Neue Beiträge zum Problem der Plasmastrukturen

NEUE BEITR)[GE ZUM PROBLEM DER PLASMASTRUKTUREN.

Von

JOSEF SPEK.

(Aus dem Zoologisehen Institut der Universit~t Heidelberg.) Mit 20 Textabbildungen.

(Eingegangen am 14. M~irz 1924.)

Ich bin mir dessen bewui~t, da6 ich in der vorliegenden Unter- suchung etwas noch Unvollsti~ndiges bringe, dies auch schon deswegen, weil mall - - wenigstens frfiher - - gerade auf diesem Gebiete gewohnt war, yon jedem Autor gleich sehr welt ausholende, auf die verschieden- artigsten Zellformen Bezug nehmende Untersuchungen vorgelegt zu bekommen. Das lag meist sehon in dem Leitgedanken jener Arbeiten, war doch fast jeder der hlteren Strukturforscher teils mit, teils ohne jegliche Begrtindung yon dem Gedanken, dal~ es nur eine ,,Elementar- struktur" des Plasmas geben k6nne, von vornherein befangen. Dem- eutsprechend mul]te er dann diese eine Struktur an ,,allen Zellformen" naehweisen.

An das Dogma der einzigen E l e m e n t a r s t r u k t u r yon vornherein zu glauben, liegt mir gallz fern, da die Notwendigkeit der Annahme einer Elementarstruktur bisher nieht erwiesen werden konnte. Die bisherigen Methoden, irgendeine der in Frage stehenden feinsten mikroskopisehell Strukturen als iiberall vorhallden ,,naehzuweisen", sind offensiehtlieh un- zul:,illglieh, die indirekte Beweisftihrung, dab llur eine Struktur existieren k6nne, weil nur sie uns gewisse physikalisehe Eigensehaften der lebellden Subst anz erkl~ren k6nne, ist nur von L. RHU MBLER 1) zugunsten der Waben- theorie versucht worden. Gerade RHUMBLERS Hauptargument, daft die lebende Substanz eine sog. innere Schaumspannung besitzen miisse, da sie durch Str6me im Au!]enmedium nicht in konforme Bewegung ver- setzt wird, ist nun aber durch die GIERSBERGschen 2) Modellversuche, deren Riehtigkeit ich besti~tigen kann, zweifellos widerlegt. So kSnnen wir denn heute a priori ebensogut mit der MSglichkeit rechnen, (lal~ die Plasmakolloide einer Zelle ein mikroskopisch zweiphasiges System bilden wie etwa eine Emulsion oder einen Schaum, wie auch mit der MSglichkeit, dal~ die Plasmlakolloide mikroskopisch homo-

1) RHU.~I~LER, L.: Zeitschr. f. allgem. Physiol. 1. 1902. -2) GIERSBERG, H.: Arch. f. Entwicklungsmeeh. d. Organismen ~1. 1922.

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gen sind, oder dab sie etwa eine Suspension yon Granulen und nichts anderes enthalten, und so muB heute aueh das Programm zu einer Strukturarbeit anders zugeschnitten und von vornherein enger be- grenzt werden.

Im vorliegenden mSchte ich i~ber ultrami]croslcopische und salzphysiologische Methoden zum Nachweis zweiphasiger Plasmasysteme und zur seharfen Unterscheidung der dispersen Phase derselben yon etwaigen Granulationen berichten. Die vorliegenden Untersuchungen sind an Protozoenzellen ausgefiihrt. Parallele Versuchsserien waren mit den Methoden, die sich am Protozoenmaterial bewahrt hatten, auch an Metazoenzellen, insbesondere an den Zellen des Samenblaseninhaltes des Regenwurms yon meiner Mitarbeiterin Frl. T. NOVIKOFF in Angriff genommen worden. Diese Arbeiten, die sieh schon sehr aussichtsreich gestalteten, muBten dann aus auBeren Griinden abgebrochen werden. - - Manche Punkte meiner tbeoretisehen Ableitungen sollten ursprtinglich an dem hierfiir gfinstigeren Metazoenmaterial erghnzt werden. Diese Lfieken sind nun vorlaufig offen geblieben. Trotzdem glaube ich einen Bericht fiber das bisher Erreichte nicht langer aufschieben zu sollen, da die Untersuchungen so weir gediehen sind, dab sie zu jeder Zeit im Sinne dieses Programmes weiter fortgeffihrt werden kSnnen und da es im fibrigen nicht im Sinne meines Standpunktes zum Strukturproblem ist, neue ,,Lehrsatze", die a]lgemeingiiltig sein sollen, aufzustellen.

Meine salzphysiologischen Arbeitsmethoden nahmen ihren Ausgang yon Beobachtungen, welche ieh sehon 1921 an Actinosphiirien 1) und 1923 an Opalinen 2) gemacht habe. Ieh land zunachst am ersten Ob- jekt, dab man die groBen Ectoplasmavacuolen leicht zum allmahlichen Ineinanderplatzen bringen kann, wenn man physiologische Salze, bei denen mindestens ein Ion am Ende der sog. lyophilen Ionenreihe steht 3), in sehr geringen Konzentrationen dem AuBenmedium zufiigt. :Beson- ders leicht tri t t diese Reaktion bei einem Zusatz yon etwa 0,35 ccm einer 0,3-m NatriumsulfatlSsung zu 20 ccm einer physiologischen Salz- 15sung ein. Es konnte wahrscheinlich gemacht werden, da{~ dieses Salz die Oberflachenspannung der Wande der Blasen erhSht, und daB dann unter der Wirkung dieser SpannungserhShung die radiaren Scheidewande der Ectoplasmawaben durchreiBen, so dalt die Blasen ineinanderplatzen und zum SchluB nur noch drei oder vier ganz groBe Ectoplasmavacuolen vorhanden sind. Die Veranderung halt sich in

1) SPEK, J.: Acta zoologica. Stockholm 1921. 2) SPEK, J.: Arch. f. Protistcnkunde 46. 1923. a) Bcziiglich der kolloidchemischen Grundlagen verweise ich auf meine oben

erwghnten und die dort angefiihrten friiheren Arbeiten. Z. f. Zellen- u. Gewebelehre. Bd. I. 19

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durchaus physiologischen Grenzen. Die Tiere halten sich wochenlang und werden, in normales Tiimpelwasser zuriickgebracht, wieder normal. Kaliumsulfat wirkt viel schwacher als das Na-Salz. Sulfate mit starker fallenden Kationen wie Li2SOa und MgSO4 sind nur deswegen in gemischten SalzlSsungen unwirksam, weft sie nicht in die Zellen hineingelangen. In reinen LSsungen yon MgSOa sowie auch CaC12 wurde wenigstens das erste Stadium einer gleichsinnigen Beeinflussung der Vacuolen festgestellt. Beztiglich der gerade beim Actinosphaerium sich sehr interessant gestaltenden, auffallig abgestuften Unterschiede in der Wirkung der verschiedenen Salze auf die Vacuolengestaltung und ihre theoretische Auslegung muB auf die Hauptarbei t verwiesen werden.

Ganz analog sind die an Opalinen beschriebenen Strukturverande- rungen. Es kommt aber hier freilich ein sehr wichtiges neues Moment hinzu. Normalerweise sind die dutch die Salzwirkungen beeinflul3- baren Strukturen des Opalinenplasmas sehr rein und kSnnen ganz sicher nur an giinstigenStellen, oder wenn sie gelegent]ich yon vornherein eine Nuance grSber sind als fiir gewShnlich, in ihrem Wesen erkannt werden. Man sieht dann, dab das Opalinenplasma das Aussehen eines schlecht gerfihrten Schaumes hat, d .h . aus unzahligen feinen, dichtgedrangten, aber sich nicht gegenseitig abplattenden Bl~schen besteht, also eine richtige Emulsion darstellt.

Bei der Einwirkung yon Na~SOa (ausnahmsweise auch K~SO4), oder von MgC12 und eventuell auch vonNaHCOa platzen diese feinen Blaschen atl- mahlich zusammen, und das Plasma wird zu einer groben, ohne weiteres als solcher erkennbaren Emulsion (mit kugligen Blaschen). Die Natur der Struktur bliebe also erhalten, nur ihre GrSl~enordnung wird ver- andert. Eine tiefer greifende Schadigung der Zellen ist auch bei diesen Versuchen mit den Salzwirkungen nicht verbunden. - - Die Be/unde an Opalina er6//nen uns also die Aussicht, dutch 'diese salzphysiologische Methode allgemein sehr /ein strukturiertes zweiphasiges Plasma, sei es nun ein /einer Schaum oder eine Emulsion, in ein qualitativ gleiehes, aber grSber stru]cturiertes System i~berzu/i~hren und damit die Strul~- turen aus dem Bereich der Dispersitgt, in dem sie - - wenigstens mit den bisherigen Methoden direIcter Beobachtung - - meist nur unsicher zu /assen waren, emporzuheben zu GrS/3enordnungen der Dispersionen, deren mikro- s]copisches Bild aueh schon bei mittleren VergrS[3erungen vSllig unzwei- deutig ist.

Eine solche Beweisfiihrung auf Grund der experimentell erzeugten DispersiCatsverminderung erfordert natfirlich noch eine Reihe von Kontrollen: Erstens mii~te man in allen Fallen so wie bei der Opalina sicher wissen, daB tiberhaupt irgendeine feine Struktur von vornherein da ist, daB die Salzwirkung nicht irgendwie, etwa durch eine Entmischung, die groben Strukturen neu entstehen l~Bt, daB

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mit anderen Worten das Plasma vor der Behandlung sicher nicht homogen war. Bei dieser Gelegenheit mul~ dann die Frage aufgeworfen werden, wie weft es fiberhaupt auch in lebenden Kolloiden durch Ent- mischungen zur Entstehung neuer Strukturen kommen kann, denn wir dfirfen uns nicht verhehlen, dab der Gedanke meist nur eine sehr be- queme Hypothese war. Wenn man gelegentlieh auf grSbere unmSglich zu fibersehende Strukturen stie], w~hrend man sonst am gleichenZellmaterial (bei meist nicht sehr grfindlicher Untersuchung) nichts yon entsprechen- den Strukturen sah, erkl~rte man ganz einfaeh: Die S t ~ k t u r ist dureh Entmisehung entstanden. Auch zur Erkl~rung yon abweiehenden Be- funden verschiedener Autoren fiber das gleiche Plasma hat man gar zu reichlich an Entmisehungen, die sich ohne weiteres bilden und auch wieder versehwinden sollten, appelliert. - - Eine weitere wertvolle Kontrolle zu unsern Versuehen konnte jewefls die direkte Beobaehtung eines Zusammenplatzens yon feineren Bl~schen zu gr5beren liefern; sie wfirde auch gegen die Entmisehungstbeorie s p r e c h e n . - I)ie M5glich- keit, da[~ bei einer StrukturvergrSberung eine Emulsionsstruktur in eine wabige, oder umgekehrt eine wabige in eine Emulsionsstruktur fibergeht, muBte besonders berficksichtigt werden.

In direkter Anlehnung an die Versuche an den Actinosph5rien und Opalinen wurde so der erste Punkt des Programmes fiir weitere Unter- suchungen fiber die Plasmastruktur der Versuch, an mSglichst vielen Zellen (zun~chst durchwegs Protozoenzellen) fiber deren feine Plasma- s t rukturen die Ansichten in fast schon grotesker Weise auseinander- gehen (siehe z. B. K. C. SCHI~EIDER 1) contra Bi)TSCHLI!2)), festzustellen, ob bei der salzphysiologischen Methode der VergrSberung zweiphasiger Systeme fiberhaupt etwas herauskommt. Als Vorversuch hierzu wurde eine mSglichst genaue direkte Feststellung der Art der unver~Itderten Struktur mit neuen Mitteln angestrebt. Der zweite Punkt des Pru- grammes war die Frage, in welchen Grenzen die Anwendung der Ent- mischungstheorie fiberhaupt mSglich ist.

Beiden erw~hntenVorversuchenhat sich auch weiterhindieAnwendung der I)unkelfeldbetrachtung bei allen nicht zu dicken 0bjek ten aufs beste bew~hrt. So hat mir z .B . i n den meisten Fallen aueh sehon die Erkennt- nis den grSBten Vorteil gew~hrt, daft auch eine sehr /eine und im durch. /allenden Licht sehr undeutliche Plasmastruktur durch die Summe der vielen auch noch so schlecht lichtbrechenden, bzw. das Licht abbeugenden Grenz- /lgchen zum mindesten einen (unter Umst~nden sogar sehr intensiven) di//usen mattgrauen JLichtschimmer erzeugen lcann, der sich schon bei

1) SCHNEIDER, K. C. : Plasmastruktur und Bewegung bei Protozoen. Wien: A. Holder 1905.

2) Bi~TSCHLI, O.: Mikroskopisehe SchKume. Leipzig 1892.

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s chwaehen Vergr6~erungen in n ich t zu i ibersehender Weise da rb ie t e t . Die A m i c r o n e n der P lasmakol lo ide erzeugen meis t ein sehr schwaches L ich t , Submic ronen s ind sel ten vorhanden . - - Ich fi ihre meine Vorver- suche auf G r u n d dieser Fes t s t e l lung auf folgende Weise aus: I ch be- t r a ch t e die Zel len zun~chst bei ungefShr 200faeher Vergr613erung im Dunke l fe ld . Sehen sie ganz oder tei lweise m a t t g r a u bis milchigwei[~ aus, so mu• ein disperses Sys tem i rgendeiner A r t vorliegen. W i r d das abgebeug te L ich t yon Granulen mi]croskopiseher GrS/3enordnung erzeugt , so s ind diese, auch wenn es sieh um sehr feine Granu la t ionen hande l t , bei s t a rke r Vergr6Berung ( Immers ionsobjek t ive) und m6g- l ichs t s t a rke r Be leuch tung (S te l l a rum-Lampe yon Lei tz oder Li l iput - Bogenlampe) als solche ohne weiteres e rkennbar . Sie erscheinen als auflerordentlich stark, und zwar mit goldgelbem Rande leuchtende K6rner oder als wei/3gliihende Punkte mi t einem sehwaehen St ich ins B15uliche. Submic ronen der P lasmakol lo ide wii rden bei s t a rker Beleuehtung und Vergr61~erung auch zu sehen sein. Sie fehlen jedoeh fast durehwegs. I s t t r o t z des Mangels von i rgendwelchen Granu la t ionen bei schwaeher Vergr613erung ein diffuses Leueh ten zu sehen oder ist ein aufs erste z iemlieh diffus erscheinendes Lich t bei s t a rken Vergr613erungen zwischen den Granu len m i t Sicherhei t e rkennbar , so is t es schon so gut wie sicher, da~ das P l a s m a i rgendeine mikroskopische S t r u k t u r haben mull. Das L e u e h t e n k6nn te nur noch yon Amicronen herr i ihren, was sieh jedoch, - - w i e w i r s e h e n w e r d e n - - m e i s t n icht bewahrhe i te t . Beim TositivenAus- fal l des Vorversuchs k o m m e n wir also mi t der Dunke l fe ldbe t r ach tung sozusagen schon mi t wenigen Griffen so weit, da~ wir sagen k6nnen, dal] i rgendeine mikroskopische S t r u k t u r in dem bet ref fenden P l a sma vor- h a n d e n sein mu~. Die Le is tungsfah igke i t der Dunke l fe ldmethode geht aber viel weiter . Be t r ach t en wir n~mlich das P l a sma oder den Plasma- absehn i t t , der m a t t g r a u leuchtet , bei s t a rke r Vergr61~erung und n icht zu s t a rke r Beleuchtung~) (Gaslampe mi t Schus te rkuge l oder Ste l la lampe) , so e rkennen wir da r in meis t ohne besondere Miihe eine Unzah l feinster Bl~schen. S ind sie n ieht zu klein, so e rkenn t man, dal~ ihr I n h a l t v611ig schwarz (nicht leuchtend) ist, w~hrend die Oberfl~che m a t t g r a u bis kup fe rn leuchte t . Das bei schwacher Vergrd[3erung di//us aussehende Leuchten des stru]cturierten Plasmas ist eben in Wirlclichkeit nicht di//us, sondern setzt sich zusammen au8 dem marten Leuchten der vielen Ober-

1) Die Anwendung einer sehws Liehtquelle hat hier den Zweek eine sog. Uberstrahlung feinerer, matterer Strukturbilder durch allzustark leuchtende Granula zu vermeiden. Sie lieBe sich auch erreichen durch Kombination yon starkem Licht mit Anwendung eines unter dem Condensor eingefiigten Blau- glases. Man erh~lt aber meist schon mit den schwachen Lichtquellen befrie- digende positive Resultate. Viele Zellen halten auBerdem lange grelle Beleuch- tung auch bei Anwendung des Blauglases nicht aus.

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/ldichen der Blgischen. Wie uns noch die einzelnen Falle lehren werden, sieht das Plasma zwischen den BlSschen fast schwarz aus.

Im Dunkelfeld gentigen schon auBerordentlich geringe Lichtbrech- ungsunterschiede der beiden Phasen durch das an den Phasengrenzen abgebeugte Licht selbst in solchen Fallen noch ein deutliches Struk- turbild zu erzeugen, in denen das Bild im durchfallenden Licht sehr problematisch erscheint. In anderen F~llen ist das Strukturbild im durchfallenden Licht ebenso deutlieh wie das Dunkelfeldbild. Im durchfallenden Lieht ist aber wie wir noch sehen werden, die Ver- wechslung yon Waben, Alveolen oder dgl. mit gewissen Granulen eine nicht zu unterschatzende Fehlerquelle. Im Dunkelfeld ist die Leucht- intensitat von Alveolen und Granulen jeglicher Art so auBerordenthch verschieden, dab eine Unterscheidung spielend leicht gelingt.

Auch im Dunkelfeld kann der Lichtbreehungsunterschied zwischen zwei Phasen theoretisch so gering sein, dab auch ein zweiphasiges Plasma fast oder ganz dunkel erscheint. In negativen Fallen dfirfen wir also auch aus dem Dunkelfeldbild nicht ohne weiteres auf ein homo- genes Plasma schlieBen. Es ergeben sich jedoeh da von Fall zu Fall MSglichkeiten zu anderen Kontrollversuchen.

Bei Dunkelfeldbetrachtung daft die Schichtdicke des Objektes nicht zu groB sein. Dicke Zellen oder Tropfen mit heterogener Struktur geben, da sich darin zu viele abbeugende Flachen fiberlagern, natfirlich zu viel diffuses Licht, welches dann alles andere vollstandig iiberstrahlt. Wahrscheinlich hat dieser Umstand gelegentliche Versuche friiherer Autoren, die Dunkelfeldbetrachtung bei Strukturuntersuchungen heran- zuziehen, fehlschlagen lassen. Mir erscheint die Dunkelfeldbetrachtung heute fiir Strukturuntersuchungen schon ganz unentbehrlich.

Theoretische ErSrterungen fiber die in Betracht kommenden Salz- wirkungen wollen wir uns fiir sp~ter vorbehalten. Ich will hier nur bemerken, dab ich zwar in der I-Iauptsache immer zuni~chst darauf ausging, Strukturveranderungen durch die br Actinosphaerium und Opalina wirksamen Salze zu erzielen, dab ich aber zur sicheren Beur- teilung der Salzreaktionen an jedem Objekte zum Teil sehr ausffihrliche Serienversuche mit allen wichtigeren physiologischen Salzen ausgefiihrt habe, so dab mir Gesetzmi~l~igkeiten und Spezialit~ten im salzphysiologischen Verhalten der verschiedenen Protozoen wohlbekannt sind.

Alle Versuche wurden - - zum Tell sogar sehr hi~ufig und yon den verschiedensten Gesichtspunkten aus - - wiederholt. Dies ist auch schon deswegen sehr n5tig, weil sich das physiologische Verhalten yon Proto- zoenzellen aus inneren oder auBeren Griinden im Lauf der Zeit auBer- ordentlich verandern kann. Man kann sich durch Parallelversuche mit

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Kulturen verschiedener Herkunft sehr bald davon fiberzeugen, dab an dem oft sehr auff~llig differenten Verhalten der verschiedenen St~mme nicht einfach Fehler der Versuehsanordnung oder Faktoren, die man h~ufig nicht genfigend beachtet hat (wie etwa die Wasserstoffionen- konzentration) schuld sind, sondern dab der Zustand yon Plasma und Membran der Protozoen an verschiedenem Material sicherlich nicht immer derselbe ist. Diese Variationen sind aber gliicklicherweise nicht einfach Regellosigkeiten, sondern zeigen jede fiir sich sehr konstante Gesetzm~Bigkeiten in ihrem Verhalten. Diese Gesetzm~Bigkeiten kSnnen dann wieder wochenlang absolut konstant bleiben und alle Versuche, sie experimentell zu beeinflussen, bleiben h~ufig vSllig ergeb- nislos, was ja offensichtlieh auch dagegen spricht, dab das verschiedene Verhalten verschiedener Kulturen einfach auf Konto geringfiigiger und daher iibersehbarer Faktoren geschoben werden kann.

Aus allen meinen Versuchsserien mSchte ich eine herausgreifen und gesondert betrachten, da ihre Resultate die weitere Formulierung meines Arbeitsprogrammes entscheidend beeinfluBt haben. Es sind dies die Versuche am marinen Infusor Tillina sp. Im fibrigen wollen wir dann zuerst die ganzen Strukturfragen an den SfiBwasserrhizopoden und dann den StiBwasserciliaten der Reihe nach betrachten.

V e r s u c h e an Ti l l ina sp.

Ich konnte in der Literatur keine marine Infusorienform vorfinden, welche mit dieser Species identisch sein k5nnte. Am ehesten lieBe sich das Tier Col- pidien oder Tillinen anreihen. Es land sieh in grSl3eren Mengen am Grunde yon Aquarien, die schon etwas faulig gewordenes Nordseewasser enthielten. Bei schwachen VergrSBerungen f~llt es durch einen eigentiimlichen starken Glanz auf; es sieht aus, als ob sein Plasma aus einer durchsichtigen, etwas br~unlichen, syrupSsen, stark liehtbrechenden Masse bestiinde. GrSfle variierend, 11/2 bis 2real so grol3 wie Colpidium, von dem es sich auch durch l~ngere, dichtere Cilien und einen engeren Mund auszeichnet. Cytopharynx lang, gekrtimmt. Macro- nucleus oval, groi3. Gestalt abgeplattet. Am Hinterende eine oder mehrere groBe Vacuolen.

Im Dunkelfeld schwache Vergr613erung, sieht das ganze Tier ziemlich hell leuchtend aus. Grell leuchtende Granula sind nur ganz wenige oder gar keine vorhanden. Bei st~rkerer VergrSflerung (Dunkelfeld oder durehfallendes Licht) ergibt sieh in eindeutiger Weise, dab das ganze Plasma dicht er/i~llt ist yon Bliischen, die ein etwas eigenartiges Aus- sehen haben. Sie haben nhmlich stark leuchtende, stark lichtbreehende dicke Konturen, sehen aber nicht aus, als ob ihre ganze Masse aus einer stark lichtbreehenden Substanz bestiinde. Diese TrSpfehen verursachen den Glanz des ganzen Tieres. Eine gegenseitige Abplattung der TrSpf-

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chen zu W a b e n oder f ibe rhaup t kan t ige oder geknick te L in i ensys t eme s ind im P l a s m a ni rgends zu sehen.

Al le SalzlSsungen, welche nun dem Seewasser noeh e x t r a zugeffigt wurden , waren 0,5-m s ta rk . Vorversuche ergaben, dab die Tiere s t a rke Verd i innungen des Seewassers ohne wei teres ve r t ragen . W e d e r in 2 Tei len Seewasser -~ 1 Tel l StiBwasser, noch in 1 Tei] Seewasser + 1 Teil SfiBwasser waren dabe i auch nur die ger ings ten Anzeichen e iner Auf- quel lung oder Vo lumzunahme i i be rhaup t zu bemerken . Bei e inem solchen Mangel osmot i scher Er sche inungen muBte en tweder m i t e iner vSl l igen I m p e r m e a b i l i t ~ t der Zel len (auch ffir Wasser ) oder abe r m i t e iner r e l a t i v groI3en Pe rmeab i l i t~ t ffir Salze u n d mi t e iner physiolo- g isehen W i r k s a m k e i t auch yon Salzen, die - - besonders be i SiiBwasser- fo rmen - - sonst sehr sehwer e indr ingen u n d nur d a r u m unwi rksam s ind (MgC12, MgSO~, Li~S04 und eventue l l auch LiC1), ge reehne t werden. Die l e t z t e re V e r m u t u n g wurde durch die Versuchsergebnisse vo l l au f . bes t~ t ig t . I e h babe - - u m das R e s u l t a t de r v ie len Versuche kurz zu- sammenzufassen - - m i t Ex t r azus~ t zen fas t a l ler physiologiseh s t a rke r f~l lender Salze - - b innen kurze r Zei t u n d zwar in 24 - -48 S t u n d e n ganz grobvacuolige Tiere erzeugen kSnnen. Diese Tiere erschienen d a n n voll- k o m m e n du rehse t z t yon grol3en meis t kuge l runden hel len Vacuolen, de ren GrSBenordnung kont inu ie r l i ch yon der der no rma len k le inen P l a smaa lveo l en bis zu der der r ies igen Blasen, wie wir sie in Abb . 1 u n d 2 sehen , aufst ieg. Das ruekweise Z u s a m m e n p l a t z e n yon zwei m i t t l e r e n nebene inander l i egenden Blasen zu einer groBen konn te ich wiede rho l t im Mikroskop d i r e k t beobach ten . Bei s t~ rkeren Salzkonzen- t r a t i o n e n zeigen die ganz groBen Blasen gelegent l ich unregelm~Bige Ges ta l t . Sie sehen d a n n aus, als w~ren ihre K o n t u r e n im Moment des Z u s a m m e n p l a t z e n s f ix ie r t worden, als wi i rden sich m i t a n d e r e n W o r t e n die Ausbuch tungen nu r l angsam ausgle ichen (Abb. 2 rech ts oben). Bei weir vorgeschr i t t ene rVacuo l i sa t ion kSnnen die k le inen no rma len Alveolen zwisehen den groBen Blasen tei lweise oder ganz sehwinden. Das P l a s m a zwischen den Blasen wi rd homogen und l euch te t im Dunke l fe ld n ich t mehr . ]:)as Aussehen der no rma len Kon t ro l l t i e r e m i t ih ren groBen un- u n t e r b r o e h e n und gleichm~Big yon den k le inen Bl~sehen durchse tz t en P lasmaf l~chen s t i eh t von dem der beschr iebenen auff~llig ab.

l~un noeh folgende Einzelheitenl In reinem Na2SOa 0,5-m gehen die Tiere sofort ein. Aueh noch 3 Teile Na2SO a zu 1 Teil Seewasser tSten die Tiere rasch ab. In 1 Teil NauSOa : 1 Teil Seewasser entstehen in den Tieren riesige Fliissigkeitsblasen unregelm~Biger Gestalt. Im allgemeinen sind aber Zus~tze yon 1/~ Volum SalzlSsung zum Seewasser noch viel zu hoeh. Nur bei 1/3 Volum- Zusatz yon CaCI~ (charakteristischerweise gerade diesem Salz yore End e der PermeabilitKtsreihel) bleiben die Tiere unver~ndert. Hohe Zus~itze yon KCI wirken nicht quellend, LiC1 ebenfalls nicht. In hohen Konzentrationen yon KSCN gehen alle Tiere ein. - - Die geeignetste Konzentration zur Erreichung

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einer noch einigermal~en in den Grenzen des Physiologischen bleibenden Struk- turvergrSberung ist ein Zusatz yon 1,5 ccm 0,5-m-Salzl6sung zu 10 ccm Seewasser. AlIe Sulfate ergaben positive Versuche. Am wenigsten K2SO~. Itier und besonders in Li2SO 4 sterben viele Tiere schon am ersten Tag ab. Sehr gute Resultate gab besonders ~[gS04 1,5 ccm, Na2SO 4 1,5 ccm, MgC12 1,5 ccm und vielfach, aber mit nicht ganz gleichem Erfolg aueh LiCL In all diesen LSsungen halten sich die grobblasigen Tiere tagelang. In KC1 1,5 ccm fand ich nur an einzelnen Tieren Andeutungen einer StrukturvergrSberung. - - Verdiinnung des Seewassers mit 1/3 und 1/2 Volum SiiBwasser bewirkt nie ein Auftreten yon gr6beren Vacuolen.

Ich konn te gelegentlich bei Be t rach tung yon grobvacuoligen Tieren u n t e r dem Deekglas beobachten, dab sich yore Ende des Cy topharynx eine leere Vacuole von der GrSBe einer normalen Nahrungsvacuole

Abb. I u. 2. Tillina sp. aus Seewasser l 0 ccm q- 1,5 ccm N~,S04 0,5 m.

- - vielleicht auch nu r un te r dem Druck des Deckglases - - abschniir te . Diese eingestrudelte Wasserblase war n u n yon den gr61~eren Blasen, die ich gerade an diesem Tier direkt durch Zusammenpla tzen der k le ineren Alveolen ha t t e en ts tehen sehen, was Lichtbrechung des In- haltes betraf, schleehterdings n ich t zu unterscheiden. Es ergibt sieh daraus zweifellos, daft der Inhalt der Plasmaalveolen eine sehr wiisseriqe Fliissigkeit ist, die au[3er Salzen wohl nu t Spuren yon Kolloiden enthgilt.

Man kSnnte n u n denken, dab die E ins t rude lung leerer Vacuolen bei Infusor ien eine bedenkliche Fehlerquelle ftir unsere Versuche darstellt . Dies ist jedoeh fast i iberall schon deswegen nicht der Fall , weft die zusammengepta tz ten Plasmavacuolen von einer ganz anderen GrSl~en- o rdnung sind als die Nahrungsvacuolen. Aueh bei Till ina kommen Nahrungsvacuolen von der GrSl~e der gr6i~ten u n d kle ins ten der zu-

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sammengeplatzten Vacuolen nicht vor. AuDerdem spricht das vSllig unvacuolisierte Plasma der Kontrolltiere sehr dagegen, daD eine Ab- schniirung lccrer Vacuolen vom Cytopharynx h~ufiger vorkommt.

Wenn man die Pellicula eines Tieres dutch eincn leichtcn Druck auf das Deckglas zum Bersten bringt, str5men ganze Schw~rme von Plasmabli~schen von dem Aussehen und der GrSDe der unver~nderten Bl~schen im Innern der Zelle heraus und wirbeln wie ein Schneetreiben in heftiger Molekularbewegung durch das Wasser. Ihre Oberfl~che leuchtet im Dunkelfeld auch jetzt noch ziemlich hell. DaD sic beim •bertritt in das Wasser trotz ihres wie wir sahen offensiehtlich sehr w~isserigen Inhaltes nlcht ein/ach verschwinden, sondern sich sogar sehr lange im Wasser halten kSnnen, mud eigentlich zuerst iiberraschen. Dieser scheinbare Widerspruch kl~rt sich abcr durch ihr wciteres Ver- halten sogleich auf. Nach ciner Weile kommen n~mlich viele auf dem Objekttrager zur Ruhe. Beriihren sich dabei zwci, so plattcn sic sich hicrbei nicht wie zwei Seifenblascn gegenseitig ab, sondern sie kleben nur leicht aneinander und bildcn nun einc tiefeingeschntirte Hantcl- form, als ob sie yon einer gelatinSsen Haut iiberzogen w~ren. Ja, man sieht besondcrs an solchen zusammengcklebten Bli~schcn bisweilcn sogar runzlige Konturen, was auch ganz in diesem Sinnc spricht. - - GroSe Blasen grobvacuolig gemachtcr Tiere halten sich im Wasscr nicht lange. Wie Seifenblascn sieht man sie untQr Zuriicklassung eincs Gerinnsels eine nach der anderen zerplatzen. Ihr Inhalt verschwindet vollst~ndig im Wasser.

Alles fiihrt also zur Annahme, dad die Alveolen des Plasmas in der Hauptsache WasserblSschen sind, welche yon einer dichteren Hi~lle i~berzogen sind. Die Hiillen sind im Verglcich zu denen anderer Infusorien bei Tillina besonders dicht und stark lichtbrechend. Sie bedingen das eigenartige Aussehen der Bl~schen im normalen Plasma und den starken Glanz der ganzen Zellen. - - Die Hiillen f~rben sich mit Vitalfarbstoffen wie Neutralrot, Methylcnblau und Nilblausuifat nicht. Sie sind nicht 16slich in Seewasser + Fetts~uren und Seewasser + Jkther.

Grobblasige Tiere, welche zwischen den zusammengeplatzten Blascn nur homogene Felder aufwcisen, lassen auch beim vorsichtigen Zer. driicken keine Schwaden fcincr Bl~tschen ausstrSmen.

Man kann sich kaum vorstellen, wie ein wirklicher Wabenschaum im Sinne B/JTSCHLIS mit zwci wasserlSslichen Phasen, ohne weitere physikalische Bcsondcrheiten einfach dadurch, da~ Wasser in alas System eintritt, seine Waben als selbst~ndige Tr6pfchcn ausschw~rmen lassen k6nnte. Man ist, aueh wenn man yon eincm wirklichen Waben- werk ausgeht, gczwungen, eine heterogene, dichtere Beschaffcnheit der Wabenobcrfl~chen anzunehmen. Anderseits mud es einem dann yon vornherein sehr fraglich ersehcinen, ob Tr5pfchen mit einer zahen Haut

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groBe Neigung haben werden, sich. zu Waben aneinanderzulegen, wo doch bei den ins Wasser ausgetretenen Blhschen bei direkter Beriihrung Oberfl~chenspannungskri~fte nicht so weit in Erscheinung treten, dal~ die Ann~herung fiber ein Hantelstadium hinausgeht.

Die neuen Gesichtspunkte, die ich zuerst auf Grund dieser Tillina- Versuche in mein Programm aufnahm, lauten also: In zweiphasigen Plasmasystemen scheint die disperse Phase aus unz5hligen Wasserbldschen zu bestehen, welche von einer unter Umst~inden ziemlich derben Hi~lle (o//enbar an den Grenz/ldchen verdichtetem kolloiden Dispersionsmittel) i~berzogen sind. Die vielleicht schon gelatinSsen Hi~llen machen ein Zusammenplatzen von Bldschen nicht unm6glich. (Auch die Wabenwdnde der Actinoph5rien sind ]a weiche Gele!) Die Bl~ischen scheinen hierzu sogar mehr Neigung zu haben als zur gegenseitigen Abplattung.

V e r s u c h e an Amfiben.

Die Versuche wurden an Amoeba polypodia, kleinen kriechenden AmSben des Limax-Typus, Amoeba terricola und Amoeba proteus ausgeffihrt. A. proteus nimmt, wie sich ergab, eine gewisse Sonderstellung ein, die fibrigen Formen zeigten gut fibereinstimmende und vielfach sehematisch einfache Verh~ltnisse.

Sehwache VergrSl~erung, Dunkelfeld: Die strahlige A. polypodia, kleine Limax-A., eine grSBere, welche auBerordentlich viel J~hnlichkeit mit der yon GIERSBERG bearbeiteten hattel), und A. terricola zeigen einen verschieden breiten dunklen Ectoplasmasaum und eine mindestens mattgrau leuehtende Mitre. Im Ectoplasma sind auch bei st~rkeren VergrSi~erungen weder Submikronen noch grSbere Strukturelemente zu finden. Es erscheint absolut homogen. Das Entoplasma ist durchsetzt yon den bekannten stark lichtbrechenden im Dunkelfeld stark leuchtenden Eiwei~tr6pfchen. AuBer diesen kSnnen besonders bei den Limax. AmSben sehr kleine im Dunkelfeldweil~ leuehtende Granula (wahrscheinlich die sog. Sph~roplasten) in weehselnder Menge vorhanden sein. Die Zahl beider Granulationen kann ganz versehwindend gering sein, ja sie kSnnen auch ganz fehlen und trotzdem ist das matte Leuchten des Entoplasmas immer vorhanden. Es mfissen ihm also eharakteri- stische Strukturelemente zukommen.

Untersuchung der A. polypodia bei starker Vergr5$erung, Dunkelf. ergibt, dab die Entoplasmastruktur auBerordentlich fein sein, an der Grenze mikroskopischer GrSBenordnung stehen kann. Man erkennt dann eben noch eine feine gleichmal~ige Heterogenit~t des Plasmas,

1) Die AmSben haben zwei- bis dreifache GrSBe der A. polypodia, sind im Wasser stets dem Boden leicht adh~riert. Der Rand ist nur in vide kurze Zipfel ausgezogen. Bisweilen starke Produktion yon Eiweil3tr6pfchen. La~en sich mit Oscitlarien jahrelang ohne Mtihe kultivieren.

l~eue Beitr~ge zum Problem der Plasmastrukturen. 289

ob es aber Waben, TrSpfchen, schwaeh liehtbrechende KSrnchen oder sonst etwas ist, kann man nicht entscheiden. L~ngere fadige Linien- systeme sind hie zu sehen. Das Entoplasma dieser Am6ba ist aber keineswegs immer so rein strukturiert. Der hi~ufigere Fall ist n~mlieh der, daft die Entoplasmastruktur, die aueh jetzt wieder im Dunkelf. genau dasselbe mattgraue Leuehten zeigt, sich bei starker VergrSl3erung in eine Unmenge feiner runder Bl~schen mit schwach leuchtenden Kon- turen auflSsen l~flt. In schwierigeren F~llen erkennt man dies noeh am besten bei der Neubildung eines Pseudopodiums. Man sieht dann, daft zun~chst klares Plasma aus dem Innern vorfliel3t und dann aus der grauschimmernden Region zun~chst einzelne scharf erkennbare, kuglige Bl~schen vorperlen, denen dann immer diehtere Schw~rme hin und her tanzender Bl~schen folgen, bis dann wegen der grol3en Anzahl derselben das Bild wieder unklar wird. Vielfach bietet das Erkennen der Strukturbeschaffenheit auch des ganzen Entoplasmas in allen Teflen gar keine Sehwierigkeit. Man kann dann wenigstens im DunkelL iiberall dort, wo das Plasma mat t leuchtet, die kugligen, manehmal auch ovalen Bl~sehen wahrnehmen. Die AmSben haben dann etwa das Aussehen der Abb. 3. Kantige Liniensysteme sind nirgends zu sehen. - - Bei genauer Betrachtung des letzterw~hn- Abb. 3. Normale An~oeba poly-

pod,'a m i t fe iner Emuls ionss t ruk- ten Brides kann man nun bei vielen kleinen fur des Eutoplasmas. AmSben eine groBe ~berraschung erleben. Man sieht n~mlich, daft all die vielen B15schen in Brownscher Molekularbe. wegung durcheinander tanzen, die bei Anwendung starker Beleuch- tungsqueUen, wohl durch eine gewisse Erw~rmung des Objektes sogar ziemlieh heftig werden kann. Aueh bei sehr rein strukturierten Plas- men, deren einzelne Strukturelemente man nicht sieher erkennt, kann die ganze grau leuchtende Masse des Entoplasmas in zitternder, wogender Bewegung begriffen sein. Ieh betone, dab eine Verwechse- lung mit hin und her tanzenden Granulen, die gerade bei diesen 0bjekten von den Plasmabl~sehen ohne weiteres zu unterscheiden sind, gar nicht in Frage kommt. Die Granula sind sehr hi~ufig in Brownscher Molekularbewegung, sind sie jedoch nicht zahlreieh, so tr i t t diese in keiner imponierenden Weise in Erscheinung. Nur wenn in kleinen Limax-AmSben die Sph~roplasten in grofler Menge ausgebildet si~nd, kSnnen sie in toller Bewegung durcheinanderwirbeln, besonders wenn bei einer neuen Pseudopodienbildung ganze dichte Schw~rme yon ihn~n vor den Wasserbl~schen ins klare Ectoplasma gelangen.

Die Variationsbreite der GrSBenordnung der Plasmabl~schen nach oben ist mit den eben seharf erkennbaren Bli~schen, so wie sie etwa das

290 Josef Spek,

Tier der Abb. 3 zeigt, keineswegs erreicht. Sowohl bei dieser selben A. polypodia als auch besonders bei den mittelgroBen und zwar oft bei allen Tieren bliihender Kulturen (Abb. 4) finder man h~ufig sogar sehr viele groBe im durchfallenden Licht wasserhelle, imDunkelfeld schwarze, kugelrunde Blasen vor. (Siehe auch die Abb. 5 der raseh beweglichen Wanderform.) Zwischen diesen und den feinsten Bli~schen sind alle [~bergi~nge vorhanden. Das Bild erinnert auBerordentlich an einen losen Seifenschaum, in dem die Luftblasen auch dichtgedri~ngt, aber noch kuglig sind. Man muB sorgf~ltig darauf achten, dab die Objekte vom Deckglas nicht starker angepreBt werden, denn sonst kann aus der Emulsion ein herrliches echtes Wabenwerk entstehen. Ich war dabei immer sehr e~staunt, wie sehr das Auftreten yon Winkeln und geraden Kanten den Gesamteindruck, den ein Strukturbild bietet, beeinfluBt.

Abb. 4. MittelgroBo adh~rierende unbehandelte AmSbe. Abb. 5. Krieehende kleine Wander- Feinblasiges Enr durchsetzt yon vielen grSBeren amSbe mit ziemlieh grobblasigem Plasma.

Vacuolen. Im oberon Drittel eine groBe Anzahl dunk- ler gezeichneter bin und her tanzender

Granulen.

Diesen Habitus einer wirklich wabigen Struktur haben die yon mir untersuchten AmSben in weitaus iiberwiegenden Fi~llen im ungepreBten Zustand nicht gehabt. Brownsche Molekularbewegung der Alveolen eines Wabenwerkes ist nattirlich ebenfalls undenkbar.

Die groBen Vacuolen sind natiirlich aueh yon den anderen Autoren stets gesehen worden. Eine Wesensgleichheit zwischen ihnen und den im Ext rem ja natfirlich sehr viol feineren Plasmaalveolen haben die Strukturforscher fast stets a priori mit groBer, aber unbegriindeter Ent- riistung abgelehnt. Die oft auch in ein und derselben Zelle gegebenen liickenlosen ~berg~nge yon der kleinsten bis zur hSchsten Gr6Ben- ordnung wurden nur so nebenbei erw~hnt, und noch viol weniger wurde die bei den kleinen AmSben in durehaus physiologischen Grenzen und Formen sich immer wieder darbietende Variation der Dispersionsgr6Be der typischen Struktur beachtet. An eine experimentelle Uberfiihrung


der ,,wirklichen" Waben oder Alveolen in die grSl3eren dachte niemand. Selbst der konsequente Bek~mpfer der Wabenstruktur K. C. SCHNEI- DER 1) kommt dem Tats~chlichen bei seinen positiven Beobachtungen am Lebenden bisweilen ganz, ganz nahe. (Siehe z. B. S. 28.) Er sieht die Bl~schen. Sobald er aber erkennt, dab es sich um Vacuolen, also runde Alveolen und nicht Waben handelt, spricht er ganz ver~chtlich yon ihnen, denn Vacuolen sind ffir ihn yon vornherein gewissermai3en schon per definitionem verg~ngliche, nebens~chliche Gebilde, kSnnen nicht die gesuchten vitalen Strukturelemente sein, und seine Befunde fiber die Verbreitung der feinen Alveolen sind eigentlich nur Ans~tze zu einer genaueren Untersuchung. - - Auf die Ansichten yon H. GIERS- BERG (1. C.) komme ich noch ausftihrlich zu sprechen.

Das Ectoplasma bildet einen mehr oder weniger breiten Saum, je nachdem wie weir die Bl~schen, Granula und sonstigen Einlagerungen des Entoplasmas nach der Peripherie vorriicken. Eine Differenzierung in ein solches Ecto- und Entoplasma kann aber streckenweise oder fiberalt ganz fehlen. Das Ectoplasma sieht im Dunkelf. ganz schwarz aus. Auch bei st~rkster VergrSl3erung und Beleuchtung sind grSbere Strukturelemente, Granulationen, Bl~schen oder auch nur distinkte Submicronen nicht zu erkennen. Die Amicronen der Ectoplasmacolloide sind jedenfalls auch sehr schwach leuchtend. Diese Homogeniti~t des Ectoplasmas wurde bekanntlich yon BUTSCHLI U. a. fiir eine scheinbare erkl~rt. ])as Ectoplasma sollte auch zweiphasig sein, blol3 sollte die Lichtbrechungsdffferenz zwischen den beiden Phasen zu gering oder aber die Waben so rein sein, dab sie mikroskopisch nicht mehr wahr- nehmbar sind.

Man sieht nun in den kleinen AmSben h~ufig die Wasserbl~schen des Entoplasmas ganz allm~hlich in das klare Ectoplasma hinein gegen die Oberfl~che wandern. Bei neu einsetzenden Bewegungen z. B. sjeht man sie einzeln oder in Schw~rmen yon den fibrigen Bl~schen des Innern abrficken und schliel~lich bis unter die Oberft~che gelangen. Sie bleiben dabei genau so gut sichtbar wie in ihrem entoplasmatischen Dispersions- mittel, und wenn die Bl~schen unter der Oberfl~che liegen bleiben, ~ndert sich daran auch nach l~ngerer Zeit nicht das geringste, die Licht- brechung wird auch nachher nicht ungfinstiger. Es ist erstaunlich, dab dieses Argument nie in die Diskussion geworfen worden ist. Es ist vSllig entscheidend. Die Lichtbrechung der Bl~schen selbst wird sich ja iibrigens, wenn sie an die Oberfl~che aufsteigen, kaum ~ndern, da ihr Inhalt sehr w~sserigist, Das Hyaloplasma dagegen wird bei der durch die Microdissection nachgewiesenen Verdichtung der Aul3enschicht 2)

1) Zitiert S. 281. ~) Siehe z. B. S ~ I z , B. W.: Botan. gaz. 70. 1920.

292 Josef Spek,

vielleicht etwas sti~rker lichtbrechend werden, was die Lichtbrechungs- differenz also m6glicherweise noch giinstiger gestaltet. Ist aber die Lichtbrechungsdifferenz zwischen den Phasen, wie wir sahen, sicherlich nicht derart, daft sie die disperse Phase unsichtbar machen k6nnte, so ist das eine schon jenseits des Mikroskopischen liegende kleine Gr6ften- ordnung der Bl~schen noch viel weniger: Ein Blick dureh das Ultra- mikroskop wiirde, so wie die Lichtbreehungsdifferenzen liegen, geniigen, die Plasmabl~sehen wenigstens als Submicronen zu erkennen. Wie wir aber sahen, bleibt das Ectoplasma auch bei st~rkster Vergr6fterung und Beleuchtung im Ultramikroskop dunkel. Zur Annahme einer gr6beren Struktur des Am6benectoplasmas liegt somit nicht der geringste Grund mehr vor.

Meine Beobachtungen an A. terricola sind denen an den kleinen Am6ben ganz entsprechend. Die inneren Zonen weisen iiberall deutlieh erkennbare Bli~schen auf. Sehr grob werden diese normalerweise nieht. Abb. 6 zeigt eine solche A. terricola. Sie erwecken hier aueh den Eindruck, als ob sie yon ziemlieh derben Hfillen umgeben seien. Das Ectoplasma ist ganz klar.

Bei der Entstehung eines Pseudopodiums flieftt bei all den besproehenen Formen zuerst nur klares Plasma vor. Es schieBt das klare Hyaloplasma, das Dispersionsmittel der Plasmaemulsion zwischen den Bli~schen und Granulen, vor und bildet die erst homogene Kuppe; erst allm~hlich werden

Abb. 6. Normale A. terrl- cola, nach unten vorflie- dann die Einlagerungen mit dem Strom mitge- i3end. AnderunternGrenz- rissen. Wie ich schon an anderen Orten 1) aus- linie des Entoplasmas 3 Durchbrtiche der ,,Gitter- ffihrlich er6rtert habe, kann sich stellenweise ein

barriere". festerer Verband der Bl~schen des Entoplasmas

bilden, besonders in den peripheren Regionen, aufterdem aber auch in einzelnen Inseln und Streifen des Inneren. Ist z. B. an A . terricola ein soleher festerer Verband der Bl~schen an der ganzen ~uftersten Saumlinie des Ectoplasmas ausgebildet und es bildet sich nun irgendwo ein neues Pseudopodium, so fliel3t das Hyaloplasma unbehindert durch die Saumlinie dutch, Bl~schen und noch so feine Granula aber, die im Innern schon in Bewegung geraten sind, str6men bis zur Saumlinie, in der die Bl~schen unbewegt sind, vor, prallen an und k6nnen nieht welter. Die Saumlinie stellt also eine Barriere dar, der die Struktur eines Siebes oder Gitters zukommen muft, welches zwar das Dispersions-

1) Handbuch der norm. u. pathol. Physiologie v. BETHE, Abschn. D, 1 Proto- plasmabewegung (im Druck).


mittel, nicht aber die suspendierten Einlagerungen durchli~Bt. Die festere, gelierte Besehaffenheit der Saumlinie steht wohl besonders im Hinblick auf die obenerw~hnten Microdissectionsbefunde an anderen Am6ben auBer Zweifel. Gr6bere Poren mul~ aber dieses Gallertsieb jedenfallsnoeh haben. Ich vermute te daher, dab die Gelbildung yon den ja ohnehin sehon verdiehteten Hiillen der Bl~sehen ausgeht und dann immer weitere Kreise zieht bis sieh die Gallertkugeln beriihren und zu- sammenkleben, wobei nur noeh die Zwisehenr~ume zwisehen den Kugeln dem Durchtr i t t des Hyaloplasmas offenbleiben. Das Schema der Abb. 7 sell diesen Vorgang illustrieren. In der erw~hnten Abhandlung habe ieh aueh dargelegt, dab die alte Vorstellung yon JENNINGS yon dieser Barriere nieht aufrechterhalten werden kann.

Beim Vorstrom des Plasmas kSnnen die Gitterbarrieren plStzlich lokal nachgeben. Explosionsartig schiel~t dann das hinter der Barriere angestaute Entoplasma wie durch eine enge Bresche in die klare t tyalo- plasmakuppe vor. Abb. 6 stellt eine A. terricola dar, an deren Vorder- ende die Saumlinie gerade an mehreren Stellen durchbrochen wird. Fester e Verbhnde der Bl~sehen hat ten sieh an diesem Tier noeh in Form yon Langsstreifen im vorderen Drit tel ausgebildet. Zwisehen ihnen schl~ngelten sieh die Tropfe n und Granula wie in ~ehmalen

Abb, 7. Hypothetisches Schema B~chlein nach vorn vor, bis sic an die vordere der]Entstehungder Gitterstruktur Barriere gelangten, der Barriere dutch GelhSfe, welche

die Plasmablasen umgeben. Durch einen Zusammenschlu~ der Emul-

sionstrSpfehen zu einem Pallisadenwerk yon Waben, womit ma ja den festeren Zusammenschlu~ erkl~ren k6nnte, kann unmSglich eine Gitterbarriere mit den erw~hnten ]~igenschaften zustande kommen. Man kann sich sogar im Gegenteil nieht vorstellen, wie das Hyalo- plasma durch ein Pallisadenwerk mit gelatinierten Wabenw~nden so leicht durehdringen soll. (Siehe auch den yon H. GIERSBERG ]. C. S. 170 besehriebenen ~hnlichen Fall.)

Wir haben gesehen, dal~ das Hyaloplasma aus dem Innern unter Zuriicklassung der Alveolen und Granulen zwisehen diesen naeh der Spitze eines neu entstehenden Pseudopodiums vorflie~t.. War an der Stelle der Pseudopodienbildung vorher i iberhaupt kein homogener Ecto- plasmasaum da, so entsteht er jetzt aus dem Dispersionsmittel der ento- plasmatisehen Plasmaemulsion. Von diesem Gesiehtspunkt mul~ es einem ja ganz unm6glich erscheinen, der neu entstandenen homogenen Ectoplasmakuppe eine verborgene Wabenstruktur und stark ab- weichende Lichtbreehungsverh~ltnisse zuzuschreiben. Nieht ganz gliiek- lich erscheint aber yon diesem Gesichtspunkt auch das I=~HUMBLERsehe Schlagwort yon dem Ento.Ectoplas~na~groze[3. Es verwandelt sieh ja

294 Josef Spek,

nicht das Entoplasma in toto zu homogenem Ectoplasma, sondern eine Umwandlung des an die Peripherie vorgeflossenen Innenplasmas, eine regelrechte Zustands~nderung finder iiberhaupt nur insoweit start, als das vorher fltissige Plasma an der Oberfli~che m5glieherweise geliert. Diese Zustandsi~nderung aber ist ja gar nicht das Charakteristische an der Herausbildung des Ectoplasmas aus dem Entoplasma.

Die direkte Beobachtung fiihrt uns also zur Auffassung des AmSben- plasmas als einer mikroskopischen Emulsion feinster Blaschen mit w~sserigem Inhal t und dazwischen'eingestreuten Eiweil~tr5pfehen, Gra- nulen usw. in einem kolloidalen, stark zur Gelbildung neigenden Dis- persionsmittel, das charakteristischerweise in einem oft erheblichen (~berschul~ vorhanden ist, so dab Part ien des Zelleibes, und zwar vor- wiegend die Randpart ien, bei A. polypodia bisweilen aueh grSl]ere Fel- der im Innern nur aus dem mikroskopisch homogenen Dispersions- mittel bestehen, w~ihrend die dispersen Bl~schen oft ganz dicht im Innern zusammengedr~ngt und zum Tell voriibergehend zu festeren Verb~nden verklebt sind.

Es fragt sich jetzt noch, weshalb die disperse Phase nicht gleichmiiflig i~ber den ganzen Zelleib verteilt ist. Vom physikatisch-chemischen Stand- punkt dr~ngen sich einem da die besonderen Verh~ltnisse an der Ober- fl~che disperser Systeme mit einer starken Oberfl~chenanreicherung der dispersen Phase bei positiver Adsorption 1) und einem Abriicken derselben bei negativer auf. Die Entstehung bl~schenfreier Oberfl~chen- s~ume in der AmSbenzelle scheint mir nun aber doch einen zu wenig gesetzm~l]igen Eindruck zu machen, als da~ man auf diese Erschei- nungen Bezug nehmen kSnnte. Auch die einwandfreie Feststellung eines akt iven Abrfickens der Bl~schen steht noch aus. Wir miissen aber die MSglichkeit einer positiven oder negativen Adsorption der dispersen Phase fiir all die emulsionsartigen Plasmen im Auge behalten. Von hohem Interesse ist ]a schon die Tatsache, daft die Bliischen jeden- /alls nicht positiv adsorbiert werden. - - Die auff~llige Anreicherung eines im Dunkelfeld hell leuchtenden kolloiddispersen Lipoides an der Ober- fl~che des Seeigeleies hat soeben RU~NSTRSM e)beschrieben. Hier scheint mir die Erkli~rung dutch positive Adsorption sehr am Platze.

In den meisten F~llen dtirfte die Entstehung des homogenen Ober- fl~chensaumes grob mechanisch zu erkl~ren sein: Beim Einsetzen neuer Bewegungen der AmSben hat das Hyaloplasma immer wieder einen Vor- sprung und diese Trennung der Phasen wird beim Ubergang in den Ruhezustand dutch Gelierung der Oberfl~che oder teilweises Verkleben der oberfli~chlich gelegenen Bl~schen fixiert.

1) TRAUBE, J. u. KLEIN, P.: Kolloid-Zeitschr. 1920. 'z) RUN~STRSM, J.: Acta zoologica. Stockholm 1923. 4.

Neue Beitr/~ge zum Problem der Plasmastrukturen. 295

Nun noch einige Worte fiber Amoeba proteus. Die Dunkelfeld- betraehtung der groBen Tiere bietet einige Schwierigkeiten. Ein An- driicken mit dem Deckglas bewirkt Verzerrung des festen Oberfl~chen- hi~utchens, welches sich auBerdem (wenigstens unter dcm Deckglas) besonders am Hinterende in Hunder te feiner gekri~uselter F~ltchen legen kann. Beides bedingt ein Unscharfwerden des Brides. St~rkeres, noch so vorsichtiges Andriicken bringt die Tiere meist zum Bersten.

Es lieI~ sich feststellen, dab t in Unterschied im Leuchten des Ecto- und Entoplasmas da ist. Das homogene AuBenplasma erscheint schwarz, das Entoptasma erzcugt auch bei Abwesenheit yon granul5sen Einlage- rungen ein schwaches Leuchten. Konturen von Bl~schen oder Waben konnte ich darin lange Zeit nicht feststellen, bis ich die Beobachtungen an halbgroBen, sehr leichtflfissigen Tiercn wiedcrholte. Ffir diese lieB sich das Vorhandensein der typischen feinen Bl~schen ohne jede Schwie- rigkeit nachweisen. Ffir die groBen Exemplare muB ich es nach den Vorversuchen allein dahingestellt sein lassen, ob irgendcine grSbere aber verschwommene oder eine sehr feine ultramikroskopische Struktur das Leuchten des Entoplasmas verursacht. Ein vorsichtiges Zerdrficken der Zellen (wie in den Tillina-Versuchen) ffihrt bei AmSben fiberhaupt zu keinem klaren Resultat, da das austretende Plasma bei Berfihrung mit dem Wasser in eigenartigen Str~hnen gerinnt.

Wir sehen, dab auch schon die direkte Beobachtung des AmSben- plasmas mit unseren Methoden zu sehr best immten Vorstellungen ffihrt. Ich will jetzt fiber die MSglichkeit, dicse Struktur experimentell zu ver- gr6bern, berichten. Da'B eine oft ganz erhebliche VergrSberung der Struktur, wie wir sahen, auch unter ganz physiologischen, natfirlichen Umst~nden bei den klcinen Am5ben auftreten und sich wochenlang halten kann, ist gewiB eine wertvolle Erg~nzung des yon uns experimentell Ers t rebten , -und auBerdem auch deswegen sehr willkommen, weil man die Ver~nderung bier unmSglich ver~chtlich als etwas , ,Patho- logisches" abtun kann, wie es manche Autoren mit all den Salzwirkungen gerne tun, in vSlliger Verkennung dessen, dab selbst mit offensicht- lichen Sch~digungen verbundene Ver~nderungen der lebenden Substanz wichtige Gesetzm~Bigkeiten offenbaren k6nnen. Ffir Versuehe fiber experimentelle Veranderung der Struktur ist es freilich ein Nachteil, dab relativ leicht, sozusagen ,,von selbst" ~hnliche Ver~nderungen auch ohne iiuBeres Zutun entstehen kSnnen. Damit die Versuche ihre Be- weiskraft nicht verlieren, mfissen sie daher zur mSglichsten Ausschaltung von Zufallsm6glichkeiten zum mindesten sehr oft wiederholt werden. Dies mSchte ich auch schon deswegen hervorheben, weil I-I. GIERSBERG in seiner Arbeit fiber i~hnliche Fragen seine l%esultate auf ganz er- schreckend wenigen Versuchen aufbaut, - - wenigstens muB man nach

Z. I. Zellen- u. Gewebelehre. Bd. I . 2 0

296 Josef Spek,

seiner Darstellung seines Materials zu dieser Vorstellung kommen. Eine absolute Konstanz der Reaktionen auf so schwache Mittel wie die physiologischen Elektrolyte, ein wochenlanges Konstantbleiben der un- behandelten Kontrolltiere - - GIERSBERGS Versuche dauerten wochenlang - - , dazu unter Kulturbedingungen, die wir gar nicht in der Hand haben, kSnnen wir unmSglich erwarten.

Die GIERSBERGschen Versuche mfissen wir auch bei unserer Pro- grammformulierung beriicksichtigen. Auch GIERSBERG erhielt n~mlich in verschiedenen Versuchen wiederholt auff~llig grobvacuolige Tiere. In all diesen F~illen war mit einer quellenden Wirkung des verwandten Mediums zu rechnen. Nun k6nnte man ja diese quellende Wirkung irgendwie auch fiir das Auftreten der groben Struktur verantwortlich machen. Dies tut GIERS~ERG in der Tat. Er nimmt an, dab eine iiber- m~l~ige Wasserzufuhr in der Zelle eine grobe Entmischung verursacht. Er bleibt allerdings den Gegenbeweis schuldig, dal3 eine entquellend wirkende SalzlSsung oder Salzkombination diese selbe Wirkung auf die Struktur niemals ausiibt. Unseren Mitteln, mit denen wir bisher eine StrukturvergrSberung herbeifiihrten, kommt mit Ausnahme des LiC1 fast durchwegs eine entquellende Wirkung zu, so vor allem all den Sul- faten. Es mu~te daher zun~chst die Frage entschieden werden, ob gerade mit solchen entquellend wirkenden Salzen wie dem Na2S04, MgSO~, MgC12 u. a. bei den AmSben fiberhaupt eine Strukturvergr6be- rung zu erreichen ist. Leider war gerade die schon friiher erw'~hnte Am6be, die mit der GIERSBERGschen iibereinzustimmen schien, ffir Elektrolytversuche jeder Art ganz ungeeignet, da sie offenbar wegen einer auf3erordentlich geringen Durchl~ssigkeit auf keine physiologische -~nderung des Au~enmediums irgendwie reagierte. Ich fiihrte daher meine Versuche mit A. polypodia, terric()la und proteus aus.

Die kleine Amoeba polypodia ist gegen Salzwirkungen auch relativ unempfindlich. Wendet man aber nicht zu schwache reine Salzl6sungen an, dann kommen die spezifischen Salzwirkungen klar zur Geltung. Am leichtesten ist mit Natriumsul/at eine Ver~nderung ganz im Sinne des bisher Mitgeteilten zu erreichen. So tritt eine Umwandlung der an den Ausgangstieren stets vorhandenen feinen Bl~schenstruktur in eine grobvacuolige ein, wenn sie einige Tage in ],0 ccm Na2S04 0,3-m in 20 ccm dest. Wasser liegen. Das gleiche Resultat erhielt ich abdr aueh mit einem Zusatz yon 1,0 oder 1,2 ccm Na2SO4 zu einer gemischten Salz- 16sung 1), die 100 ccm Wasser, 5 ccm NaC10,3-m, 0,5 CaCt2 und 0,5 MgCl., enthielt, bei 100(~o der Tiere. Als Kontrolle wurde hier dieses selbe Salzgemisch ohne Na2SO~ beniitzt. Die Tiere blieben darin v611ig unver~indert, feinblasig. Das Aussehen der Ausgangs- und Kontrolltiere

1) Dieses Salzgemisch wurde auch zu vielen anderen Versuchen verwendet.

Neue Beitr/ige zum Problem der Plasmastrukturen. 297

gibt ungef~hr Abb. 3 wieder. Die Ver~nderung beginnt am 4. oder 5. Tag. Abb. 8 stellt ein Tier aus reiner Na2SO~-LSsung vom 8. Tage des Verst~ches dar. In diesem Versuch waren alle Tiere teils so, wie dieses, teils noch grobblasiger, und zwar etwa wie Abb. 10, die ein MgSO,-Tier darstellt. In der reinen Na2SO,-L6sung kann bei manchen

Abb. 9. A. polypodia aus t ,0 ecru MgS04 in Abb. 8. A. polypodia aus 1,0 ccm ~w~S04 in 20 ccm dest . Wasser. Aus d e m I I . S t ad ium

20 ccm dest . Wasse r geze ichne t a m 8. Tage . des Versuchs .

Tieren nach einiger Zeit Abkugelung und Tod eintreten. Wichtig ist noeh, dab an den Na~SO,-Tieren vom Typus der Abb. 8 die ursprting- liehe feine Struktur iiberhaupt vSllig geschwunden war. Aul]er den groben kugelrunden Vaeuolen sind nur noch einige stark gl~nzende Eiweil~granula zu finden.

An den MgSO,-Versuchen sind noch folgende Einzelheiten yon Interesse. Mehrere Tage nach Beginn des Versuches, als in Na2SO~ 1,2 ecm schon alle Tiere gr0bvacu- olig waren, sahen in MgS04 1,2 ecm auf 20 ccm dest. Wasser noch alle Tiere v611ig unver~ndert und au~erordentlieh hell aus. (Offenbar zunaehst sehr gute Abdichtung der Oberflache durch das starkf~llende und dehydrierende Sulfat, kein Eindringen von Salzen, keine Trtibung! Siehe S P E K , 1921.) Abb. i0. Dasselbe wie ADb. 9.

I I I . S tad ium. Dann wurden naeh einigen Tieren alle Tiere deutlich alveolar mit einer Bl~schengrSl~e, wie sie etwa die Abb. 9 eines solchen MgSO~-Tieres zeigt, und bald war die Struktur bei allen Tieren noch grSber geworden, so da~ sie nun etwa wieAbb. 10 aussahen.

Da diese Tiere meist ziemlich flach am Boden des Gef~Bes aus- gebreitet waren, und die Vacuolen schon eine respektable Gr6~e erreicht hatten, die die ganze Dicke des Tieres tibertraf, wurden sie etwas flach-

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298 Josef Spek,

gedriickt und zum Tell gegeneinander abgeplattet, so daft wenigstens eine Andeutung einer echten Wabenstruktur zu sehen war.

Bei vielen Tieren konnten die groften Blasen wenigstens zum Tell im weiteren Verlauf des Versuches wieder versehwinden, so daft jetzt ganze Felder des Plasma~ rein hyaloplasmatiseh und nut noch Reste der Sehaumstruktur sichtbar waren. (Das Verschwinden und eventuelle Wiederauftreten yon Plasmaalveolen habe ich an einem anderen Objekt spezieller studiert.)

Grobvacuolige Tiere wurden noch in reiner MgC12-LSsung (1,0 ccm auf 20 ccm dest. Wasser) erhalten. Die grol~blasigen Tiere waren alle abgekugelt ohne sonstige Anzeichen einer Cytolyse. Lichtbrechungs- differenzen sehr seharf.

In ganz ~thnlicher Form wie mit unseren stets angewandten struktur- vergrSbernden Salzen wurden nun auch mit SSuren und Basen ungef~thr entsprechend den GIERSBERGschen Resultaten grobe Emulsionsstrukturen erzielt. Ebensowenig wie in den for gewShnlich entquellend wirkenden Medien war auch beim S~ure- und Alkalizusatz eine Aufquellung des Zelleibes der A. polypodia oder auch nur die geringste Andeutung einer Volumzunahme festzustellen. Ieh will damit abet in keiner Weise die Befunde und Vorstellungen, die H. GIERSBERG fiber eine Verfliissigung des AmSbenplasmas dutch diese auch auf tote Kolloide stark verfliissigend wirkenden Medien vorbringt, in Abrede stellen. Ich habe sogar selbst an anderen AmSben, besonders A. proteus, noch viel auff~lligere Verfestigungen und Verflfissigungen des Plasmas beobachtet und 1. c. in BETHES Handbueh der Physiologie D (Protoplasmabewegung) ausfiihr- lich beschrieben, die den GIERSBERGschen Angaben vSllig parallel laufen. Durch stark dehydrierend wirkende Salze wie CaC12 und Na~SO~ (durch das erste starker als durch das zweite) wird die Oberfl~che an sich ziemlich beweglicher Tiere so verfestigt, dal~ gewissermaften jedes neu entstehende Pseudopodium in seiner sehlauehfSrmigen Gestalt sofort fixiert wird und dann stunden- und tagelang in diesem Zustand erhalten bleibt. Das ganze Tier nimmt dadurch schlieftlich eine ganz phan- tastisch verzweigte starre Geweihform an. Je mehr wit nun yon den entquellend wirkenden Ionen zu solchen am Anfang der Quellungsreihe iibergehen, um so weniger tri t t diese Verfestigung auf, um so leicht- fliissiger wird das ganze Plasma; wit erhalten aufterordentlich ver- ~nderliehe, jede Sekunde mit grofter Vehemenz neue verg~ngliche Pseudopodien vorschickende Tiere, und schlieftlich als Extrem eine breite, ,,monopodiale" Keulenform, bei der der ganze Zelleib yon einem einzigen StrSmungssystem beherrseht ist. Unentwegt bewegt sich tagelang ein breiter, starker Axialstrom nach dem breiteren Vorderende. Die Verflfissigung ist am leichtesten zu erzielen mit S~uren und A1- kalien; ein charakteristischer qualitativer Unterschied zwischen beiden


kommt dabei nicht zum Ausdruck, auch wirken Mineralsi~uren nicht anders als sonst ganz leicht eindringende schwache organische Sauren, wie Milchs~ure oder Weins~ure. Die Versuehsreihen wurden mit KOI-I, N a 0 H , HC1, Milchs~ure und Weins~ure in Konzentrationsreihen bis zur letalen Wirkung hinauf ausgefiihrt. - - Die Wirkung des LiC1 zerf~llt in zwei Phasen, eine erste, in der die Am6be ziem]ich stark verfestigt erscheint, und eine zweite, in der sie stark verfltissigt wird.

Dio beiden Ext reme dieser Wirkungen, der verfestigte und der ver- fliissigte Zustand, liegen weir auseinander, die Zustands~nderung wird einem in drastischer Weise sozusagen ad oculus demonstriert. Trotzdem hat man auch bier bei A~noeba proteus nicht die geringsten Anzeichen einer Volumzunahme durch eine gesteigerte Wasserau/nahme. All das, was man direkt sieht, ist wohl nicht mehr als eine auff~llige Gelatinierung des Ectoplasmas bei Einwirkung der verfestigenden Stoffe 0der eine vSllige Verfltissigung derselben, also eine Umwandlung in ein Sol bei Einwir- kung der QuellungsfSrderer. Genauere Volummessungen der AmSben v o r u n d nach der Behandlung kann man leider nicht ausftihren, und so scheint es mir jedenfalls sehr voreilig zu sein, wenn man yon der Vor- stellung, dab die experimentelle Verflfissigung mit einer so enormen Wasseraufnahme in die Zelle verbunden ist, dab das Plasma das Wasser gar nicht mehr fassen kann (!), so ausgiebigen Gebrauch macht.

Dal3 eine starke Steigerung der Wasseraufnahme in eine Zelle auch zu einer starken Volumvergr6I~erung gewisser Vacuolen ftihren kann, mu]3, besonders wenn die Vacuolen Spuren quellbarer Kolloide enthalten, ohne weiteres fiir m6glich gehalten werden. Ich habe selbst Gelegenheit gehabt, l~lle, die kaum eine andere Deutung zulieBen, zu beobachten. So erfolgt bei einer Reihe mariner Flagellaten und bei den Phagocyten des Regenwurms in KC1 eine oft enorme Aufbl~hung des Zellk6rpers, die begleitet ist vom Auftreten ganz groBer Vacuolen. I m ersten Fall wurden in entquellenden Salzen weder grobe Vacuolenstrukturen noch VolumvergrSl3erungen der Zelle beobachtet. In diesen F~llen ist mir die Entstehung groi3er Vacuolen durch ausschlie131iches Zu- sammenplatzen kleinerer auch unwahrscheinlich. Anderseits braucht aber auch eine sehr starke Steigerung des Wassergehaltes nicht zu einer VergrSl3erung vorhandener Vacuolen zu ffihren. Bei Opalina, bei der durch endst~ndige Ionen leicht ein Zusammenplatzen der Plasma- alveolen bewirkt werden kann, t re ten solehe Vaeuolen bei der enormen Volumvergr6Berung im KBr oder KCI nie auf.

Eine VergrSl3erung yon Vacuolen durch Vermehrung ihres Wasser- inhaltes bei allgemeiner Aufquellung des ZellkSrpers halte ich also prinzipiell ffir mSglich. Fiir meine A. polypodia halte ich sie auch ffir die S~uren und Alkalien fiir unwahrscheinlich, da ein Volumunterschied zwischen diesen Tieren, den Kontrollt ieren und den Sulfattieren nicht

300 Josef Spek,

nachgewiesen werden konnte, und das Auftreten einer relativ geringen Anzahl groBer Bli~schen im ersten wie im letzten Fall stets Hand in Hand ging mit einem Verschwinden der vielen kleinen. Ein Instabil- werden der feinen Emulsion yon Wasserblhsehen des normalen Plasmas durch Si~ure- oder Alkaliwirkung, welche ja allgemein sehr starke Alte- rationen des Zustandes der Kolloide verursachen kann, ist ohne weiteres denkbar. Zu einer genaueren Diagnose ist aber die Feststellung, ob die H- oder OH-Ionen iiberhaupt in die Zellen hineingelangen, erforder- lieh. Der allm~thliche Ubergang kleiner Vacuolen in grol~e, d .h . die Entstehung weniger (etwa 50) grol3er Vaeuolen aus unzi~hligen kleinen t r i t t auch in den G~ERSBERGschen Versuchen in den spiiteren Stadien klar zutage. Eine solche weitere VergrSberung einer schon vorhandenen mitt leren Vacuolenstruktur kann die Entmischungstheorie nicht erkl~ren. GIERSBERG konnte zwar (auf Grund seiner Erfahrungen) annehmen, dab irgendein Faktor - - wie er sagt, der iiberm~l~ig gesteigerte Wassergehalt des Plasmas - - eine Alterierung des normalen Zustandes der Plasmakolloide und zwar eine Entmischung in zwei Phasen zur Folge hat, deren eine, w~ssigere, etwa am Tier der GIERSBERGschen Abb. 3 oder 4 auf S. 184 die vielen diehtgedr~ngten mittelgroben Vacuolen bildet. Zur Erkt~rung der Weiterentwicklung soleher Tiere etwa zum Zustaud seiner Abb. 5 muB aber irgendein neuer strukturvergrSbernder Fak tor angenommen werden, das kann nicht auch die Entmischung besorgen. MuB man diesen aber hier gelten lassen, so ergibt sich yon selbst die Frage, ob nicht auch das erste Stadium einer unzweideutigen, grSberen Vacuolisation sein Entstehen dem gleichen Faktor, einer Ver- grSberung einer noch feineren Struktur und damit iiberhaupt nicht einer Entmischung verdankt. Wir konnten diese Frage mit unseren Methoden schon mit atler Bestimmtheit bejahen: Die groSen Vacuolen entstehen dort, wo urspriinglich die /einen emulgierten Wasserbl~ischen waren, sie entstehen aus den/einen Blgischen. Das homogene Ectoplasma aber bleibt auch bei der gr6bsten Vacuolisation mikroskopisch homogen. - - Die Ent- mischungshypothese arbeitet mit einer prinzipiellen Fehlerquelle.

Manche der richtig wabig gezeichneten grobschaumigen Tiere GIERS- BERGS erwecken mit ihren unregelm~Bigen in gleichen Ziigen anein- andergereihten Waben in mir den Verdaeht, dab die Tiere etwas gepreBt waren und damit die Wabenstruktur zum Teil nur eine kiinstliche war.

GIERSBERG spricht auch yon Wabenstruktur des Plasmas, wenn es sich um dichtgedris abgeplattete EiweiStropfen im Plasma handelt. Bi3TSCHLI h~tte diese Auffassung mit Entriistung zuriickgewiesen. Jedenfalls muB man die verschiedenen Emulsionssysteme (Wasserbli~s- chen, EiweiBtrSpfchen usw.) auseinanderhalten, auch wenn sie morpho- logisehe Ahntiehkeiten aufweisen.

Neue Beitriige zum Problem der Plasmastrukturen. 301

Die Ergebnisse der Versuche mit A. terricola schliel3en sich an unsere anderweitigen Erfahrungen direkt an. Fiir die Salzversuche sind leider die Tiere der Agarkulturen sehr ungeeignet, da sie gegen Salzwirkun- gen aul~erordentlich empfindlich sind. Ganz im Gegensatz hierzu mul3 man bei Tieren, die man direkt aus Moos ausspfilt, wenigstens von den schwerer eindringenden Salzen, wie den Sulfaten, sog~r reine, nicht zu schwache LSsungen anwenden, um iiberhaupt spezifische Salzwirkungen zu erzielen. StrukturvergrSberungen wurden nur in Na2SO, 0,3-m 1,0 ccm auf 20 ccm dest. Wasser und in MgC12 der gleichen Konzen- tration erzielt. Die Sulfattiere starben nach Einsetzen der Struktur- ver~nderung rasch ab. Der MgC12-Versuch fiel sehr hiibsch aus. Alle Tiere zeigten so wie das der Abb. 11 eine durch aul~erordentlich gleich- m~I3ige GrSl~enordnung der wasserhellen Bl~schen ausgezeichnete herrliche Emulsionsstruktur, die wegen des vSlligen Mangels anderer Einlagerun- gen und der Durchsichtigkeit des Plas- mas besonders klar zum Ausdruck kam. Die Wasserbl~schen sind am nichtgedrfickten Pr~parat kugelrund und zum Teil ziemlich welt voneinander entfernt. Auch die grobschaumigen Tiere wiesen alle einen hyaloplasmatischen Randsaum a u f . - Einen hSheren Grad der StrukturvergrSbe- rung erzielte ich nicht, doch konnten Abb. l i . An~oeba terricola aus i , 0 c c m MgCl._,

in 20ccm dest . Wasse r nach 24 Stunden. die Versuche noch nicht im geplanten Alle Zeichnungen der kleinen AmSben sind Umfang ausgeffihrt we rden . - -Vonden nach dem Dunkelfe ldbi ld angefer t ig t . Was

sta~k leucbtet , i s t dunkel gezeichnet . Salzversuchen war noch das Resultat der LiC1-Behandlung bemerkenswert. Bei Zusatz yon 1,0--1,2 ccm LiC1 0,3-m zu 20 ccm der auf S. 296 erw~hnten Salzmischung wurden die Tiere kuglig aufgebl~ht (Steigerung der Wasseraufnahme), ohne jedoch die zi~he, runzlige Beschaffenheit der Aul3enmembran zu verlieren. Es wurden nur die tieferen Falten auseinandergezogen. Eine Struktur- vergrSberung trat nicht ein. - - Zus~tze yon Milchs~ure, Weinsaure und Kalilauge zur gemischten SalzlSsung batten keinerlei bemerkenswerte Wirkung.

G~nzlich negativ fielen all die au~erordentlich zahlreichen Versuche, mit Salzen, S~uren und Basen an Amoeba proteus eine VergrSberung der, wie wir sahen, sehr undeutlichen Struktur zu erzielen, aus. Weder in irgendwelchen reinen oder gemischten SulfatlSsungen noch in den stark verfliissigend wirkendenMitteln (siehe S. 298) wurde jemals eine grSbere Plasmastruktur beobachtet. Auch die vSllig aufgehellten, einschluI3-

302 Josef Spek,

armen, vSllig abgekugelten, jedenfalls schon im Beginn einer Cytolyse befindlichen Tiere aus etwas fauligen Kulturen zeigen keine grSbere Vacuolisation. Ich glaube nun aber nicht, dab man aus diesen negativen Resultaten ffir die F~lle, wo die direkte Strukturbetraehtung aueh etwas unsieher ist, ohne weiteres auf einen Mangel einer Struktur schliel~en darf. Wie die Microdissectionsuntersuehungen 1) ergeben haben, ist die Tendenz des fliissigen AmSbenplasmas in ein Gel fiberzugehen, auger- ordentlich groG. Aus dem Innern in die Oberfl~chenregionen tretendes Plasma wird in ganz kurzer Zeit fest. Plasma, welches durch Bersten der Pellicula nach aul~en und damit in Berfihrung mit Wasser gelangt, gerinnt wie eine Mucoidsubstanz in Wasser. So diirften die Hfillen der Wasserbl~schen des Plasmas jedenfalls aueh recht viscose Gele dar- stellen. Die Gelatinierung des Plasmas wird aut~erdem durch unsere besten strukturvergrSbernden Substanzen noch wesentlich befSrdert; wie aber eine zu hohe Viscosit~t der Blasenwandungen ein Zusammen- platzen derselben schlieBlich verhindert, konnte an den Actinosphiirien in drastischer Weise gezeigt werden. Die wahrscheinlichste Erkl~rung des negativen Ausfalls unserer Proteus-Versuche ist daher eine zu hohe Viscosit~t der Bl~schenhfillen.

V e r s u c h e mit Infusor ien . a) Versuche mit Stentor Roeseli.

Indem ich mir Schlul~folgerungen, speziellere Problemstellungen und Einzelheiten ffir das Kapitel fiber Paramaecium vorbehalte, mSehte ieh zun~chst ganz kurz fiber die Resultate der Versuche mit Stentor Roeseli und Vorticella berichten.

Die Stentorversuche gestalteten sich auBerordentlieh einfach. Man braucht nur zu 20 ccm unserer gemischten SalzlSsung oder ~hnlichen Salzgemischen (mit oder ohne MgC12) Natriumsul]at in der geringen Kon- zentration von ungef~hr 0,2 ccm zuzufiigen, dann setzt die Bildung groBer Plasmablasen schon nach kurzer Zeit ein. Auch die unver- ~nderte Plasmastruktur des Stentor Roeseli ist schon ziemlich grob und auch im durchfallenden Licht bei st~rkerer VergrSBerung ohne weiteres zu erkennen. Die Konturen der Alveolen erscheinen ziemlich stark liehtbrechend, das Hyaloplasma br~unlich. Die Alveolen sind dichtgedr~ngt und sehen meist etwas verdrfickt aus, ohne dab man sie aber schon als richtige Waben ansprechen kSnnte. Dfinne Schaum- w~nde mit Winkeln ]assen sich nicht feststellen. Die Struktur stellt ein Mittelding zwischen Emulsion und Schaum dar. Eine typische Anein- anderlagerung der Alveolen zu einem Wabenwerk wird vielleicht nur durch die dichten Hfillen verhindert.

1) Zitiert auf S. 291.

~qeue Beitr/s zum Problem der Plasmastrukturen. 303

I m Na2SO~ 0,2 ccm bleibt das Gros der kleinen Alveolen erhalten. Nur einzelne Felder zeigen Blasen yon zwei- bis dreifaeher GrSBe. AuBer- dem weisen aber so gut wie alle Tiere eine groBe Anzahl riesiger wasserheller Blasen auf, die meist nicht richtige Kugelgestalt haben. AuBer diesen Gr6Benkategorien sind noch einzelne Blasen, deren Gr613e zwischen den Extremen vermittelt , vorhanden. Die Abb. 12 und 13 zeigen das typische Aussehen der Na2SO4-Stentoren. - - Einige der groBen Blasen sind wohl sicher dem System der contraetilen Vacuolen zuzu-

Abb. 12 u. 13. Grol3blasige Stentoren (St. Roeseli) aus 0,2 Na,~SO4 -4- 20 ccm Salzgemisch.

rechnen, welches hier wie bei fast allen Infusorien durch alle Sulfate eine StSrung erleidet, indem die Vacuole auBerordentlich groB wird und sieh nur noeh selten entleert. Auch im K2S0, und Li2S0~ war meist eine VergrS$erung der contractilen Vacuole zu beobachten. Das fiir Na~S0~ typische Bild der vielblasigen Tiere habe ich in K2S0 , und Li2S04 nicht zu sehen bekommen. Die K~S0cTiere erscheinen wegen der durch das K- Ion verursachten Erschlaffung der Myoneme lang- gestreckt, die Li2S04-Tiere auffallig s tark kontrahier t mit s tark vor- t retenden Rippen. Die K-Tiere zeigen auch allerlei Mif~bildungen. In

304 Josef Spek,

allen Sulfatkulturen tri t t eine bis zu einem gewissen Grade reversible L~hmung der Cilienbewegung (zuerst nur an der adoralen Wimper- zone) ein.

Die ffir das NazS04 charakteristischen Ver~nderungen treten schon in einigen Stunden ein. Nach dem 2. Tag kann die NaeSO4-Wirkung letal werden.

b) Versuche mit Vorticel len.

Vorticellen sind fiir Dunkelfeldbetrachtung ausgezeichnet geeignete Objekte. Das Plasma erscheint im Dunkelfeld matt-weil~grau, Gra- nulen sind - - soweit welche da sind - - stark leuchtend. Der Kern ist mattblau. Bei Immersionsvergr6•erung kann man eben noch un- z~thlige, feine, runde Bl~schen im Plasma erkennen; ihr Inhalt ist schwarz. Einzelne sind etwas gr6ber. GrSl~ere homogen aussehende, nicht leuchtende Felder sind in der Zelle nirgends vorhanden. Schaltet man bei Betrachtung mit 01immersion starkes Licht (Bogenlampe) ein, so fangen vielfach so, wie in den kleinen Am6ben pl6tzlich alle Blaschen an in BRowNscher Molekularbewegung durcheinanderzutanzen. Die Bewegung der Granula wird auch starker. Die Vorticelten waren das erste Objekt, bei denen ich auf diese Weise zum erstenmal auf diese wichtige Erscheinung aufmerksam wurde. Die wahrscheinlich auch mit einer gewissen Erw~rmung verbundene starke Beleuchtung ruft aber bald auch andere Veri~nderungen hervor, die in gleicher Weise auch erfolgen, wenn bei allm~hlicher Verdunstung des Tropfens ein schwacher Druck des Deckglases auf die Tiere ausgeiibt wird. Es treten n~mlich unter ruckweisem Zusammenptatzen der feinen Bli~schen iiberall grSBere auf, so dab sich binnen kurzem unter vSlligem Schwund des diffusen mattgrauen Leuchtens des feinstrukturierten Plasmas in der ganzen Zelle eine herrliche Emulsion mit hell leuchtenden W~nden und schwarzem Inhalt ausbildet. An gepre~ten Tieren wird sie zu einem richtigen groben Wabenwerk.

Im allgemeinen wird die feine GrSBenordnung der Plasmabl~schen von normalen Tieren z~he festgehalten. Man findet aber immerhin in Aquarien nicht zu selten bliihende Kulturen yon Vorticelten vor, in denen jedes Tier in gleicher Weise eine etwas gr6bere, schon bei mittlerer VergrSl~erung mit Sicherheit als solche erkennbare schSne, helle Emulsionsstruktur aufweist. Was jedoeh viel gr61~eren Variationen unterworfen ist als die Gr6~enordnung der Alveolen, sind die optischen Eigenschaften ihrer Htillen. W~hrend der Lichtbrechungsunterschied gegentiber dem umgebenden Plasma mitunter sehr gering sein kann, erscheinen sie in anderen F~llen im durchfallenden Licht so dicht, dab man die Bl~schen fast fiir Granulen halten k6nnte, besonders, wenn der Abstand derselben voneinander nicht zu gering ist. Dai~ es sich auch

Neue Beitrhge zum Problem der Plasmastrukturen. 305

an diesem Objekt nicht um eine ~nderung der Lichtbrechung des ganzen Bl~schens handelt, ergibt das ganze weitere Verhalten der Bl~schen.

Von den Salzversuchen haben die Sul/atversuche bei den Vorticellen den Charakter einer richtigen ,,Reaktion". Man braucht zum prompten Gelingen der Strukturvergr6berung nur einen kleinen Kunstgriff anzu- wenden. Er besteht darin, dab man das Mg aus dem AuBenmedium, dem man die Extradosis yon Sulfaten zufiigt, wegl~Bt. In einiger- maBen ausgeglichenen Salzgemischen, wie etwa dem auf S. 296 erw~hnten, halten sich die Tiere auBerordentlich gut. Fiigt man einem solchen Salzgemisch Spuren vonMgCle zu (etwa 0,25 ccm der 0,3-m Stamml6sung auf 100 ccm), so ruft eine kleine Extradosis yon Sulfaten fiberhaupt keine Wirkung hervor, und man muB schon zu hohen Konzentrationen hinaufgehen, um wenigstens an einigen Tieren Ver~nderungen zu erzielen, die aber dann schon recht unphysiologisch ausfallen, und gar vom MgSOa kann man 1,6ccm der 0,3-m StammlSsung zu 20 ccm Salzmischung zusetzen, ohne dab selbst nach vielen Tagen eine Ver- ~nderung wahrzunehmen w~re. Einen so hohen Zusatz vertragen die Vorticel- len l~ngere Zeit nur noch yon CaC12 und MgC12. In LiC1, KC1 und K~SO4 (je 1,6 ccm zu 20 ccm Salzl6sung) sind schon am ersten Tag alle tot. In Na~SO~ 1,6 und Li2SO~ 1,6 sind am ersten Tag teils ziemlich unver~nderte, teils grob- Abb. i~. Forticella a u s e t w a 0,2 1~a~.804 schaumig gewordene Tiere zu linden. + 20 ccm Salzgemisch ohne MgCl~.

Am zweiten Tag ist alles tot. Eine Vergr6berung der Emulsionsstruktur ganz im Sinne des bisher

Gesagten erzielt man an so gut wie allen Vorticellen mit allen Alkali- sulfaten binnen wenigen Stunden, wenn man etwa 0,2 ccm der Salze zu 20 ccm der Mg-freien Kulturfltissigkeit zusetzt. Das Hfibsche an der Strukturver~nderung ist das, dab die Vergr6berung an allen Blasen ungefghr gleichen Schritt hglt. Das Stadium st~rkster Vergr6berung ist etwa in Abb. 14 an einem Tier aus 0,2 Na~S04 8 Stunden nach Beginn des Versuches dargestellt. Feinere Blgschen sind v611ig verschwunden, die ganze Zelle ist erftillt mit groBen wasserhellen Blasen, die meist kugelrund sind, bei einer st~rkeren Aufbl~hung der contractilen Vacuole aber, wie an dem abgebildeten Tiere, etwas aneinander- gedriickt werden k6nnen. - - Eine so weir vorgeschrittene Strukturver- gr6berung ist meist schon mit einer ziemlichen Triibung des Plasmas verbunden. ~berhaupt ist leider die Sulfatwirkung auf die Plasma-

306 Josef Spek,

strukturen von allerlei anderen schi~digenden Wirkungen des Sulfates beglcitet : Die KSpfchen 10sen sich ab, das Schlagen der Wimpern wird verlangsamt oder schlieBlich ganz gehemmt, die Myoneme geli~hmt, und auch die contractile Vacuole wird alteriert. Lange halten sich die Tiere daher nicht. Am stKrkstcn sind die Sch~digungen im KeSO4, am schw~chsten im Na2SOa. Im Li2S0~ setzen sic am sp~testen ein.

Die etwa 1 Stunde nach Zusatz des Sulfates einsetzende VergrSbe- rung der Plasmaemulsion schreitet etappenweise fort. Am raschesten wird das abgebildete grobblasige Stadium im Na2S04 erreicht. Im Li2SO~ halten sich Stadien mit feinerer VergrSberung am li~ngsten. Recht typisch ist etwa der Befund, der in Tab. 1 wiedergegeben ist.

Tab. 1. Serienversuch mit Sulfaten. (Jeder u enthielt eine groSe Anzahl yon Tieren, die an Stielstiieken

von Wasserpflanzen eingesetzt wurden.)

0,2 ccm Li~SO4 0,2 ccm K~SO4 0,2 ccm Na~SO~ zu 20 ccm Kulturf l i iss igkei t

7 Stunden naeh dem Einsetzen:

Viele Tiere sehSn gleieh- m~Big kleinvaeuolig

(1. Stadium der VergrSbe- rung) langsam wimpernd, gelegentlich zusammen- zuckend. Einige schon schwach getriibt.

Viele schontot. Einzelne grobvacuolig, aber meist aueh sonst schon alteriert, mit Extraeellulaten u. a.

Viele abgelSst. Diese durchwegs grobvacuolig, z. T. noch hell, z. T. sehon getriibt. Die noch sitzen- den vSllig unverKndert.

Besonders ffir ein genaueres Verfolgen der Wirkungen des K2SOa ist die Untersuchung schon 1--2 Stunden nach Beginn unerl~l]lich. Im Na2SOr findet man zu dieser Zeit auch viele Ticre, die noeh am Stiel sitzen, lebhaft wimpcrn und zusammenzucken, dabei aber schon prgch- tige helle Schaumstrukturen aufweisen.

AblOsung vom Stiel, Alterierung des Cilienschlages und der Con- tractilit~t treten, so wie in den erwghnten Sulfatversuchen auch in reinen LSsungen anderer Salze, z.B. denen yon/qaCl ein. Auch in diesen gehen die Tiere schlieBlich ein. Von ganz wenigen Ausnahmen abgesehen ist aber an diesen Tieren bis zur letalen AuflSsung auBer einer Triibung keine Veranderung des Plasmas, keine VergrSberung der Struktur zu beobachten.

SchSne helle kleinvacuolige Tiere im ersten Stadium der Struktur- vergrSberung wurden in Li~SO~ 0,3 ccm auf 20 ccm dest. Wasser erhalten. Sie hielten sich einige Stunden ungetriibt.


Eine gewisse Abschw~ehung der seh~digenden Wirkungen der Sul- fate l~gt sich dureh Zuriickbringen der Tiere in sulfatfreie Kultur- flfissigkeit nach kurzem (etwa einstfindigem) Aufenthalt in den Sulfat- 15sungen erreichen. Interessant ist dabei, da~ an solehen zurfickge- brachten Tieren die Strukturvergr6berung aueh noeh eintri t t nnd welter fortschreitet, auch wenn die Tiere beim •berfiihren noch normal waren.

Eine feine Vergr6berung der Struktur lagt sich an den Vorticellen erzielen, wenn man zum Salzgemiseh mit MgCl~ und einer mit t leren Dosis yon Na2S04 Spuren gewisser EiweiBstoffe, besonders Eiweil~ aus Kfirbissamen (siehe nachstes Kapitel) zufiigt. Diese feinvacuoligen Tiere halten sieh wochenlang in diesem Zustand. Sie werden hie so grobvacuolig wie etwa das Tier der Abb. 14.

c) Versuche mit Paramaecium caudatum und Paramaeciunl putrinum.

Dunkelfeldbeobachtung ergab, dab die Tiere beider Arten bei schwaeher VergrSgerung ein ziemlich intensives diffuses Leuehten des Protoplasmas zeigen. Dies ist auch bei einem Mangel yon s tark leuchtenden Granulen, Exeretionskrystallen usw. der Fall. Fiir Untersuehung mit st~rkeren Vergr6Berungen ist P. caudatum wenig, das durchsiehtige kleinere und dabei abgeflachte P. putrinum dagegen ausgezeiehfiet geeignet. Bei diesem gelang d e r direkte Nachweis einer alveolhren Struktur bei st~rkerer Vergr6Berung und Dunkelfeld ohne weiteres, bei P. caudatum in gfinstigen Fallen. Deutlich erkennbare Alveolen sind durehweg kugelrund. - - Das Leuehten des Plasmas rfihrt jedenfalls nicht yon Granulen oder Submieronen her.

Als ich mich anschickte aueh an den Paramgcien experimentell Strukturvergr6berungen zu erzeugen, spielte mir ein gliicklicher Zufall einige bliihende Riibenstammkulturen yon P. caudatum, die nach dem in den Kolloidehemischen Beiheften 12. 1920 yon mir angegebenen Rezepte angesetzt waren, in die Hand, in denen auch schon ohne mein Zutun eine groBe Anzahl von Tieren pr~chtige StrukturvergrSberungen mit allen Uberg~ngen v o n d e r ganz feinalveol~ren normalen bis zu ganz grober Vacuolisation aufwies. Einige mit dem gleichen Ausgangsmaterial nach demselben Rezept angesetzte Kul turen zeigten noeh gar keine Grobsehaumtiere. Alle Kul turen enthielten auBerordentlieh viele Tiere. Bacterien waren noch ziemlieh reichlieh vorhanden. LieB ich eine Probe yon Fliissigkeit mi t vielen Tieren aus einer Kultur, die noch durchwegs unver~nderte Tiere zeigte, in einem SchMchen often stehen und etwas eindunsten, so t r a t schon nach einigen Stunden an immer mehr Tieren bis zu 100 ~o eine fortsehreitende StrukturvergrSberung ein. I m iibrigen hielten sich die Tiere tage- und wochenlang.

Die Ver~nderungen der Tiere seien nun zun~chst kurz besehrieben: Bei beginnender VergrSberung der Vacuolen t r i t t zun~ehst dureh die

308 Josef Spek, :

Anderung der optischen Verh~ltnisse eine gewisse Anderung des allgemeinen Habitus des Plasmas, seines Farbtons, seiner Lichtbrechung u. dgl. ein, ohne daI3 sich zun~chst wegen der stSrenden Pelliculastruk- turen, Cilien und Trichocysten das Wesen dieser Veriinderungen auch bei st~rkerer Vergr5~erung immer eindeutig angeben liei3e. Unter den erw~hnten Verhi~ltnissen schreitet aber die Umgestaltung des Plasmas bei den Tieren, die einmal diese ersten Symptome zeigen, unfehlbar weiter. Sie erreicht binnen kurzem das Stadium II , welches etwa Abb. 15 wiedergibt und welches an Klarheit nichts mehr zu wfinschen iibrig l~Bt. Das ganze Plasma ist durchsetzt von einer Unzahl fast durchwegs kugelrunder, wasserheller kleiner Bl~schen. Gleichzeitig ist jede Spur der normalen fcinsten Bl~schen des Plasmas verschwunden. Das Plasma

Abb. 15--i7. Fortschrei tende St rukturvergrfberung an Paramiicien aus einer Rtibenkultur . Abb. 15 entspr ich t dem Stadium II , t6 = Stadium I I I , i7 ---- S tadium IV. In den groBen Blasen yon i 7

zum Tell stark l ichtbreehende Lipoidtropfen.

besteht somit aus einer idealen Emulsion von TrSpfchen einer w~ssrigen Fliissigkeit v o n d e r eingezeichneten h5heren GrS~enordnung und dem Hyaloplasma. Dieses erf~thrt keinerlei Trtibung wie so oft bei den Sulfatversuchen. Die Tiere bleiben ganz hell. Noch viel weiter vor- geschritten ist die StrukturvergrSberung im Stadium I I I der Abb. 16. Der Emulsionscharakter und das helle Aussehen des Plasmas bleiben gewahrt. Schliel~lich findet man in einer Anzahl yon Tieren eine Menge ganz groI~er Vacuolen vor, die aber meist untermischt sind mit wesentlich kleineren Alveolen (Abb. 17). Die Tiere diescs Typus IV sind moist etwas verktirzt, schwimmen nur langsam und gehen vielfach ganz ein. Meist bleibt das Zusammenptatzen der Blasen auf dem Stadium I I I stehen. In diesem Zustand kSnncn sich die Tierc sehr lange halten.

Neue Beitr&ge zum Problem der Plasmastrukturen. 309

H~ufig ist diese Dispersit~tsverminderung der Wasserbl~schen des Plasmas begleitet yon einem mehr oder weniger starken Auftreten sehr stark lichtbrechender kugelrunder Tropfen irgendeines Lipoides, welches sieh mit guten Vitralfarbstoffen wie z. B. Nilblausulfat aul3erordentlich stark f~rbt. Diese Tropfen erscheinen vereinzelt oder in groBen Mengen im Hyaloplasma, k6nnen dann auch ~ - ~ h~ufig in die Grenzschieht Hyaloplasma-Wasserbl~schen eintreten, wie Fettaugen darauf herumgleiten und sich ~ ) schlieBlich ablOsen und vereinzelt oder zu mehreren in das Innere der Blasen zu liegen kommen (siehe Abb. 17 %; Lip. und 18). Vitalf~rbungen mit Nilblausulfat liefern

Abb. i8.Schwim- pr~chtige Bilder. Wenn man nun vitalgefarbte Tiere, mende Lipoid- wie sie etwa Abb. 19 und 20 zeigen, vergleieht, liegt tropfen aul der

Oberfl~iehe yon der Gedanke nahe, da~ auch dem Auftreten der groBen Plasmabla~ea. Lipoidtropfen ein ~hnlicher Vorgang zugrunde liegt wie der Strukturvergr6berung, namlich eine Dispersit~tsverminderung einer urspriinglieh sehr feinen Lipoidemulsion, vielleicht unter der Ein- wirkung der gleichen Faktoren, welche die Wasserbl~schen zusammenplatzen lassen. Gegen diese MSglichkeit spricht jedoch mit aller Ent-

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Abb. 19 u. 0. P. caudatu~n. Lipoidtropfen v i ta l m i t Ni lb lausul fa t gef~trbt.

schiedenheit, dal~ man fiir gew6hnlich in normalen Param~eien fiber haupt nichts yon rein verteilten, ebenso f~rbbaren Lipoidtr6pfchen finder, da~ man keinen kontinuierlichen ~bergang einer feineren Li- poidemulsion in eine grobe feststellen kann, dab gleich wenige gro~e, weir auseinanderliegende Tropfen auftreten kSnnen und dal~ die Menge

310 Josef Spek,

der Tropfen aut3erordentlich variiert. Es mu{~ auch besonders betont werden, dab die Strukturvergr6berung und das Auftreten der Lipoid- tropfen keineswegs immer zusammen in Erseheinung treten. Jeder Vorgang kann ffir sieh allein eintreten. - - Es mul3 eine Neubildung der Lipoidtropfen angenommen werden.

Es scheint mir nun auBer Frage zu stehen, dab die Vacuolisation, welche H. WALLENOREN (1901)~) an hungernden Param~cien beschrieben hat, dieselbe Erscheinung ist, die ich eben als StrukturvergrSberung dargelegt habe, und ieh bin auch fiberzeugt, dab vieleZoologen schon so vacuolisierte Parami~cien gesehen und die Erscheinung auf Grund der WALLENGRENschen Arbeit als Inanitionserscheinung aufgefaltt und als erledigt zur Seite gestellt haben. Meine Erfahrungen fiber diese Frage sind folgende: Die StrukturvergrSberung kann zusammenfallen mit Hungererscheinungen. In ganz alten Pflanzenkulturen mit Param~cien, die ja meist sehr bacterienarm sind, bieten sieh die strukturvergr6bern-

-den Faktoren, die wir gleich kennenlernen werden, h~ufig in idealer Weise dar. Die StrukturvergrSberung kann aber anderseits auch ein- t reten in auBerordentlich bacterienreichen Kulturen, an wohlgen~hrten Tieren. - - Das sicherste Mittel, die Vacuolisation binnen 24 Stunden v611ig verschwinden zu lassen, besteht darin, daI3 man die Tiere in abgekochte, yon organischen Substanzen freie einfache oder kombinierte Salzl6sungen fiberfiihrt, welche die Zellmembranen einigermal~en gut abdichten. Inanitionserscheinungen wird man auf diese Weise schwer- lieh sanieren k6nnen. - - V611ig diirre, abgemagerte Param~cien sind meistens nicht vacuolisiert.

Aus allem geht hervor, dal3 das Zusammen/allen der Stru]cturver- grdberung mit Inanitionserscheinungen nut ein zu/~illiges ist. H. WALLEN- GREN rief die Hungerzust~nde hervor, indem er seine Infusorien in Leitungswasser iiberffihrte. Abgesehen davon, dal3 er hierdurch die Nahrung aussehaltet, ruft er durch dies Experiment noeh eine tief- greifende J~nderung des Aui3enmediums hervor, er bringt die Tiere in ein physiologisch sehr schlecht ausgeglichenes Medium.

Der prompte Eintr i t t der Strukturver~nderungen des Paramiicien- plasmas unter den obenerwi~hnten Bedingungen und der durchaus physiologische und leicht reparable Verlauf der Erscheinung erweckte in mir natiirlich den Wunsch, die wirksamen Faktoren dieses ,,wilden" Versuches kennen und beherrschen zu lernen. Eine leichte Aufgabe war dies freilich nicht, besonders da man ja damit rechnen muBte, dal3 Spuren best immter Substanzen das Ausschlaggebende sind, w~hrend alles andere, was sonst noch in einem solchen Medium vorkommt, belanglos ist.

1) WALL]E~GREN, I~.: Zeitschr. f. allgem. Physiol. 1. 1901.


Qualitative Stichproben auf mineralische Bestandteile ergaben nichts Auffalliges. Der Calciumgehalt schien wesentlieh geringer zu sein als in dem yon uns vielfach benfitzten Salzgemisch. Sulfate fehlten ganz, Phosphate waren in Spuren vorhanden. - - Ich versuchte nun zun~ehst einfaeh empirisch festzustellen, ob yon den vielen Substanzen, die in F~ulniskulturen vorkommen kSnnen, oder ob gewisse Kombinat ionen der gewShnliehen Tiimpelwassersalze aueh in Abwesenheit von Sul- faten imstande sind, so sch6ne StrukturvergrSberungen, wie sie in jenen Kul turen beobaehtet wurden, hervorzurufen. Zur Untersuchung kamen zun~chst Konzentrationsserien yon Ammoniak, Harnstoff, Harns~ure, harnsaure Salze, Mflehs~ure und Kohlens~ure zugesetzt zu kombinierten Salzl5sungen. Alle diese Versuehe b]ieben durchaus negativ. - - Ver- suche mit Salzl5sungen oder Salzgemischen wurden ira allgemeinen nach unseren alten Rezepten ausgefiihrt mi t besonderer Beriicksichtigung der sicherlich sehr geringen Permeabil i tat der Param~cienmembranen fiir s tarker f~llende S~lze (siehe besonders SPEK, Kolloidchem. Beih. 12. 1920). Es wurden also besonders reine SalzlSsungen in ganz schwachen, also wenig abdichtenden und dann auch gerade in ganz starken Kon- zentrationen, bei denen man ja erwarten konnte, dal~ wenigstens eine Spur des Salzes doeh in die Zellen gelangt, angewandt. Die Wirksamkei t des Leitungswassers in den WALLENGRENschen Versuehen gab den ersten Fingerzeig in der Richtung, dal~ wahrscheinlich sehon sehr geringe Ionenmengen geniigen, die Stabilit~t der Emulsion der Wasser- bl~schen zu stSren, wenn sit nur in dig Zelle hineingelangen.

Auch das Resultat der Salzversuche war bei P. caudatum nicht sehr befriedigend. Das Keidelberger Leitungswasser blieb stets unwirksam. Entweder blieben die Paramacien darin unver~ndert, oder sie gingen fiberhaupt ein. Unwirksam blieben auch sehwache Zus~tze (yon 0,2 bis 0,6 ccm) der 0,3-m L6sungen yon Na/~C03, Na2SO~, Na2HPO~, MgCI~ und CaCl~ zu je 20 ccm dest. Wasser. Die Param~cien lebten darin einige Tage und zeigten eine ganz normale Struktur, dann gingen sie plStz- lich ein. Die zum Teil sehr verschiedene Empfindlichkeit gegen die genannten Salze entsprach den iiblichen Permeabilitatsdifferenzen : Reines MgC12 sch~digt am raschesten, dann kommt Na2SO~ und am sp~testen macht sich die Wirkung der CaC12 im Innern geltend. Auch in hohen Konzentrat ionen reiner LSsungen yon NaeS04 und CaCI2 (bis zu 3,0 ecm hinauf) blieb fiir gew6hnlich eine Vaeuolisation aus. Blur gelegentlich erhielt ieh in Na2SO~ 1,0 ccm oder in CaC1 1,0 q- 1 Tropfen Na2HP04 und anderen Gemisehen eine Anzahl im ganzen Zelleib mit tels tark vaeuolisierte Tiere, die aber stets gleichzeitig eine eigenartige graue Trfibung und eine Verkiirzung zeigten und sich nieht lange hielten. Die Reaktion t ra t aber auch in diesen Salzkombinationen keineswegs immer ein. - - Viele Versuche wurden auch mit ganz geringen Zus~tzen

Z. f. Zellen- u. Gewebelehre. ]3d. I. 21

312 Josef Spek,

dcr erwahnten Salze zu reinen L6sungen an sich ziemlich indifferenter Sa.lze gemacht. Sie blicben negativ. - - V611ig negativ blieben schliei~lich auch Extrazus~ttze yon HCI oder K O H zu dem ktinsttichen Salzgemisch. Ftir HC1 ist die obere Grenzkonzentration, welche yon einigen Tieren eben noch vertragen wird, 1 Tropfen 0,1-n HC1 auf 50 ccm Kultur- fliissigkeit. Es wurden Verdtinnungsserien bis zu 1 Tropfen einer 0,01-n HC1 auf 200 ccm der Kulturfliissigkeit angesetzt und ausprobiert.

Wir sehen somit, dal3 es bei Paramaecium caudatum viel schwerer als bei anderen Protozoen gelingt, durch Anderung der Salzzusammen- setzung des Aul3enmediums eine Strukturvergr6berung hervorzurufen. Ich kann mir aber kaum denken, da[3 in dem WALLENGRENsehen Lei- tungswasserversuch das wirksame Agens etwas anderes ist als Spuren irgendweleher Ionen, welche aus dem sicherlich ungenfigend aquili- brierten Au~enmedium in die Zellen hineingelangen.

Ich m~chte schliei~lich nach so vielen resultatlosen Versuchen die Entdeckung, dai3 an dem Paramiicien-Mate'rial, welches mir damals zur Verftigung stand, Strulcturvergr6berungen in ebenso prompter wie gesetz- m~fliger Weise erreicht werden konnten, wenn man zu unserem Salz- gemisch kleine Mengen gewisser Eiweiflsto/[e zu/i~gte. Da ich bei dieser Gelegenheit auf die bisweilen sehr auff~llige Beeinflussung der Ionen- wirkungen durch die Gegenwart von Eiweii3k6rpern und anderen Kol- loiden fiberhaupt aufmerksam wurde, ffihrte ich auch Parami~cienver- suche mit allen mSglichen EiweiBk6rperzusgtzen aus. Zur Unter- suchung kamen: Pflanzeneiweil3e wie ein Eiwei{~ aus Kiirbissamen und ein sehr altes Gliadinpr~parat unbekannter Herkunft , ein EiweiI3 aus Maisk6rnern, dann Protoalbumosen, Deuteroalbumosen, Heteroalbu- mosen, Seidenpepton, Histonsulfat, Eieralbumin und schtie[tlieh eine Reihe in der Technik viel verwandter Schutzkolloide, wie Fleischleim und Keratose yon Bayer & Co., Leverkusen und Gelatose und ]ysalbin- + protalbinsaures Natr ium yon F. Riedel, Berlin. Uns interessiert hier

zuni~chst, da~ das erwi~hnte Ki~rbiseiweifi, das Gliadin, der Fleischleim und in schwachem Grade noch die Albumosen zum Salzmedium zugesetzt in sehr chara]cteristischer Weise eine Strukturvergr6berung verursachen. Es wurden yon allen Eiweii3kSrpern 1 ~oige LSsungen in dest. Wasser angesetzt, aufgekoeht und nach dem Erkalten tropfenweise zu je 2,5 ccm des Salzgemisches in den Salzni~pfchen, in welchen die Versuche gemacht wurden, zugesetzt. Die PflanzeneiweiSe 16sten sich nur teilweise, so dal3 die LSsung jedenfalls viel schwAeher war als 19o. Besonders bei Zusatz dieser P.flanzeneiweil3e bleibt die Bacterienentwicklung in den Kulturen sehr minimal. In manchen anderen Eiwei~16sungen dagegen, wie besonders dem Fleischleim, wird sie ziemlich stark, so dab das Auftreten yon Zersetzungsprodukten eine Fehlerquelle abgeben k6nnte, Solche Kul turen mtissen zum mindesten h~ufig gewechselt werden.

Neue Beitr/ige zum Problem der Plasmastrukturen. 313

Es gent igt nun vom Kfirbiseiweil~ und dem e rwahn ten Gl iad in e in Z u s a t z von 3 - - 5 Tropfen zur Erzeugung der S t ruk tu rve rg r6be rung . I m Kfirbiseiwei• m a c h e n die Tiere am 1. Tag das noch e twas zweideut ige S t a d i u m I (siehe S. 308) durch, vere inze l t f indc t m a n schon Tiere mi t g r o b e r Emul s ions s t ruk tu r . A m zwei ten Tag s ind fas t alle Tiere e twa im S t a d i u m I I I . W e i t e r geht die S t r u k t u r v e r g r 6 b e r u n g nicht . Die T ie re b le iben d a u e r n d in d iesem Zus tand . I m Gl iad in t r i t t die S t r u k t u r - ve rg r6be rung in ebenfal ls sehr s t e r eo type r Weise e twa am 5. Tag bei fas t a l len T ie ren ein und e r re ich t das S t ad ium I I . oder e twas gr6ber , ohne da r i ibe r vorzuschre i ten . I n den Albumosen schienen die Tiere nach e in iger Zei t alle im S t a d i u m I zu sein. - - Von Fle i sch le im s ind 8 bis 10 Tropfen zur E rzeugung mi t t e l g robe r S t r u k t u r e n n6tig. Sie t r e t e n ers t nach e twa 6 Tagen auf. - - Die vom Kfirbiseiweil~ und dem Gl iad in e rzeugten Ver~nderungen h a t t e n den Cha rak t e r r ich t iger physiolo- g i scher , ,Reak t ionen"

E ine K o m b i n a t i o n manche r Eiweil~k6rper m i t gewissen Salzen (besonders NaeSO~ und Li th iumsalze) rief an den Param~icien eine deu t l i che Br~unung hervor . I m LiC1 t r a t au~erdem, wenn es e twa m i t Kfi rbis- e iwei8 k o m b i n i e r t wurde, eine auff~llige D iekenzunahme ein. Die B r a u n u n g und die Vo lumzunahme babe ich frfiher als cha rak te r i s t i s che W i r k u n g e n yon LiCl - t t eu infus ionen da rges t e l l t l ) . Der Geha l t des Mediums an Kol lo iden is t fi ir diese W i r k u n g wichtig, m a n c h m a l viel- le icht aussehlaggebend. W u r d e LiC1 unserer kombin i e r t e n Salzl6sung ohne Eiweil~ zugesetzt , so b l ieben alle spezif ischen Ionenwi rkungen fiber- h a u p t aus. - - Eine deut l iehe S te igerung der s t r u k t u r v e r g r 6 b e r n d e n W i r k u n g der e rw~hnten Eiweil3k6rper dureh einen E x t r a z u s a t z y o n Salzen konn te ich bei P. caudatum nich t beobach ten .

Die ffir eine Analyse und Erkl~rung der EiweiBwirkungen notwendigen Ver- suehsserien konnte ich noch nicht im geplanten Umfang ausftihren. Meine bisherigen Befunde haben reich einstweilen zu einer Hypothese gefiihrt, die geeignet zu sein scheint, auch scheinbar sehr widerspruchsvolle Versuchsergebnisse zu erkl~ren. Zun~tchst i.~t es sehr wiehtig, dab manchen EiweiBkSrpern die Eigen- schaft zukommt, die Wirkungen der Ionen auf das lebende Plasma, die in einer feinen Trfibung oder groben Koagulatlon, in Quellung oder Entquellung, in Strukturver~inderung u.a . bestehen, stark zu beeinflussen. Der Sinn dieser Beeinflussung scheJnt nun aufs erste ganz widerspruehsvoll zu sein. Das Wesent- liche daran ist aber nach meinen bisherigen Erfahrungen immer wieder das, daft die Ionenwirkungen bei Gegenwart ]ener Kolloide immer so aus]allen, aZ8 ob die Zahl der betre[]enden Ionen, welche ]etzt au] die Zelle einwirkt, gegeniiber dem Medium ohne Eiweifl wesentlich verringert wiire. S~ark f~llende, grob koagulie- rende Ionen wie etwa Fe oder Ca (letzteres in entspreehend hohen Konzentra- tionen) wirken z. B. dementsprechend jetzt ideal abdichtend und lassen die Zellen ganz unver~ndert glashell, Ionen, die sonst die Oberfl~ehe durch ihre mittel- starke le/illungswirkung so welt abdichten, dab sie nur schwer in die Zelle hin-

1) Kolloidchem. Beihefte 1~ (1920).

21"

3 1 4 Josef Spek,

eingelangen (wie etwa Na2SO4 oder Lithiumsalze) rufen nun auf einmal auff/~llige spezifisehe Wirkungen hervor, und endlieh Ionen, die sich sonst gleich dureh Wirkungen im Zellinnern auszeiehnen, wieKal ium, f ibendieseWirkungen je tz t nut noeh viol schw/~eher aus, die Uberschwemmung der Zelle mit diesen Ionen wird also, wie es scheint, stark einged~mmt. Der scheinbare Widerspruch l iegt darin, dab die Wirkung der Ionen der ersten und letzten Gruppe durch die Gegenwart der Kolloide abgeschw/ieht wird, w/~hrend die Ionen der zweiten Gruppe gerade akt ivier t werden.

Eine Beeinflussung der Ionen in diesem Sinne kSnnte wohl am leichtesten eintreten, wenn die Kolloide um die Zellen Hiillen bilden wiirden, durch die die Ionen yon der Zelloberfl/~ehe verdr/ingt odor aufgefangen wiirden. Von welchen Eigenschaften der Kolloide (Adsorbierbarkeit, also Schutzkolloidwir- kung, Viseosit/~t) es abh/s dab keineswegs jedem Eiweil~kSrper odor anderem Kolloid eine Wirkung im erOrterten Sinne zukommt, ist noch nicht geniigend gekl/~rt. Auch die Kautelen in der Richtung, dab nieht etwa durch den EiweiB- kSrper mit in die LSsung gebraehte Ionen auf die Reaktionen entscheidenden Einflul3 nehmen, sind noch nicht genfigend durchgefiihrt. Bei den angewandten Pflanzeneiweil3en ist der Gehalt an Elektrolyten aul3erordentlich gering, die Wasserstoffionenkonzentration betr/~gt in dem kombinierten Salzgemisch + 3 Tropfen KiirbiseiweiB.

Sollte sich die Hypothese auch weiterhin best/itigen, so wihrde unsere Er- kenntnis zu sehr bedeutsamen Konsequenzen fiihren. Die Wirkung solcher Schutzkolloide wiirde n/imlich zun/ichst darauf hinauslaufen, dab extreme Ionen- wirkungen besonders in den beiden Endgruppen verhindert, anderseits aber eino sehr weitgehende abdichtende Wirkung gerade solcher Salzkombinationen, wie sie in den physiologischen Fliissigkeiten vorliegen, etwas abgeschw/icht und selbs~ in solchen ,,ausgeglichenen" Gemischen eben doch eine gewisse geringe Permea- bilit/~t der Zellen ffir die Ionen gew~hrleistet wird, wenn die Zellen yon kolloid- haltigen Medien umspiJlt sind. ~Ian muB auf diesem Wege auch auf den Ver- dacht kommen, dab die sehr geringe Salzdurchl/~ssigkeit vieler Zellarten, die irt guten physiologischen Flfissigkeiten beobachtet und von manchen Autoren als der einzig , ,normale" Zustand der Zelloberfl~che hingesteltt wird, in allen eiweil3- haltigen Medien gar nicht das Normale ist, sondern dab die in unseren Labora- toriumsversuchen beobachtete ideale Abdichtung der Zelloberfl/ichen unter der Wirkung der betreffenden Kolloide geringer wird, so dab die physiologischen Salze je tz t zum Toil in die Zelle hineingelangen. - - Der beschriebene Einflul3 der Eiweil3kSrper auf die S t ruktur der Paramdicien scheint mir auch auf die Weise am leiehtes$en erkl~rbar zu sein, dab durch die Eiweil3kSrper eine allzustarke Ver- d ieh tungderZel lmembranenverh inder twi rd . I n manchen Eiweil315sungen zeigen die Tiere stets eine gewisse Tendenz zur Abkugelung, als ob die Pellicula erweicht w/s Bei diesem Zustand wird dann irgendwelchen Ionen der Eintr i t t in die Zelle ermSglicht, die im Innern sogleich eine St6rung des Gleichgewichtes der Wasser- bl/~schenemulsion des Plasmas verursachen. Jedenfalls sind es nur Spuren von Ionen, weshalb auch die Reakt ion im iibrigen sehr harmlos und physiologiseh bleibt. Welehe Ionen ffir die Wirkung verantwort l ich zu machen sind, hat sich aus den Versuchen noch nieht eindeutig ergeben. - - Es sei hier nochmals darauf verwiesen, dab ein kleiner Zusatz yon KiirbiseiweiB zu einem MgCl~-haltigen Salzgemisch mit einer Extradosis yon Na~SO4 in Vorticellen feine Struktur- vergr6berungen auftreten 1/~l~t. EiweiBzusatz ohne Na~SO, bleib~ wirkungslos.

A u c h d ie E iwe i l3wi rkungen auf d ie P a r a m ~ c i e n b l e iben n i c h t zu a l l en Z e i t e n u n d an j e d e m M a t e r i a l gleich. I c h l a n d w i e d e r h o l t K u l t u r e n


vor, deren Tiere weder auf die genannten Eiweil3kSrper noch auf das fi l tr ierte Wasser der Riibenkulturen, die auf andere Rassen so aul3er- ordentlich leicht s trukturvergrSbernd einwirkten, in irgendeiner Weise reagierten. Man konnte die Versuche mit dem verschiedenen Material nebeneinander beliebig oft wiederholen und erhielt immer wieder das gleiche Resultat : Spielend leichte Erzeugung der Vacuolisation im einen, absolut negatives Verhalten im anderen Fall.

Die Leichtigkeit, mi t der an P. caudatum schrittweise Struktur- vergrSberungen bis zu einem beliebigen Grad erzeugt werden kSnnen, veranla~ten mich auch noeh verschiedene Einzelheiten des Vorgangs an diesem Objekt genauer zu studieren, so vor allem die Reversibilit~t vder Reparabilit~t des Vorgangs. Ich machte zuerst an Massenkulturen die Beobachtung, dab grobe Emulsionsstrukturen, die im Wasser der l~fibenkulturen ents tanden waren, in kurzer Zeit wieder verschwanden, wenn man die Tiere in eiwei]freie, sterile, unsch~dliche Salzgemische braehte, gleiehg~iltig, was fiir eine Zusammensetzung sic hatten, wenn sic nur nieht selbst Symptome einer StrukturvergrSberung verursachten. Die Versuche wurden dann an vielen Tieren wiederholt, die im Stadium I I einzeln in einen Tropfen des Salzgemisches gesetzt und in der feuchten K a m m e r gehalten wurden. ~ber Nacht war bei allen Tieren die grobe Struktur verschwunden und daffir uberall die feine, normale wieder ersehienen. Von einer Reversibilit~t kSnnten wir nun nur dann spreehen, wenn die grol~en Blasen wieder zu kleinen dispergiert wiirden. Hiervon ist nun keine Rede, sondern das Verschwinden der grol3en Blasen erfolgt, wie die direkte Beobaehtung lehrte, durch Vereinigung der Blasen mit dem System der contraetiten Vacuole. Es sind dabei verschiedene M6g- lichkeiten zu beobaehten: Entweder riicken die Blasen beim Verschwin- den der eontractilen Vacuole zwischen die Zufiihrungskan~le vor; wenn die neue centrale Vacuole erscheint, kSnnen sic dann zun~chst immer wieder zuriickgestoBen werden; schlieBlich platzen sie aber doeh in die centrale Vacuole hinein und werden naeh aul3en entleert; oder dann vereinigen sich die Blasen mit einem oder auch zwei Zufiihrungskan~len, bleiben eine Zeitlang als grol~e Ausbuchtungen derselben oder als ver- bindende Lacune zwisehen zweien siehtbar, verschwinden dann aber schliel31ich doch ganz, indem sie ausgepumpt werden oder ruckweise sieh in den Verlauf des Kanals einfiigen. Das Verschwinden der Blasen erfolgt sehr langsam.

Das Wiederau/treten der ]einen Alveolen ist ein ganz kontinuierlicher Vorgang und konnte nieht direkt verfolgt werden. Hier stoBen wir zum ersten Male auf eine Erscheinung, bei der man mit einiger Wahrsehein- ]ichkeit an eine physiologische Entmischung appellieren k5nnte. Man kSnnte sich vorstellen, dab dureh das Verschwinden der grol3en Blasen alas LSsungsgleichgewicht im iibrigbleibenden I-Iyaloplasma gestSrt und

316 Josef Spek,

da rau fh in neues Wasser von aul~en aufgenommen wird. Faktoren , die wir n icht i ibersehen, k 6 n n t e n d a n n zu einer ~bers~it t igung und Wieder- ausscheidung des Wassers in Tropfenform fiihren. Einfacher und plau- sibler erscheint mir aber eigentlich der umgekehrte Weg, dal~ n~imlich die Zellkolloide Wasser yon au•en direkt in kolloidalen oder noch gr61~eren Bl~tschen aufnehmen und d a n n nachher nach einem L6sungsgleich- gewicht zum Teil vielleicht auch eine moleculare Aufl6sung im Plasma erfolgt. Jedes Verschwinden der Blasen ist eine St6rung des Gleieh- gewiehtes und bedingt automat isch eine neue Aufnahme, immer abe r zun~ichst in Form von Bl~schen, deren Gr61~e un te r normalen Be- d ingungen ers taunl ich uniform bleibt. Wir miissen in Zukunf t ~ihnlichen Vorgi~ngen in to t en Sys temen mehr Beaehtung schenken. Das prompte Auf t re ten ungez~hlter feinster Bl~schen (Wasserbl~schen?) mikroskc- pischer oder bisweilen wohl schon kolloidaler Gr61~enordnung in Chloro- form-01tropfen im Wasser, wie sie etwa H. GIERSBERG l. c. benutz t , k6nn te un t e r Umst i inden sehon ein sehr einfaches und getreues Modell der Verh~iltnisse in der Zelle sein.

Nach der Darstel lung, welche K. KSLSCH 1) vom Verhal ten der durch Deckglasdruck aus Ciliaten ausgeprel~ten und zumTe i l ganz abgeschniir- t en Tropfen gibt, k6nnte man glauben, dal~ in diesen Plasmatropfen das Auf t r e t en einer neuen Phase etwas ganz Regelm~il]iges sei. Solche Ver- h~iltnisse mul~ten mir besonders yon den eben er6r ter ten Ges ichtspunkten aus sr in teressant und fiir unseren ganzen Fragenkomplex sehr wichtig crsetwinen. Nach meinen Erfahrungen scheint mir n u n aber die K6LSCH- sehe I )ars te l lung von sehr wesentl iehen Fehlerquel len belastet zu sein, ~uf die ich kurz genauer eingehen mutJ.

Dan Wesentliehe beim Entstehen der bekannten klaren Ausbeulungen oder Tropfen am Rande gepreBter Infusorien Lind npeziell Paramiicien l~iItt sich in wenigen Worten zusammenfassen: Die Pellicula gibt lokal dem Druck nach und wird unter starker Dehnung vom Plasma zuniiehnt zu einer Kuppe vor- getrieben. ]n vielen ]?~llen fliel3t dabei nur klares Plasma ohne Granula und ohne Wasserbl/ischen vor. Die Verh/iltnisse erinnern aul3erordentlich an die pl6tzliche Entstehung hyaloplasmatischer Kuppenpseudopodien bei AmSben. Dan aus dem Innern vorschiegende Plasma ist wohl auch beim Paramaecium in der Hauptsache Hyaloplasma; es kommt ja eigentlich h6chstens noeh in Frage, ob in der Sekunde des Vorfliel]enn nieht noch ein Plus yon Wasser yon aul3eu aufgenommen wird. K6LSCtI ist yon dcm Gedanken so sehr befangen, dab dan Plasma ein wirklieher Schaum ist und aus einem Schaum das Hyal- plasma h6chstens, wenn seine Substanz vermehrt wird oder wenn es Wasser auf- nimmt, in grSgerer 5ienge fiir sieh allein vorflieBen kann, dab er es immer wieder als ganz ausgemaeht darstellt, dab das Entstehen klarer Tropfen einer starken lokalen (warum denn nur lokalen?) Wasseraufnahme seine Entstehung verdankt. Ich m6ehte alle diese Stellen mit einem grol3en Fragezeichen versehen. Wahrseheinlieher wiire es noeh, wenn nachtrfiglieh durch die besonders stark ge-

l) KSLSCH, K.: Zool. Jahrb. 16. 1902.

Neue Beitr~ge zum Problem der Plasmastrukturen. 3 1 7

s pann t e Pellicula der Beule oder de,r ganz abgeschnf i r ten Blase mehrWasse r aufge- n o m m e n wiirde. Vo lumbes t immungen a n gepreBten Tropfen s ind natf i r l ich m i t grofler Vorsicht aufzunehmen. KOLSC~ g ib t ffir e inen Tell der F~11e Volumzu- n a h m e n an, abe t auch n ich t ffir alle.

Auch bei den Paramdcien bi lden die cor t icalen Sch ich ten des P lasmas so i~hnlieh wie bei den AmSben (siehe S. 292) eine Barriere, d u r c h die zun~chs t nu r das Hya lop lasma durch t r i t t . ]:)ann wird aber fr i iher oder spiiter die Bar r ie re doch gewal tsam du rchb roehen und genau wie bei den AmSben per l t eine verschiedene Anzah l yon En top lasmab l~sehen in die Hya lop la smakuppe vor. S ind es n ich t viele, so t r e iben sie h~ufig in hef t iger l~Iolecularbewegung durche inander ; in diesem Z u s t a n d sind sie wahrschein l ich frfiher mi t Granulen verwechse l t worden. ]:)ann k o m m e n sie schlieBlich irgendwo zur Ruhe, bleiben eine Zei t lang unve r~nder t als unauffs Belag der vorgestoBenen Pell icula liegen, u m schliei31ich plStzlich ine~nanderzuplatzen oder eng aneinanderzur / icken. Viel- le icht werden sie auch durch Wasse rau fnahme allmiihlich etwas grSBer. Jeden- falls t r e t en sie dann , wenn sie grSber geworden sind, viel auffiilliger in Erschei- nung und kSnnen je tz t gar n ich t mehr f ibersehen werden. I n der iiberwiegenden Mehrzahl der F~lle b i ldet sich an der Basisl inie der K u p p e oder an der Ab- schnf rungss te l l e der Kuge ln so ein unsche inbare r Belag yon ausge t re tenen Wasserb l~schen aus, der d a n n - - wie immer wieder d i rek t verfolgt werden k o n n t e - - sich al lm~hlich zum groben Schaum entwickelt . Beach t e t man den unsche inba ren Anfang nicht , so k a n n man zur Vors te l lung kommen, daft aus dem ursprf ingl ich homogenen Tropfen , ,du tch E n t m i s c h u n g " ein grob zweiphasiger e n t s t a n d e n ist. Ubr igens k o m m t es hiiufig vor, dab noch nach~riig- l ich aus e inem D u r c h b r u c h der Barr iere plStzlich ein Schul~ yon Bl~schen her- auss t rSmt. Dies k a n n in einem Augenbl ick vollzogen sein. H a t m a n gerade in diesem Augenbl ick n ich t aufgepai3t, so kSnn te m a n wit.cler glauben, dab plStz- l ich , , E n t m i s c h u n g s s t r u k t u r e n " e n t s t a n d e n sind. All diese Fehlerquel len h a t KSLSCH n ich t genfigend beachte t , so daI3 ich fiirchte, dal3 wenigstens ein grol3er Tell seiner B e o b a c h t u n g e n ein Opfer derselben ist. Das Aussehen der yon ihm als le icht en t s tehende E n t m i s c h u n g s s t r u k t u r e n dargeste l l ten g roben Emul- s ionen oder Schiiume s t i m m t n u n auch in der T a t vo l lkommen iiberein mi t dem, was ich kont inuier l ich aus den ausge t re tenen Bl~schen en t s t ehen sah. Sueh te ich dagegen ganz abgeschnfir te klare Tropfen aus, in denen ich auch n a c h ge- naues te r U n t e r s u c h u n g keine Spur e ingedrungener feiner Bl~schen f inden konnte , so war bis je tz t mein W a r r e n auf den E i n t r i t t der E n t m i s c h u n g noch s te ts vSl l ig vergeblich, t r o t zdem ich s tunden- und tagelang fiber solchen Prii- pa ra ten sa13. - - Auch feine Bl~schen yon der GriSBe der normalen P lasmaa lveo len konn te ieh in abgesehnf i r ten homogenen Tropfen nie au f t auehen sehen.

U m mi t dem Vergleich der E n t s t e h u n g der durch grebe mechanische Ein- griffe erzeugten homogenen K u p p e n der Cil iaten mi t den normalen homogenen Kuppenpseudopod ien der AmSben n ich t miBvers tanden zu werden, m u B ich hervorheben , daI3 nat i i r l ich insoweit ein grol3er Untersch ied exist iert , als eine Oberf l i ichenvergr6Berung der Pell icula der Ciliaten, die mi t einer wei tgehenden Zers t6rung des Cilienkleides v e r b u n d e n ist, und eine T r e n n u n g der Pell icula yon dem auch hier wohl fes teren Cort icalplasma etwas sehr Unphysiologisches, ziemlich I r reparab les ist, wghrend die Am6ben diese Ver~inderungen ja normalerweise immer wieder erleiden.

Verii, n d e r u n g e n des P l a s m a s , d ie e i n t r e t e n , w e n n m a n d ie P e l l i c u l a e ines I n f u s o r s l o k a l z u m B e r s t e n b r i n g t , g e s t a l t e t e n s i ch a u c h be i d e n

S i i f l w a s s e r f o r m e n s e h r i n t e r e s s a n t . B e i P. caudatum w u r d e n sie be- s o n d e r s e i n g e h e n d s t u d i e r t .

318 Josef Spek,

Auch hier steigen so wie bei Tillina (siehe S. 287) yon der RiBstelle dichte Schwaden von Bl~schen auf, die im Wasser framer sehr gut zu sehen sind. Es t r i t t nun aber noch ein auff~lliger Vorgang in Erschei- hung. An der Austrittsstelle, bzw. dort wo eben das AuBenmedium mit den Bl~schen in Beriihrung tr i t t , sieht man die Bl~sehen massenweise zusammenplatzen; und ganz allm~hlich schreitet der Proze~ immer weiter naeh dem Innern fort, bis schliei~lieh die ganze Zelle yon einem herrliehen loekeren Schaum erffillt sein kann. An den ]~bergangsstellen zu noeh nicht vergr5bertem Plasma konnte das Zusammenplatzen der Bl~schenseharen im Dunkelfeld auf das klarste beobachtet werden. DaB die Bl~sehen auch hier im Wasser als solche erhalten bleiben, dab sie dann zerplatzen kSnnen, wobei ihr Inhal t im Wasser verschwindet, spricht auch hier fiir die Existenz di//erenter Bliischenhi~llen.

Die Vermutung liegt nun nahe, da~ diese Hiillen, die sieh durch Vardichtung des Hyaloplasmas an der Grenzfli~che mit dem Wasser- bl~sehen bilden, weitgehende Wesensverwandtschaft mit der Zellmem- bran haben. Von diesem Gesichtspunkt interessieren noeh folgende Befunde: Die Hiillen sind in Wasser, das mit Chloroform oder tkther ges~ttigt ist, unlSslich. Sie f~rben sich auch auBerhalb des Tieres mit Vitalfarbstoffen, wie Neutralrot oder Nilblausulfat, nieht oder nur wenig. Sie erleiden auch naeh langem Stehen in dest. Wasser keine Auf- 16sung und keine Aufquellung. Eine Aufbl~thung der Bl~schen irgend- welcher Art kommt im dest. Wasser nicht zustande.

I m Tier selbst k6nnen die durch Eindringen des AuBenmediums durch die RiBstelle ungef~hr bis zur GrSBenordnung des Stadiums I I oder I I I zusammengeplatzten Blasen nach einiger Zeit ganz zerplatzen. Die Reste ihrer zerstSrten Hiillen verleihen dann dem Plasma eine Zeit- lang das Aussehen eines ,,vorztiglieh fixierten" netzig-spongiSsen oder fibrill~ren Plasmas.

Die Erseheinungen beim AusflieBen des Plasmas dureh die lokal geborstene Pellieula wurden an allen Infusorien, die zu Strukturstudien herangezogen wurden, untersucht. Sie erwiesen sich tiberall gewisser- maBen als das einfachste StrukturvergrSberungsexperiment und als die rascheste Methode, undeutliche feine Strukturen seharf hervortreten zu lassen. Ftir sich allein wiirde das Experiment nattirlieh wenig besagen, weil es die M6gliehkeit einer Neuentstehung der in Erseheinung treten- den Strukturen zu wenig ausschlieBt. Als Vorversuch oder als Erg~n- zung unserer iibrigen Methoden der direkten Beobaehtung und physiologischen StrukturvergrSberung ist es aber sehr wertvoll.

Auch bei Stentor Roeseli und Vorticella t ra ten bei Beriihrung des Plasmas mit dem Aui~enmedium die Bl~sehen sehr scharf hervor, platzten, wie direkt zu beobachten war, zusammen, wurden also gro[te Blasen genau vom Aussehen der dureh Na2S04 im Tier erzeugten groBen


Blasen, und die Beobaehtung im Dunkelfeld lie• keinen Zweifel am direkten l~bergang der normalen feinen Struktur in die grobe. Die- selben typischen Sehw~rme schon etwas vergrSberter Bl~schen strSmen weiterhin aueh aus geplatzten P. putrinum und aus Colpidien aus. Bei letzteren ist das diffuse Leuchten der Struktur im Dunkelfeld sehr schwaeh und die Strukturbilder unscharf. Salzphysiologische Methoden wurden hier wegen der sehr geringen Permeabil i t~t der Membran gar nieht versucht. Das ausflieBende Plasma mit den Tausenden yon Bl~s- chen sieht aber genau so aus wie das yon Param~cien, so da2 wohl an der Herkunf t dieser Blaschen nieht gezweifelt werden kann. Die auf- t re tenden Bilder s t immen fibrigens aueh gena~ fiberein mi t denen, die S. v. PROWACZEK 1) bei Behandlung der Colpidien mit eytolytisch wirkenden Substanzen wie Saponin, Natr iumtaurocholat und verschiedenen Alkaloiden erhielt, die eine teilweise AuflSsung der Membranen und damit natfirlieh eine Berfihrung des Plasmas mi t dem Aul~enmedium bewirkten. PROWACZEK nannte die auftretenden grSberen Blasehen- s t rukturen , ,Cavulation" des Plasmas und ffihrte sie natiirlich auf Entmisehungen zuriiek.

Ieh muB jetzt noch fiber die Einzelheiten der Salzversuche mit Paramaecium ~tr inum beriehten.

Die Tiere en ts tammten einem Aquarium mit Tfimpelwasser, in dem viele BlOtter lagen. Am Grunde dieses Aquariums entwickelten sich die Param~eien in groBen Mengen. Sie waren alle glashell. Sowie man nun aber diese Tiere in ein ki~nstliches Salzgemisch ohne irgendwelche organische Substanzen fiberffihrte, wurden sie tie]braun. Es kam dies yon einer massenha]ten Ausscheidung yon Eiwei fltr6p]chen und kleineren Granulen im Plasma her. Die Bildung dieser Granulationen war in ver- sehiedenen Salzl6sungen etwas verschieden. In reiner KC1- oder NaCl- LSsung waren die Tiere z. B. tiefbraun, fast sehwarz, bei einem Ext ra - zusatz yon KC1 zu einem Salzgemisch ebenfalls noeh sehr dunkel, in MgC12 rein (etwa 0,5 ecm auf 20 ecm dest. Wasser waren sie etwas heller, und in manehen Salzgemisehen wie z. B. NaC1 1,0 + MgC12 0,1 + CaCle 0,1 auf 30 ecm dest. Wasser nur noch partienweise mit Granulen erffillt, a.ber die Unterschiede waren nieht immer ganz typisch und trotz langen Probierens gelang es nieht, ein Salzgemiseh zu finden, in welchem die Tiere so hell blieben wie in der Laubkultur . Die obenerw~hnten Diffe- renzen deuteten darauf hin, da ] die TrSpfchenbildung irgendwie mit e inem mehr oder wenig s tarkem Eindringen der Salze in Zusammen- hang stehen mu~, das dutch bessere F~llungswirkung (siehe SPEK, Acta zool. 1921) der Salze etwas abgesehw~eht wird, aber aueh in Salzge- mischen immer noch recht gro~ ist.

l) V. PROWACZEK, S.: Physiologie der Einzelligem Leipzig 1910.

320 Josef Spek,

Auch in Salzgemischen mi t i rgendwelchen Sulfaten t r a t stets s ta rke Granu lab i ldung ein. Eine S t ruk tu rve rg r5berung war dabei, auch wenn die Granu la t ionen n icht allzusehr stSrten, niemals zu erkennen.

E s geni~gt n u n der Z u s a t z yon wen igen T r o p / e n von Ki~rbiseiwei[3 z u

u n s e r e m Sa l zgemisch , u m das Au] t re ten von Gran~len v611ig z u verh indern .

Nach meinen oben er5r ter ten Ges ichtspunkten wSre das wieder durch eine Verminderung der Uberschwemmung der Zelle mi t Salzen zu er- klaren. Ffigt m a n n u n zum Salzgemisch + Eiweil] noch einen Extra- zusatz yon Salzen hinzu, so t r i t t nu r in manchen noch eine gewisse Br~iunung ein, u n d zwar ganz im Sinne der fiblichen Permeabil i t~ts- reihe, die je tz t aufs scharfste zum Ausdruck kommt : I m Salzgemiseh mi t 4 Tropfen Kfirbiseiwei[t u n d mi t 0~2 KC1 ziemlich viele b raune Granula , mi t 0,2 LiC1 nur ein schwaches Br~unlichwerden, also geringe TrSpfchenbi ldung, mi t 0,2 Na2S04 meist gar keine und mi t 0,2 CaC1.2 niemals TrSpfchenbi ldung. Ohne Eiwei~ dr ingen also wie es scheint alle Salze ziemlich s tark ein, bei Eiwei~zusatz wird eine gewisse Menge der I onen v0n der Zelle abgehalten, u n d es dr ingen nur noch die am leichtesten permeierenden K - I o n e n in so gro~er Menge ein, dal~ sie viele TrSpfchen zur Ausscheidung bringen. Unvers t~ndl ich blieb mir nu r noch, weshalb Sulfate, die im eiwei[tfreien Medium sofort die auff~llige Wi rkung im Zel l innern entfal ten, keine S t ruk turvergrSberung verursachten, u n d auf welche Weise eventuel l die Ausscheidung der Eiweil]- t ropfen mi t dem Stabi lble iben der Plasmaemuls ion im Zusammenhang s tehen k5nnte .

Das Auftreten der Eiweil~tropfen ist eine so prompte und auff~llige Reak- tion, die sich au]erdem mit Leichtigkeit ob]ektiv und auch quantitativ feststellen l~fit, dal~ sie mit Hinblick auf ihr Parallelgehen mit physiologischen Ionenreihen unsere besondere Beachtung verdient. Das yon H. GIERSB~RG (1922)" an seinen AmSben beschriebene Erscheinen yon Eiwei[3trop]en ist jedenfalls dieselbe Erscheinung. GIERSBERG ffihrt sie auf eine Entquellung des Plasmas zuriick. Mit dieser Deutung kommt er aber meiner Ansicht nach auch bei seinen eigenen Befunden nicht aus. Sicher scheint zwar auch mir, da~ durch eine experimentelle Verfliissigung die Granulabildung stark reduziert oder ganz rfick- g~tngig gemacht wird. Zum Eintrit t der Granulabildung ist also zwar eine Aus- schaltung verflfissigender Faktoren nStig, aul~erdem aber auch noch ein anderer Faktor, der mit der Wasserverschiebung nichts zu tun hat; denn wir sehen, dal~ auch an den Giersbergschen Objekten in KJ, KN03 und NaC1, die sicher nicht entquellend, z.T. wohl sogar quellungsfSrdernd wirken, ebenso wie im Na-Acetat die Granulabildung eintritt. Sie tritt ein, well diese Salze sich besonders leicJ~t in der Zelle anreichern. Vermehrung des Salzgehaltes ist eben der andere Faktor. Beim teilweisen Ersatz des Tiimpelwassers dutch Rohrzucker tri t t nach GIERSBERG auch vermehrte Granulabildung ein, wahrscheinlich weil durch die Reduzierung des Salzgehaltes des Aul3enmediums die Abdichtung der ~[embranen unvollkommen wird und wiederum die Salze leichter eindringen kSnnen.

Sooft ich zu neuem P u t r i n u m - M a t e r i a l kam, probierte ich immer wieder aus, wie es sich bezfiglich der Granulab i ldung u n d S t ruk tu r -

Neue Beitrlige zum Problem der Plasmastrukturen. 321

vergrSberung verhielt. Zun~chst immer wieder das gleiche Bild: Sulfato und andere Salze in eiweiBfreien SalzlSsungen riefen starke Br~unnng hervor und keine Spur einer StrukturvergrSberung. SehlieBlieh land ich dann aber doch eine bliihende Putrinum-Kultur, an deren Individuen Eiwei fltr6p/chenbildung i~berhaupt nicht zu erreichen war. Sulfatversuche, die ich daraufhin sogleich wiederholte, ftihrten durchweg zu einem aus- gezeichneten Resultat. In 0,8--1,0 ccm Na2SOr im Salzgemisch t ra ten nach 1--2 Tagen tiberall typische grobe Emulsionsstrukturen auf. Die Tiere halten sich gut. Zeichnungen davon sind 1eider unbrauchbar geworden. K2SO~ wirkt im gleichen Sinne, doch ist es giftiger. Reine SulfatlSsungen sch~digen noch starker.

Anhang: Bemerkungen iiber die Entmischungsvorg~inge bei der Bildung der Befruchtungsmembran und der Infusoriencysten. Die Fehlerquelle, welehe ieh ftir jede andere Entmischungstheorie

klargelegt habe, n~mlieh die M6glichkeit, dal3 die scheinbar ganz neu auftretenden Phasen in Wirklichkeit schon vorhanden waren, bloB in anderer, feinerer Dispersit~t, gilt natfirlich auch fiir meine eigene Ent- lnischungstheorie der Befruchtungl). Sie war mir seinerzeit, als ich dio Theorie aufstellte, noch nicht geniigend bekannt und es fehlte mir bisher leider das geeignete Material, an dem zu entscheiden gewesen ware, ob die w~sserige Phase, die den perivitellinen Saft liefert, nicht etwa vielleicht in Form einer bisher iibersehenen feinen Dispersion im Plasma schon vorhanden ist, so dab dann diese Bl~schen eventuell nur noeh zu gr6Beren zusammenzuplatzen und dann an die Eioberfl~che aufzusteigen und nach aul~en zu platzen brauchten. Auch wenn die Verhi~ltnisse so liegen wiirden, wfirde sich aber an den frfiher er6rterten Konsequenzen der Saftraumbildung gar nichts ~ndern. Besonderes Interesse gewinnt dagegen jetzt yon unseren auf S. 294 entwickelten Gesichtspunkten die Frage, was nach der Befruchtung die Blaschen der dfinnen Phase plStz- lich veranlal~t, sich zur Oberfl~che hinzubewegen und wieweit dabei Erscheinungen der Oberfl~chenaktivit~t noch eine l~olle spielen kSnnten.

Die Ausscheidung der Infusoriencysten i s t ' v o n E. BRESSLAU aueh als Entmischungsvorgang gedeutet worden. Zunachst muB ich da hervorheben, dab in maneher Hinsieht die Verhi~ltnisse hier anders liegen als bei der Bildung der Befruchtungsmembranen. Nicht der Salt zwischen dem encystierten Tier und der Cyste wird hier yon der Zelle ausgeschieden, sondern die Cystensubstanz selbst, die, wie schon E. BRESSLAU ~) gezeigt hat, meist in Fo rm kleiner TrSpfchen an der Zelloberfl~che erscheint, die im Moment auBerordentlieh auf- quellen und normalerweise miteinander so verpappen, dab die Cysten-

1) SPEX, J.: Kolloidchem. Beih. 12, 85. 1920. 2) B~ESSLAU, E.: Naturwissenschaften 9 (1921).

322 Josef Spek,

substanz im definitiven Zustand ganz homogen aussieht. Durch die Oberfl~chenzunahme bei der Aufquellung der Tr6pfchen oder St~bchen hebt sich die ganze Htille v o n d e r Zelle ab, wobei einfaeh Wasser yon auBen den Raum zwischen I-Itille und Tier einnimmt. Aus der Zelle s t ammt also nur die I-Itillsubstanz selbst. Wie ieh an Colpidien im Dunkelfeld beobachten konnte, sind die TrSpfchen der Hiillsubstanz im Moment der Ausscheidung, die ich durch leichten Druck auf das Deekglas veranlaBte, auBerordentlich klein. Ich untersuchte nun besonders im Dunkelfeld, ob im Moment der Ausscheidung derselben im Plasma der Colpidien eine Phasensonderung zu beobachten ist, ob also etwa die Htillsubstanz sich vielleicht sehon vorher etwa in Form von TrSpfchen oder dgl. im Plasma ausscheidet. Die Untersuehung hat te ein ganz negatives Ergebnis. Die Ausseheidung geht auch so pl6tzlich vor sieh, dab man, wenn man sie schon dureh eine Entmisehung erkl~ren will, jedenfalls nicht irgendeine Entmisehung des ganzen Plas- mas, sondern hSchstens eine reine Oberfl~chenentmisehung annehmen kann. Wahrscheinlicher ist da aber wohl die Annahme, dab sich die , ,Tektinsubstanzen" irgendwie dutch Oberflgehenadsorption unter der Pellicula starker anreichern. Wird dann auf die verschiedensten Reize hin das oberfl~chliche Plasma in Form der TrSpfchen ausgepreBt, so enthal t es die Hauptmasse der Tektine und gibt andere l~eaktionen als alas tektinfreie Plasma. - - Strukturvergnderungen warden bei der Hiillenbildung der Colpidien nicht beobachtet.


Zusammenfassung und allgemeine Schluflfolgerungen. 1. Der Begriff der Elementarstruktur des Plasmas ist mit gar zu

vielen fiberlebten Traditionen belastet und erfordert daher eine grfind- liche Revision. Niehts ist bisher gefunden worden, was so, wie man sich das friiher dachte, als kleines Element des L~bens in der Zelle, als Urbaustein aller lebenden Plasmen aufgefal~t werden kann. Manche Granulaarten kSnnten vielleicht im Stoffweehsel und in der Morpho- genese eine wiehtige Rolle spielen, in anderen Zellen sind sie iiberhaupt nicht zu linden, oder sind yon aul~erordentlicher Unbest~indigkeit. KARL C. SCHNEIDER 1) bietet seine ganze Suggestionskraft auf, um (zum Teil sehr problematisehe) Fibrillenbildungen oder Granula des Plasmas als etwas geheimnisvoll Vitales erscheinen zu ]assen. Ieh konnte reich nicht zu seinem Glaubenssatz bekennen. Die Existenz der groben, auch im Leben sichtbaren Fibrillenbildungen, wie sie unter den Protozoen vielen Rhizopoden zukommen, kann nicht angezweifelt werden. Aber selbst wenn sie besondere Eigensehaften, wie etwa Contraetilit~t besitzen wiirden, sind sie doeh welt davon entfernt ein Urelement des Lebens zu sein. GroBe Skepsis dagegen mfissen wir gegen die Existenz d e r n u r bei gewissen Fixationen im gef~rbten Praparat siehtbaren Myriaden gelockter, gekr~uselter ,,Fibrillen", die selbst bei jedem Anh~nger der Fibrillentheorie anders aussehen, walten lassen. Dies um so mehr, als wir jetzt zun~chst bei den Protozoen sehen, was alles yon den im Leben sichtbaren feinen Strukturen etwa bei der Schneider- schen Fixation nicht mehr da ist, und uns fragen miissen, was denn z. B. aus den Resten der bei der Fixation zerstSrten, zerrissenen Bl~s- chenhiillen entstanden sein kann, und um so mehr, als andere technisch aueh auBerordentlich erfahrene Forscher wie OLAF SCm~OEDER ~) bei ihren ,,guten" Fixationsmethoden alles andere, nur das Fibrillen- gekr~usel nicht vorfinden.

Nichts ist geeigneter, die Idee der elementaren Bausteine der lebenden Substanz so ad absurdum zu fiihren, als unsere Erkenntnis, dal~ das Element einer sehr verbreiteten Plasmastruktur nicht viel anders als ein Wasserbl~sehen ist.

1) SCHNEIDER, K.C.: Zitiert aui S. 281. 2) SCHROEDER, O., So Z. B. Arch. f. Protistenkunde 7. 1906 und 8. 1907.

324 Josef Spek,

2. Wir kennen keine Eigenschaften des Protoplasmas, welche irgendeine Plasmastruktur als denknotwendig erscheinen lassen kSnnten. Die uns bekannten physikalischen Eigenschaften sind schon aus der Kolloid- natur des Plasmas erkli~rbar.

3. Den von BiJTSCHLI beobachteten Wabenstrukturen liegt bei den Protozoenzellen zum gr5i3ten Teil etwas Reales zugrunde. Dies erweist sich jedoch in den meisten F~llen schon bei direkter Beobachtung mit unseren Dunkelfeldmethoden als eine Emulsion, deren TrSpfchen (Bl~s- chen), das sind also die vermeintlichen Waben, in Brownscher Molecular- bewegung durcheinandertanzen kSnnen. Zum gleichen Resultat fiihren Beobachtungen am ausgeflossenen Plasma und zahlreiehe Versuche mit meist salzphysiologischen Methoden, in denen eine kontinuierliche Struk- turvergr5berung erzielt werden konnte bis zu Gr5]enordnungen hinauf, die schon bei mittlerer VergrSI3erung ohne weiteres erkennbar sind. Es entstand dabei meist eine typische Emulsion heller, kugelrunder Blasen im hyaloplasmatischen Dispersionsmittel. Die disperse Phase der Emulsion ist eine sehr wi~sserige Fltissigkeit.

4. Die Wasserbli~schen des Plasmas sind yon dichteren Hiillen umgeben, deren LSslichkeitsverhi~ltnisse und Fi~rbbarkeit nicht fiir eine Lipoidnatur sprechen. Ahnliche ttiillen scheinen nach VONWILLER auch den EiweiI3trSpfchen, die im Plasma auftreten kSnnen, zuzukommen. - - Vielleicht spielen sich in diesen Hiillen mit ihrer grol3en Oberflachen- entfaltung ~ihnliche Vorg~nge ab wie in der Zellmembranen.

5. Die - - ja im tibrigen ad hoc konstruierte - - Idee, da~ die Plasma- waben ein Nebeneinander verschiedenartigster , ,Laboratorien der Zelle" repr~sentieren sollen, l~ti3t sich auf die Wasserbl~schenemulsion schwer iibertragen und diirfte zu morphologisch gedacht sein.

6. Eine Aufhebung der Stabilit~t der Bl~schenemulsion des Plasmas l~13t sich am leichtesten mit Salzen erzielen, deren Ionen am Ende der lyophilen Ionenreihe stehen, aber trotz ihrer st~rkeren fallenden Eigenschaften doch noch irgendwie in die Zelle hineingelangen. Es ergaben sich iiberall ganz hhnliche Gesetzm~ftigkeiten der Ionenwir- kungen. Vor allem sind di~ relativen Untersehiede in der Wirksamkeit der Ionen immer wieder die gleichen. I m allgemeinen ist die experimentelle StrukturvergrSberung am leiehtesten mit Natriumsulfat zu erzielen.

Die Salzwirkungen sind zum Teil mit Schi~digungen der Zellen ver- knfipft. Dai3 jedoeh nicht die Strukturvergr5berung an sich etwas ist, was schon ganz au{3erhalb des Rahmens des Physiologischen fi~llt, geht auch schon daraus hervor, da~ auch unter normalen Verh~ltnissen oder unter der Wirkung harmloserer Mittel StrukturvergrSberungen

Neue Beitrgge zum Problem der Plasmastrukturen. 325

eintreten k6nnen, ohne dal~ die Tiere dabei auch nur im geringsten be~intrhchtigt erseheinen.

7. Bei den Actinosphgrien lieB sich die StrukturvergrSberung recht eindeutig aus einer Erh6hung der Oberfli~chenspannung der Schaum- w~nde erkl~ren. Bei den in dieser Arbeit mitgeteilten Dispersit~tsver- minderungen der Plasmaemulsionen l~i3t sich nicht in so best immter Weise angeben, ob elektrische oder Oberfl~chenspannungskr~fte oder sonst etwas das yon den Ionen primi~r Ver~nderte ist. Jedenfalls kommt aber den gleichen Ionen vom Ende der lyophilen Reihe auch bei to ten dispersen Systemen immer wieder die Fi~higkeit zu, Koagulationen her- vorzurnfen.

8. Jede Entmisehungstheorie arbeitet mit der Fehlerquelle, dal~ die ~scheinbar neu auftretenden Phasen m6glicherweise in sehr feiner Ver- teilung schon vorhanden waren und nur dutch Vereinigung der dispersen Elemente mit einem Male deutlicher in Erscheinung treten. Vieles, was kurzerhand als Entmischung des Plasmas bezeichnet worden ist, ist in Wirklichkeit blo[~ eine Strukturvergr6berung.

9. Bei der aui~erordentlich w~sserigen Natur der dispersen Phase des Plasmas ist eine solche Umkehrung des Verteilungsmodus der Phasen, wie sie CLOWES 1) und W. SEIFRIZ 2) in Anlehnung an die Verh~ltnisse a n gewissen toten Dispersoiden aach ffir das Plasma annehmen, dab die disperse Phase zum Dispersionsmittel werden soll und umgekehrt, au~erordentlich unwahrscheinlich. Empirisch ist so etwas am Plasma jedenfalls nicht zu beobaehten.

10. Das Vorhandensein der emulgierten Bl~schen im Plasma schliel~t die M6glichkeit fibrill~rer oder granuli~rer Differenzierungen der Hyalo- plasmakolloide natiirlich nicht prinzipiell aus. - - Die Phase des Plasmas, welche die wichtigen physiologischen Zustands~nderungen darbietet, ist jedenfalls das dichtere Plasma.

11. Die Entdeckung irgendweleher Urelemente des lebenden Plas- mas hi~tte unser Verst~ndnis der Lebensvorg~nge, auch wenn sich diese kleinen k6rperlichen Elemente morphologiseh noch so interessant und gesetzm~[~ig verhalten h~ttten, nicht gef6rdert, sondern die letzte Kardinalfrage, wo nun die Molecularkr~fte in die vitalen Vor- g~nge in der Zelle eingreifen, eher noch hinausgeschoben. ]:)as Suchen naeh einer Elementars t ruktur des Plasmas hat noch niemals zu einem Erfolg geffihrt und erscheint auch heute recht aussichtslos. Wir sollten lieb'er weniger diesem Phantom nachjagen und mehr die M6gliehkeit beherzigen, dab auch schon das, was sich an molekularen und kolloiden

1) CLOWES, G. H. A., Journ. Phys. Chem. 20 (1916). ~) SEIFRIZ~ W., Science ~7 (1923).

326 Jose1 Spek, Neue Beitr~ge zur5 Problem der Plasmastrukturen.

Vorg~ngen an den Grenzfl~ehen der ganzen Zellen, der Phasengrenzen des Plasma~ und an den Kolloidpartikeln abspielt, ein wesentlicher Tell dessen sein diirfte, was das Leben ausmacht, dab wir mit anderen Worten mit den heute bekannten feineren morphologischen Elementen wahrseheinlich sehon durehaus dort angelangt sind, wo man das Spiel der Molekularkr~fte in das Bild der lebenden Zelle einfiigen muB.

Heidelberg, den 17. M~rz 1924.

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