geht die Entwickelung nicht fiber das Naupllusstadium hinfiber. Der Gehah der Lbvungen an Kaliumtonen kann viel h6her sein, wenn d a s Kalium als Sulfat, als wenn es a|s Chlorid der Salzmischung zugesetzt wird. Die f~tllenden und entquellenden SO4-Ionen vermindern die Permeabilititt und lassen demnach auch weniger K-Ionen in die Zellen hineingelangen. Auch bei den Natrium- und Magnesiumsalzen land B r e c k n e r , daft reine LOsungen des Chlorides schlechter vertragen werden als die des Sulfates. In der reinen Chloridl6sung sterben die Tiere frfiher ab ais in der S u l f a t l 6 s u n g . - Wird zu einer 1.6sung yon zwei Salzen noch etn drittes (an sich schonfii l lendts) Salz zugesetzt, so wlrd auch die Fltllungskraft der fibrigen Salze erhOht, in physio- logiseher Hlngicht wdrde das eine betr~chtliche Verminderung der Perme- abi l t t l t mit sich bringen (diese Fragen habe ich sehon in meiner Czastrulaarbelt wiederholt er6rtert), besonders wfirfle dies f~r einen F.xtrazusatz yon einem zwei- oder mehrwertigem Salz gelten. Beruht nun eine etwaige schlidigende, entwickelunghemmende Wirkung einer etwas zu hohen Kaliumsalzkonzentration eines Na- und K-Salzgemisches auf einem zu reichlichen Eindringen des K-Salzes in die Zellen, s o

muff erwartet werden, daft sie dutch einen Extrazusatz eines dritten Salzes aufgehoben oder doch vermindert werden kann. In der Tat land B r e c k n e r , dab ein h6herer KCI-Gehal t vertragen wird, wenn aufier NaCI und KC1 noch MgCI~ zugesettt wird. Bei einer K-lonen- konzentration, die im Zweisalzgemisch schon ungtinstig wirkte, entwickelten sich die Tiere bis zu ziemlich grofien Artemien. wenn etwas MgC|~ zugeffigt wurde.

lch wende reich nun zu den K a l i u m s u l f a t v e r s u c h e n .

1) A. B r e c k n �9 r, Verhandi. d. Slebenbtirg. Ver. f. Naturw. Hermannstadt 58, 100--152 (1908). 4*

~2 I(OLLOIDCHEM[SCHE BEIHEFTE BAND XH, HEFT 1--3

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54 KOLLOIDCHEMISCI-IE BEIHEFTE B&ND Xll, HEFT i - 3

Nach den Ausfiihrungen am Anfang des Kapitels ist zu den Ver- suchen der Tabelle XIV nicht mehr viel hinzuzuffigen. Wir sehen, dais alle Versuche mlt K~SO4 ohne Ausnahme negativ ausfielen und daft die Hemmung zum Teil recht grofl war, ganz entsprechend der Stellung des Sulfations am entquellenden Ende der Anionenreibe. Die quellungsfOrdernde Wirktmg des K-Ions ist nicht stark genug, auctl nut in einzelnetl Fallen so wie das Li-lon die Wirkung des SO4-1ons zu kompensieren~ Im Durchschnitt ist die Hemmung der Teilungen durch K2SO 4 wesentlich starker als die dureh KCI. Auch aus dem Versuch 5 geht dies klar hervor. Bei einem direkten Ver- gleich der Wirkung des K~SO4 mi t der des Na2SO4 an Sehwester- tierer~ ergab sich nur in einem Pall die deutlich 'h6here Zahl ffir das Na-Salz (Versuch 10) und aueh hierbei diirfte es sich, nach den vorhergehenden Zahlen zu schlieflen, um einen Zufall handeln. In den fibrigen Fallen sind die Zahlen fiir die beiden Sulfate ungefahr gleich oder das Na-Salz hat die geringere Zahl. Es beslitigt sich also ffir diese fallenden K- und Na-Salze unsere obige Vermutung, daft bei ihnen die hemmende Wirkung des K-Salzes nicht gr6fler ist.

Versuch 13 wurde mit einer Linie husgef~hrt, die dureh alle Kalisalze (sogar dureh das Rhodanid) in ihren Teilungen ganz besonders stark gehemmt wurde. Das Sulfat verhinderte sozusagen jede l'eilung.

Wie wir seherf, 1st die Wirkung des Natriumchlorides auf die Zellteilung der Param~ien eine sehr geringe. Die Aussehlage der Versuche liegen zum gr0geren Teil innerhalb der Fehlergrenze. Nur dadurch, daft eine recht groi~e Anzahl yon Versuchen in iibereinstim- mender Weise doch das gleiche Endresultat, eine schwache Hemmung, zeigt, kOnnen wir d ie~n Befunden einen Wert zuschreiben. In der Auffassung, daiS die sehwache Teilungshemmung wirklich durch eine spezifisehe Wirkung des Natriumchlorides veranlaiSt wird, werden wir noch dadurch bestarkt, daiS in Versuchen mit einer starkeren und einer schwacheren Konzentration (mit 1,0 u. 0,8 ccm Zusatz wie in Ver- suchen 4 u. t0) die schw~lchere Konzentration auch den schwacheren negativen Ausschlag verursacht.

Die Versuche wurden an ganz verschiedenem Material ausgefiihrt, ftlhrten jedoch immer wieder zu demselben recht indif/erenten End- ergebnis. Ausdrticklich hervorgehoben soil noch werden, daiS auch Rassen, die dutch LiCI oder KSCN in ihrer Vermehrung stark be- gtinstigt wurden, dutch NaCI eine schwache Teilungshemmung erfuhren.

SPEK. BEITP~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO ~5

Nur wenige der vielen daraufhin untersuchten Linien zeigten im Kochsalz eine etwas hOhere Teilungszahl. Von solchen Versuchen (wie z. B. yon Versuch 15) setzte ich, nachdem sie schon etwas hohe Zahlen erreicht batten, Tochterkuituren an, in der Weise, daft nut eine kleinere Zahl (200)m6gl tchs t gleieh grot~e Tiere aus der behandelten wie der unbehandelten Kultur weitergeffibrt wurden, lm Versuch 15 ergab sich hierbei schon in wenigen weiteren Tagen eine fortschreitende Verschiebung des ZahlenverhiUtnisses zu Ounsten der Kontrolle, his diese schlieBlich mehr Tiere aufwies als die Salzkultur. Ist die Ur- sache tier dutch das NaC1 hervorgerufenen Teilungshemmung, wie mir das nach den obigen Er~rterungen fiber die Wirkung des Kalium- chlorides fiir alle die F~ille, in denen die Infusorienzelle ffir Salze nicht gerade besonders schwerdurchllissig ist, am wahrscheinlichsten erscheint, eine alimiihliche Erh~Shung des Salzgehaltes im Innern der Zellen, So ist zu erwarten, daft bei lange fortgeffihrten Versuchen die Hemmung noch gr66er werden kann, und dab sie sich auch in an- flinglich positiven Versuchen schlieBlich doch etnstellt.

Von Natrtumsalzen wurden nut noch das Sulfat untersucht. Es rief eine starke Verz6gerung der Zellteilungen hervor. Die Tabelle XVI ffihrt uns die Zlhlungen der Na~SO4-Versuche vor.

Bei den Natriumsuifatversuchen muB beachtet werden, dab sich in manchen Infusionen die Bakterien beI NaoSO4-Zasatz leichter d. h. rascher absetzen k6nnen als im reinen Medium. Dem K2SO4 fehlte dlese Wirkung vollstindig. Dadurch, da6 man nicht allzu bakterien-

arme, d~nne lnfusionen anwendet, in denen das Absetzen rascher eintritt als in stiirkeren, weiterhin dadurch, dab man die Kulturen bei etwas niedrigerer Temperatur h i l t (etwa 20 - -2 2 ~ und sie h~iufig wechselt, kann man Bakterienunterschiede so gut wie vollstlindig ver- melden. Bei den meisten der in Tabeile XVI ver6ffentlichten Ver- suche babe ich mir in meinen Notizen ange.merkt, dab ke|ne Spur e|nes Bakterienunterschiedes zu linden war, oder dab sogar wie in Versuehen 3 und 7 bei der letzten Zahlung die Sulhtkulturen bakterienreicher waren~ Im Versuch 3 waren bei der dritten Z|ihlung, im Ver- such 10 A u. a bei der ersten beide Kulturen ganz besonders bakterien- reich. Trotzdem die Zahlenunterschiedel Trotz reichlichen Bakterien- gehaltes der Kulturen sahen die Sulfattiere bisweilen d~rrer aus als die Kontrolitiere. Eine etwaige Volumverringerung der Sulfattiere dutch Entquellung lhres Plasmas braucht sich nicht gleich in einem (3r6Benunterschied gegenfiber den Kontrolltieren zu zeigen, da sich ia die Kontrolittere viel rascher vermehren, die Sulfattier~ also unter-

5 6 K O L L O I D C H E M I $ C H E B E I H E F T E BAND Xll, H E F T I--$

T a b e l l e XVI. N a t r i u m s u l f a t .

Na~ SO4 1

NaaS O~ 2

Na, SO4 3

Na2 SO4 4

Na2S O4 5

Na~ S O4 6 1,2

Na,z S O 4 7 1,2

Na~ S O, 8 1,2

Na~S O, 9 1,2

Na~SO 4 10 1,2

Na~SO4 10 1,2

Na~SO4 11 1,2

Na~SO~ 12 1,2

Na~SO, I3 1,2

Na~SO~ 14 1,2

Na~SO~ 15 1,0

NaaSO~ 16 1,0

A a

A a

A

1,2

1,2

1,2 a

A 1,2 a

A 1,2 a

A a

A a

A a

A a

A a

B b

A a

A a

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m

" - ' 7 -

3 8

7 27

16 16

8 9

14 19

6 19

16 48

16 3.3

14 25

78 ,35

40 120

42 158

59 i18

43 102

141 401 Au~h

Tote

80 248 .~h

141 2O5

36 70

90 61

409 102

170 ca.1300

182 1700

167 282

I f0 257

154 738

265 731

45O 2580

65O 1847

130 420

414 7 3 2

130 420

5O2 23O

m

675 1505

398 1920

209 270

] . - -

SPEK, BEITRgOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 57"

dessen durch die st~lndige Nahrungsaufnahme die Schrumpfung wett- ma~hen k6nnen. Alle Natrtumsuffatversuche wurden mit der schon friiher wiederholt erwahnten Linie Handschuhsheim H. ausgefiihrt, welche stark positive LiCI- und KSCN-Versuche lieferte. Daft bei einigen der mitgeteilten Versuche die durch Nao. SO4 Cerursachte Hemmung der Teilungen ziemlich gering war, w~ihrend zwei Versuche sogar positiv ausfielen, k6nnte nach Erfahrungen, die ich an MgSO 4 machte, darin seine Erkliirung linden, dab bei diesen Tieren zu ~;enig SOt-lonen in das Plasma gelangt sind, um hier ihre en~quellende Wirkung e,tfalten zu k6nnen. Es wurde ja schon an friiherer Stelle erwiihnt, daft Sulfate in sehr geritagen Konzentrationen nicht nur keine Entquel|ung, sondern sogar eine schwache Quellungssteigerung verursachen.

Versuche mit Magnesiumsalzen.

Vom Magnesiumion lfis sich am schwersten mit einiger Be- stimmtheit voraussagen, wie cs auf eine Zellart einwirken wird. Das liegt niimlich daran, daft Magnesiumsalze auf verschiedene Kolloide ganz verschiedcn, zum Tell sogar direkt entgegel~gesetzt wirken kOnnen. So wirken --- um die beiden physiologisch so wichtigen Zustands- ~nderungen der Kolloide, die F~illung und die Quellung, zu besprechen - - Magnesiumsalze auf Lipoide in gewissen Konzentrationen ziemlich fallend, auf manche Eiweiflk6rper hingegen sogar ausgesprochen ffdlungs- hemmend. Die Queilung mancher Kolloide, z. B. der Gelatine, wird in neutralen MgCl2-L6sungen betr~ichtlich gef6rdert, in sauren oder alkalischen fast so stark gehemmt wie yon Erdalkalisalzen. Besteht nun das Plasma bestimmter Ze!ien oder Gewebe aus Kol|oiden, die sich gegenfiber der Magnesiumwirkung ganz verschieden verhalten, so k~nnte die Gesamtwirkung auch eine Aufhebung der entgegengesetzten Einzelwirkungen, also eine ziemliche Indifferenz des Salzes zur ZeUe sein. W~hrend Mg-Salze auf bestimmte, interessanterweise sehr lipoidreiche Gewebe wie das Nervensystem physiologisch ganz spezifisch (n~mlich an~sthetisch) wirken und in gewissen F~llen auch einen starkell formativen EirJiufl ausfiben, d. h. morphologisch ver- ~indernd wirken ~), gelten sie fiir andere Zellen wieder als sehr indifferent.

x) lch verweise au/ die Arbeiten yon Ch. S t o c k a r d fiber die dutch Magnesiumsalze he~vorgerufenen Ab~aderungen der Augenentwickelung bei Fischeu. Erwlhnt sci: Ch. S t o c k a r d , Joum. exp. Zoology 6, 285--3.37 (1909),

58 KOLLOIDCHEMISCHg ttEIHEFTE BAND XII, HEFT 1--3

_ _ . t . _ _ " - . - - " . , �9

MgCl 2 I

MgC|~ I

MgCI. z 2

MgCl~ 3

MgCi~ 3

MgCi 2 4

MRCI2 5

Mg CI~ 6

Mg CI,z 7

MgCi~ 7

MgCIz 8

MgCI~ 9

Mg Ci~-10

MgClz 10

MgCI2 10

MgCI~

i~gCl~

Mg Cl~

1,0

l,O

1,0

1,2

1,2

1 ,2

1,2

1,2

1,2

1,2

!,0

0,65

0,6

1,3

1,3

1,3

1,8

1,8

A a

B b

A a

A

B b

A a

A a

A a

A a

B

b

A a

A a

A a

B

b

C C

Tabe l ' l e XVIL M a g n e s i u m ch lo r id . - " % , , , , . . . . . ' " ' ~ , ' r

- - 186

- - 100 199

- - 1.14 -- 142

- - 3 2 - -

- - 21 - -

30 28

25 26

22 28

17 14

19 16

15 12

16 16

16 16

32 16

16 16

17 17

T - - "

io 116

II 120

884 8OO

650 875

576 656

977 925

683 953

1180 922

I172 1110

682 9O0

- - 836 949

841 912

- - 1136 87~

- - 557 - - 80~

- - 4 9 ~

-- 937

w

1315 I053

1007 980

SPEK~ BEITP~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 59

Auch in ihrer Wirkung auf die Paramizienzellen k~nnen wir die Magnesiumsaize als sehr indifferent bezeichnen. Magnesiumchlorid ist vtelleicht yon allen untersuchten Salzen das indifferenteste; auf Einzelheiten der MagnesiumwirkmJg w011en wir im / ibr igen erst e in- gehen, nachdem wir die Ziihlungsergebnisse kennen gelernt haben. Sie sind in Tabellen XVII und XVIII niedergelegt.

Wie wir sehen, weichen die Zahlen tier MgCl~Versuche bei den iiblichen Salzkonzentrationen nur sehr unerheblich yon der Kontrolle ab. Bald sind in der behandelten Kultur etwas mebr, bald etwas weniger Tiere. Die Differenzen liegen absolut innerhalb der Fehler- grenzen, dfirften also durch Zufliiligkeiten bedingt seim

Des indiffercnte Verhalten des Magnesiumchlorids k6nnte auch einfach dadurch bedingt sein, datl es in zu unbedeutenden Mengen in die Zellen hineingelangt; um dort deutlichere Wirkungen entfalten zu k/~nnen. Wit haben ]a an fr/iherer Stelle schon in Betracht gezogen, ob in den FAllen, wenn das sonst so wirksame Lithiumchlorid sich indifferent verhlllt, dies nicht nut an der Undurchltissigkeit der Membranen fflr des Salz liegtl). - - Eine l~eobaehtung spricht mir daffir, dab MgCla permeabilitiitsvermindernd wtrkt. Wire des der Fall, so miiflte es sich natfiriich auch selbst den Eintr!tt in die Zelle erschweren. Die Beobachtung ist folgende: Stellt man sich eine Infusion dutch Aufkochen yon Riibenst~ckchen her, so vermehrerl sich darin die Param~izien eine Zeitlang, wenn auch' nur kiimmerlich. Nach ffinf bis sechs Tagen gehen sie meistens ein. D ie Infusion scheint also Stoffe zu enthalten, die schadigend wirken. Setzt man nun ~zur In- fusion ein quellungsf6rderndes, also permeabilitatserhbhendes Salz (LiCI) zu, so gehen die Tiere, trotzdem sie anfangs sehr gut aussehen, schon n a c h 48 Stunden tin. Die giftigen Stoffe scheinen also leichter in die Zellen einzudringen. Setzt man abet MgCl~ zu, so wird das Absterben der Kulturen um mehrere Tage verz6gertl Da meine Infusionen schwach alkalisch waren, mufite MgCI~ auf die yon diesem Medium umsp/ilten Zellmembranen etwas dehydrierend wirken. Des w~ire die Erkl/irung der Permeabilitiitsverminderung.

Bei einer allm/ihlichen Steigerung der Konzentration des MgCI~ in der Infusion yon einem Zusatz yon 0,6 his 1,8 ccm sind keine sprunghaften Aenderungen der MgCl~-Wirkung wahrzunehmen. Von

1) Zusatz bei der Korrektur: Sp~tere Versuche haben ergeben, dai3 MgCI z fiir Param~lzien und andere Protozoen nut bei Oegenwart geniigender Mengen yon Ca CI~ so indifferent ist. Auch dies spricht ffir die Permeabilitatshypothese, da im Ca-freien Medium die DurehlAssigkeit der Zellen viel gr0fler ist.

6 0 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHErTE BAND Xll, HEFT I--3

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SPEK, BEITR,~OI~ ZUR KOLLOIDCI'/EMIE DER ZELLTEILUNQ 61

1,3 ccm aufwitrts macht sich eine allmiihlich steigende Hemmung der Zellteilungen bemerkbar.

Linien, welche durch LiCI und KSCN in ihrer Vermehrung gehemmt werden, werden es auch dutch das indifferente Magnesiumchlorid.

Haben wir schon f/Jr Magnesiumchlorid ein schweres Eindringen in die Zellen annehmen miissen, so miissen wir das f/it Magnesium- sulfat schon gar tun, denn seine dehydrierende, verfestigendeWirkung auf nichtneutrale Kolloide, also zunachst auf die yon der Heuinfusion umspiilte Oberfl~iche der Param[izienzellen, ist noch ausgesprochener. Es wird sich also im Innern der Zellen nut in ganz geringer Konzentration anreichern. Gerade f/Jr Sulfate haben wit aber schon frfiher betont, dat~ sie erst yon e ~ e r gewissen Konzentration an entquellend wirken. Es scheint hlir somit mit unseren theoretischen Vorstellungen recht gut zu harmo- nieren, wenn wir sehen (siehe Tabelle XVIll), dab elne st:arkere hemmende Wirkung des MgSO 4 nut in wenigen Fallen zur Geitung kommt, wiihrend in den meisten 0brigen Versuehen eine lndifferenz zu Tage tritt, die der des Magnesiumchlortds eigentlich gleichkommt. In einigen Schwestertierversuchen ist der eine Versuch sogar positiv (in auf- fltiligerer Weise z .B. MgSO4 11 B), da abet Versuch !1 A keine st~irkere Vermehrung zeigt als die Kontroile, dfirfte das nut ein Zu- failsresultat sein.

Versuche mit KalziumcMorid.

Fiir eine exakte Au~fiihrung der Kalziumchloridversuche ergaben sich technische Schwlerigkei ten. .Setzt man nihnlich eiuer Heuinfusion etwas CaCl2 zu, so kSnnen unter UmsUlnden fast alle Bakterien derselben ausgef/tllt werden, und dann in dicken Flocken in der Infusion schweben oder sich zu Boden senken. In solchen Kulturen pflegen sich s~imtliche Param.~zien in den Ntederschlag einzubuddeln, und da ihnen nun die Nahrung in konzentriertester Form zur Verffigung steht, sind sie gegentiber den Kontrolitieren nat~rlich in nfcht unwesentlichem Vorteil. In manchen Heuinfusionen war auch nach i/ingerem Stehen nichts yon einer Bakterienausflockung bei CaClo-Zusatz zu sehen. Diese Salzkulturen unterschieden sich yon den Kontrollen hSchstens dadurch, dat~ sie an der Oberfl/lche ein ganz zartes, schillerndes H/lut- chen entstehen lieflen.

{ch verfuhr beim Ansetzen der Kalziumkuituren nun einfach so, dais ich immer zuerst ausprobierte, ob das Kalzium nach 24-st0~digem Stehen einen Niederschlag entstehen liet], oder nicht; nur in letz-

62 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHi~TE BAND XII, HEFT I~S

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SPEK, BEITR~Oi~ ZUR KOLLOIDCHEMIE DFR ZELLTEILUNO f ~

terem Fail wurden die lnfusionen f,~r die Versuche verwendet . . - in Kulturen mit ausgeflockten Bakterien ist das Zlhlen der Tiere sehr erschwert.

Die Kalziumchloridkulturen lleferten mir ein sehr eindeutiges Resultat. In vollem Einklang mit unsererTheorie ergab sich in allen Versuchen eine betr~lchtliche Hemmung der Zellteilungen. Tabelle XIX gibt die Z~ihlungsergebnisse wieder.

Wie bei den meisten andern Salzen wollen wir auch fflr Kalzium- chlorid die Permeabilitlitsfrage aufwerfen. Es ist ganz nat~irlich, da~ CaCI 2 seine spezifische Wirkung, n~imlich die durch Entquellung und Fflllung hervorgerufene Verfestigung der Koiloide aueh schon bei Be- rfihrung mit den Zelloberfi~chen, den Zellmembranen entfaltet. Es kann auch keinem Zweifel unterliegen, daft so/che Veranderungen der Membranen eine betr~.chtliche Verminderung der Durchlassigkeit bedingen miissen; alle daraufhin gerichteten Untersuchungen anderer Autoren bestAtigten Ja auch diese Erwartung.

Wir mflssen also fiir Kalztumchlorid jedenfalls eine starkere Ver- mJnderung der Membranpermeabilitiit annehmen ais ffir i rgend ein anders der untersuchten Salze. Damit ist abet noch nicht gesagt, dab wir die ganze Wirkung des CaCI~ auf die lnfusorienzelle als eine OberflAchenwirkung ansehen mtissen. Es blelbt die mir viel wahr- scheinlichere M6gltchkeit noch iibrig, dab ganz geringe Salzmengen doch noch in die Zellen eindringen, und dab beim CaCI~ (wie das auch yon einer Einwirkung auf tote Kolloide bekannt ist) eben auch schon sehr geringe Konzentrationen eine bedeutende Wirkung ausfiben kOnnen. Es ist erstaunlich, wie tier man mit dem Quantum des CaCI~-Zusatzes zu den Infusionen heruntergehen kann und doch noch eine recht kr~lftige Hemmung der Zeilteilungen erhalt. In bakterienarmen lnfusionen, in denen durch kleine CaCIs-Zus~ltze gar keine Ausflockung der Bakterien entsteht, sind schon 0,2 oder 0,3 ccm einer 0,3-m L/Ssung zu 19 ccm Infusion zugesetzt wirksam. Ich wrweise auf die mit so geringen CaCl2-Zusatzetl erhaltenen Zahlenunterschiede der Versuche 18 und 19. Entstehen auch bei solchen kleinen Zus~ltzen Bakterienagglutinattonen und damit bessere Ernahrungsverhliltnisse ffir die Salzkultur, so kann sle unter dtesen Umstanden auch pos~tiv ausfallen. H6here CaCi2-Zusatze bewirken, auch wenn sich die Bakterien zusammenbaUen, doch immer eine deutliche Verminderung der Zah! der Teilungen. m

lch bin mir sehr wohl bewuflt, dab man die in dieser Arbeit wlederholt aufgewodenen Fragen nach der Penneabilitat der Infusorien-

64 KOLLOII3CHEMI$CHE BEIHEPTE BAND XII, HEFT 1--3

zelle ffir bestimmte Salze nach den Methoden yon B a l b i a n i ([oc. cit.) und . E n r i q u e s viel genauer untersuchen und bestimrnter be- antworten kSnnte. Da aher das fiir sich schon eine umfangreiche Untersuchung gewesen w~ire, mutate ich davon einstweflen absehen.

Ich glaube, daft ftir eine solche Untersuchung theoretische Be- trachtungen fiber die Permeabilit~itsfragen von der Art, wie wit sie in dieser Arbeit anstellten, als Arbeitshypothese, die m6glichst viele dies- bezfigliche Einzelbeoachi~ungen yon einheitlichem (~esichtspunkt in sich aufnimmt, yon Weft sein dfirften. Aus diesem Grunde habe ich sie hier vorgebracht u0d m6chte auch, dag sie, soweit sie nicht schon durch Tatsachen direkt bewiesen sind, in diesem Sinne aufgefafit werden.

~g

AuBer an P a r a m a e c i u m c a u d a t u m wurden nur noch an P a r a m a e c i u m a u r e l i a und an S t y i o n i c h i a m y t i l u s wenige Salzversuche, und zwar mit LiCi ausgefiihrt. Bei beiden Tieren rief der Zusatz yon 1,0 ccm 0 , 3 - m I.iCI zu 19 ccm Infusion eine nicht geringe Hemmung der Teilungen hervor. Die Stylonichien gingen am zweiten bis vierten Tag in der LiC[-Kultur ganz ein, waren also dutch das Salz in irgend einer Weise stark gesch[tdigt. Auch mit einem Zu. satz yon 0,5 ccm LiCl machte ich nicht viel bessere Erfahrungen. Zwar wurden in di~sen schw~icheren Salzkulturen nut einzelne Tote gefunden. Es erfolgte aber aueh in ihnen eine Hemmung der Tei- iungen. Irgend ein Anzeichen einer Aufquellung der Tiere war nicht zu erkenne~l. Letzteres gilt auch ffir die LiCI-Kulturen mit P a r a - m a e c i u m a u r e l i a .

Mit P a r a m a e c i u m r ffihrte ich auBer den Salz- versuchen auch noch eine Reihe yon Experimenten mit organischen Siluren, und zwar F e t t s ~ u r e n aus, haupts~chlich aus dem Grunde, weft ja die Fetts~iuren als ein Mittei, kfinstliche Parthenogenese bervor- zurufen, eine groBe Rolle sp[elen. Zu der schwach alkalischen In- fusion konnten die Fetts~uren nicht zugesetzt werden, ich versuchte es daher mit einer ganz kurzen Behand|ung der Tiere mit der stark verdfinnten reinen Siiure. Die Versuche wurden mit 0,00025 bis O,001-n B u t t e r s ~ i u r e oder ebenso starker l s o v a l e r i a n s ~ i u r e angesetzt. Die Tiere waren gegen die Einwirkung der Sturen sehr empfindlich. Bei Behandhmg mit keinem einzigen andern Reagenz

SPEK, BEITR~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 65

zeigten aber verschiedene Paramazienrassen so groBe Verschiedenheiten in ihrem Verhaiten ais eben bei der Einwirkung yon Fettsauren. Die meisten wurden durch die angegebenen schwachen Saurekonzentrationen

schon in zwei bis fiinf Minuten gelahmt oder get/~tet, andere hingegen schwammen in derselben Saute 15 oder gar 30 Minuten umher. Die schadigende Wirkung der Butters~ure und der lsovalerians~ure konnte dureh einen Zusatz einzelner Salze nicht antagonistisch beeinfluBt werden, so wie das nach den E~fahrungen anderer Autoren fiir m6glich

h~tte geiaalten werden k/Snnen. Offenbar drir~gen die Fettsauren viel rascher als die Salze auch in das Innere der Zellen ein, so dal~ sie dann hier doch allein auf die Plasmakolioide einwirken. - - F/ir gleiche Rassen ergab sich eine auffitllige Uebereinstimmung der letalen Kon-

zentration der beiden genannten S/iuren. Die kurze Behandlung der Param~izien mit den reinen Sauren

ergab gar I~einen nennenswerten und eindeutigen Einflu[3 auf die Zell- teilung.

Um der Frage, inwieweit osmotische Vorg~inge oder aber Quellungs- p~zesse die Aufnahme des Wassers in den Zelleib der Infusorien be-

herrschen, auch noeh auf anderm Wege naher2utreten, wurde auch untersucht, was ffir einen Einflufi ein Z u s a t z y o n K o l l o i d e n " zu d e m n a t / i r l i c h e n tVledium auf die Zellteilung der Paramazien

ausiibt. Der osmotisehe Druck soil nach den gew6hnlichen Angaben durch einen Zusatz yon Kolloiden sehr wenig beeinfluflt werden, soweit dagegen diese Kolloide imstande sind, Wasser' durch Quellung zu binden und dadureh die Menge des ,freien" Wassers zu vermindern,

miissen sie die Aufnahme yon Wasser in die Zellen durch Aufquellung der Plasmakolloide erschweren. Ein verschieden hoher Zusatz yon 0,5 prozentiger (5 e I a t i n e 1 6 s u n g zu Heuinfusion oder kfinstlichen Salzgemischen (etwa '/20 Ringer-l .6sung) rief nun in allen Fallen eine d e u t l i c h e H e m m u n g d e r T e i l u n g e n hervor. In einerlnfuslon,

die ]/s Volum 0,5 prozentiger Gelatine enthieit, kam es in 48 Stunden kaum zu ein his zwei Teilungen. Die "l'iere sahen stets sehr wohl-

gen~ihrt aus. Bakterien entwickeken ,~ch in der Mischung reichlich

5

6~ KOLLQIt3CHEMISCIt[. B~IHEFTE B&I'~D Xll, HEFT 1--3

Aui welche Weise wirkt eine gesteigerte Wasserzufuhr aui die Zellteilung ein? Was dfirfte die unmtttelbare Folge der k0nstllchen und die Ursache einer n o r m a l e n QueUungsstelgerung

der Plasmakolloide sein?

Nachdem ich nun alle Tatsachen, die ich auf experimentellem Wege ermitteln konnte, mitgeteilt babe, k6nnte ich eigentlich die Publikation bier abschliet~en. Die Beobachlungstatsachen sind nun aber derart, d~tB sich eine ganze Reihe bedeutsamer Konsequenzen aus ihtlen ergeben, und vor allem auch solche Konsequenzen, die zu neuen experimentellen Untersuchungen auffordern, und zu diesen ein schon recht schar[ umschriebenes Programm liefern. Ich habe zwar au(:h selbst vor, auf diesem Gebiete spfiter noch weiterTuarbeiten; warm ich ab,,r diese Arbeitetl fortsetzen und warm ich sie zu einem gewissen At;,~chluB br ingen kann, weiB ich selbst noch nicht. Es erscheint mir daher eine gewi.-se Berechtigung zu haben, das Gedanken- gebtiude nicht bruchweise, sondern schon bier unter einheitlichem Gesichtspunkt vollstiindig auszubauen. Auch die. folgenden theore- ti.~chen Abschnitte m6gen als Arbeitshypothesen aufgefal~t werden, die dann spater dutch Tatsachen bewiesen oder widerlegt werden mfisse~ = - W i r haben gesehen, dab es t~Ciglich ist, durch statke Quetlungs- mittel Zellteilungen anzuregen und sie dutch entquellend wirkende Stoffe zu hemmen, und kotmten es auch recht wahrscheintich rnachen, dat~ d ie angewandten Stoffe wirktich durch Beeinflussung des Quel- hmgszustandes der Plasmaltolloide wirken. Es dr~ingt sich uns da sogleich die Frage auf, auf welche Weise nun die Verfl/issigung dei- Kol|oide it1 die Veranderungen im Ze|leib, die zur Zellteilung fiihren, eingreift. DaB nicht die Volumzunahme an sich teilungsfBrdernd wirkt, ist ja klar. Es diarfte sich iiberhaupt vorwiegend um indirekte Wirkungen der Wasserzufuhr handeln. Als direkte Erleichterung des Zellteihlngsprozesses kOnnte sich eine Verfliissigung der Zellkolloide h6chstens bei Zellen mit bestimmter Eigenform und festeren Plasma- strukturen bemerkl~ar machen (also etwa bei Epithelzellen), indem sie das Inkrafttreten der CIberfl~ichenspannung erm/Sglit:ht. Sind namlich die dichtel'en K011oide der Zellen der genannten At't, die diesen eine bestimmte t:otrn aufzwingen, verfltissigt, so wird die Form der Zelle jetzt ausst'hlieBlich dutch die Ge~etze der t tydrodynamik bestimmt, d. h. d i e Z e l l e mut,~ s i c h zunachst unter der Wirkung der Ober - fl/ichenspannullg a b k u g e l n , wie wir das ia auch tats~ichli(h yon dem ersten Stadium zahireicher Mitosen kennen. Wit ktinnen aucli

SPEI<, BEITRXOE ZUR I(OLLOIDCHEMIE DEP., Z/LLT~EILUNO 67

umgekehrt aus dieser Tatsache, dab Zellen mit spezifischer Form sich vor der Zellteilung stets abkugeln, dab dabei spezifische Plasraa- strukturen (wohl dichteres Plasma) verschwinden und dag die Zellen nach meinen Erfahrungen ira gefiirbten Schnitte h~iufig schwficher ge- fiirbt erseheinen als die normalen Zeilen, mit grol3er Wahrscheinlichkeit schlie~en, dab eben eine Verfl/issigung der Kolloide der Zellen, die sich zur Teilung anschicken, stattfindetl).

An dieser Stelle ra6ehte ich noch darauf hinweisen, da6 gewisse pathologiscbe Oewebe, deren Zellen in fortschreitender Wucherung begriffen sind, hliufig Zelleleraente aufweisen, deren Hatlptcharakter auch gerade eine gewisse Verquellung der Kolloide zu sein scheint. So spricht der Pathologe bei zahlreichen Geschw/ilsten (Sarkoraen und Karzinoraen) beSorJde,.~ bei den b6sartigen (malignen) oft yon einera ,embryonalen" Zustand der Zellen. Dieses erabryonale Aus- sehel~ der Zellen aut~ert stch besonders bei solehen Zellarten in auf- fiilliger Weise, die normalerweise eine besonders charakteristische Eigen- form besitzen (Knochenzellen, Muskelzellen, Ganglienzellen u. a ) oder aber fibrlll.~re Strukturdifferenzierungen aufweisen (wie die Muskel- zellen, Nervenz~llen u. a .L, Fibrill~ire Differenzierungen sind kolloid- chemisch rich wiederhole es) doch wohl sieher als Iokale Gelbildungen aufzufassen, lhr Verschwinden in den paihologischen Geweben ware also eine Urabildung yon Gel zu Sol. Langgestreckte oder dauernd verzweigte Zellen kOnnen ihre Form nur behalten, wenn sie nicht durchwegs aus Solen bestehen. Wenn also Muskelzellen, Nervenzellen, Knochenzellen und Epithelzellen in den raalignen OeschwiJlsten zu abgekugelten oder eventuell ver~illderlich polyraorphen Zelleleraenten von vttllig indifferentera Aussehen werden, bisweilen aber aufgebliihte Blasen darstellen, so kann das nur in einer VerIt~ssigung der Zell-- kolloide, die durch pathologische cheraische Ver~inderung hervorgerufen wird, seine Ursache haben. AIle diese ~erabryonalen" Zelleleraente zeichnen sich nun dutch iiberaus lebhaftes Teilungsverra6gen aus.

Schlie~lich weise i~'h a~wb noch darauf hin, dab auch in rege- nierendem Gewebe, das also auch in lebhafler VermeiHung begriffell ist, Zelleleraente mlt ,embryonalera indifferenten" Char..akter, deren Plasraakolloide durchwegs in Solzusland sind, vorherrschen.

Wie aber kann eine Verfliissiguug der Kolloide auf die inneren Ver/inderungen der mitotischen Zelle einwirken? Zwei M/'~glichkeilen

1) Durch die in dieser Arbeit publizierten Beobachtungen erscheine~l auch die Detailfragen der Zelltetlung, die ich in meiner Arbeit tiber den Mechanismus der Zellteilung (I, 105, [1918]) erOrtert babe, in neuem Lichte.

6 8 KOLLOIDCHEMISCHE BI~'IHEFTE BAND XII, HEFT 1--3

stehen da im Vordergrund. Erstens kann der G a s s t o f f w e c h s e l durch die aufgequoUenen Kolloide sicherlich l e i c h t e r s t a t t f i n d e n , also die Kohlensiiure leichter entweichen und der Sauerstoff leichter eindringen, Die Beeinflussung (F6rderung) der Oxydationsprozesse durch eine Aufquellung der Plasmakolloide w~ire ffir sich ein noch experimentell zu erforschendes Problem. Die zweite MSglichkeit, wig alas Wasser bei den mitotischen Ver~,nderuugen mitwirken k6nnte, ist die, dat~ es direkt zu gewissen chemischen Prozessen verwendet wird, dat~ also etwa hydrolytische Prozesse besser ablaufen, wenn irt die Zeile leichter und reichlicher W.asser hineingetangt. Von den bisher erkamtten chemischen Umwandlungen, die vor der Zellteilung stattfinden, beansprucht die Neubildung yon Nukleoprotelden .das leb- hafteste lnteresse. Plasmastoffe werden abgebaut und zur Synthese der ch~omatischen Substanzen verwendet. So sucht man im Lezithin den Phosphors~iure-Lieferanten der Nukleinsynthese. Die Sprengung des Lezithinmolekiils abet hat Hydrolysen zur Voraussetzung. Aus diesem Beispiel geht die Bedeutung der hydrolytischen Prozesse bei den chemischen Ver~,inderungen der mitotisehen Zelle klar genug hervor. Hydrotysen sind die ersle Vorbedingung zum chemischen Umbau.

Wir wollen nun aueh einmal die Prage au[werfen, welehe zeltliche Aufeinanderfolge sich bei genauerer Untersuchung zwischen einer ge- steigerlen Wasseraufnahme (beziiglicherweise zwischen den f/ir eine solche sprechenden Anzeichen) und der durch Farbungsmittel erkenrt- baren Chromatin-(Nukleoproteid-)Vermehrung bei den verschiedenen Zell~ormen ermitte|n l~it~t.

Ffir die P a r a m f i z i e n ist es, wie schon friaher berichtet wurde (siehe S. 17) eine erwiesene Tatsache, d.',t~ das Wachstum zu elnem guten Teii durch reine Wasserabsorplion erfolgt. Das Waehstum ist aber hier ein ganz konlinuierliches , ohne irgend elne pl6tzliche Zu- oder Abliahme. Speziell ffir die erste Periode nach der Zellteilung ist eine starke Beteiligung der Wasserzufuhr am Wachstum yon Es ta- b r o o k (loc. cit.J nachgewiesen. Die Wasse:aufuahme wird la aber ledenf~lls auch sp~iter, wenn nur auch die organische Substanz durch Nahrungsaufnahme standig vermehrt wird, nicht aufhbren. Zur Zeit der Vorbereitung der Zellteilung ist kein Anzeichen einer noeh t~esol~ders gesteigerten Wasserabsolption w~rhanden.

Bei den S / i f ~ w a s s e r - T e s t a z e e n begi,mt das sehr rasch er- folgende starke Wachstum, die pl6tzliche Hervorquellungihres Plasmas at~s dem Gehause -- wir k/Snnen uns am besten an die Beobachtungen yon W. S c h e w i a k o f f (loc.r an E u g l y p h a halten - - zu einer

fiPEK, BEITR~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 69

Zeit, wo von einer Teilungsspinde[ noch gar nichts zu seben ist und auch der Kern noch keine auffiilligeren Veritnderungen zeigt. Diese setzen dann abet sehr ba|d ein und ffihren zu einer Aufbl~lhung der Kernblase und zur Vermehrung des Chromatins, die ungef~hr zu gleicher Zeit mit der Beendigung der Volumzunahme des Plasmaleibes ihren H6hepunkt erreicht (Stadium der Fig. 6 u. 7 S c h e w i a k o f f ' s , in der die Zentrosomen erscheinen und die Spindelbildung beginnt). Man kann also bei der E u g l y p h a nicht vielleicht eine erste Periode reinen Plasmawachstums und eine zweite darauffolgende der Chromatin- ,synthese'unterscheiden, beide Prozesse liegen bier zeitlich sehr nahe beieinander, fallen mehr oder weniger zusammen, iaufen aber immer- bin noch so ab, dab man es fiir m6glich haiten muff, dag in der Periode immer welter zunehmender Wasseraufnahme durch diese aucb die Nukleinsynthese noch m~ichtig gef6rdert wird.

]Sin ~lhnliches zeitliches Zusammenfallen zwischen der Wasserauf- nahme und der Chromatinvermehrung liigt sich nach den Angaben yon F. R e i n k e (loc. cit.) auch fiir die Mitosen der EndothelzelIen der Blutkapillaren yon Salamanderlarven konstatieren, und die Auf- bl~ihung der Furchungszellen de r kleinen Ncmatoden, die ich schon an frLiherer Stelle besprochen babe, erfolgt auch in derselben Periode. Sie halt dann noch eine Zeitlang an, wenn die Strah|enbildung schon erloschen ist und die neuen Tochterkerne schon izl Ausbildung begriffen sind. Diese Beobachtung an den Furchungsblastomeren brachte reich zum ersten Mal auf den Gedanken, oh n i c h t g e r a d e die be- s o n d e r e n Z u s t a n d s f i n d e r u n g e n d e r s i c b t e i l e n d e n Z e l l e , die uns hlet: am meisten interessieren, also d i e . E r h O h u n g d e r W a s s e r z u f u h r u n d d e r P e r m e a b i l i t i i t m i t a l l e n i h r e n in B e t r a c h t g e z o g e n e n F o l g e e r s c h e i n u n g e n a u c h s c h o n w e i t e r e V e r ~ i n d e r u n g e n im Z e l l e i b h e r v o r r u f e n , d i e da-nn a u t o m a t i s c h z u r n A c h s t e n T e i l u n g f t i h r e n mi i s sen . Die genannten physikalischen Zustand~iinderungen des Zelleibes werden ja natiirlich nich* nut auf die Nukleinsynthese einwirken (diese wurde ja eigentlich nut als herausgegriffenes Beispiel erOrtert), sondern auch auf andere chemische Prozesse ihren Einflui~ haben; dab also die Nukleinsynthese nicht ununterbrochen immer welter gesteigert wicd, sondern sogar das scho'n gebildete Chromatin nach der Teilung zum Tell wchl wiedel abgebaut wird (neue hydrolytische Prozesse?) spricht noch nicht gegen die Vermutung, dai~ jede Zellteihmg autot~tatisch in gewissem Glade eine weitere Teilung anregt. Auch dab zum Zu- standekommen dieser n/ichstfolgenden Teilung unter Umst~nden noch

70 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEPTE BAND XII, HEFT I - -3

weitere Beditlgungen (NahrungsauFnahme usw.) erf~illt sein miissen, ist kein widerlegendes Argument. Wir werden auf dieseia Gedanken spater noch einmal zuriickkommen.

Auch die Ursachen einer normalerweise vor der Zellteilung ein- tretenden Verfliissigung der Kolloide, bezfiglicherweise einer direkten Wasseraufnahme wollen wir hier in den Kreis unserer EtSrterungen einbeziehen, und zwar um so mehr, als ich die Untersuchung dieser Frage gauz und gar f/ir ein Kapitel der Kolloidchemie der Quellung halte. Nachdem wit nun zur Geniige wissen, dat~ die Quellbarkeit der Kolloide sich in hohem Grade durch andere Stoffe beeinflussen l~t~t, miissen wir nun auch einrnal in Erw~igung ziehen, wie eine plStzl~che starke Steigerung der Wasserabsorption der E u g l y p h a oder den erw. Endothelzellen zustande kommen kann. Viele andere M6glichkeiten, die Quellbarkeit zu steigern, dfirften ja auch der Zelle nicht zur Verffigung stehen aul3er denen, fiber die auch wir bei uuseren Reagenzglasversuchen verf/igen. Dat~ irgend eine Aenderung des Salzgehaltes der Zelle bzw. der Mengenverhaltnisse der Salze die aUeinige Ursache jener Quellungserscheinungen sein kSnnte, erscheint mir nicht sehr wahrscheinlich. Es fehlen uns auch einstweilen alle A•haltspunkte, bestimmte M6glichkeiten ins Auge zu fassen.

Es btiebe dann eigentlich nur iibrig, dat~ geringe Mengen eines Alkalis oder einer S~iure in der mitotischen Zelle entstehen. Auch schon, well Sauren und Alkalien die st~rksten QuellungsfSrderer iiberhaupt sind, mul~ man eigentlich in erster Linie auch in unserm Fall an sie denken. Das Auftreten einer S~iure h a t vielleicht weniger Wahrscbeinlichkeit als das einer Base. Ich rh6chte da die Aufmerk- samkeit darauf lenken, dat~ man schon ~fters 1) zu dem Schlul~ gelangt ist, daft bei der Teilang als ein Nebenprodukt der Nuklein- synthese Cholin, eine schwache Base, entstehen miisse. Wiirde nun in Zukunft durch experimentelle Unte lmchungen wirklich der Nachweis gelingen, dat~ vor der Teflung eine basische (oder vielleicht auch satire) Reaktion des Protoplasmas oder bestimmter Regionen desselben eintritt, so w~re damit eine Entdeckung gemacht, aus der sich sehr weitgehende Konsequenzen ergeben wfirden. Wir brauchen da nur folgende Punkte zu bedenken : Bei der Aufquellung der Plasmakolloide wird allm~hlich auch d e n im Aut~enmedium gel6sten Stoffen der Ein- tr~tt in die Zelle erleichtert. Dies ware nun besonders ftir die Neu- aufnahme von Salzen von Bedeutung, die abet natiirlieh nur dann

I) T. B. R o b e r t s o n , Arch. f. Entwieklungsmech. 27 (1909).

SPEK, BEITRAOE ZUI~ KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 71 , J , , ,

erfolgen kann, wenn die Zellen tiberhaupt noch imstande sind, durch Osmose oder Adsorption Salze aufzunehmen. Salze wirken nun mit den Alkalien in bezug auf die Beei_tlflussung der Quellung antagonistisch, durch eine gesteigerte Zufuhr you Saizen in das Plasma mfiBte dann also wieder eine Entquellung der Plasmakolloide bewirkt werden. Das plStzliche Aufh6ren der AufquelTung der mitotischen Endothelzetlen, die F . R e i n k e (loc. cit.) beschreibt, das rasche AufhSren der Aufbl~thungs- er~;cheinung der Furchungsblastomeren der Nematoden wfirden also durch das Eindringen von~Salzen eine einfache Erkl~irung linden.

F/Jr den Beginn der Entwickelung des tierischen Eies wurde schon an mehreren Obiekten (FrSsche, V6gel) nachgewiesen, dab in diesen fr/ihen Stadien der osmotische Druck der Zellen ein wesentlich geringerer ist als der der Zellen des ausgewachsenen Organismus. Sobald dann den Zellen entweder vom AuBenmedium oder yon inneren KSrper[l/issigkeiten Salze zur Verffigung stehenl), m/issen auch wieder Salze in die Zellen aufgenommen we~den und dies besonders in solchen Perioden, wenn die Permeabilitiit der Zellen, so wie wir das also auch f/ir die Zellteilungen annehmen, besonders gesteigert ist. Ja, vielleicht geschieht die Salz~ufnahme in einzelnen Fiillen, da ja viele Zellarten fiir Salze sehr schwer durchliissig sind, fiberhaupt nut in diesen Perioden in physiologischen (3renzen gesteigerter Permea-

r

bilitiit. D e r S a l z g e h a l t de r E m b r y o n a l z e l l e n (und vermut- iich auch noch vieler a n d e r e r Z e l l e n ) , d ie- e i n e R e i h e y o n T e i l u n g e n d u r c h m a c h e n , w i rd s o m i t i m m e r h 6 h e r w e r d e n . Eskonn ten auch in d e r T a t z . B. B a c k m a n und R u n s t r S m 2 ) sowie B i a l a s z e v i c z 3) in ihren soeben zitierten Arbeiten fiber den Salz- gehalt der Zellen yon Frosch- und Vogelembryonen eine fortschreitende Steigerung des Salzgehaites feststellen4), der dann z. B. beim Hfihnchen nach dem 18. Tag, beim Frosch am 3 0 . - - 3 5 . Tage nach Entwickelungs-

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1) Bei Seetieren w~ire diese Bedingung rmttirHch yon allem Anfang an ge- geben, der Hiihnerembryo hingegen ist anfangs in das salzarme hypotonische Eiweifl eingebettet. Wie die Verh~ltnisse bei den Fr~Ssehen liegen, l~iBt sich so. lange nicht mit Sieherheit angeben, als man die Zusammensetzung des perivitellinen Saftes nicht kennt.

2) E. L. B a c k m a n u. Runs t rOm, Biochem. Zeitschr. 22, 290--298 (1909). Siehe auch Arch. f. ges. Physiol.

8) E. B i a l a s z e v i c z , Arch. f. Entwicktungsmech. 34, 489--540 (]912). ~) DaB die Steigerung des Salzgehaltes beim Froschembryo anfangs nicht

ganz kontinuierlich ist, k0nnte ja daran liegen, dab so wie die Oallerte, auch der perivitelline Raum sehr salzarm ist und erst sp~iter durch Aufspaltung des Dotters vom KOrperinnern aus Salze und andere osmotischeSubstal~zen vert~:~gbar werden.

7~ KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEI*TE BAND XII, I'IEFT I---3

beginn den Wert erreicht, den die Zellen des ausgewachsenen Tieres aufweisen. - - Je hSher nun aber die Konzentration der Salze in den Plasmakolloiden ist, um so mehr wird dadurch die M6glicbkeit einer Quellungssteigerung derselben-durch Alkalien herabgesetzt, urn so geringer wird vor den Zellteilungen die Wasseraufnahme bzw. die Veranderung der Kolloide im Sinne G e l - ~ Sol, um so geringer die Permeabilit~itssteigerung, kurz, alle ,teilungsfSrdernden" Faktoren m/issen abgeschwiicht werden. Bei sich immer welter teitenden Zellen, also z. B. den Embryonalzellen, bringt also iede Teilung auch eine Ver- schlechterung der Chancen ffir die fo]ge'nden Teilungen mit sich, es wird also eine stetig zunehmende Verlangsamung des Teilungsrhythmus eintreten m/isaen. Beim Embryo werden dann schliei~lich Je nach der Qudlbarkeit der Kolloide der verschiedenen Zellen grsBer eoder kleinere Zellkomplexe die Teilungen iiberhaupt einstellen, Der zum Tell ja recht auff~illige pl6tzliche Stillstand der lebhaften Zei!wucherungen bei der Anlage einzelner Organe und sehlieBiich auch der Stillstand der Tei- lungen helm ausgewachsenen Organismus Hit~t sich aus den ersrterten Verhiiltnissen ohne weiteres verstehen. Das Wiedereinsetzen yon lebhaften lokalen Zellwucherungen nacit der Furchung habe ich schon an fr/iherer stelle (loc. cir. 2, 305 ft. [1918]) so erklart, dab durch chemische Aenderungen der Plasmabausteine die Quellbarkeit der Zellen dieser Bezirke gesteigert wird. Ueberall dort, wo sich in den Zellen gut quellbare Stoffe anh~iufen, werden diese gerade so wirken, wie wenn wit in unsern Versuchen dutch Zus~itze zum AuBenmedium die Quellung des Plasmas steigern, es wird also zu Zellwucherungen kommen. Ueber das Auftreten gutquellender Kolloide in embryonalen Organanlagen und allen seinen Folgeerscheinungen habe ich schon in meiner Gastrulaarbeit ausf~hrliche Betrachtungen angestellt.

Die Ausfiihrungen auf den letzten Seiten lassen auch die frfher mitgeteilten Beobachtungen fiber die teilungshemmende Wirkung besonders leicht eindringender Salze in ganz neuem Licht erscheinen.

Je hSher der Wassergehalt yon Zellen yon vornh.erein ist, um so geringer wird die absolute Steigerung der Aufquellung der Zellen zu sein brauchen, um zur Teilung zu ffhren. Sie wird aber auch nieht sehr grofl sein k 6 n n e n , wenn eben die Kolloide sehon reichlich Wasser enthalten. Da die fr/ihen Embryonalstadien der Tiere schon recht wasserreich sind, braucht.es uns auch nicht zu wundern, dab die Aufquellungserscheinungen bei der Teilung z. B. bei den Furchungs~ zellen recht unauffiii!ige sind, oder dai~ auch bei Paramiizien, die eigentlich dauernd Wasser aufnehmen, vor: den Teilungen nicht noch

SPEK, BI:ITR,i~OE ZUR KOI.LOIDCHEMIE DER ZEI.LFEILUNO 73

eine besondere Erh6hung der Wasserabsorption stattfindet. An Para- mazien, die ich mit Neutralrot vital gefilrbt hatte, konnte ich wahrend der Zellteilung keinen Umschlag der roten Farbe des Indikators i n Gelb wahrnehmen. Nach dem eben Gesagten hatte ich es abet eigentlich auch nicht erwartet und halte das auch noch nicht f/~r einen Beweis gegen unsere Vermutung, daft bet anderen Zellen vor der Teilung eine freie Base gebildet werden dfirftel).

Das lokale Auftreten ether Base oder irgend eines andern starken Quellungsf6rderers in dem mitotischen Zeileib in der Art, wie wir das oben annahmen, daft dieser Stoff bet der Kernsynthese entsteht und yon dem Kern in die michstgelegenen Zonen des Protoplasmas gelangt, m~flte auch noch andere bedeutsame Folgen haben. Daft zu- nAchst eine starke Aufquellung der Kolloide des Kernes selbst start- linden miifite, ist klar und wird uns ja auch am sch6nsten durch direkte Beobachtung am lebenden Material in t~berzeugender Weise vor Augen geffihrt. Der Kernsaft dfirfte ja jedenfatls auch quellbare Kolloide enthalten. Man sieht die Kerrblase in kurzer Zeit immer stiirker anschwellen, bis schliefllich die Kernmembran platzt und der Kernsaft ins Plasma auatritt. Dutch Diffusion dutch die Membran k6nnte auch schon vorher etwas yon den Kernstoffen ins Plasma gelangt sein.

In dem Stadium der starken Aufbl/ihung des Kernes sind in der Regel die Astrosphiiren schon gut ausgebildet und der Zelleib in die L/lnge gestreckt. Unter diesen Umst/inden miissen nun v o m K e r n a u s d i f f u n d i e r e n d e S t o f f e h a u p t s L i e h l i c h d i e A e q n a t o r - z o n e d e r Z e l l e e r f f i l l e n . Haupts/lchlich diesewird also dieAuf- quellung erleiden. Die Pole sind ja sogar durcb die Strablungen zu ausgesprochenen Verdichtungszentren geworden. (Siehe S p e k , 1918, 1.) .In Anbetracht dessen, daft es uns nun m6glich ist, nach- zuweisen, daft bet der Zellteilung am Zelleib ganz gesetzm~iBige Ober- fl/ichenspannungsdifferenzen entstehen, die die Durchschn~rung der Zelle zur Folge haben (ich verweise auf S p e k , 1918, 1), daft sieh im Speziellen ergeben hat, daft die A e q u a t o r z o n e d e r Z e l l e e i n ( 3 e b i e t a b s o l u t e r h 6 h t e r O b e r f l / i c h e n s p a n n u n g i s t , miissen wit uns n u n auch fragen, wie eine Alkalisierung des Plas- mas auf die Oberfliichenspannung der Aequatorzone einwirken muff. Messungen der Oberfl~cbenspannung, die F, B o t a z z i 2) an stark

x) Neutralrot ist allerdings auch kein sebr empfindlicher Indikator. s) F. B o t a z z i u. E. D a g o s t i n o , Rendtcont. Accad. flet Lincei 22, Ser. V

(1913).

74 KOLLOIDCHEMI$CHE BEIHEFTE BAND Xll, HEFT i~3

hydratisiertem S~iure- oder Alkalieiweif~ ausf~hrte, ergaben nun, dag sewohl d u t c h e i n e n k l e i n e n A l k a l i - als auch durch einen klemen S i i u r e z u s a t z d i e O b e r f l ~ i c h e n s p a n n u n g d e s E i - w e i g e s g a n z b ~ A r h c h t l i c h g e s t e i g e r t w i rd . Auch dies w/.irde also in bestem Einklang mit unserer Vermutung stehen!

Die genannten Autoren fanden welter, dat~ bei einer Dehydrierung des Alkali- oder S~iureeiweit~es d u r c h e i n e n S a l z z u s a t z a u c h d i e O b e r f l a c h e n s p a n n u n g w i e d e r h e r a b g e d r f i c k t wird. Es mfigte also bei den lebenden Zellen, sobald einmal das Eindringen der Salze in die durchltlssigere A e q u a t o r z o n e einsetzt, a l lmgthl ich e i n e A e n d e r u n g d e r O b e r f l ~ i e h e n S p a n n u n g derselben stattfinden in der Weise, daft gerade ein Umschlag in eine lokale Ober- fl~icheuspannungsverminderung eintritt. Auch for diese Vermutung sprechen bestimmte Beobachtungstatsachen, die mir noch yon meinen ersten Studien fiber die Furchung bei kleinen Nematoden recht gut bekannt sind, mir aber damals g~inzlieh unverst~indlich waren. Gleich nach Ablauf der Teilung sind n~imlich die Nematodenblastomeren noch vollst~indig kugelrund. $ehr bald aber entstehen ringsum an der ganzen ehemaligen Aequatorzone eine ganze Reihe unregelmiit~iger kleiner Vorwolbungen der Zelloberflhche. In alle diese kuppenf/~rmigen Pseudopodien str6mt das Plasma immer in einem axialen Vorstrom vor. Die Polbezirke der Zellen bleiben stets ganz glatt, ohne jede Ausbuchtung. Versucht man auch diese Ver/inderungen der Aequator- zone auf Oberfl~ichenspannungsdifferenzen zuriickzuf/ihren, so wie wir zwingen'de Gr/inde haben, fiberhaupt bei jeder Formveriinderung dieser leichtfltissigen Zellen die Rolle etwaiger Oberfliichenspannungs- differenzen genau zu untersuchen'(siehe S p e k , 1, 1918), so ist nur die Deutung m6glich, daft in der ganzen ehemaligen Aequatorregion die Oberfl/iehenspannung in etwas unregelm~igfger Weise wieder herabgesetzt wird. (Ich verweise auf meine Oberfi~ichenspannungsarbeit.) M~t dieser Oberfl~ichenspannungs~nderung h~ingt es dann jedenfalls auf irgend eine, mir noch nicht ganz klare Weise zusammen, daft sich die Blastomeren - wie fibrigens auch bei den meisten andern Tieren ~ bald mit ganz gerader Fl~iche aneinander legen, um sp~lter erst wieder kugliger zu werden. ~ Die beschriebenen Veriinderungen der Aequatorregion, die einem zunachst ganz absurd erscheinen, werden also geradezu ein Postulat unserer theoretischen Vorstellungen, wenn wir diese in allen Konsequenzen ausdenken. ~ Zum. Schlusse muff noch hervorgehoben werden, dat~ die Oberfliichenspannung n eut ra le r Eiweigk6rper durch Salze nicht vermindert, sondern sogar erh/Jht wird.

SPEK, BEITR)kOE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEII.UNG 75

Eine Frage muff nun iloch gekl~irt werden. Oben wurde angenommen, daft die Aufquellung der Z~|Ikolloide f6rdernd auf die Nukleinsynthese einwirkt. Sp/iter zogen wit dann in Betracht, o0 nicht gerade Nebenprodukte der Nukleinsynthese die Verursacher der Aufquellung der Kolloide werden k6nnten. Ist das nun nicht ein Widerspruch? Ich denke nicht. Denn der erste Anfang der Nuklein- synthese kann ja wohl auch bei normaler Wasser- und Sauer~toff- zufuhr erfolgen. Sobald dam) die quellungsfOrdernden Nebcnprodukte entstehen, setzt die Zustandsiinderung der Plasmakolloide ein, die nun ihrerseits wieder auf die Nukleinsynthese f6rdernd 2urfi'ckv, irkt; u))d so w/irde ein ProzeB den andern immea" weiter sieigern, welH~ filch( durch Hinzutreten eines andern Faktors (vielleicht der Satze) ein Riegel vorgeschoben wfirde, der schliefllich die Ver~nderungen in andere Bahnen Ienkt. Jedenfalls liegt also in den beiden Annahmen kein Widerspruch, sondern ein solcher Zustand der Dit)ge wiirde sogar eine besonders gute ,Sicherung" (L. R h u m b l e r ) der beiden physiologisch wichtigen Prozesse bedeuten. -- Ftir den Fall yon E u g l y p h a , der oben genauer besprochen wurde, wiire noch in Betracht zu ziehen, dab sich nach den Angaben yon W. S c h e w i a k o f f (loc. cit) vor den durch F~irbung wahrnehmbareu Verflnderungen des Kerns auch im Plasma in der Kerngegend chromatische Substanzen zu bilden scheinen, die dann sp~lter verschwinden (vielleicht in den Kern aufgenommeH werden).

Die Probleme der kfinstlichen Parthenogenese.

Wit sahen in der Einleitung, dab auch ffir die Mittel, mit deneu wir kfinstliche Parthenogenese herbeiftihren k6nnen, die quellungs- f6rdernde Eigenschaft eine bedeutsame Rolle spielt. Die Reihe der Parthenogenetica, f/it welche man dies in fiberzeugender Weise geltend machen kann, wird "sicherlich noch vergr6Bert werden, wenn wir zu einigen bekannten parthenogenetischen Methoden yon unsern Gesichts- punkten noch gewisse Kontrollversuche ausf/ihren. So ist z. B. bei der kiinstlichen Entwickelungserregung yon C h a e t o p t e r u s dutch Spm'en yon KCI [A.D. M e a d I) und sp[iter J. Loeb~)] s e h r w o h l z u bedenken, dab KCI das die Quellung am besten f6rdernde Salz des See- wassers ist, dab es auf bestimmte Kolloide" welt besser quellungsf6rdernd

1) A. D. Mead, Biolog. Lectures delivered at Woods Hole 1896/97. -~) J. Loeb, Ktinstliche Parthenogenese (Leipzig i906), 167 ft.

7 6 KOLLO[DCHEMIBCHE BEIHEFTE BAND XlI, HEFT 1.--3

wirkt als. Na-Salze. Versuche mit mehreren Kalisalzen aus verschiedenen Stelten der Quellungsreihe und mit ganzen Konzentrati0nsreihen w/irden die Beurteilung dieser spezifischer! Salzwirkung viel sicherer gestalten. Gerade f/Jr Kalium zeigten unsere Param/izienversuche, dab es bei gewissen Konzentrationen die Zellteilungen auch in gerade entgegengesetzter Weise beeinflussen kann. Es kommt darauf an, ob bei dem verschiedenen Zellenmaterial. die Quellungsf0rderung oder eine zu starke Anreicheyung des,K-Salzes in tier Zelle; weiche dieser foigen kann, den Ausschlag gibt. Eine sch~idigende Wirkung dureh Ueber- ladung der Zel!en mit dem Salze kann man erst yon h6heren K - Konzentrationen erwarten, eir~ positives Resultat um so sicherer, ~e ausgesprochener die quellungsf6rdernde Wirkung schon bei kleinen K-Mengen ist. Daft bei der Chaetopterus-Parthenogenese atteh wirklich s c hon kleine Zus~itze yon K CI wirksam sind, spricht also auch [fir eine Queilungsf6rderung durch das KCI.

.Weshalb die Entwickelungserregung der Seeigeleier dutch Er- h6hung der Konzentration des Seewassers dutch Magnesiumsalze besser gelingt als bei andern Salzzus~itzen, ist auch noch eine ungekl~irte Frage, die durch Kontrollversuche der genannten Art beantwortet werden kOnnte.

Viele Mittel der Parthenogenese wirken nicht schon, solange Eier noch mit ihnen in Bertihrung sind, sondern der Entwickelungsbeginn tritt erst ein, wenn die Eier Wieder in normales Seewasser zuriickgebracht werden. Es w~re nun zu untersuchen, inwieweit auch solche Mittel, die d i r e k t eine Wasserentziehung bedingen miissen, die Zell- kolloide so ver[indern k6nnten, dab diese n a c h h e r in reinem See- wasser (bzw. dem normalen Medium) nun sogar einer viel bess eren Ver[lfissigung f~ihig sind. M6glich erscheint dieser Fall ohne weiteFes, das kann uns aus Foigendem klar werden: Dutch eine direkte Wasser- entziehung (etwa dureh Austrocknen) oder durch Temperaturverminderung wird in kolloiden L6sungen eine Verminderung des I)ispersit/itsgrades, eine Verschmelzung der Partikelchen des Kolloides zu gr~Beren Teilchen bedingti). Diese Veriinderungen erfolgen racist nicht sehr rasch und gehen auch nur ailm~ihlich wieder zuriick, nachdem z .B. die Tem- peratur wieder erh6ht ~,,orden ist. Das Kolloid, welches wir a'lso jetzt wieder unter den alien AuBenbedingungen habeu, be[indet sich nicht mehr im selben Zustand. - - Nach den Angaben von A r i s z (loc. cir.) erfolgt nun die Quellung unter Zerfall gr6flerer Kolloid-

l) L. Arisz , KoUotdchem. Beih. "/ (1915).

SPEK, BEITR)[OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO 7 7

partikeichen zu kleineren. Je gr0fler und zahheicher die Partikel yon vornherein waren, um so I~inger harm der Prozeg fortschreiten, urn so m eh r Wasser kann aufgenommen werden. Unser Kolloid mit seiner bestimmten thermischen oder sonstigen Vorgeschichte '~st nun also imstande mehr Wasser aufzunehmen als es die,; vor der Behandlung vermocht hatte.

Bei voriibergehender Behandlung unbefruchteter Eier mit hypertonischen L6sungen oder niederen Temperaturen ware eine nach- wirkende Zustandstinderung im er6rterten Sinne sehr wohl in Betracht zu ziehen. D i e hypertonische LOsung entzieht zun'achst den Ze|len Wasser, durch diese Wasserentziehung wirkt sic auch direkt auf die Kolloide ver~ndernd ein. Beim Uebertragen in normales Seewasser wird dann der Wasserverlust auf osmotischem Weg wieder ausgeglichen. Auflerdem sind abet die Zellk011oide jetzt bei ihrem ge~inderten Zu- stand noch im Stande durch Quellung mehr Wasser zu binden, da ]ene Zustandslinderung noch eine Zeidang erhalten bleibt, lch bin abet nicht im geringsten etwa der Ansicht, daft das Resultat di~ser Betrachtungen in tihnlicher Weise sich liar a l i e P~ille voriibergehend wirkender Parthenogenetika anwenden liege. Die Frage mug unter Berficksichtigung aller Nebenumstiinde ~,on Fall zu Fall untersttcht werden. Wenn z. B. E. Ba t a i l l o n, ein Verfechter der Theorie, daft gerade Wasserentziehung Zellteilungen anrege, allerdings ohne die geringste Beziehung auf tats~ichliche pbysikalische "Beobachtungen an- nimmt 1) dag in u D e I a g e ' s COe-Versuchen, die Kohlens~ure, solange die Eier in ihr sind, vielleicht quellend wirkt, dann aber nachtraglich dehydrierend wirken soil, so mug das entschieden bezweifelt werden. Die Kohlensiiure erh~ht jedenfalls bei direkter Wirkung die Verquelhmg der Eikol|oide (wie aller KolloideL Werden die Eier dann in normales Seewasser zuriickgebracht, so entweicht die CO2jedent:alls ziemlich rasch, und alhn~ihlich werden die Kolloide ihr Qdellungswasser wieder abgeben; daft sie nun aber mehr Wasser verlieren solle, als sie urspriinglich hatten, dafiir ist doch nicht der geringste Grund vorhanden. DaB in der Tat gerade die eine Zeitlang n a c h w i r k e n d e S~urehydratation der Eikolloide bei D e l a g e ' s C O~-Versuchen das Ausschlaggebende is!, geht daraus hervor, dab die Versuche urn so besser gelingen, je mehr man die ei'nmalige Aufquellung der Eikoiloide f6rdert~). Dies kann man ntitn- lich dadurch besorgen, daft man das COe ges~ittigte Seewasser noch

~) E. B a t a I I I o n, Arch. f. Entwicklungsmech. 18, 30 (1904). z) y. D e l a g e , Argh. Zoolog. experim. 3. Ser. 10, 213--2,35 (1912).

7~ KOLI.OIDCHEMISC,ttRL BEIHEFTE B&ND XII, HEPT I-3

mit SfiBwasser verdfiunt. Je geringer der Salzgehalt, um so stibker die quellende Wirkung dec Siiure.

Die Tat~ache, daft manche Parthenogenetika wie die eben besprochenen erst nachtr/iglich wirken, wenn die Eier wieder in normalem Seewasser siud, ist manchen Zoologen, so auch B at .ai 11o n stets als Absurdum erschienen. Sie wird uns aber eigentlich sofort ganz selbstverst~ndlich, wenn wir bedenken, daft doch der zum Seewasser zu- gesetzte S to f f bei dem komplizierten Mechanismus einer lebenden Zelle sehr leicht auf zwei oder mehrere verschiedene Prozesse ver- /indernd einwirken kann. CO~ wirkt z. B. einerseits auf die Wasser- aufilahme f6rdernd ein, dagegen hemmt es die Atmung. Solange diese unterbunden ist., nfitzt auch das Plus an Wasser nichts. Entweieht dann die Kohlens/iure aus den Zellen, so h6rt die Wirkung des hem- menden Faktors auL die Atmung setzt in normalem oder gar ge- steigertem Ausmat~ wieder ein, der aufgequollene Zustand tier Kolloide hingegen h~lt noch eine Zeit lang an und bringt die Entwickelung in Gafig. Nut wenn die Palthenogenetika immer nur auf eineu Faktor einwirken k6nnten, w/ire (tas oben er6rterte Verhalten ein Rfttsel.

Es iiegen r.un auch eine Anzahl yon Versueh'en vor, in denen Parthenogenese durch Stoffe gelang, die sieherlich keine quellerlde Wirkung auf die Zellkolloide auszufiben verm6gen, und yon denen man auch nicht reeht annehmen kaNrL dag sie indirekt, nachtr~iglich eine Verfliissigung der Kolloide herbeiffihren. Vor allem geh6ren h~r eine Reihe ausgesprochener Koagulationsmittel, wie Silbersatze C. H e r b s t ~), Kalziumsalze bei Amphitrite [M. H. F i s c h e r~)], Tannin, Pikrinshure, Phosphorwolframs~iure [Y. D e I a g e'~), R. S. Li I I i e ]4) ~. Die Wirkung der hypertonischen Mitte! erfordert z. T. auch eine besondere Untersuchung. Dal~ die genannten Methoden sich nicht durch unsere ~Quelkmgs- theorie der Ent~vickelung" erkl/iren lassen, will ich um so weniger leugnen, als ich~es fiir so gut wie uudenkbm - hMte, da~$ die verschie- deuen Substanzen nur gerade dutch Beeinflussung der Quellbarkeit in den Mechanismus der Mitose eingreifen k6nnen, lch bin rnir nur schuldig zur Vefteidigung un~erer Tileorie zu zeigen, dag Parttieno- geuetika der genannten Art nicht einfach aucb dtn'ch eille enlgegen- gesetzle Beeinflussung der Wasserbindut~g in deu Zeileu, Ms wit' sie in dieser Arbeit behandelten; parthenoger ,tisch wirken k6nnen, sondern

1) C. H e r b s t , Mitteil. Zool. Stat. Neapel 16, 44.5 -457 (1904L '~) M. il. F i s che r , Amer..lourn. Phy:dol. 7, 30t --3t J, (1902). ~) Y. D e l a g e , Arch. Zoo!og. experim. 4. Ser 7, 445--50~) (1<.)07--08). 4) R. S. L i l t i e , Amer. 3ouru. Physiol. 26, 106 [ ['~u~notel (1910).

SPEK, BEITR,~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE I~)ER ZELLTEILUNO 7,0

daft die Stoffe iiberhaupt a u f ganz andersartige Prozesse einwirken. So. einfaeh die Verhaltnisse bei der m0rphologisch und physiologisch n0ch nicht spezieller differenzierten Eizelle sind, sind sic doch kom- pliziert genug, um diese Mt)glichkeit offen zu lassen. Diese FrSrterungen sollen die letzten Abschnitte meiner Abhandlm~g einnehmen; sie solten auch noch den besonderen Zweck habel~ zu untersuchen, ob wir wirklich zu demres ignier ten Schlufl gezwungen sind, dag alle auch noch so differenten ~iugeren Einwirkungen auf die Eizelle als ein ,Reiz ~ wirken, auf den diese nur mit e i n e r ,Reaktion" antworten kann, namlich mit der Teilung. Berecbtigt waren wir zu diesem Schlug nur dann, wenn wir es f/ir vollst~indig unmSglich hatten miit~ten, irgend welche direkten und vor. allem auch quantitativen Beziehungen zwischen der Wirkung des Parthenogene[ikums und den Veranderungen der Ei- zelle, die zur Mitose ffihren, z u ermitteln. Nur dann miigten wit an AuslOsungserscheinungen denken und unser UnvermOgen, die Beob- achtungen direkt mechanisch zu erkltiren, vorl~iutig mit dem Schlagwort ,P.eizwirkung" umschreiben ; zu einer physikalisch-chemischen Analyse der Reizwirkung selbst w~.ren wir dann natfirlich noch viel weniger fahig.

An erster Stelle drfingt sich uns eine Gegenfiberste!!ung unserer ,Quellungstheorie der Entwickelung" mit der , K o a g u l a t i o n s t h e o r i e d e r E n t w i c k e l u n g " v o n M . H. F i s c h e r und Wo. O s t w a l d l ) auf.

Nur die Namen der Theorien k6nnten die Vorstellung erwecken, ais schliet~e eine Theorie die andere absolut aus. Das ist abet keineswegs der Fall, denn die F i s c h e r- O s t w a I d'sche Theorie nimmt nur an, dag verschiedene parthenOgenetisch wirkende Substanzen einen ganz bestimmten, absolut lokai beschrfinkten Koagulationsprozeg in der Zelle hervorrufen, n~mtich die Bildung der Astrosph~iren, dag es sich nicht urn eine allgemeine Koaga~lation (die ja wohl mit einer Dehydrierung verbunden wtire) des ganzen Plasmas handeln soil. Man kann es sich ohne weiteres vorstellen, daft dut-ch die Koagula t ions - mittel nur ganz bestimmte Zellkolloide ausgefallt werden, und dab diese Koagulation stets yon den Zentrosomen oder zentrosomen- fihnlichen ()ebilden ansst~ahlt, wtihrend andere Bezirke des Zeileibes yon ihr ganz unberf~hrt bleihen oder sogar starker aufquellen k6nncn. Wir habe~a ja unsere Ansicht oben dahin prfizisiert, dal~ besol~ders die Aequatorzone der Zelle anfquellen soil, traten also auch fiir eine mehr oder welfiger Iokalisierte Aufquellung ein, neben der die Entstehung der Ast~ospharen dureb einen Verdichtungsprozel~ sehr wohl m6g-

~) M. H. F i s c h e r u. Wo. O s t w a l d , Arch. ges. Physiol. 106 (1905).

8 0 KOLLOIDCHEMI~CHE BI~IHEPTE BAND Xll, HEP~I " 1--3

lich erscheint. Auch Y. D e | a g e hat in der oben angeftthrten Arbeit (i907/08) allerdings in etwas anderer Form die Ansicht ausgesprochen, dai~ wMlrend der Zellteilung nebeneinander 0der eventuell gleich nach- einander lokale Verftigungen und lokale Koagulationen der Plasma- kolloide statffinden.

Dag~ die Astrosph~trenbildung eine Verdichtungserscheinung ganz bestimmter Art, so wie das besonders O . B ii t s c h I i un6 L. R h u m b I e r ausgeffibrt haben, ist, erschien Und erscheint mir auch heu te , sehr wahrscheinlichl). Qb nun abet diese Verdicbtung des Plasmas alach dutch Reagenzien, die auf die Zelle einwirken, zu Stande gebracht werden kann, ist eine andere Frage. Die F i s c h e r - O s t w a l d ' s c h e Theorie muff einem auf das Erste sicherlich ganz plausibel oder doch zum wenigsten m6glich erscheinen. Beachte~t man aber in den Einzel- f/illen aUe Nebenumst/inde, so ergibt sich ftir die Theorie kein g/hlstiges

Urtei l . Mit meinem definitiven Urteil m6chte ich zwar so lange noch etwas zurfickhaltend sein, bis ich etnige Streitpunkte selbst nachgeprfift habe. Einstweilen rnu~ ich abet einige Einw,inde, die schon J. L o e b 2) gegen die Theorie erhoben bat, ffir entscheidend halten und ihneli noch r weitere beifiigen. L o e b steik ausdr/icklich lest (loc. cit. S. 209 und S. 216ff.), daf~ nach der kurzen Behandlung der Seeigel- eier mit Fettsiiuren, die als erste Vertinderung die Membranbildung hervorrufen, etwa zwei Stunden verstreichen, ehe die Astrosphliren erscheinen, dab also yon einer direkten Koagulationsmethode gar keine Rede sein kann. Ueberhaupt muf~ in allen den FAllen, in denen die erste Ver/inderung, welche die Parthenogenetika bewirhen, Membran- bildung ist, sehr in Erwiigung gezogen werden, ob nicht die sp~iter einsetzende Furchung erst sekund/ir dutch die Zustandsiinderungen des Eies bei der Membranbildung veranlaf~t wird (S p ek) . Se!bst f o r die F/iile (hypertonische Satzl6sungen), in denen keine Membranen gebildet werden, dagegen eine Entstehung zahlreicher Sph~iren im ganzen El, w/ihrend dieses noch in der konzentrierten Salzl6sung drinnen liegt, zu beobachten ist, so daL$ bier die .direkte t-lervorrufung derselben durch die Salze zuntichst seh.r wahrscheinlich erscheinen mul~, ergeben sich weitere Beobachtungen, welche sie ganz in Frage stellen. Ent- zieht man n/imlich der hypertonischen L6sung durch Einleiten yon Wasserstoff oder einen kleinen Zusatz yon KCN den Sauerstoff, .so

~) Ich verweise auf mein Referat iiber diesbeziigliche Arbeiten in Spek , loc. cit., I (1918).

2) j. Loeb, Chem. Entwicklungserregung des tier. Eies t Berlin 1909).

SPEK, BEITI~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DER ZELLTEILUNO ~

bleibt jede Veriinderung in der Eizelle aus. Daft eine einfache Koagulierung bei Sauerstoffmangel nicht soil erfolgen k6nnen, wird man kaum behaupten k6nnen. Aus tlem Versuch L o e b ' s geht hervor, daft zur Strahlenbildung gewisse chemisehe Ver/inderungen im Zelleib, ich vermute gewisse Veriinderungen der Zentrosomen oder der kleinen zentrosomen/ihnlichen K6rnchen eines festeren Kolloides Vorbedingung sind, zu denen freier Sauerstoff notwendig ist. Durch Erh6hung der Konzentration der Seesalze werden die OxydationsprOzesse im Ei gesteigert [O. W a r b u r gl)|, die Oxydationssteigerung f6rdert die Aus- bildung yon Strahlenfiguren, wobei die Wasserentziehung aus dem Plasma noch bescnders f6rdernd mitwirken k6nnte. Das k6nnte die Erkl[irung der Wirkung der hypertonischen Salzl6sungen sein. Die Annahme wird weiterhin noch dadurch gest/itzt, dat] Substanzen, weiche die Oxydation herabsetzen wie die Nark0tika,.auch begonnene Asteren- bildungen s tark hemmen. Das gilt z. B. f/ir ~itberisiertes Seewasser [E. B.Wil so n 2)]. Werden die Eier aus dem Aetherseewasser wieder in normales Seewasser fiberf/ihrt, so setzt die weitere Ausbildung der Strahlungen sogleich wieder ein. --- Auch f/ir Aether und iihnliche Substanzen wurde yon F i s c h e r u n d O s twa l d eine Sph~trenbildung dutch Koagulationswirkung angenommen, doch sehen wir, daft auch hier die tats~ichlichen Beobachtungen nicht dafiir sprechen. W/ihrend des Aufenthaltes der Eier int Seewasser witd die Sph/irenbildung sogar stark behindert.

Mat~chen quellungsf6rderndet~ Parthenogeticis kommt auch eine k0agulierende Wirkung zu. Besonders unter den zytolytischen Mitteln gibt es dann abet auch solche, denen ein F/tllungsverm6gen fehlt (Saponin, Solanin u. a., ,I. L o e b loc. cit.). Dann m6chte ich es nicht unterlassen, auch die schoti in der EinJeitung angefiihrte Arbeit P. S. L i l l i e ' s ~iber Parthenogenese mit verschiedenen Ha- und K- Salzen hier nochmals anzuf/ihren. Die Reihen, in die sich die Salze nach der St~irke ihrer Wirkung einordnen lassen, stimmen, wie oben erw/ihnt wurde, mit der Quellungsreihe fiberein, nicht aber mit der F/illungsreihe. Die am st~irksten k0agulierenden Ca-Salze sind unter L i l l i e's Versuchsbedingungen fiherhaupt unwirksam.---

Ffir Stoffe, welche wie die Alkalien in den physiologischen K o n - zentrationen t~achgewiesenermal~en 3) in die Zellen fiberhaupt nicht ein-

1) O. Warburg , Zeitschr. f. physiol. Chem. 57, 443--453 (1908). ~) E. B. Wi lson , Alrch. f. Entwicklungsmech. 13 0901). a) O. W atb u r g, ,Zeitschr. f. physiol. Chem. 66, 305--340 (1910).

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82 KOLLOIDg=HE,'~ISCHE BEIHEFTE BAND XI|, HEFT 1--3

dringen, l/[l~t sich die Koagulationstheorie der Asterenbildung natiirlich auch nicht anwenden. Ich stehe somtt auf dem Standpunkt, dab uns eine Asterenbiidung dutch direkte Koagolationswirkung fraglich erscheinen .muff und daft die beobachtete Vieifachbildung yon Astro, sph/ireu im Ei in bestimmten SalziSsungen nur eine indirekte Wirkung der betreffenden Salze ist. In den F~|len, wo sich eine Befruchtungs- membran bildet, erscheint die Strahlenbildung als etwas ganz sekund/ires.

In beschr/inktem Mal~e (etwa in dem Falle st/trker hypertonischer Salzlt~sungen) k6nnen wit in der ktinstlichen 'Astrosph~irenbildung einen zur Entwickelungserregung ffihrenden Paktor erblicken, der sich dutch ganz andere, zum Tell ganz entgegengesetzte Mittel a]s die Auf- qoeliung der Zeilkolloide. vor der Zellteilung beeinflussen lllflt. Die Ursache parthenogenetischer Wirksamkeit einiger ausgesprochen koagulierend.w~rkender Substanzen ist meiner Ansicht nach durch diesen Faktor (Hervorrufung y o n Astrosph~iren) noch nicht erklirt.

Von ganz besonderer Bedeutung bei der Entwickelungserregung des tierischen Eies sind ohne Zweifel d i e O x y d a t i o n s p r o z e s s e. Schon die Tatsache, daft die Atmung nach der Befruchtung ganz betr/~chtlich gesteigert wird, miiflte uns dies als sehr "~ahrscheinlich erscheinen lassen; durch viele der bekannten Loeb ' schen Versuche wird es ja aber zur Sicherheit. Das Problem wurde in dieser Ab- haud!ung schon wiederholt angeschnitten; bier soil uns nun haupt- s/lchlich noch die Frage interessieren, inwieweit Mittel, welche die Oxydation f6rdern, die Wasseraufnahme' gerade im entgegengesetzten Sinne beeinflussen k6nnen. Oben wurde schon erwiihnt, daft durch Erh6hung der Salzkonzentration des Seewassers die Oxydalionsprozesse in den Eiern gesteigert werden. Hypertonisches Seewasser bewirkt null i~achweisbar dutch, die Exosmose eine Wasserentziehung. Daft abet die Oxydationssteigerung und nicht die Wasserentziehung fiir die parthenogenetische Wirkung der i~ypertor~ischen L6sungen das Ausschlaggebende ist, geht deutlich genug aus Lo e b ' s Edahrungen hervor, dal3 die hypertonische L6sung bei Abwesenheit yon Sauerstoff unwirksam bleibt, daft bei der Erh6hung der Konzentration des See- wassers die Konzentration der l iydroxylionen, denen nach O. W a r b u r g

(loc. tit.) ein besonderer f6rdernder Einflufl auf die Oxydationsprozesse zukommt, yon grofSer Bedeutung ist, und da~ in der hypertonischen l:Ssung selbst nut in Ausnahme[allen einige kfimmerliche Teilungen zustande kommen. Wird ein Ei im Furch~ngss~adium in die hypertonische L~sung gesetzt, so wird die Furchung ganz sistiert oder ver- Iangsamt. Nach den Erfahrungen R. L i l l i e ' s zu schlieflen, die wir

5PEK, BEITR~OE ZUR I(OLLOIDCHEMIE DFR ZELLTEILUNO 8 3

ja oben schon kennen lernten, kann man wohl sagen, dail die hyper- tc~nische LSsung um so besser wirken wiirde, je geringer der durch sie auf osmotischem Wege bewirkte Wasseraustritt aus der Zelle ist , ohne dab dabei die F6rderung der Oxydation eirte zu geriuge is't. Bei Erh6hung der Konzentration des Seewassers wird die Oxydation gef6rdert, abet Wasser entzogen, bei Verd/innung des Seewassers wird der Wassergehalt der Zelle erh6ht, aber die Atmung erschwert. Beide Verlinderungen liefern nur unvollkommene Methoden der kfinstlichen Parthenogenese.

Versuche, welche E. B a t a i l l o n an Amphibieneiern au~fi)hrte and die ibm eine Entwickelungserregung durch /so- oder hype!-ttmische Salzl6sungen auch bei dauerndem Aufenthalt der Eier in den L6sungen ergaben, wurden yore Autor zur Sttitze seiner Dehydrierungstheorie der :Entwickelung verwendet. Die Experimente sind aber nichts weniger als beweiskriiftig. Als einzige physikalische Wilkung seiner hyper- t0nischen LSsung kennt B a t a i l l o n nur die Osmose. Es ist aber sehr fraglich, ob die angewandten r e i n e n S a l z l 6 ~ u n g e n (T), meist NaCI-LSsungen, die also besonders geeignet w ~ e r - m e a b i l i t a t s s t e i g e r u n g herbeizuf/ihren und z u raschem Aus- gleich der osmotischen Druckdifferenzen zu ffihren, nicht gerade, eine Steigerung der Wasseraufnahme mit sich bringen, die um so sicherer eintreten m/it~te, wenn die queUungssteigernde Wirktmg d e s Salzes in den betr. Konzentrationen nicht zu vernachl/issigen wiire, was eben erst untersucht werden mu6. Reine SalzlOsungen sind eben, wie wit eingangs er6rterten, mehr oder weniger Zytolytika und zum Wesen der Zytolyse geh6rt auch eine gewisse Verquellung der Kolloide. Das mu~ bei den erwtihnten Versuchen sehr wohl in Erwtigung gezogen werden. - - Weiterhin wird da~in in rdnen SalzlBsungen auch die Oxydation stark gesteigert (O. Warbu : :g ) . Das allein k6nnte aber auch schon die Ursache der Entwickehmgserregung sein, ganz gleichgOltig, ob danrt ins /ibrigen der Wassergehalt etwas veriindert wird oder nicht. Zumal bei dem verhfittnismM~ig wasserrelchen friihen Elttwickelungsstadium kSnnte ja die Oxydationssteigerung allein auch sehon ausreichen, um ein paar Zellteilungen in Gang zu setzen.

Auch f/Jr ZuckerlSsungen ist es mehr wie fragtich, orJ sie, wie nicht nur B a t a i l l o n , sondern auch andere Autore~ ar~zmiehmen pflegen, nur durch Osmose auf die Zellen einwirken k/Snr~en. Bringt man ein Seetier aus dem Seewasser in Zuckerl6sungen, so wird durch das Fcrtfallen der Salzwirkungen vor allem der fallenden Wirkung der Salze die Permeahilitit der Zellen stark erhSht werden m/isse~, und

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~ 4 KOLLOIDCHEMISCHE BEIHEFTE BAND XII, HEPT 1--3

dies wird seine bestimmten Folgen haben. Fiir Stiflwassertiere wird wohl der Unterschied weniger grofl sein. Ffir diese wie fiir jene kommt dann aber noch in Betracht, daft nicht allzu konzentrierte Zuckerl6sungen die Quellung der Kolloide f6rdern. Je nach der Be- schaffenheit der Zel!membranen wird dann bei verschiedenem Zell- material bald der eine (osmotische) Faktor, bald der andere (Quel- lungs- und Permeabilitatsbeeinflussung) iiberwiegen, das muff in den verschiedenen Fallen besonders untersucht werden. Ohne weiteres

a n das unbewiesene Dogma der lndifferenz yon Zuckerl6sungen zu glauben, ist jedenfalls ein Fehler. - - Direkte Beobachtungen einer Permeabilitatssteigerung an Darmzellen in Zuckerl6sungen machten M e y e r h o f e r und S t e i n ) ) . . lndirekte Beobachtungen liegen y o n

verschiedenen Autoren vor. - - Wie die Atmung durch Zuckerl6sungen beeinfluflt wird, ist noch nicht festgesteUt.

Um meine Ansicht fiber B a t a i l l o n ' s Versuche und ihre Deutungen kurz zusammenzufassen, erscheint mir ihre Beweiskraft zugunsten der Dekgckl, er_ungstheorie sehr fraglich. Sie bedfirfen noch speziellerer N ~ e n , wenn sie zu allgemeinen Schliissen verwendet werden sollen.

lch wende mich nun zu einem wichtigen letzten Kapitel. Es soil fiber das W e s e n d e r M e m b r a n - u n d S a f t r a u m b i l d u n g handeln. Als ieh versuchte, alle Einzelheiten, die sich bei der kfinstlichen und natfirlichen Membranbildung und der Entstehung des ,,perivitellinen Saftraumes" m6glichst genau und klar in Worten aus- zudrfieken, ergab sich mir eine fiherraschende Formulierung der Be- obachtungstatsachen. Was wit direkt wahrnehmen k6nnen, ist erstens die Ausscheidung einer Fltissigkeit zwischen der Membran (die dadurch abgehoben wird) und dem Protoptastcn. Dieser ausgeschiedene perivitelline Salt enth~ilt eine koltoide Substanz, ist also nicht e twa reines Wasser oder eine Salzl6sung. Vor der Saftraumbildung I~i[St sich bei den Eiern yon kleinen Nematoden eine Entstehung zahl- reichet Vakuolen im Plasma beobachten, die bei der Membranabhebung wieder verschwinden. Bei A s c a r i s m e g a l o c e p h a l a wird das Plasma vor der Saftraumbildung ganz dunkelbraun und undurchsichtig. Sp/tter ist es recht durchsichtig. Bei der Membranabseheidung nimmt das Gesamtvolum des Eies einschliefllich des Saftraumes bedeutend zu, es wird also viei Wasser von auflen aufgenommen. Der Proto- plast seibst erf~ihrt nur eine un~esentliche Volumanderung. FOr das

1) M e y e r h o f e r u. S t e i n , Biochem. Zeitschr. 2"/, ~,76 (1910).

SPElt, BEITR]tOE ZUR KOLLOIDC.HEMIE DER ZELLTEILUNQ 8,5

Seeigelei fand Mc CI e n d o n ~) bisweilen eine schwache VergrOfle- rung, O. G l a s e r ~) dagegen eme kleine Volumverminderung. Bei P e t r o m y z o n ist die Volumverminderung des Protoplasten etwas stiirker [P. O k k e l s b e r g ] S ) .

Es ergibt sich uns somit a l s W e s e n d e r M e m b r a n a b h e b u n g e i n e A u s s c h e i d u n g e i n e s d ~ n n f l / i s s i g e r e n K o i l o i d e s a u s d e m P r o t o p l a s t c n u n t e r b e t r / i c h t l i c h e r W a s s e r a u f - n a h m e y o n a u f i e n , o d e r m i t a n d e r n W o r t e n d i e T r e n - h u n g d e r P l a s m a k o l l o i d e in zwei P h a s e n , in e i n e d f i n n - f l f i s s i g e , den p e r i v i t e l l i n e n S a l t , u n d e i n e f e s t e r e , den P r o t o p | a s t e n , k u r z g e s a g t : ein Entmischungsprozef l der Plasmakoiloide des Eies.

lch benfitze zur Wieder~abe des Oesehenen einen Ausdruck, der dem Kolloidchemiker schon recht gel~iuf, g geworden ist und bekannte Erscheinungen v~ Kolloiden bezeichnet: Entmischungsprozet~. Diese Klassifizierung der Vorgiinge bei der Membranbildung scheint mir aus dem Grunde eine gl/ickliche zu sein,' weil sie erstens einmai ein ganzes groBes Arbeitsprogramm enthtilt, wovon wit ups gleich /iber- zeugen werden: zweitens abet, well sic f/Jr manch'e Methoden der k/instlichen Parthenogenese mit einem Schlage neue Erkl~rungsm6g- lichkeiten er6ffnet.

Entmischungen pflegen in toten Kolloiden so zu erfolgen, dab sich die eine Phase etwa in Form yon Tr6pfchen, welche die ganze Masse der andern Phase durchsetzen, in dieser ausseheidet. Das Plasma der Nematodeneier bietet vor der Saftraumbildung genau dasselbe Bild dar. Entweder entstehen groBe Tropfen einer w/isserigen Phase im ganzen Ei (kleine Nematoden) oder das ganze Ei ist yon feinsten Tr6pfchen durchsetzt (Askaris); nut so wenigstens kann ich mir das erwiihnte Braunwerden der Askariseier erkl~tren. F/it die Seeigeleier nahm zwar J. L o e b an, daB die Kolloide des Saftraumes bloB dutch oberfl~chliche Aufl6sung und Aufqueilung gewisser Stoffe der Rindenschicht des Eies entstehen sollen, doch ist das eine reine Annahme, die sich nicht dutch tats/ichliche Beobachtungen st/itzen i/iBt. UnbeeinfluBt dutch physikalische Ueberlegungen irgendweicher Art hat auch schon M. K o n o p a c k i Bedenken gegen diese Annahme erhoben und gestfitzt auf zytologische Beobachtungen an Eiern, die mit

~) Mc C l e n d o n , Science, n. s. 3'2 (1910). 21 O. O l a s e r , Biol. Bull. 26, 84-. 91 (1914). 8) p. O k k e l s b e r g , Biol. Bull. 26, 92--99 (1914).

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Chloroform oder Benzol behandelt worden waten~), eine Zustands- ~inderung des g a n ze n Plasmas der Eizelle fiir wahrscheinlich erkl~rt z) M6glich whre es ja schliefllich, dab besonders bet unvollkommenereu Methoden tier kiinstlichen Parthenogenese nur eine teilweise Ent- mischung des Eies in seinen oberfl~ichlichen Regionen veranlaflt wird, oder daft bei Einwil'kung bestimmter Stoffe von auBen zunhchst die Meu:brankolloide eine Entmischung erfahren. Unser Gedankengang furdert jedenfails zu genauester Untersuchung dieser Verhiiltnisse auf.

Was kdfln nun eine Entmischung yon Kolloiden herbeif~ihren? Verm,~tlich schon sehr geringfiigige Verschiebungen des Wassergehaltes, BeeinflussUng der LOslichkeitsverh~iltnisse usw. Besonders fiir ein Gemisch ganz verschiedenartiger Kolloide, w i e e s anch im Plasma vodiegen diirfte, ergibt sirh die theoretische J~t~glichkeit, dutch Stofle, welchd in dieser Hinsicht bedentsame physikalische Eigenschaften der einzelnen Kolloide, also etwa ihre Quellbarkeit in ganz ver~chiedenem Marie beeinftussen, Entmischungsprozesse hervorzurufen, .-- das ist eirl Progratnm fiir eine kolloidchemi~che Llnte.rsuchung, an der die Biolo~ie sehr grofles Interesse hiitte. Da es sich brim Entm~schungs- prozel5 um die. Entstehung yon Phasen ZUln Tell direkt entgegengesetzter Eigenschaften handelt, liegt auch der Gedanke sehr nahe, daY, auch sehr verschiedene Mittei, zum Teil aur solche, die ebenfatls gauz entgegengesetzter Natur sind, eine Eutmisehurig veranlassen ksnnen, indem das eine primitr die Entstehung der einen Phase, das andere die Ents tehung der andern begimstigt. Der Nachweis dieser Mt3glichkeit ~iire fiir das Problem der kiinstliehen Parthenogenese yon atd~erordentlicher Bedeutung, denn er wiirde weitere rein mecim- nische Erkl~irungen dafiir bringen, dat~ auch Einwirkungen ganz ent- gegengeseizter Nalur denselben Vorgang, n~mlich die Membranbiidurlg uud die nachlfolgende Teiiung des Eies verursachen ~k6nnen, und wfirde die Er~l'arung fiir gallz iaberfliissig erscheiuen lassen, daft diese Ein- wirkungen nur ,Reize ~ ~iud, die die EntwicP, elung ausl6sen, lch spreche also die Vermntu ,g aus, daft nicht nur die quellungsfi3rdern- den Zytolytika, sondern at~ch so ausg'esprochen koagulierend wirkende Stoffe wie Kal~iumsa!ze, $iibersalze, Tannin, Pikrlnsiiure, soweit sie imstande sind, Membratd~ildung zu verursachen, dies dureh eine Ent- mischungswirkung auf dus Ptasma zt~ Wege bringen.

Bei dem Eutmi,~hungsproz~15 des Plasmas in eine diinnere ut~d eine dichtere Phase braucht die letztere, also der Promplast, keine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

z) M. K o n o p a c k 1, Bullet. Acad. Selene. Cracovie (1912). 2) IV,. Kon o p a c ki, Arch. f. Entwicklungsmech. 44, 374 fl. (1918).

SPEK0 BEITR~QE ZUR KOLLOIDCttEMIE DER ZELLTEILUNO ~

a b s o l u t e Verdichtung zu erfahren, es kommt nur darau[ an, dab Differenzen in der Dichte entstehen, was natiirlich auch z.B. bei all- gemeiner Aufquellung der Eikolloide m/3glich ist. Da bei der natiir- lichen wie bei der k/instlichen Membranbildung eine Ver/~nderur~g der Zelloberfl/iche stattfindet, die nachgewiesenermagen zu einer Permea- bilit~itssteigerung f/ihrt, kann und wird diesel-, auch wenn der Ent- m isehungsprozei~ durch vor/.ibergehende Einwirkung quellungshem- mender Stoffe hervorgerufen wurde, eine Steigerung der Wasserau|- nahme in die Zelle, eine Verfli.issigung bestimmter Kolloide dcrselben fo igem- - - Ob die durch die Zunahme dr:s Gesamtvolums erkennbare starke Wasseraufnahme nur dutch eine sekund~ire ~och st~rkere Wasser- aufnahme der schon ausgesehiedenen diinneren Phase verursaeht wird, oder ob das Wasser noch vor bzw. w/ihrend des Entmischungsprozesses in die Zelle und vor allem in die entsteheude diinnere Phase aufgenommen wird, I~iBt sich bei dem raschen Ablauf tier Ver/inderungea schwer feststellen. Beide M6glichkeiten sind ohne weiteres denkbar. Die Eizellen verschiedener Tiere brauehen sich ja darin nicht gleich zu verhalten. Je.,denfalls bereitet es uns abet gar keine Schwierigkeiten, auch die Entstehung yon Befruchtungsmembranen bei vollst~indigem Abschlug yon Wasser, so wie dies in Versuchen yon E. B a t a i l l o n l ) an Amphibieneiern, die im Trocknen befruchtet wurden, verwirklicht ist, zu erkl'iren. Kfinstliche Befruchtung trocken gelegter Amphibien~ier f0hrte B a t a i l i o n z. B. mit Chloroform- oder ToluoldAmpfen aus, die er einige Minuten lang einwJrken lieB. Ffir Chloroform ist eiae kr~iftig quellungfOrdernde Wirkung nachgewiesen. In den angeffihrten Versuehen ist nml zwar eine A~fquellung der Eikolloide unter Wasser- aufnahme umn/)glich gemacht, nicht aber eine Verfliissigung der Ei- kolloide im Sinne einer Umwandlung yon Gelen zu Solen, die gar keine Wasserauft~ahme erfordert, im iibrigen abet mit einer eigentlichen Aufquellung gleichsinnig wirken diirfte. Auch dieser Hieb B a t a i l l o n ' s gegen die Quellungstheorie der Entwickelun K ist also ein Schlag ins

Wasser. Bei Petromyzon- und Amphibieneiern. ist die Volumverringerung

des Protoplasten bei der Membranabhebung verhaltnismagig grog. Wit ffihren sie also auf die Ausscheidung der einen Phase zuriick. DaB man eine solehe' ,Kontraktion des Plasmas" nieht ohne weiteres als einen Entquellungsvorgang, als Wasserabgabe aus dem Plasmaleib

1) E. B a t a i I i o n, Ann. selene, natur. (Zoolog.) 9. Serie, 16 (1912).

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ansehen kann, wie B a t a ~ l l o n es tut, geht aus dem Gesagten zur Genfige hervor

Schliefilich wollen wir aus unserem Gedankengang tiber die Saft- raumbildung eine letzte Konsequenz ziehen. Wir wollen uns fragen, w i e s i c h w o h l b e i e i n e r E n t m i s c h u n g e i n e s K o l l o i d e s in eine Phase-, die viel KoUoid und wenig Wasser, und eine zweite. die viel Wasser und wenig Kolloid enthillt, in d e m K o l l o i d ge - l O s t e S a l z e a u f d i e P h a s e n v e r t e i l e n d i i r f t e n . Ueber diesen Gegenstand tiegen schon experimentelle Untersuchungen vor. So ffihrte K. Sp i r o l) an Eiweifik6rpern ~,Kasein, Gelatine), in denen durch Saizzus~itze voneinander trennbare Phasen zur Abscheidung gelangten, Analysen BUS, die den Gehalt ieder Phase an Eiweifi, Wasser und Salzen bestimmen sollten. Es ergab sich nun immer, dab die Phase, welche viel Eiweifi und wenig Wasser enth~ilt, aueh wenig Salze mitbekommt, w~ihrend die wiisserige Phase wenig Eiweitl, abet die gr61Aere Menge yon Salzen aufnimmt. Lassen sich diese Beftmde auf die Entmischungsprozesse iihnlicher Kolloide vera/Igemeinern, was noch durch sp/itere Untersuchungen festgestellt werden mug, so ergibt sich ftir die Befruchtm~g, dab bei der Saftraumbildung eine betr'~chtliche Salzentziehung BUS dem ZeUk6rper des Eies statffinden muB, ein Resultat unserer Ueberlegungen, welches durch die Entdeckung yon B a c k m a n u. R u n s t r 6 m 2 ) glanzend besttitigt wird, dab nach der Befruchtung der Salzgehalt der Eizelle (der durch die Gefrier- panktserniedri~ung bestimmt wird) sich um das Zehnfache vermindert, um dann, wie schon frBher erw~ihnt wurde, ganz allmtihlich wieder gr6t~er zu werden. Dutch keine osmotische Aenderung irgendwelcher Art laBt sich d iese Erscheinung erkl~ren, nach unseren Vorstellungen yore Befruchtungsvorgang wird sie hingegen zur Selbstverst~.ndlichkeit! Und nun m6chte ieh einen Gedankengang wieder aufnehmen, den ich im vorigen Kapitel abgebrochen babe. Wit kamen dort zum Schlul~, dab sich der Salzgehalt der Zellen yon Teilung zu Teilung immer mehr vergr01~ert und schlieglich weitere Teilungen sehr erschwert. Es ergibt sich daraus fast mit Denknotwendigkeit, dab irgendwo in der Entwickelung der Salzgehalt auch wieder vermindert werden mug. Durch Bindung der Salze an die Zellkolloide, wie sie ja sicher h~iufig erfolgen wird, wiirde ja zwar die Menge der freien Saize in der Zelle vermindert werden, aber das kann doch wohl kaum

~) K. Spi ro , Beitr. chem. Physiol. 4, 300--322 (1904). 19 B a e k m a n u. Runs t r6m, Biochem. Zeitschr. 22, 290---298 11909).

SPEK, BEI'rRJ~OE ZUR i(OLLOIDCHEMIE DER ZELLTEII.UNO 89

eine vollkommenere Behebung des Uebels sein. B a c k m a n u. [r s t r 6 m nehmen auch ffir die Befruchtung eine solcbe Bindung der Salze an. Sie mfissen dann f/ir die spltteren Stadien aach wieder ein Freiwerden der Salze postulieren (denn wenn ]a das nicht bei irgend e[ner Gelege,hei t folgen wiirde, miil3te ]a der absolute Salzgehait der Zeilen yon Oeneration zu Generation h6her werden). Einstweilen ist aber besonders die Annahme einer nachtrilgljchen Abspa|tung der Salze reine Hypothese. Meine Erkl~irung scheint mir plausibler zu sein. Die bei der Befruchtung dureh den Entmischungsprozet~ der Eikolloide bewirkte Entfernung einer ge~,issen Menge yon Salzen erm6glicht es, dag dazm iv+ jeder Generation die sondecbaren und gesetzmti.Bigen Ver~inderungeJ~ des Salzgehaltes, die ffir das ganze Zellgeschehen, die Entwkkelungsprozesse des Organismus und die physiologischen Leistungen seiner Zellet+ yon so grof3er Bedeutung werden, immer ~vieder ,~u~s neue in glelcher Weise ein~etzen kO.nen.

Kurze Zusammenfassung der Hauptresultate.

Salze k6nnen auf die Zellteilungen de," Param~zien 1. durch Ver- ~inderung des Que|lungszustandes der Plasmakolloide f6rdernd oder hemmend, 2. durch be~onders reichliche Ansammlung in dem lnnern der Zelle hemmend einwirken, l~u|;kt I Iltiit sich dadurch iiberzeugend beweisen, dag Salzc, die auf die Que|lung einen michtigen EinfluB ausiihen, auch sehr wirksame Mittel sind, die Teilungsgeschwindigkeit zu ver~indern. Stark quellende Salze, d. h. Salze, bei denen beide l:men stark quellungsfOrdernd wirken, oder aber nur eins, ohne daft da.~ andere Ion entgegengesetzt wirkt, f6rdern die Zellteilungen ganz bedeutend. LiBr, LiCl und K S C N wirken auf diese Weise. DaB diese Salze auch auf die Plasmakolloide der Param~izien quellungs- fOrdernd wirken, geht aus einer Volumzunahme der Tiere hervor. Entqueltend wirkende Sa|ze wie CaCi2 oder Sulfate hemmen die Zell- teilungen in hohem Mafle, f/Jr die Sulfate gilt die Katiot+enreihe Li .~ K .> Na. Beim LiaSO t kann gelegentlich der teilmlgsf6rdernde Eitfflul~ des Kations fiber den teihmgshemmenden EinfluB des Anions iiberwiegen. Ftir die Chloride gilt die mit der Quellungsreihe ebenfalls fibereinstimmende Kationenreihe Li ~.> Na ~ Ca. KC1, das nach Angaben B a ! b i a n i's auf die Param~lzien in sts Konzentrationen st~irker quellungsf0rdernd wirkt als NaCI (ganz entsprechend den allgemeinen Erfahrungen der KollQidchemiker), iibt in den yon mir an-

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gewandten Konzentrationen auf den Quellungszustand der Paramazien keinen so groBen Einflu~3 aus wie l.iCl oder KSCN. Es wirkt auf die Zellteilungen zum Tell recht stark hemmend ein. ich erkli~re dies in Anlehnung an eine grol~e l~eihe fibereinstimmender Beobachtu~0gs- tatsachen anderer Autoren durch das VermSgen dieses Salzes leichtel als andere Sal::r in die Zellen einzudringen, mit a. W. a:us ether zu starken ErhOhung des absoluten Salzgehahes der Zellen in den KCI- haltigen Kulturmedie11. F~r NaCI ergibt sich in viel geringerem Marl auch eine solche Eit~wtrkung auf die Zellen. Die erw~ihnten stark queilungs- nnd teilungsfOrdernden Salze LiCI und K S C N bleiben infoige ihrer stark f~illenden Wirkung mehr oder weniger ill den ober- fliichlichen h~egionen des Zelleibes, ohne das Zellinnere, wo aueh der Kern liegt, zu iiberfluten.

Vr Magnesiumsalzen wirkt sowohl das Chlorid ais auch das Sulfat sehr indifferent. Diese Indifferenz scheint haupts~ichlich in einem gerit~get: Eiudringen der Saize seine Ursache zu haben.

Kein einziges Versuchsresultat meine.r mannigfaitigen Salzkulturen sprach for die Annahme der Dehydrationstheoretiker, daf; sich durch osmotische Wasserentziehung Zellteilungen anregen lieren.

Ein Zusatz kolloider, quellbarer Stoffe zum Kul~urmedium, also z. B. Gelatine, hemmt die Zellteilungen.

Verschiedene I~assen yon Param[tzien verhalten sich nicht alle gleich. Die Verschiedenheiten linden in ungleicher Permeabtllt~lt der l>aram~zienzellen und in ungleicher Quelibarkeit ihres Plasmas ihre Erkl~irung.

Unsere iheoretischen Ueberlegungen fiihrten zu folgenden Haupto resultaten :

Die Verquelhmg der Plasmakolloide vor jeder Zeliteilung wird durch das Auftreten ether Base, die a l s Nebenprodukt der Nuklein- synthese entsteht und in die Aequatorregion der Zelle diffundiert, verursacht. Die Perm~abi|il~tssteigerung wAhrend der ZeUteilung bring immer ~;eder eine ErhOhung des Saizgehaltes der Zelle mit sich. Die eindringenden Salze kompensieren die Wirkung der Base. Eine Erh~hung des Salzgehaltes der Zellen fiber einen gewissen Grad sistiert die ZeUteilungen. Das Auftreten besonders gut quellbarer Stoffe in den Zellen bringt nene Zeliteilungen in Gang. Eine Auf- quellung der Kolloide erleiehtert den Gasaustausch und hydrolytische Prozesse im Zellk~rper. -- Jede Zellteilung leitet in mehr oder weniger vollkommener Weise automaiisch eine weitere Zellteilung ein.

SPEK, BIEITR2~OE ZUR KOLLOIDCHEMIE DPR ZIfLI.TF..ILUNO ~ |

Auch unter den Substanzen, mit welchen sich kfinstliche Par- thenogenese herbeiffihren i~fit, spielen gute Quellungsf6rderer _eine iiberragende Rolle. Andere Parthenogenetika bringen die Entwickelung in Gang dutch kfmstliche Hervorrufung yon Astrospharen, durch Steigerung der Oxydationsprozesse oder schliefilich dutch i-lerbei- fOhrung der Membranbildung, die dann an sich schon imstande sein d/.irfte, Teilungen einzuleiten. Das Wesen der Membranbildung bzw. der Saftraumbildung ist eine Entmischung des Protoplasmas in eine wisserige Phase (den perivltellinen Saft) und eine konzentriertere, den Protoplasten. Ein soicher Entmischungsprozefi di~rfte sich durch sehr differente, eventuell auch in mancher Beziehung direkt entgegengesetzt wirkende Substauzen herbeifhhren lassen. -- Bei der Ent- mischung des Protoplasmas w~ihrend der Membranbildung wird der gr(~Bere Tell der Zellsalze in den perivitellinen Salt ausg~schieden.

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Zum Schlusse spreche ich Herrn Qeh. Rat Prof. O. B i i t s ch l i und Herrn Prof. C. H e r b s t ffir ihr freundliches Entgegenkommen w~hrend ties Entstehens meiner Arbeit meinen verbindlichsten Dank aus.

Heidelberg, den 2. Februar I919.

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Experimentelle Beiträge zur Kolloidchemie der Zellteilung