FOR THE PEOPLE FOR EDVCATION FOR SCIENCE

LIBRARY

OF

THE AMERICAN MUSEUM

OF

NATURAL HISTORY

ARCHIV

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FÜR

ZELLFORSCHUNG

HERAUSGEGEBEN

VON

DR. RICHARD GOLDSCHMIDT

PRIVATDOZENT AN DER UNIVERSITÄT MÜNCHEN

DRITTER BAND

MIT 51 TEXTFIGUREN, 18 TABELLEN, KURVEN UND 35 TAFELN

LEIPZIG

VERLAG VON WILHELM ENGELMANN

Inhalt des dritten Bandes

Erstes und Zweites Heft

Ausgegeben am 10. August 1909

Seite

Th, Spitschakoff, Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden. (Mit 13 Fig.

im Text u. Taf. 1) 1

Herm. Radtmann, Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern. Experimentelle Untersuchungen an Paramaccium caudatum. Erster Teil. (Mit 18 Tabellen, 1 Kurve

u. 1 Fig. im Text) 44

R. Ehrlich, Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascaris- darmes. Ein Beitrag zur Zellpathologie. (Mit 2 Fig. im Text u.

Taf. II— IV) 81

Methodi Popoff, Experimentelle Zellstudien. II. Über die Zellgröße, ihre Fixierung und Vererbung. (Mit 10 Fig. u. Kurven im Text u. Taf. V

bis VI) 124

Th. Boveri, Die Blastomerenkerne von Ascaris megalocephala und die Theorie

der Chromosomenindividualität. (Mit 7 Fig. im Text u. Taf. VII — XI) 181 IV. B. VON Baehr, Die Oogenese bei einigen viviparen Aphididen und die Spermatogenese von Aphis saliceti, mit besonderer Berücksichtigung der Chromatinverhältnisse. (Mit Taf. XII — XV) 269

Drittes Heft

Ausgegeben am 5. Oktober 1909

P. Büchner, Das accessorische Chromosom in Spermatogenese und Ovogenese der Orthopteren, zugleich ein Beitrag zur Kenntnis der Reduktion.

(Mit 5 Fig. im Text u. Taf. XVI— XXI) 335

George Arnold, The Prophase in the Ovigenesis and the Spermatogenesis of Planaria lactea O. F. M. (Dendrocoelum lacteum Oerst.) (With

1 figure in the text and plates XXII — XXIII) 431

Hermann BraüN, Die spezifischen Chromosomenzahlen der einheimischen

Arten der Gattung Cyclops. (Mit 2 Fig. im Text u. Taf. XXIV — XXV) 449 Max Morse, The nuclear components of the sex cells of four species of

cockroaches. (With 1 figure in the text and plates XXVI — XXVIII) 483 Rudolf Fick, Bemerkungen zu Boveris Aufsatz über die Plastomerenkerne

von Ascaris und die Theorie der Chromosomen 521

IV

Seite

Viertes Heft

Ausgegeben am 2. November 1909

Reginald Ri ggles Gates, The Stature and Chromosomes of Oeuothera gigas,

De Vries. (With plates XXIX and XXX) 525

J. Duesberg, Note complementaire sur la spermatogenese du rat 553

Richard Oettinger, Zur Kenntnis der Spermatogenese bei den Myriopoden. Sameureifung und Samenbildung bei Pachyiulus varius Fabre. (Mit

8 Fig. im Text u. Taf. XXXI — XXXIV) 563

Wm, S. Marshall, A Study of the follicular Epithelium from the Ovary of the Walkingstick, Diapheromera femorata. (With 1 figure in the text and plates XXXV and XXXVI) 627

Referate:

Gregoire, V., Les phenomenes de l'etape synaptique representent-ils une

caryocinese avortee? P. Büchner) 644

King, H. D., The Structure and Development of Bidder’s Organ in Bufo

lentiginosus. P. Büchner 645

MaTSCHECK, H., Zur Kenntnis der Eireifung und Eiablage bei Copepoden.

( P. Büchner' 645

King, H. D., The Oogenesis of Bufo lentiginosus. \P. Büchner) 646

Stevens, N. M. , Further Studies on the Chromosomes of the Coleoptera.

i P. Büchner 646

Pinne v, Edith, Organization of the Chromosomes in Phrynottetix magnus.

i P. Büchner * 647

Nowlin, N., The Chromosome Complex of Melanoplusbivittatus Sag. P. Büchner' 648 Robertson, W. R. B., The Chromosome Complex of Syrbula admirabilis.

(P. Büchner 648

MORGAN, T. H., The Production of two kinds of Spermatozoa in Phvlloxerans- Fuuctional »Female Produeing« and Rudimentary Spermatozoa. \P. Büch- ner 649

Stevens, N. M., An unpaired Heterodiromosome in the Aphids. P. Büchner' 649 Stevens, N. M., The Chromosomes in Diabrotica vittata, Diabruticci soror and

Diabrotica 12-pundala. P. Büchner) 649

Mc Clung, C. E., The Spermatogeuesis of Riphidinrn fascialum P. Büchner 650 Davis, H. S.. Spermatogeuesis in Acrididae and Eocustidae. (P. Büchner . 650

Wilson, E. B., Studies on Chromosomes. |P. Büchner 651

Wilson. Edm. B., Studies on Chromosomes. P. Büchner) 653

Wilson, Edm. B., The female Chromosome Groups in Syromastes and Pyrro-

choris. , P. Büchner1 653

Tannrelthek, Geo. W.j Observations on the Germ Cclls oi Hydra. P. Büchner 654 Beckwitii, Cora Jibson, Prcliminarv Report to the early History of the Egg

and Embryo of certain Hydroids. (P. Büchner 655

Hesse, Edmond, Quelques particularites de la spermatogenese chez les Oligo-

chetes. (P. Büchner ) 655

Hacker. Val., Uber die Chromosomenbildung der Aulacanthidcn. P. Büchner 655 Prowazek, S. von, Studien zur Biologie der Zellen. P. Büchner 656

V

Seite

Babkin, B. P., Rubaschkin, W. J., Ssawitsch, W. W. , Über die morpho- logischen Veränderungen der Pankreaszellen unter der Einwirkung ver- schiedenartiger Reize. (P. Büchner) 656

Regaud, Cl. et J. MaWAS, Ergastoplasme et Mitoehondries dans les cellules

de la glande sous-maxillaire de l’homme. (P. Büchner ) 657

Heibekg, K. A., Über die Erklärung einer Verschiedenheit der Krebszellen

von andern Zellen. (P. Büchner ) 657

Mislawsky, A. N., Zur Lehre von der sogenannten blasenförmigen Sekretion.

(P. Büchner ) 657

Michaloysky, J. Zur Frage über funktionelle Änderungen in den Zellen des

Drüsenmagens bei Vögeln. (P. Büchner) 658

Disse, J., Die Entstehung des Knochengewebes und des Zahnbeins. (P. Büchner) 658 Merkel, Fr., Betrachtungen über die Entwicklung des Bindegewebes. (P. Büchner) 659 Arnold, J., Zur Morphologie des Muskelglykogens und zur Struktur der quer- gestreiften Muskelfasern. (P. Büchner) 659

Arnold, J., Zur Morphologie des Glykogens des Herzmuskels nebst Bemer- kungen über dessen Struktur. (P. Büchner) 660

Mathews, A. P., The influence of some amido-acids on the development of

echinoderms. (H. Kupelwieser) 660

Mc Clendon, J. F., Chemical studies on the effects of centrifugal force on

the eggs of the seeurchin Arbacia punctulata. (H. Kupehoieser) . . . 660 Page May, W., and C. E. Walker, Note on the multiplication and migration

of nucleoli in nerve cells of mammals. (Strohl) 661

Walker, C. E., and Alice L. Embleton, Observations of the Nucleoli in

the Cells of Hydra fusca. ( Strohl ) 662

Hartmann, M., und K. Nagler, Copulation bei Amoeba diploidea n. sp. mit Selbständigbleiben der Gamctenkerne während des ganzen Lebenscyklus.

(E. Neresheimer) 662

Nagler, K., Entwicklungsgeschichtliche Studien über Amöben. \E. Neres- heimer) 663

Hartmann, M., Autogamie bei Protisten und ihre Bedeutung für das Be- fruchtungswesen. (E. Neresheimer) 664

Friedrich, L., Über Bau und Naturgeschichte des Trypanoplasma helicis

Leidy. . (E. Neresheimer ) 668

Dobell, C. C., Chromidia and the binuclearity hypotheses: a review and a

criticism. (E. Neresheimer ) 669

Dobell, C. C., Some remarks upon the »autogamy« of Bodo lacertae (Grassi).

(E. Neresheimer) 671

Dobell, C. C., Some observations on the Infusoria parasitic in Cephalopoda.

(E. Neresheimer) 671

Dobell, C. G'., The structure and life-history of Copromonas subtilis. (E. Neres-

heimer) 671

Della Valle, P. L’organizzazione della cromatina studiata mediante il nu-

mero dei chromosomi. (P. Büchner) 672

Wallace, Luise B., The spermatogenesis of Agalena naevia. (P. Büchner) 673 Winiwarter, H. von, et Sainmont, G. , Nouvelles recherches sur l’ovo- genese et l’organogenese de l’ovaire des mammiferes (chat). Chap. IV. Ovogenese de la zone corticale primitive. (P. Büchner) 674

VI

Seite

Franz, V.. Die Eiproduktion der Scholle {Plcuronedes platessa L. (P. Büchner } 675 Patxe, Fern andüs, Some New Types of Chromosome Distribution and their

Relation to Sex. (P. Büchner) 676

Schockaert, Alice, Nouvelles recherches comparatives sur la texture et le

developpement du myocarde chez les Vertebres. (P. Büchner .... 677 Hofstex, H. von, Über die frühzeitige Besamung der Eizellen bei Otomeso-

stoma auditivum {Forel und du Plessis,. (P. Büchner ) 677

Joseph, H.. Die Amöbocvten von Lunibricus. (P. Büchner ) 678

Za Warzen, H. , Beobachtungen am Epithel der Descemetschen Membran.

(P. Büchner) 679

Ries. Julius, Kinematographie der Befruchtung und Zellteilung. (P. Büchner 679

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

Von

Tb. Spitsckakoflf.

Mit Tafel I und 13 Figuren im Text.

Einleitung.

Die Spermien der Dekapoden unterscheiden sich von denen andrer Tiere durch ihre höchst eigenartige Gestalt, ihre Unbeweglich- keit unter gewöhnlichen Bedingungen und ihren ungeheuren Formen- reichtum, der bis zum heutigen Tage, den mehrfach unternommenen Versuchen zum Trotz, sämtlichen Bestrebungen der Forscher, einen einheitlichen Bauplan der Spermien festzustellen, schier unüberwind- liche Schwierigkeiten in den Weg legt. Von dem berühmten Ana- tomen Hexle1) noch in den dreißiger Jahren des vergangenen Jahrhunderts entdeckt und von demselben als Bestandteil der Samen- flüssigkeit des Flußkrebses beschrieben, hören sie bis heute nicht auf, das regste Interesse der Forscher in Anspruch zu nehmen, wovon eine reiche diesbezügliche Literatur deutlich genug Zeugnis ablegt. Bereits die ältesten Autoren suchten einen gemeinsamen Grundtypus aller Dekapodenspermien festzustellen. Das allgemeine Merkmal, welches das reife Dekapodenspermium von den Sperma- tozoen der meisten, den übrigen Tierklassen angehörenden Formen unterscheidet, nämlich das Vorhandensein von festen, unbeweglichen Fortsätzen, veranlaßte bereits Kölliker2), dieselben als »Strahlen-

b Hexle. Über die Gattung Branchiobdella und über die Deutung der inneren Geschlechtsteile bei den Anneliden und hermaphroditischen Schnecken. Müllers Archiv 1835.

2) Kölliker, Alb. Beiträge zur Kenntnis der Geschlechtsverhältnisse und der Samenflüssigkeit wirbelloser Tiere, nebst einem Versuch über das Wesen und die Bedeutung der sogenannten Samentiere. Berlin 1841.

Kölliker. Alb. Observations sur les Zoospermes des Crustaces et des Cirrhipedes. Ann. de Sc. nat. 2e Serie Zool. T. 19. 1843.

Archiv f. Zellforschung. III.

1

2

Th. Spitschakoff

zellen « zu bezeiclinen. Doch war Kölliker, wenn er auch die von ihm beschriebenen »Strahlenzellen« als einen wesentlichen Bestand- teil des Dekapodensamens anerkannte, doch nicht geneigt, dieselben als reife Samenkörperchen anzusehen, sondern betrachtete sie viel- mehr als Entwicklungsstadien der letzteren. Diese Auffassung ent- sprach völlig den Ansichten seiner Zeit, kannte man doch nur die fadenförmigen »Zoospermien«, so daß die gleichzeitige Existenz von unbeweglichen Samenzellen von so abweichender Gestalt leicht als zu unglaubwürdige Ausnahme augesehen werden konnte. Eine solche Voraussetzung faud ihre Bestätigung auch in dem Umstande, daß bei den derzeit den Macrura zugerechneten Mysidae von Siebold 1 schon früher das Vorhandensein von fadenförmigen Spermien nach- gewiesen war.

Weiter glaubte Kölliker im vas deferens von Dromia Rumphii gewisse fadenförmige Gebilde, die ihrem äußeren Aussehen nach lebhaft an Vertebratenspermatozoen erinnerten, zu erkennen, was seiner früher ausgesprochenen Auffassung der »Strahlenzellen« als Entwicklungsstadien der fadenförmigen Spermien einen gewissen Rückhalt zu geben schien.

So schien die Ansicht, der Entwicklungsgang der Dekapoden- spermien fände erst im vas deferens des Männchens, wenn nicht gar im Körper des Weibchens seinen Abschluß, für die späteren Autoren, wie Leydig 2), Hallez3J und P. Mayer4) alle Wahrschein- lichkeit für sich zu haben. So schwebte diese Frage lange Zeit im Gebiete der Voraussetzungen und eine ganze Reihe von Jahren mußte verstreichen, ehe die Arbeit Grobbexs5) derselben einen festen Grund und Boden schuf. G robben stellte in erster Linie fest, daß die Strahlenzellen in der Tat reife Spermien darstellen und keinerlei Grund für die Annahme vorhanden sei, daß dieselben in den Organen des Weibchens eine fadenförmige Gestalt annähmen. Weiterhin war

1) Siebold, C. Th. Fernere Beobachtungen über die Spennatozoen der wirbellosen Tiere. Müllers Archiv 1837.

2) Leydig, Fr. Lehrbuch der Histologie des Menschen und der Tiere. Frankfurt a. M. 1857. S. 535.

3 Hallez, P. Note sur le developpement des spennatozoi'des des Dcca- podes brachyures. Compt. rend. T. 79. 1874.

4 Mayer, P. Zur Entwicklungsgeschichte der Dekapoden. Jen. Zeitschr. f. Naturwiss. Bd. XI. 1877.

5) Grobben, K. Beiträge zur Kenntnis der männlichen Geschlechtsorgane der Dekapoden nebst vergleichenden Bemerkungen über die der übrigen Thora- costraken. Arb. aus dem Zool Inst, der Univ. Wien. Bd. I. 1878.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

3

er bestrebt, soweit dies die damaligen Untersuchungsmethoden zu- ließen, durch Vergleichung einer großen Anzahl von ihm untersuchter Formen und durch das Studium ihrer Spermiohistogenese den geneti- schen Zusammenhang zwischen den für die verschiedenen Familien typischen Spermienfonnen zu finden und nicht nur ihren allgemeinen Bauplan festzustellen, sondern auch das Verhältnis des letzteren zu demjenigen der fadenförmigen »Zoospermien« aufzudecken.

Die späteren Untersuchungen von Nussbaum1), Gilson2), Herr- mann3), Sabatier4), Brandes5), Labbe6) u. A. dienten teils zur weiteren Aufklärung, teils, wie die Arbeiten der drei letzteren Autoren, zur Verdunkelung der Frage. Die Anhäufung eines un- geheuren, einer allgemeinen leitenden Idee entbehrenden Tatsachen- materials, die ständige Verwechslung von analogen, nur ein und der- selben Funktion im Befruchtungsprozess angepaßten Gebilden mit homologen — dies sind die charakteristischen Züge der meisten Untersuchungen dieser Art. Es versteht sich von selbst, daß der Grund dafür in der größten Mehrzahl der Fälle erstens im Fehlen zu der Zeit solcher grundlegender Arbeiten über die Spermiohisto- genese zu suchen ist, welche genügend Licht darauf hätten werfen können, welche wesentlichen Organe der Spermatide am Aufbau der Spermienteile teilnehmen, und so eine Homologisierung ermöglicht

4) Nussbaum, M. Uber die Veränderung der Geschlechtsprodukte bis zur Eifurchung; ein Beitrag zur Lehre der Vererbung. Arch. f. mikr. Anat. Bd. XXIII. 1884.

2) Gilson, G. Etüde comparee de la spermatogenese chez les Artropodes. La Cellule. T. I, II. IV. 1885, 1886, 1888.

3) Herrmann, G. Notes sur la structure et le developpement des sper- matozoides chez les Decapodes. Bull. Scientifique de la France et de la Bel- gique. Vol. XXII. 1890.

4; Sabatier, Arm. De la spermatogenese chez les Crustaces decapodes. a) Mem. Acad. de Sc. Montpellier. 2e Serie. T. I. No. 1. 1893. b) Travaux de L’Inst. de Zool. de Montpellier et de la Station maritime de Cette. Nouvelle Serie Mem. No. 3. 1893.

•') Brandes, G. 1. Zur Begattung der Dekapoden. Biol. Centralbl. Bd. 17.

1897.

2. Die Spermatozoen der Dekapoden. Sitz.-Ber. Akad. Wiss. Berlin. Bd. XV, XVI. 1897.

3. Die Einheitlichkeit im Bau der tierischen Spermatozoen. Verhandlg. der Deutsch. Zool. Gesellschaft 1897. Bd. 7. 5. Sitz.

fi) Labbe, Alph. 1. La maturation des spermatides et la Constitution des spermatozoTdes chez les Crustaces Decapodes (Note preliminaire). Arch. de Zool. Exper. T. 2. (4e Ser.). 1904.

2. Sur la spermatogenese des Crustaces Decapodes. C. R. Acad. Sc. Paris T. 137. p. 272-274.

1*

4

Th. Spitschakoff

hätten, und zweitens in der Unvollkommenheit der damaligen histolo- gischen Untersuchungsmethoden. Erst kürzlich erschien die Arbeit Koltzoffs 1 , in welcher die Frage von den Dekapodenspermien und deren gegenseitigen genetischen Wechselbeziehungen eine genügend umfassende Bearbeitung erfuhr. Doch lag es nicht in der Absicht des Autors, eine alle Details umfassende, erschöpfende, vergleichende Morphologie der Spermien der betreffenden Gruppe zu schaffen, und dadurch erklärt es sich, daß viele Tierformen, so der Flußkrebs und die Krevette, in seiner Arbeit so gut wie gar keine Erwähnung finden. Und doch haben viele die Spermien der Caridae betreffenden Fragen in bezug sowohl auf deren äußere Gestalt und innere Struktur als auch auf ihre Entwicklung zweifellos ein großes morphologisches Interesse und bleiben dieselben trotzdem bis heute ungelöst oder be- findet sich doch deren Lösung noch sozusagen in einem sehr frühen Stadium. Der Hauptzweck meiner Untersuchung liegt eben darin, das Fehlende zu ergänzen. Beim Beginn meiner Arbeit traten mir in erster Linie folgende Fragen entgegen:

1. Die Feststellung der Homologie der einzelnen Spermienteile der Caridae mit den entsprechenden Teilen bei andern Dekapoden ebenso wie mit denen des »gewöhnlichen« Spermientypus;

2. die Erklärung des Baues und der Gestalt des Spermiums in Abhängigkeit von seinen mechanischen Strukturverhältnissen;

3. das Verständnis dieser Struktur als zweckmäßige Anpassung an die Funktion des Spermiums im Befruchtungsprozeß. — Die Antwort auf die erste Frage muß das vergleichende Studium des Spermiums und dessen Entwicklung aus der Spermatide ergeben, die der zweiten gründet sich hauptsächlich auf das Studium lebender Zellen, der Einwirkung verschiedenartiger osmotischer Einflüsse, ebenso wie ver- schiedener (chemischer) Reagentien. Die dritte Frage endlich ist nur ganz teilweise von mir berührt worden, da die im Vergleich zum Spermium riesenhafte Größe und Undurchsichtigkeit der Eier und das Vorhandensein großer Mengen von Nahrungsdotter in letzteren der direkten Beobachtung des Eindringens des Spermiums in das Ei fast unüberwindliche Schwierigkeiten in den Weg legt. Dies ist der Grund, weshalb ich mich hier nur auf mir mehr oder weniger wahr- scheinlich erscheinende Vermutungen beschränke.

1 Koltzoff. N. Studien über die Gestalt der Zelle. I. Untersuchungen über die Spermien der Dekapoden usw. Arcb. f. mikr. Anatomie. Bd LXVII.

1906.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

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Es ist mir eine angenehme Pflicht, an dieser Stelle Herrn K K. Koltzoff, der mir diese interessante Frage zu bearbeiten empfahl und mir stets in liebenswürdiger Weise mit Rat und Tat behilflich war , meinen herzlichsten Dank auszusprecheu. Die vorliegende. Arbeit wurde hauptsächlich während meines Aufenthaltes auf der Biologischen Station der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften zu Sebastopol, zum Teil im Institut für vergleichende Anatomie der Universität Moskau ausgeführt. Ich benutze die Gelegenheit, dem Leiter und ersten Zoologen der genannten Station, Herrn S. Zerxoff. für sein liebenswürdiges Entgegenkommen meinen besten Dank aus- zusprechen, und ebenso auch dem Direktor des Instituts für ver- gleichende Anatomie, Herrn Professor M. Menzbier.

I. Übersicht der wichtigsten Literatur.

Die Spermien der Krevetten ( Crangon vulgaris und Palaemon squilla ) wurden zum ersten Male von Siebold in dessen 1848 er- schienenen »Lehrbuch der vergleichenden Anatomie der wirbellosen Tiere« als »plattgedrücktes Bläschen, aus dessen Mitte eine kurze Spitze hervorragt« l), beschrieben. Diese Beschreibung wurde 9 Jahre später von Leydig in seinem Lehrbuch der Histologie (1857) wieder- holt, und erst im Jahre 1874 gibt Sanders2) eine detailiertere, wenn auch nur die äußere Form berücksichtigende Charakteristik. In der interessanten Arbeit Grobbens über die Geschlechtsorgane der Deka- poden (1878) 3) treffen wir bereits auf den ersten Versuch, eine Verallgemeinerung und wissenschaftliche Systematisierung des an- gehäuften Tatsachenmaterials in bezug sowohl auf die Samenzellen der Dekapoden überhaupt als auch die der Caridae im speziellen zu liefern. Grobben gebührt das Verdienst, als erster die spermic- histogenetische Methode zur Aufdeckung der Homologie der einzelnen Teile des Dekapodenspermiums angewandt zu haben. Doch konnte bei der Unvollkommenheit der histologischen Untersuchungsmethoden und der außerordentlichen Dürftigkeit der damaligen zytologischen Kenntnisse — war doch die Bedeutung so wichtiger Organe, wie z. B. der Centralkörper, der Idiozomen usw. noch in völliges Dunkel gehüllt — nur der Kern als einzige Grundlage eines jeden Homo-

1) S. 483 (Anmerkung 5).

2) Sanders, Alfred. Further Notes on the Zoosperms of Crnstacea and other Invertebrata. The Monthly Mikroscopical Journal. 1874. N. LXIII.

3) Grobben, K. Loc. cit.

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Th. Spitschakoff

logisierungsversuches dienen. Trotzdem gelangte Grobben in bezug auf die Spermien der Caridae durch Vergleichung derselben mit der fadenförmigen Gestalt der Spermien der meisten andern Tiere zu dem im allgemeinen richtigen Satz, daß die einzige Spitze des Krevetteu- spermiums (vgl. Fig, 24 der Taf. I und Fig. 8b im TeNt) wohl nur als , rudimentärer, gewissermaßen von den fadenförmigen Spermien der Mysidae ererbter Schwanz angesehen werden könne. Für die Samenkörperchen der übrigen Dekapoden gelang es Grobben, bei Vergleichung derselben mit den fadenförmigen, schon nicht mehr auch nur halbwegs auf fester Basis stehende Homologien festzustellen, bezeichnete doch dieser Autor als »Samenkopf« gerade den Schwanz- teil (»Schwauzkapsel« K oltzoffs), während er die Gesamtheit der Fortsätze als dem Schwänze der Wirbeltierspermatozoen homolog auf- faßte. Was nun den »Mittelzapfen«, d. h. den Teil des Pagurus- und Galathea- Spermiums, welcher nach den Befunden Koltzoffs dem Kern der Spermatide seinen Ursprung verdankt und folglich dem Kopfe homolog ist, und welchen P. Mayer1) früher als dem Schwanz (Geißelfaden) des Wirbeltierspermatozoon entsprechend auffaßte, an- belangt, so hielt ihn Grobben für den modifizierten Spermiumkörper, wenu dies auch bis zu einem gewissen Grade seiner eigenen Termino- logie widerspricht, nach welcher er gerade den Teil des Spermiums als »Kopf« zu bezeichnen vorschlägt, der dem Kern der Spermatide oder der im Protoplasma auf Kosten der Kernsubstanz auftretenden Vacuole seine Entstehung verdankt. Eine Bestätigung seiner Ansicht, daß die Gesamtheit der Strahlen (Fortsätze) der Samenkörperchen der Dekapoda dem Schwänze (Flimmerhaar) der Vertebratenspermatozoen entspreche, sieht Grobben in dem Vorhandensein des einzigen Fort- satzes bei den Cariden, doch entspricht derselbe, wie die Entwick- lungsgeschichte bezeugt, keineswegs dem »Mittelzapfen«2). Auf diese Weise würde dann der in der Einzahl vorhandene Fortsatz des Krevettenspermiums nach Grobben einerseits der Gesamtheit der Fortsätze andrer Dekapodenspermien und andrerseits dem Schwänze der fadenförmigen Spermatozoen der Wirbeltiere entsprechen.

Der jüngere Forscher Gilson3) wies daraufhin, daß der »Mittel- zapfen« der Dekapodenspermien als ein aus dem Kerne der Sperma- tide seinen Ursprung nehmender Teil morphologisch, Grobbens eigener

b P. Mayer. Loc. cit. S. 203.

2) Grobben. Loc. cit.

3) Gilson. Etüde comparee .... La cellule. T. 2. p. 101.

Spermien und Speriniohistogenese bei Cariden.

7

Terminologie zufolge, dem Kopfe entspräche. Gleichzeitig betrachtet er den Spermienfortsatz der Cariclae als protoplasmatischen Auswuchs, der anfangs das Aussehen gewöhnlicher amöboider Pseudopodien zeigt und erst im Laufe der Zeit stark lichtbrechend und homogen wird und die für denselben im reifen Stadium charakteristische Festigkeit und Elastizität gewinnt. Gilson sieht denselben, in Über- einstimmung mit Grobben, ebenfalls als den Fortsätzen der übrigen Dekapoden homolog an (»Strahlen«, »prolongements radies«), und er orientiert die Krevettenspermien, ebenso wie der ebengenannte Autor, auf seinen Abbildungen mit, wie bei den übrigen Dekapoden, ab- wärts (nach hinten) gerichteter Spitze. »La tigelle« (das nach Koltzofk dem distalen Centralkörper des Dekapodenspermiums ent- sprechende Gebilde), als dessen Homologon schon früher Herrmann 1883) J) ganz richtig den Fortsatz bei den Cariclae anerkannte, spricht Gilson den letzeren völlig ab* 2). In der späteren interessanten Herr- MANNschen Arbeit3) jedoch, in welcher er dem Spermium von Crangon mehrere Zeilen widmet, scheint seine Überzeugung, daß der Fortsatz des letzteren dem Schwanzfaden der Locustidae entspricht, etwas ins Schwanken zu geraten. Von diesem Moment an gewinnen die An- gaben über die Samenkörperchen der Caridae einen immer konfuseren und widerspruchsvolleren Charakter. Sabatier4) geht von der un- richtigen Beobachtung aus, daß der Fortsatz der Kernsubstanz seine Entstehung verdanke, und homologisiert denselben daraufhin mit dem »Mittelzapfen« Grobbens (appendice nucleaire, »appendice median de Grobben« = Mittelzapfen), d. h. er sieht ihn folglich als reduzierten und »dechromatisierten« (d. k. des Chromatins beraubten) Kern an, der am reifen Spermium eine Art Kopfkappe (une coiffe cephalique)4) darstellt. Die Schlußfolgerungen, zu denen Sabatier gelangt, be- ruhen, wie oben bereits erwähnt, teils auf falschen Beobachtungen, teils darauf, daß der Autor reife, nur unter der Einwirkung von Reagentien veränderte Spermien als Entwicklungsstadien der letzteren auffaßte. Auerbach5) spricht den »Mittelzapfen« in Anbetracht seines Verhaltens den Farbstoffen gegenüber derselbe enthält die

*) Herumann, G. Sur la spermatogenese des Crustaces podophtalmes, specialement des Decapodes. Comptes rendus. T. 97. 1883.

2) Gilson. Loc. cit. p. 185—188.

3J Bull, scientifique de la France et de la Belgique. 1890. T. XXII. p. 42.

*) Mein. de l'Academie sc. Montpellier. 1893. pp. 270, 280, 281, 282, 323, 326 etc. NB. Kopf kappe bei Bos taurus P. nach Ballowitz = Perforatorium.

5) Auerhach, L. Sperraatologische Mitteilungen. 72. Jahresbericht der Selbes. Ges. für vaterl. Kultur. II. Abt. Zool.-Bot. Sektion.

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Th. Spitsehakoff

»cyauophile Substanz« des Kernes, d. h. er tingiert sich durch Methylengrün grün oder blau) als Kopf an, während er die übrigen »erythrophilen« Abschnitte entsprechend als »Mittelstück« und Schwanzfaden bezeichnet. Brandes j) schlägt vor, die Bezeichnung »Kopf« nicht nur in Abhängigkeit von der Entstehung und dem Verhalten den Farbstoffen gegenüber anzuwenden. Der Kopf ist nach Brandes der vordere Teil des Körpers, beim Spermium also der zur Durchbohrung der Eihülle bestimmte Teil. Aus diesem Grunde weigert sich Brandes, den »Mittelzapfen« als Spermiumkopf anzusehen, da derselbe, aus äußerst zarter Substanz bestehend und dank dem Vorhandensein dreier denselben umgebender fester Fort- sätze, nicht imstande ist, in das Ei einzudringen, das nach den Befunden P. Mayers kein Mikropvle besitzt, sondern vielmehr mit einer festen chitinösen Hülle versehen ist. Als Kopf muß danach, nach der Ansicht Brandes, gerade das entgegengesetzte Ende des Spermiums angesehen werden, welches durch den zugespitzten, aus kompakterer und resistenterer Substanz bestehenden und deshalb zur Durchbohrung der Eihülle besser geeigneten Körper gebildet wird. Dieser Abschnitt (»Schwauzkapsel« Koltzoffs) entsteht nach der Ansicht von Brandes im Zusammenhang mit dem Kern der Sperma- tide, und zwar aus dessen «erythrophilen Substanz« und enthält den »Klöpfel« (»tigelle« der französischen Autoren; der distale Central- körper Koltzoffs), ein Gebilde, welches, sich ausstülpend, beim Ein- dringen in das Ei die Rolle eines Perforatoriums übernehmen kann1 2).

Was die Krevettenspermien anbetriflft, so hält Brandes den einzigen spitzen Fortsatz derselben (»die Spitze«) für den vorderen, den Kopfteil, welcher ebenfalls der »erythrophilen Substanz« seinen Ursprung verdankt, und ist geneigt, den vordersten zugespitzten Teil derselben als Perforatorium (Bohrapparat)3) zu betrachten.

Die Verfasser des Lehrbuches der Entwicklungsgeschichte der wirbellosen Tiere, Kouschelt und Heider, sind ebenfalls geneigt, in diesem Stachel das Perforatorium zu erblicken. Labbe 4) enthält sich in seiner Mitteilung über die Dekapodenspermien überhaupt einer

1) Brandes. Die Spermatozoen der Dekapoden. Sitz.-Ber. Akad. Wies. Berlin. Bd. XVI. 1897.

2) Brandes. 1. Biol. Centralbl. 1897. Bd. 17. Idem. 2. Sitz.-Ber. der Aead. d. Wiss. Berl. 1897. Bd. XV, XVI. S. 361 u. 3. Verkandl. d. Deutsch. Zool. Ges. 1897. Bd. VII. 5 Sitz.

3 Brandes. Sitz.-Ber. d. Acad. d. Wiss. Berl. 1897. Bd. XV. XVI. S. 361.

4 Labbe. Arch. Zool. Exper. (1904.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

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Beurteilung der Samenkörperchen der Caridae. Koltzoff endlich nimmt in seiner Untersuchung in bezug auf die Krevettenspermien an, daß der Stachel als umgewandelte Schwanzkapsel oder chitini- sierter Schwanz seinem Ursprünge nach mit dem Perforatorium nichts gemein habe. Die unlängst erschienene Arbeit Grobbens1) kann jedoch hauptsächlich dank der Orientierung der Spermien der Krevette Pandalus narral auf den Abbildungen der der Arbeit beigefügten Tafel wieder in bezug auf die von Koltzoff vertretene Auffassung des Krevettenspermiums gewisse Zweifel erwecken. Grobben orientiert die Spermien von Pandalus nämlich mit abwärts (nach hinten) ge- richteten Stachel (Fortsatz).

So tritt uns die Frage von der morphologischen Orientierung der Caridenspermien aus der vorhandenen Literatur, deren flüchtige Übersicht wir eben gegeben haben, in den verschiedensten Be- leuchtungen entgegen und muß dieselbe als bis heute olfenstehend betrachtet werden. Die Lösung eben dieser Frage bildet die Haupt- aufgabe der vorliegenden Untersuchung.

II. Untersuchungsmethoden.

Als Material für meine Untersuchungen dienten mir einige Kre- vettenarten des Schwarzen Meeres, hauptsächlich von Leander ad- spersus Rath, (reetirostris Zadd.}2) und Leander squilla als der in der Bucht von Sebastopol häufigsten und daher zugänglichsten Arten.

Dank dem liebenswürdigen Entgegenkommen und der steten Fürsorge, welche mir von seiten des Leiters der Biologischen Station zu Sebastopol, Herrn S. A. Zerxoff, zuteil wurde, hatte ich die Mög- lichkeit, auch andre Formen in bezug auf die mein Interesse in Anspruch nehmende Frage, z. B. Crangon vulgaris (rar. maculosus), Athanas nitescens und Virbius (sp. ?), zu untersuchen, doch lege ich meiner Beschreibung die Befunde bei Leander adspersus zugrunde, da diese Art sowohl dank der Größe der Zellen als auch deren typischer Struktur manche Vorteile bietet. In bezug auf das Studium der Spermiohistogenese hat dieses Objekt ebenfalls bedeutende Vor- züge, da dieser gewöhnlichste Vertreter der pelagischen Fauna des Schwarzen Meeres in der Bucht von Sebastopol in großen Mengen

b Grobben. Zur Kenntnis der Dekapodenspermien. Arb. aus d. Zool. Inst. Wien 1906. Bd. XVI. Heft 3.

2| Syn .-Palaemon.

lü

Th. Spitschakoft'

vorkommt und folglich ein äußerst reiches Untersuchuugsmaterial liefert, an welchem es am leichtesten fällt, die verschiedenen Ent- wicklungsstadien mit der größtmöglichen Vollständigkeit zu ver- folgen. Ich bemerke hier, daß die Krevetten im allgemeinen ein in bezug auf das Studium der Spermiohistogenese äußerst undankbares Material darbieten, und zwar dank der außerordentlichen Schwierig- keit, selbst während der Monate der Geschlechtsreife dieser Tiere gewisser Entwickluugsstadien des Spermiums habhaft zu werden. Ich habe viel verlorene Mühe darangewandt, diese Stadien unter dem von mir am Anfang des Frühjahrs und später während des Sommers und Herbstes 1906 erbeuteten Material zu finden. Häufig sah ich mich genötigt, 15 und mehr Hoden nacheinander auf dem Mikrotom in Schnittserien zu zerlegen, ohne die geringste Hoffnung, die so nötigen Stadien zu entdecken. Die Hoden erwiesen sich sämtlich als ent- weder von reifen Spermien strotzend oder aber von Spermatogonien und Spermatocyten in verschiedenen Stadien angefüllt. Im April des Jahres 1907 nahm ich das tägliche Sammeln von Material wieder auf, und diesmal wurde meine Arbeit von Erfolg gekrönt. Zum Ende des Monats konnte man schon die energische Teilung der Spermato- cyten und das Auftreten der ersten Entwicklungsstadien der Sperma- tide beobachten. Anfang Mai boten die Testikeln bereits ein voll- ständiges Bild der Spermiohistogenese.

Gewöhnlich untersuchte ich die Hoden durch Zerzupfen der- selben mittels Nadeln in Seewasser oder einer letzterem isotonischen NaCl-Lösung und konservierte dieselben, sobald ich auf die für mich interessanten Stadien stieß. Hierauf wandte ich mich dem Schneiden auf dem Mikrotom zu.

Eine solche vorläufige Prüfung der lebenden Zellen bietet den großen Vorteil, daß sie als Kontrolle bei der Konservierung der Zell- form gute Dienste leistet, obgleich diese Methode in bezug auf die Centralkörper, im Vergleich zum Studium derselben an gefärbten Schnitten, verhältnismäßig wenig Neues ergibt. Die Krevettenspermien unterscheiden sich von den Samenkörperchen der übrigen Dekapoden dadurch, daß die Centralkörper derselben an lebenden Objekten nur sehr schwer zu entdecken sind. Der Grund dafür liegt darin, daß der distale Centralkörper die Höhlung des Stachels völlig ausftillt und die Wandungen des letzteren mit demselben gleich lichtbrechend sind, während das Vorhandensein des proximalen Centralkörpers besonders während gewisser Stadien durch das Auftreten von Mito- chondrienkörnern verdunkelt wird.

Spermien und Spermiohistogenese bei (.'ariden.

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Als Konservierungsflüssigkeiten wandte ich für die Hoden und den Ductus ejaculatorius hauptsächlich konzentrierte Sublimatlösung mit einem Zusatz von fünf Teilen Eisessig auf je 100 Teile der Lösung oder aber reines in NaCT- Lösung konzentriertes Sublimat an. Das Sublimat konserviert die Centralkörper, zum Teil auch die äußere Form der Spermien äußerst schön, und die Schrumpfung ist verhältnismäßig nur gering. Auch Pikrinsäuregemische versuchte ich anzuwenden, und zwar in Form von BouiNScher und BovEimcher Flüssigkeit. Diese beiden letzteren Gemische eignen sich vorzüglich zur Fixierung der Teilungsfiguren, während reife Spermien durch dieselben stark deformiert werden. Osmiumsäuregemische (in Ge- stalt von FLEM.uixGscher und HERRMANNScher Flüssigkeit) fixieren das Chromatin, die Zellgrenzen und -form zwar gut, erwiesen sich jedoch als für meine Zwecke wenig geeignet, da die Centralkörper nach Einwirkung derselben nur äußerst schwer zu färben sind und es nur selten gelingt, die Kerne soweit zu entfärben, daß die Centralkörper selbst dann völlig deutlich sichtbar sind, wenn sie denselben dicht anliegen.

Die GiLSONSche Flüssigkeit ergab in vielen Fällen sehr schöne Resultate, erwies sich jedoch insofern als ungeeignet, als dieselbe dank ihrem Salpetersäuregehalt die Anwendung gewisser Farbstoffe, so z. B. des BiONDischen Dreifarbengemisches, unmöglich macht. So wurden denn die besten Resultate durch Sublimateisessig oder reine Sublimatlösung erzielt.

Die auf dem Mikrotom angefertigten Schnitte durch die mit Cederholzöl bearbeiteten und in Paraffin eingebetteten Hoden (für Leander Schnitte von 7,5 u, Crangon 10 g und Athanas 5 u Dicke) wurden entweder in HEiDEXHAixschem Eisenhämatoxylin oder in BiONDi-R.-HEiDEXHAixsckem Gemisch gefärbt. Durch die erstere Methode lassen sich besonders schöne Resultate bei Anwendung der Vorfärbung durch Bordeauxrot oder einfach durch GREXACHERSchen Boraxkarmin erzielen. Bei Anwendung dieser Färbung gelingt es bisweilen, Präparate zu erhalten, auf denen ausschließlich die Central- körper schwarz tingiert sind. Einen besonderen Wert erhalten solche Präparate dann, wenn sich die Centralkörper dem Kern eng au- schmiegen oder von den sie umgebenden Mitochondrien, die im Eisen- hämatoxylin eine ebenfalls tiefschwarze Färbung annehmen, verdeckt werden. Diese schwarze Färbung der Mitochondrien durch Eisenhäma- toxylin macht es nahezu unmöglich, ohne Bordeauxrotvorfärbuug ihre Abgrenzung vom Kern zu erkennen. Bei Anwendung der letzteren

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dagegen gelingt es häutig, bei entsprechender Entfärbung Präparate zu erzielen, auf denen die Kerne ein mehr oder minder blasses Aus- sehen zeigen, während die Mitochondrien sich als dunkelgraue oder schwarze Körner scharf von denselben abheben. Die spezifische Färbungsmethode derselben durch Kristallviolett nach der Professor BENDASchen Methode wollte mir gar nicht gelingen1 . Beim Studium der Mitochondrien, besonders in den Fällen, wo es schwerfällt, die- selben mit Hilfe der oben angeführten Methoden zu differenzieren, leistet die Dreifarblösung nach Bioxdi-R. -Heidexhain, bei deren An- wendung sich der Kern bläulich grün fingiert, während die Mitochon- drien eine intensiv rote Färbung annehmen, vorzügliche Dienste. An lebenden Zellen, in denen sie in Form stark lichtbrechender, der Oberfläche des beinahe strukturlosen Kernes dicht anliegender Körner auftreten, sind sie ebenfalls gut sichtbar.

Überhaupt machte ich beim Studium sowohl der Struktur der Spermien als auch ihrer Entwicklungsstadien in reichlichem Maße von der Beobachtung der lebenden Zellen Gebrauch, indem ich die Testikeln oder den Inhalt des Duct. ejaculat. in Seewasser oder in diesem isotonischen Lösungen zerzupfte. Am meisten brachten mich jedoch meinem Ziele in bezug auf das Verständnis der Zellform und der dieselbe bedingenden mechanischen Ursachen, im Verein mit der Mazerationsmethode und der Anwendung verschiedener Reagentien. die von Koltzofe empfohlene osmotische Methode näher.

Für das Studium der reifen Spermien bediente ich mich gleich- zeitig mit Schnitten auch aus dem zerzupften Inhalt des Duct. ejaculat. angefertigter Trockenpräparate, die durch Osmiumsäuredämpfe fixiert und durch verschiedene Farbstoffe (hauptsächlich nach der Bioxdi- schen Methode) tingiert oder aber nach der Vergoldungsmethode (nach Raxvier u. A.) bearbeitet wurden. Doch muß ich gestehen, daß ich aus den Trockenpräparaten im Vergleich zu den Schnitten nur sehr wenig Nutzen ziehen konnte.

Die Tafelabbildungen wurden mit Hilfe des AßBEsehen Zeichen- apparates mit dem Semiapoehromat 18b Homog. Immers.1 12) Reichert und Kompensocular 18 (Zeiss) auf der Höhe des Stativfußes, d. h. bei einer etwa 3500 fachen Vergrößerung entworfen. (Mit Hilfe dieses Oculars entwarf ich nur die Umrisse und wesentlichsten Details, wäh-

i) Als meine Arbeit schon im Druck war. gelang es mir vermittelst der modifizierten BEXDAschen von Meves angeführten Methode diese Bildungen zu färben, welche sich also sicher als Mitochondrien erwiesen haben.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

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rend die nebensächlicheren mit freier Hand mit weniger starken Ocu- laren [Kompensocular 6 und 81, derer ich mich beim Studium meiner Präparate meistens bediente, eingezeichnet wurden.) Die Textfiguren sind mit verschiedenen Systemen und bei verschiedener, in jedem ein- zelnen Falle besonders erwähnter Vergrößerung angefertigt.

Zur Erleichterung der Darstellung und zur Vermeidung einer störend wirkenden Buntheit suchte ich nur die Schattierungen, nicht aber die Farben wiederzugeben, wobei ich hauptsächlich auf die rich- tige und genaue Wiedergabe des Wesens der beobachteten Erschei- nungen bedacht war. Alle Zeichnungen der Tafel weisen deshalb ein und denselben Farbenton auf, welcher nur annähernd dem der Färbung meiner Hämatoxylinpräparate ähnelt. Sämtliche Abbildungen entsprechen bestimmten Zellen der Präparate, wTobei die Wahl der einen oder andern nicht durch die Güte, was einen zwecklosen Zeit- verlust veranlaßt hätte, sondern durch die für die Zeichnung be- quemste Lage der Zelle bestimmt wurde. Dabei wurden natürlich durch den Schnitt verunstaltete oder bei der Konservierung defor- mierte Zellen vermieden. Kein einziges Mal brachte ich nur einmal oder selten gesehene Bilder zur Darstellung; meist hätte ich mich vielmehr ebensogut sämtlicher Nachbarzellen desselben Präparates bedienen können. Ebensowenig bediene ich mich kombinierter Zeich- nungen.

III. Spermiohistogenese bei Leander adspersus.

Die letzten Teilungsphasen der Spermatocyten zweiter Ordnung und die Bildung der Spermatiden sind auf Fig. 1 und 2 der Tafel zur Darstellung gebracht. Bereits in dem Stadium der Teilungsana- phase, wenn am Äquator der Zelle eben eine schmale Einschnürung aufzutreten beginnt, zeigen die einzelnen Spindelfasern in der Teilungs- ebene unbedeutende Verdickungen, die, je näher dem Ende des Tei- lungsprozesses, besonders an Eisenhämatoxylinpräparaten, umso deut- licher hervortreten. Bei Vertiefung der Einschnürung nähern sich die Spiudelfasern (Verbindungsfasern, Centralspindel) einander mit ihren Verdickungen immer mehr, bis die letzteren endlich zur Bildung des kompakten ringförmigen Zwischenkörpers zusammenfließen. Die ganze Achromatinfigur nimmt eine sanduhrförmige, mit einem Binge an Stelle der Einschnürung versehene Gestalt an. Dieser ringförmige Zwischenkörper verwandelt sich durch weitere Kontraktion in ein kleines, dunkelfärbbares Körnchen, welches keinerlei Anteil am Auf- bau der Spermatide nimmt und meistens nach vollendeter Zellteilung

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Th. Spitschakoff

außerhalb derselben zurückgelassen wird. Ein ebensolcher, noch deutlicher ausgeprägter Zwischenkörper bildet sich bei der Teilung der Spermatocyten erster Ordnung. Wie mir scheinen will, kommt demselben eine rein mechanische Bedeutung zu: die Kontraktion an der den ringförmigen Zwischenkörper bildenden kontraktilen Substanz der Spindel nimmt ihren Fortgang und trägt durch Zusammen- schnürung der ganzen Spindel an einem Punkt zur Trennung der beiden Hälften der letzteren bei. Wenn wir das Schicksal der Spin- del während der eben beschriebenen unmittelbar sich anschließen- den Stadien verfolgen, so können wir uns unschwer davon über- zeugen, daß die einzelnen Fasern derselben derart zusammen- gewunden erscheinen, als ob die Kerne, denen sie sich während der letzten Teilungsmomente anheften, eine Drehung um die Längs- achse der in Teilung begritfenen Zelle in einander entgegengesetzter Richtung erfahren hätten. Nach vollendeter Teilung der Zellen lassen sich noch häutig im Protoplasma derselben der Achse nach umeinandergewuudene und nach und nach sich auflösende Reste der Spindelfasern erkennen. Dadurch erklärt sich die in der eben entstandenen Spermatide anfangs mehr oder weniger fibrilläre, später- hin nach und nach verlorengehende Struktur. Später können die einzelnen Fasern zerfallen und sich miteinander verfiechtend den Eindruck einer Wabenstruktur hervorrufen. Außer den Zerfallpro- dukten der Spindel stoßen wir zum Ende des Teilungsprozesses im Protoplasma auf verschiedene, in Form von mehr oder minder großen dunkel färbbaren Körnern auftretende Einschlüsse. Da die Auf- fassung derselben in diesem Stadium als Mitocliondrien mir wenig begründet scheint, so bin ich eher geneigt, dieselben einfach als Pro- dukte des Metabolismus der Zelle zu betrachten.

Die Centralkörper behalten in der größten Mehrzahl der Fälle nach der Teilung ihre periphere Lage bei und liegen dieselben in der jungen Spermatide stets an der Oberfläche der Zelle. Bisweilen läßt sich ein noch eine gewisse Zeit über erhaltenbleibender Zu- sammenhang derselben mit dem Kern durch nicht mehr färbungsfähige und in Auflösung begriffene Reste der Zugfasern (Polfäden) der Achromatinfigur1) erkennen. Die für die Teilung der Spermatocyten erster Ordnung äußerst charakteristische Zweiteilung des Ceutralkörpers.

1 In den Fällen, wo der Centralkörper dem Kern zu dicht anliegt, kann in letzterem eine kleine zur Aufnahme derselben bestimmte Vertiefung auftreten. (Fig. 2 der Taf. I.)

Spermien und Spenniohistogenese bei Cariden.

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die noch vor der endgültigen Trennung der in Teilung begriffenen Zellen eintritt, findet bei der Bildung der Spermatiden von Leander niemals statt und bleibt dieselbe die ganze Zeit der anfänglichen Verwandlungen der Spermatide hindurch ungeteilt. Ein dem Idiozom (Centrotheke) ähnliches Gebilde kommt gleichfalls nicht zur Anlage.

Die Kerne bestehen zum Beginn der Teilung deutlich aus ein- zelnen, sich späterhin in Tochtersterne anordnenden Chromosomen. Nach Entstehung der letzteren, d. h. zur Zeit der endgültigen Tren- nung der Zellen findet jedoch ein Zusammenfließen der einzelnen Chromatinelemente statt, das aller Wahrscheinlichkeit nach mit der beginnenden Verflüssigung der Kernsubstanz im Zusammenhang steht, so daß der Kern nach und nach eine rundliche Gestalt und fast homogene Struktur annimmt. Nach beendeter Teilung oder kurz vor Schluß derselben erleiden die Kerne von neuem eine Drehung in einander entgegengesetzter Richtung, und zwar auf folgende Weise: stellen wir uns die Teilungsachse als ursprünglich in der Ebene des Präparates liegend vor, so würden die Drehungsachsen der Kerne perpendikulär zu derselben gerichtet sein. Der eine führt eine Um- drehung in der Richtung des Uhrzeigers aus, wobei er einen Bogen von etwa 45° beschreibt, während der andre eine ganz ähnliche, nur entgegengesetzte Bewegung ausführt.

Im folgenden können die in der Spermatide statttindenden Ver- änderungen im wesentlichen in drei, miteinander zwar durch Über- gänge verbundene, doch leicht folgendermaßen zu charakterisierende Phasen eingeteilt werden:

1. Die Veränderungen im Kern und Protoplasma.

2. Die Herausdifferenzierung der Mitoch ondrien und Bildung der dreiteiligen Spermatide und endlich

3. die Teilung und endgültige Ausbild ung der Central- körper, ebenso wie die endgültige Formierung des Sper- miums.

Erste Phase (Fig. 3 — 10 der Tafel).

Bald nach der endgültigen Trennung der Spermatiden erleidet der Kern derselben eine Reihe von interessanten Veränderungen, welche aller Wahrscheinlichkeit nach mit der »Verflüssigung« desselben im Zusammenhang stehen und äußerlich, morphologisch in erster Linie im Verlust der ursprünglichen Fähigkeit des Chromatins, einzelne Fäden zu bilden, zum Ausdruck kommen. In diesem Stadium zeigt der Kern das Aussehen eiues nahezu homogenen, durch

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Th. Spitschakoff

verschiedene Kernfarben intensiv färbbaren Bläschens bzw. Kügel- chens, in welchem es jedoch schwerfällt, das Vorhandensein irgend- einer Struktur zu entdecken (Fig. 2, Taf. I). Das Chromatin nimmt in diesem Stadium augenscheinlich hauptsächlich an der Oberfläche des Kernes als ununterbrochene Kortikalschicht Stellung. Doch bald, häutig noch vor der endgültigen Trennung der Zellen, macht sich im Kern das Auftreten von rundlichen oder mehr oder weniger ovalen Vacuolen von verschiedener Größe bemerkbar, die sich anfangs ziemlich regelmäßig an der Oberfläche desselben anordnen. Dieses Stadium entspricht der Fig. 3 der Tafel. Auf dieser Abbildung lassen sich noch die Reste der Spindel in Form von bereits sich in Körner auf lösenden Fäden erkennen; der Centralkörper behält hier häufig noch ebenso wie während der nächstfolgenden Stadien Fig. 4 u. 5, Taf. I) seine periphere Lage bei. Selbstverständlich läßt sich der- selbe nur dann entdecken, wenn er in die Schnittebene zu liegen kommt.

Der Vacuolisierungsprozess des Kernes nimmt weiterhin einen solchen Fortgang, daß die einzelnen Vacuolen zusammenfließend sich vergrößern. Letztere Erscheinung ist an dem dem Centralkörper gegenüberliegenden Kernpol besonders in die Augen fallend. Hier tritt durch Zusammenfließen mehrerer Vacuolen stets eine große, immer mehr anwachsende Vacuole auf, die nach und nach die ganze färbbare Substanz des Kernes nach der ihrem Entstehungsort gegen- überliegenden Seite, d. h. dem den Centralkörper enthaltenen Pol verdrängt. Die Vacuole wird auf diese Weise an der Seite, wo sie ihren Ursprung nimmt, nur von der nach Bioxdi-R. Heidexhaix rot färbbaren feinen Kernmembran begrenzt (Fig. 4 u. 5 der Taf. I).

Die übrigen, an der Bildung der einen großen nicht teilnehmenden Vacuolen fassen meist an der dem Centralkörper zugekehrten Peri- pherie des Kernes Stellung. Der Centralkörper nähert sich seinerseits dem nun kelchförmigen Kern, dessen konkave Seite von der immer größer werdenden Vacuole angefüllt wird, und schmiegt sich der Oberfläche derselben an. Im optischen Durchschnitt weist der Kern während dieser Stadien (Fig. 5, 6 u. 7 d. Taf. I) eine halbmond- oder kreissegmentförmige Gestalt auf.

Während aller beschriebenen Stadien lassen sich im Protoplasma der Zelle keinerlei wesentliche Veränderungen konstatieren und der Zellkörper erscheint deutlich abgegrenzt. Von den folgenden Momenten jedoch an, wenn der Kern statt einer konkav-konvexen, kelch- förmigen .im optischen Durchschnitt sichelförmigen) eine flachkonvexe

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

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Gestalt annimmt, büßen die äußeren Grenzen der einzelnen Zellen immer mehr und mehr ihre Deutlichkeit ein und das Protoplasma gewinnt deutliche Anzeichen des Zerfalls. Die Zellgrenzen ver- schwimmen endlich völlig, so daß auf Schnitten durch den Testikel der ganze Inhalt des Follikels in der Art eines Syncitiums, in dessen desorganisiertem Protoplasma die einzelnen Kerne suspendiert sind, sich darstellt. Unverändert bleibt nur die die große Vacuole umgebende, feine Protoplasmamembran des Kernes (Fig. 7, 8 u. 9 der Taf. I).

Die weiterhin im Kern stattfindenden Veränderungen lassen sich folgendermaßen kurz zusammenfassen: Die durch Hämatoxylin und Methylgrün intensiv färbbare Kortikalschicht verschwimmt gewisser- maßen in der übrigen, nur schwach tinktionsfähigen und wahrschein- lich flüssigeren Substanz der Vacuolen. Die scharfe Begrenzung der letzteren geht verloren, und der ganze Kern gewinnt endlich ein bis zu einem gewissen Grade »gemasertes« Aussehen. Dieses Stadium ist auf der Fig. 8 der Taf. I, wo sich diese »Maserung« deutlich zu erkennen gibt, dargestellt.

Der anfangs rundliche, abgeplattete Kern verändert, augenschein- lich im Zusammenhang mit der fortschreitenden »Verflüssigung« des- selben, bald seine Form. Derselbe beginnt an den Wandungen der Vacuole zu verfließen und füllt dieselbe endlich ganz aus (Fig. 9 und 10 der Taf. I). Diesen Moment halte ich für besonders charak- teristisch im Verflüssigungsprozeß des Kernes. Letzterer nimmt bei Tinktion durch Methylgrün eine bläulichgrüne Färbung an, wobei die Äderchen oder Fädchen nur durch ihre etwas intensivere Färbung hervortreten. Während der nächstfolgenden Stadien verliert sich diese »Maserung« nach und nach, so daß der Kern erst eine etwas unbestimmbare Struktur gewinnt und endlich ein ganz homogenes Aussehen zeigt. Am reifen Spermium fingiert sich derselbe ganz einförmig, und es gelang mir nicht, im Spermiumkopf (-kern) auch nur die geringste Struktur zu bemerken. Bei Anwendung des Drei- farbengemisches nach Biondi nimmt der Kern eine eintönig bläulich- grüne Färbung an und besteht derselbe hier, aller Wahrscheinlichkeit nach, aus flüssiger Substanz. Doch werde ich auf den Aggregat- zustand des Kernes noch weiter unten zurückkommen.

Kehren wir nun zu dem auf Fig. 10 wiedergegebenen Stadium zurück. Wir sehen hier, daß die Kernsubstanz (die Umwandlungs- produkte des ursprünglichen Kernes der Spermatide) bereits die ganze Vacuole ausfüllt und nur von einer feinen Protoplasmamembran (dem Rest der Kernmembran der Spermatide) umhüllt wird, so daß

Archiv f. Zellforschung. III. 2

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Th. Spitschakoff

die ganze Zelle die Gestalt einer stark vorgewölbten Linse annimmt. Der ungeteilte Centralkörper behält nach wie vor seine periphere Stellung bei und vergrößert sich nur ein wenig (quillt an?), so daß er selbst an lebenden Zellen als stark lichtbrechendes Körnchen sichtbar wird. Von diesem Moment an treten die für die

Zweite Phase der Spermiohistogenese (Fig. 11 — 14 der Taf. I). bezeichnenden Umwandlungen in Erscheinung.

An der Peripherie der Spermatide, an der dem Centralkörper zugekehrten Seite, die wir als »Schwanzpol« derselben bezeichnen wollen, beginnt sich eine körnige Struktur bemerkbar zu machen (Fig. 11 der Taf. I). Diese Körnchen tingieren sich durch Eisen- hämatoxylin mit Bordeauxrotvorfärbung dunkelgrau oder schwarz, während die Anwendung des Dreifarbengemisches nach BiondU R. Heidexhain eine intensiv rote Färbung veranlaßt. Die Körnchen bilden eine gleichmäßige, sich über die ganze Oberfläche des Schwanz- poles der Spermatide verbreitende und bei ihrer weiteren Entwick- lung denselben wie eine Kappe überziehende Schicht (Fig. 12 der Taf. I). Doch ist die Färbung der einzelnen Körnchen keine gleich intensive; die dunkleren und größeren fasse ich als Mitochon- drien1), d. h. als den »Halskörnern« der Spermatiden von Galathea und Pagurus (nach den Befunden Koltzoffs) homologe Gebilde auf. Weiterhin sondern sich diese dunklen Körner von denen der übrigen schwach färbbaren feinkörnigen Substanz, im Verein mit welcher sie die obenerwähnte Kappe bilden, und ordnen sich als dem Kern eng anliegende kompakte Schicht an. Hier bleiben sie, ohne weitere Veränderungen zu erleiden, bis zum Abschluß aller Umwandlungen der Spermatide und behalten dasselbe Aussehen auch im reifen Spermium bei. Sowohl während der verschiedenen Entwicklungs- stadien als auch in der reifen Samenzelle lassen sich dieselben auch in der lebenden Zelle unschwer in Form stark lichtbrechender Körnchen, die bei Anwendung einer schwachen zirka 0,5 % igen) Ätzkalilösung (Textfig. 1) besonders deutlich zutage treten, erkennen. Diese Gebilde verfügen Uber eine recht bedeutende Widerstands- fähigkeit, und selbst eine siebentägige Mazeration in Seewasser scheint keinen zerstörenden Einfluß zu haben.

Was die schwach färbbare feinkörnige Substanz, in der anfangs die Mitochondralkörner eingebettet waren, anbetritft, so geht die

1 Siehe »Untersuchungsmethoden« — Anmerkung.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

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körnige Struktur derselben zu der Zeit der Differenzierung der Mito- chondrien in die dem Kern anliegende Schicht allmählich verloren. Nach und nach nimmt dieselbe ein vollständig homogenes Aussehen an und bedeckt als helle, durch Eisenhämatoxylin kaum färbbare Schicht den Schvvanzpol der Spermatide (Fig. 14 der Taf. I).

Aus dieser Schicht nimmt späterhin der chitinöse Schwanzstachel des Spermiums sei- nen Ursprung, weshalb ich dieselbe ferner- hin auch als »chitinogene Schicht« oder der Ähnlichkeit in der Entstehung des Stachels und der Kapsel von Galathea wegen als »Kapselschicht« bezeichnen will. So stellt sich denn die Spermatide von Leander , ent- sprechend derjenigen von Galathea und Pagurus , während des geschilderten Sta- diums als dreiteiliges Gebilde dar und setzt sich aus dem Kern, der Mitochondral- und der chitinogenen (bzw. Kapsel-) Schicht zu- sammen. Diese drei Abschnitte sind wie Stockwerke übereinandergelagert. Der Centralkörper behält während der ganzen Dauer des Differenzierungsprozesses der chitinogenen und der Mitochondrienscbicht seine ursprüngliche Lage an der Peripherie des Kernes bei und läßt sich während der ander naCh Einwirkung einer den Fig. 11, 12 u. 13 der Taf. I entsprechen- °.5°/ogeD KOH-Losung. Der Kopf

r ist aufgequollen ; die Mitochon-

den Stadien nur äußerst schwer von den nahe- arien treten deutlich hervor, zu ebenso intensiv gefärbten Mitochondral- hL’"« Sßes°dJ

körnern unterscheiden. Nach Differenzierung Stativs,) vergr. c. isno. der letzteren bleibt derselbe in der chitino- genen Schicht der Spermatide liegen. Dieser Moment leitet die dritte Phase der Entwicklung der Spermatide ein, für die die Aus- bildung der Centralkörper und die mit letzterer im Zusammenhang stehende Form Veränderung der chitinogenen Schicht, welche sich in den mächtig entwickelten Schwanzfortsatz (Stachel) des reifen Spermiums umwandelt, bezeichnend ist.

Die dritte Phase.

Bald nach Differenzierung der Schichten der Spermatide teilt sich der Centralkörper, indem er sich häufig der Peripherie wieder

2*

Fi»-. 1.

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Th. Spit8ckakoff

nähert, in zwei Tochterkörperchen (Fig. 15 der Taf. I). Häufig tritt diese Teilung noch vor endgültiger Differenzierung der chitinogenen und der Mitochondrienschicht, selbst während der den Fig. 10 u. 11 der Taf. I entsprechenden Stadien ein, doch können solche Aus- nahmefälle nicht als eine typische Erscheinung angesehen werden. Nach der Teilung drehen sich die beiden- Centralkörper auf die Weise, daß der eine dem Kern mehr genähert ist — proximaler Centralkörper — , während der andre der Peripherie zugewandt ist — distaler Centralkörper.

Beide Centralkörper fassen längs der Achse der Spermatide, welche die künftige Achse des reifen Spermiums andeutet, Stellung (Fig. 16 u. 17 der Taf. I).

Die chitinogene Schicht bildet gleichzeitig mit der Drehung der Centralkörper eine kleine Erhebung (Fig. 17 der Taf. I) oder mehr

Fig. 2.

♦

ln der chitinugenen Schicht ron Leander bei der Drehung der Centralkörper nach deren Teilung auftretende Papille. Reichekt Semiapochr. 18 b. Oc. 18. Vergr. c. 3500.

oder weniger ausgesprochene Papille (Textfig. 2' über denselben. Bereits im Stadium der Tafelfig. 17 macht sich häufig im distalen Centralkörper ein gewisses Größenwachstum bemerkbar. Beide Central- körper treten zwar ein wenig auseinander, bleiben jedoch miteinander durch die »Centrosomalfäden« verbunden, die je nach dem Entfärbungs- grade des betreffenden Präparates mehr oder weniger deutlich zutage treten (Fig. 18 u. 19 der Taf. I).

Die folgenden Umwandlungen, welche der distale Centralkörper zu erleiden hat, bestehen in der Volumenzunahme1) und der Streckung derselben der Längsachse nach, wobei er allmählich die Gestalt eines Stäbchens (Röhrchens?) annimmt, welches während gewisser Stadien an ein Ausrufungszeichen erinnert (Fig. 20 — 22 der Taf. I).

*) Anfangs quillt derselbe ähnlich einem Flüssigkeitstropfen oder der TKAUBEsehen künstlichen Zelle ud. Die Ähnlichkeit mit der letzteren wird noch größer, wenn wir eine auch im gegebenen Falle äußerst wahrscheinliche Ein- teilung der Substanz des Centralkörpers in eine (festere; Rindenschicht und eine (flüssigere} Marksubstanz voraussetzen. Vgl. Koltzoff, Studien über die Gestalt der Zelle. I Untersuchungen über die Spermien der Dekapoden.

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Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

Häufig macht sich zwischen den beiden Centralkörpern noch ein dunkelfärbbares Körnchen, welches in Gestalt und Größe mit (lern

proximalen Centralkörper übereinstimmt, bemerkbar. In diesem lalle

i (vgl. Fig. 3 u. 5 im Text) verbindet der Centrosomalfaden dasselbe ent- weder mit dem proximalen oder mit dem distalen Centralkorper, oder kann dieser Faden ganz fehlen. Niemals steht dieses Gebilde je- doch gleichzeitig durch Fäden mit beiden Centralkörpern in Ver

‘ Fig. 3.

Centralkörpern. Vergr. 3500.

bindung. Die Erklärung dieser Erscheinung ist meiner Ansicht nach im Ursprung dieses festen »intermedialen« oder Zwischenkorperchens zu suchen. Die Substanz der Centralkörper ist bei den Dekapoden keine homogene, sondern setzt sich, nach den Angaben Koltzofis, aus einer dichteren Rindenschicht (»Centrogel«) und einer flüssigeren Marksubstanz (»Centrosol«) zusammen. Der »Centrosomalfaden« ist wohl aller Wahrscheinlichkeit nach seinem Ursprünge nach dieser letzteren dadurch zuzurechnen, eine Voraussetzung, die auch durch das Verhalten desselben den Farbstoffen gegenüber bestätigt wird. (Durch Hämatoxylin tingiert er sich weniger intensiv als die C entra - körper selbst. Nur bei schwacher Entfärbung erscheint er ebenso

Th. Spitschakoff

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tiefschwarz. Beim Auseinandertreten der Centralkörper kommt es zwischen ihnen folglich zur Bildung eines mehr oder weniger flüssigen und ziehigen Fadens, welcher bei einer die Kohäsionskraft über- steigenden Ausspannung durch Zerreißen noch einem zwischen, den beiden Centralkörpern gelegenen Körnchen den Urspruug geben kann. In Abhängigkeit von der Stelle des Risses kann letzteres entweder mit einem der Centralkörper in Verbindung bleiben oder aber, wenn der Riß die Mitte getroffen hat, sich zu einer Kugel zusammenballen und selbständig werden.

Als auf eine interessante Erscheinung weise ich darauf hin, daß ich bei Anwendung von Pikringemischen zu Konservierungszwecken (diese Gemische haben überhaupt die Eigentümlichkeit, leicht eine gewisse Schrumpfung der Centralkörper hervorzurufen in reifen oder fast reifen Spermien stets statt des einen proximalen Centralkörpers deren zwei beobachten konnte, wobei es mir in keinem einzigen Falle gelang, den Centrosomalfaden zu entdecken ^Textfig. 3, 5 u. 6).

Die letzten Entwicklungsstadien des distalen Centralkörpers werden nun dadurch charakterisiert, daß der hintere Abschnitt des- selben sich in eine Spitze auszieht (Fig. 23 — 24 der Taf. I), wobei die denselben als dünne Schicht überziehende chitinogene Substanz demselben folgend dem zugespitzten Stachel des reifen Spermiums den Ursprung gibt.

IV, Vergleichende Morphologie der Caridenspermien.

Das reife Spermium von Leander adspersus Rath (= rectirostris Zadd. stellt ein nagelförmiges Gebilde dar, dessen verbreiterter Teil durch den Kern gebildet wird, welcher von rückwärts wie von einer Kappe von der kompakten, der hinteren (»chitinogenen«) Schicht der Spermatide ihre Entstehung verdankenden Substanz bedeckt ist Textfig. 8 . Diese Kappe geht, sich unmittelbar hinter dem Kopf stark verjüngend, allmählich in die Spitze oder den Schwanzstachel des Spermiums, der von der Substanz des distalen Centralkörpers ausgefüllt wird, über. Vorn setzt sich die besagte Kappe an der vorderen, freien Oberfläche des Kernes allmählich in eine feine Protoplasmamembran fort, die. wie ihre Entwicklungsgeschichte be- weist, aus der Protoplasmamembran des ursprünglichen Kernes der Spermatide entsteht. Die Mitochondrien liegen als kompakte körnige Masse dem Kern dicht an, indem sie sich an dessen hinterer, dem Stachel zugekehrter Oberfläche anordnen. Der proximale Central-

Spermien und Spermiokistogenese bei Cariden.

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körper liegt unmittelbar hinter den Mitockondrien an der Übergangs- stelle des erweiterten Teiles der Kappe in den Stachel. Sowohl die Kappe als auch deren Stachel müssen in Anbetracht ihrer Wider- standsfähigkeit verschiedenen Keagentien gegenüber als aus Chitin oder doch aus einer diesem sehr ähnlichen Substanz bestehend an- gesehen werden. Ich unterwarf den durchgehend aus reifen, unter- einander durch eine zähe und ziehige Masse zu wurstförmigen Gebilden verbundenen Spermien bestehenden Inhalt des Ductus ejaculatorius

Fig. 4.

b &

Spermien von Leander adspersus.

a, b. Nach halbstündigem Kochen in lU0/'oiger KOH-Lösung (schwach mit Pyrogallul gefärbt), c, d.

Nach 8-stündiger Bearbeitung durch Pepsin, e, f. Nach S-stündiger Bearbeitung durch Trypsin.

Seib. Ob. V. Oc. 3. Vergr. c. 340.

einem längeren (zirka 30 Minuten) Kochen in 5—10 % iger KOH- Lösung. Nachdem ich durch Zentrifugieren den ausfallenden Satz abgetrennt und den Laugeüberschuß durch Auswaschen in destil- liertem und auch mit Essigsäure angesäuertem Wasser entfernt, er- hielt ich stets eine große Menge, teils aber ganz unverändert gebliebener » Kappen c. Diese Bearbeitungsmethode ergibt bessere Resultate, wenn man den Inhalt des Ductus ejaculatorius nicht direkt in eine 10 % ige KOH-Lösung bringt, sondern den Laugegehalt durch allmählichen Zusatz von konzentrierter KOH-Lösung zu der die Spermien ent- haltenden, dem Seewasser isosmotischen NaCl -Lösung erhöht. Der Ersatz des Seewassers durch eine NaCl-Lösung ist insofern günstig, als die in ersterem enthaltenen und sich bei Zusatz von KOH in

24

Th. Spitschakoff

Gestalt von Hydraten absetzenden metallischen Verbindungen das Experiment wesentlich verdunkeln.

Nach dieser Behandlung färbte ich die Kappen in alkoholischer Pvrogallollösung oder in Jod-Chlorcalcium. Bei dieser Bearbeitung ließen sich stets die für das Chitin charakteristischen Färbungen er- zielen. Schwache mineralische Säuren lösten in kaltem Zustande den Satz nicht, ebenso kochendes Wasser, Alkohol, Äther, Essigsäure, während starke mineralische Säuren die völlige Auflösung herbei- führten. Ich unterwarf endlich die Spermien von Leander einer acht- stündigen Einwirkung von Verdauungsfermenten bei einer Temperatur von 37 — 38° C. Zu diesem Zweck wurde das Pepsin in 0,18 ^igem HCl, das Tripsin in 0,3 % igem Ka^CC^ gelöst. Im ersteren Falle ging augenscheinlich nur die protoplasmatische Kernmembran in Lösung über, während der Kern selbst und die Chitinkappe mit ihrem Stachel unversehrt blieb. Bei Anwendung des zweiten Ferments wurde auch der Kern zerstört und blieben die zum Teil verunstalteten Kappen übrig. Leider hatte ich nicht die Möglichkeit, auch die Reaktion zur Erhaltung von Glykosamin (Chitosamin), dessen charakteristische Eigentümlichkeit es ist, in alkalischen Lösungen Kupferhydroxyd zu reduzieren, anzuwenden, doch beweisen schon die oben angeführten Experimente, wie mir scheint, zur Genüge, daß wir es in den Kappen mit Chitin oder doch mit einer diesem letzteren nahe verwandten Substanz zu tun haben. So erfährt die morpho- logische Übereinstimmung dieser Gebilde mit den chitinösen Schwanz- kapseln der übrigen Dekapoden durch die eben angeführten Experi- mente nur eine nochmalige Bestätigung.

Wollen wir nun suchen, auf Grnnd der Daten der Spermiohisto- genese uns über den Zusammenhang der Caridenspermien mit dem gewöhnlichen beweglichen Typus geschwänzter Spermatozoen einer- und den unbeweglichen Spermien nahe verwandter Tiergruppen andrerseits Klarheit zu verschaffen. Es erscheint äußerst bequem, der Homologisierung einerseits den Bau und die Entwicklung der Urodelaspermatozoen (z. B. derjenigen von Amphi uma oder Salamandra) als sich dem WALDEYERSchen Schema1) bedeutend nähernden und den Bau der Galathea- und Pagurus- Spermien als der am ein- gehendsten untersuchten und für die Decapoda macrura typischen andrerseits zugrunde zu legen.

*) Vgl. Hertwigs Handbuch d. Entw.-Gesch. d. Wirbeltiere, Waldeyer: »Die Geschlechtszellen«. Fig. 6, S. 100.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

25

Auf Grund der Spermiogenese läßt sich das Urodelenspermato- zoon (Textfig. 8A) im wesentlichen in folgende Abschnitte einteilen:

1. Der Kopf, welcher sich aus dem dem Kern der Spermatide seine Entstehung verdankenden »eigentlichen Kopf« uud dem Perforatorium1), das sich aus der Centrotheke fldiozom) entwickelt, zusammensetzt.

2. Der Hals — der zwischen dem hinteren Kopf (Kern-) abschnitt und dem vorderen Teil (vorderen Ringe) des distalen Centralkörpers eingeschaltete Teil. (Bei Salamandra wird dieser ganze Distrikt von dem proximalen Centralkörper gebildet.)

3. Der Schwanz — der ganze übrige Teil des Spermatozoon vom Vorderende des distalen Centralkörpers nach rückwärts. Im Schwanz läßt sich noch das zwischen dem vorderen und hinteren »Ringe» des distalen Centralkörpers eingelagerte »Verbindungsstück« (pars conjunctiva) unterscheiden. Die Vergleichung der geschwänzten Spermatozoen andrer Tierformen mit dem von uns als Grundtypus angenommenen zeigt, daß sich alle Abweichungen von dem letzteren hauptsächlich auf die ungleichmäßige Entwicklung uud Differenzierung der oben angeführten Abschnitte zurückfiihren lassen. Eine besondere Unbeständigkeit zeigt in dieser Beziehung das »Verbindungsstück« des Schwanzes, der in den Fällen, wo der distale Centralkörper seine völlige Ausbildung nicht erreicht und keinen hinteren Ring bildet, entweder stark reduziert sein oder aber ganz ausfallen kann. Ein nicht weniger unbeständiges Gebilde stellt das Perforatorium dar, welches in gewissen Fällen eine äußerst hohe und komplizierte Ausbildung erlangt, während es in andern völlig fehlt (Teleostei).

Auf Gruud spermiohistogenetischer Daten läßt sich auch das Caridenspermium in die oben angeführten Abschnitte einteilen:

1. Der Kopf — der erweiterte, durch die Umwandlung des Kernes der Spermatide entstehende Teil des Spermiums.

2. Der Hals — der zwischen dem Kern und dem Vorderende des distalen Centralkörpers gelegene Abschnitt. Derselbe umschließt den proximalen Centralkörper und die dem Kern anliegenden Mitochondrien.

3. Der Schwanz, welcher aus einem chitinösen Stachel besteht der den in ein zugespitztes Stäbchen auswachsenden distalen Central- körper umhüllt.

Ich kann nicht die geringste Begründung für die Auf- fassung des Chitinstachels als Vorderende des Spermiums

1 Syn. Perforatorium = Acrosoma (Lenhosskk), Spieß (Retzius).

26

Th. Spitschakoff

oder als Homologon des Perforator iu ms entdecken, da in keinem einzigen Ent Wicklung s Stadium der Sperma- tide eine Centrotlieke oder ein ähnliches Gebilde zur An- lage kommt. Außerdem umschließt der Stachel den distalen Central- körper, welcher in sämtlichen uns bekannten Fällen stets dem Schwanzabschnitt des Spermiums angehört.

Was nun den erweiterten Vorderabschnitt des Spermiums an- betrifft, so drängt sich uns. wenn wir alles oben Gesagte zusammen- fassen, leicht die Überzeugung auf. daß wir in demselben tatsächlich den Kopf vor uns haben. Viel schwieriger erscheint schon die Fest- stellung des H alsabschnittes. da derselbe bei Leander nur wenig deutlich zutage tritt. Doch bei Anwendung der Boraxkarminfärbung

Fig. 5.

a

l

a. Spermium von Crangon maculosHS. Boraxkarmin- und Eisenhämatoxylinfärbung nach Fixierung durch Pikrinsäure, ö. Spermium von Leander adspersus nach gleicher Bearbeitung. Der Stachel hat sich zusammen mit der ringförmigen Verdickung der dist. Centralkörper abgelöst. Vergr. 3500.

mit nachfolgender Bearbeitung durch Eisenhämatoxylin gelingt es bisweilen (besonders an durch Pikrinsäure fixierten Objekten), im bereits ausgebildeten distalen Centralkörper zwei Abschnitte, einen ringförmigen, dunkelfärbbaren vorderen und einen den Stachel voll- ständig ausfülleuden, schwächer tingierten hinteren herauszudiffen- zieren (Textög. 5).

Den vorderen Teil des distalen Ceutralkörpers halte ich infolgedessen für dem vorderen Ringe bei Salamandra , also für die hintere Grenze des Halsabschnittes homolog, wobei dem letzteren sowohl der den proximalen Central- körper enthaltende Teil als auch die dem Kern anliegen- den Mitochondrien zugerechnet werden müssen. Als Be- stätigung dieser Annahme kann meiner Ansicht nach die Vergleichung der Spermien von Leander mit denen gewisser andrer Caridae, z. B. denen von Atlianas nitescens vgl. Textfig. 6) oder Sicyonia sculpta

Spermieu und Speriniohistogenese bei C'arideu.

27

Fig. 6.

a. Spermium von Athanas tiitescens

Vergr. c. 2000.

b. Noch nicht ganz ausgebildetes Spermium von Sicyonia sculpta nach

Koltzoff. Tergr. 3500.

dienen, bei welchen der Halsabschnitt deutlich in Gestalt einer kleinen Erhöhung, von deren Mitte aus sich hier der Stachel erhebt, hervortritt.

Bei Anwendung kalter KO H -Lösungen, welche ein Aufquellen des ganzen Lermcfe/'-Spermiums verursachen, wird der Halsabschnitt nicht selten stärker aufgebläht als der Schwanzteil, wobei die Grenze zwischen den beiden Abschnitten völlig mit der Grenze des Halsteiles, d. h. dem Vorderabschnitt des distalen Central- körpers, übereinstimmt, so daß das ganze Spermium seiner Gestalt nach gewisser- maßen an das Spermium von Athanas er- innert (Textfig. 7).

Interessant ist die Tatsache, daß der Schwanzstachel in gewissen Fällen durch mangelhafte Konservierung oder dank

mechanischer Ursachen, z. B. den Druck auf das Deckgläschen) sich ablöst, wobei die Bruchstelle in der größten Mehrzahl der Fälle mit der ringförmigen Verdickung des distalen Centralkörpers übeinstimmt. Letztere bleibt dabei mit dem Schwanzstachel in Ver- bindung. Diese Erscheinung birgt vielleicht einen gewissen Hinweis auf die physiologische Bedeutung der Grenze des Halsabschnittes, an welcher in gewöhnlichen Fällen (Beobach- tungen an beweglichen fadenförmigen Sper- matozoen) bei der Befruchtung die Trennung des Spermiums stattfindet, wobei der den proximalen Centralkörper enthaltende Hals mit dem Kopf in das Ei eindringt, während sich der Schwanz ablöst.

Nachdem wir die Homologie der Teile des Krevettenspermiums mit denen des ge- wöhnlichen Spermientypus festgestellt haben, läßt sich auch unschwer der Vergleich zwischen

den ersteren und den für die Macrura reptantia typischen Galathea- und Pagurus- Spermien führen (Textfig. 8Dj. Beim Studium der Spermiogenese sowohl der einen als der andern begegnen wir in beiden Fällen gleicherweise dem Stadium der dreiteiligen Sper-

Ffe. 7.

/

1

öpermium

von Leander ad- spersus nach Einwirkung einer 0,5°/oigen KOH-Lösung. Quellen des Halsabschnittes. SEiB.Imm. 1 i2.0c. 3. Vergr. 1S00.

28

Th. Spitschakoff

rnatide. Doch während in der chitinogeuen (Kapsel-) Schicht bei Galathea und Pagurus eine äußere Kapselhülle und ein inneres, den distalen Centralkörper umkleidendes Röhrchen l) sich herausdifferen- zieren, findet dies bei Leander nicht statt. Die chitinogene Schicht bleibt einheitlich und streckt sich einfach, dem wachsenden distalen

Fig. 8.

Cmw

Vergleichende Morphologie der Caridenspermien. A. ürodelenspermatozoon (ein wenig schematis'eit). B. Zeandfr-Spenninm. C. Pasip/iea-Spermium (nach Gkobbes). D. Gaiaföra-Spermium (n. Koltzoff). cap. Samenkopf, Kern; Pf. Perforatorium ; coli. Halsabschnitt; cau , Schwanz; c.a. proximaler Central- körper; c.pJ n. c.p.n vorderer nnd hinterer Abschnitt des distalen Centralkörpers; proc.c. Halsfortsätze.

Centralkörper folgend, und überzieht denselben mit einer dünnen, nach und nach erhärtenden Hülle, ähnlich einem zähflüssigen Tropfen, der sich hinter einem benetzten festen Stäbchen herzieht. So ist denn der einschichtige Stachel des Lecmcfer-Spermiums als der ganzen chitinösen Schwanzkapsel der Galathea- und Pa^ras-Spermien liomo-

b Vgl. Koltzoff, Taf. I u. II.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

29

log aufzufassen und kann derselbe auf keine Weise als den drei Halsfortsätzen der letzterwähnten Spermien morphologisch gleich- wertiges Gebilde angesehen werden. Was die Halsfortsätze anbetrifft, so differenzieren sich bei Leander ebenso wie bei den andren von mir untersuchten Vertretern der Familie Caridae die Mitochondrien- körner nicht in Fortsätze, sondern liegen vielmehr als kompakte Masse dem hinteren, dem Schwanzstachel zugekehrten Ende des Kernes an. Übrigens finden sich in der unlängst erschienenen Arbeit Grobbens *) Hinweise auf in dieser Beziehung vorkommende Übergänge. So be- schreibt der Autor die von ihm einmal im frischen Zustande unter- suchten Spermien »der seltenen, in mancher Beziehung ursprüngliche Charaktere aufweisenden Caridide Pasiphaea sivado , in denen die

Fig. 9.

Charaktere beider Spermientypen« der Dekapoden (»acanthina« und »anacantha« nach der Terminologie Koltzoffs) »vereinigt erscheinen« (Textfig. 9).

Die Spermien von Pasiphaea zeigen, nach der Schilderung Grobbens, eine nagelförmige Gestalt, ebenso wie diejenigen von Leander , und sind mit einem linsenförmigen Kopf und einem zu- gespitzten mittellangen Fortsatz versehen. Außer diesem für die Macrura natantia so charakteristischen Fortsatz sind am Scheiben- rande noch zehn bis zwölf kurze Seitenstrahlen vorhanden, die schwach hakenförmig gekrümmt sind. Bei der Betrachtung des Pasiphaea- Spermiums von der Fortsatzfläche zeigt sich an der Scheibe eine radiäre Streifung von großer Regelmäßigkeit, die auf das Vor- handensein einer Fadenstruktur hinweist. Die einzelnen Fasern ver- laufen an der Basis des medianen Fortsatzes (des Stachels) in diver- gierenden Bündeln radiär nach verschiedenen Richtungen zu den

l) Arb. aus d. Zool. Inst. Wien 1906. Bd. XVI. Heft 3.

30

Th. Spiteehakoft'

Seitenstrahlen , in denen sie bis zur Spitze wieder konvergieren. Doch auch zwischen den in die Seitenstrahlen verlaufenden Bündeln ist an der Scheibe eine gleiche, wenn auch weniger hervortretende radiäre Streifung zu erkennen.

Sowohl die Lage der von Grobbex beschriebenen radiären Streifung der Fortsätze als auch der Umstand, daß dieselben im frischen Zustande an lebenden Zellen so deutlich sichtbar sind, und in gleicher Weise der Strukturcharakter derselben machen die An- nahme, daß wir es hier mit Mitochondrien zu tun haben, und daß die von ihnen gebildeten Seitenstrahlen den Halsfortsätzen der Sper- mien anderer Macrur a, wie dies ja auch Grobbex annimmt, zu homologisieren sind, äußerst wahrscheinlich. In den Leander-

Fig. 10.

a. Zfanrffi'-Spernnum Tom Schwanzstachel aus gesehen, b. Dasselbe von der entgegengesetzten Seite.

Vergr. 3500.

Spermien sind dieselben einfach in ihrer Entwicklung zurückgeblieben und die Mitochondrien werden durch eine einheitliche, undifferenzierte, körnige Masse ohne die geringsten Spuren einer radiären Struktur repräsentiert (vgl. Textfig. 10).

Wenn wir nun alles oben Gesagte zusammenfassen, so kommen wir auf Grund unsrer Vergleichung des Leander- Spermiums mit denen von Galathea und Pagurus einer- und den beweglichen Salamanderspermatozoen andrerseits zu dem Schluß, daß dem Kopf des Leander-Sp ermiums Textfig. 8B) gleich andern unter- suchten Dekapodenspermien ein Perforatorium fehlt; dem Kopf schließt sich hinten der wenig hervortretende und, von den andern Macrura abweichend, fortsatzlose und aus einer einheitlichen Mitochondrien masse und dem er- weiterten, den proximalen Centralkörper mit dem Cen- rosomalfaden enthaltenden Teil der Chitinkappe be- stehende Hals an. An der Übergangsstelle der Halsregion

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

31

in den folgenden Schwanzabsehnitt fehlt jegliche Ein- schnürung und die Grenze zwischen diesen beiden Ab- schnitten wird lediglich durch den ringförm igen Teil des distalen Centralkörpers, in dessen Nähe meist die Ab- lösung des Schwanzes stattfindet, gekennzeichnet; bei der Ablösung bleibt der ringförmige Teil des distalen Centralkörpers mit dem Schwanzstachel in Verbindung. Letzterer entspricht morphologisch dem Schwanz des ge- wöhnlichen Spermientypus oder aber der Schwanzkapsel andrer Macrura und umschließt den mächtig ausgebil- deten stabförmigen distalen Centralkörper, im Zusammen- hang mit welchem weiter keinerlei besonderer Achsen- faden zur Ausbildung gelangt.

Koltzoff suchte in seiner Arbeit auf Grund des Studiums der morphologischen Charaktere die genetischen Wechselbeziehungen der verschiedenen Typen der Dekapodenspermien aufzudecken und eine Klassifizierung derselben in Form eines Stammbaumes zu schaffen- Das Verständnis der Phylogenie der Spermien bietet insofern ein be- deutendes theoretisches Interesse, als sie ein genügender Beweis dafür ist, daß in der vergleichenden Cytologie wir uns derselben Methoden bedienen und uns dieselben Aufgaben entgegentreten können wie auf dem Gebiete der vergleichenden Anatomie 1).

1) Auf den Zusammenhang der Ähnlichkeit im Bau der Spermien und dem näheren oder weiteren Verwandtschaftsgrade der einzelnen Vertreter der Deka- podengruppe wurde schon von Grobben (loc. cit. S. 41) in folgenden Worten hingewiesen: »und zwar sind die Spermatozoen der Verwandten einander ähn- lich und ähneln einander um so mehr, je näher die Tiere verwandt sind und umgekehrt. Es kann somit der für die Samenkörperchen der Vertebraten ge. machte Ausspruch R. Wagners (Die Genesis der Samentierchen. Müllers Archiv. 1836. S. 225) als vollinhaltlich auch für die Spermatozoen der Deka- poden geltend unterschrieben werden: daß „in den Samentieren sich immer ein bestimmter Klassencharakter ausspricht und es möglich ist, daß die spezifische Verschiedenheit selbst bis auf die Arten fortgeht“ . . .« usw. Auf eine solche Abhängigkeit zwischen der Ähnlichkeit der Gastropodaspermien und deren Ver- wandtschaftsgrade weist auch Retzius hin. Biol. Untersuch. Neue Folge. Bd. XIII. Nr. 1. Stockholm 1906.

In allgemeinerem Sinne verleiht Brandes (Die Einheitlichkeit im Bau der tierischen Spermatozoen. Verh. der Deutsch. Zool. Ges. 1897) diesem Gedanken in folgenden Worten Ausdruck: »Die Einheitlichkeit im Bau der Organismen immer mehr und mehr aufzudecken ist das Ziel aller biologischen Forschung. Wenn unsre Ansicht von der organischen Entwicklung richtig ist, so muß sich Einheitlichkeit und Gesetzmäßigkeit nicht nur im Großen, sondern gerade auch im Allerkleinsten nachweisen lassen.«

32

Th. Spitschakoff

Bei Vergleichung (1er Resultate meiner Beobachtungen mit den oben angeführten Untersuchungen Koltzoffs und den schon nach Erscheinen der letzteren veröffentlichten Daten Grobbexs über die Pasiphaea- Spermien hielt ich mich für berechtigt, gewisse Ver- änderungen in den Details des KoLTZOFFSchen Schemas vorzuschlagen. In erster Linie sind die Pnrs/pAaea-Spermien aller Wahrscheinlichkeit nach den »Spermia acanthina deracantha«1), d. h. dem mit Halsfortsätzen mitochondralen Ursprunges versehenen Spermientypus zuzurechnen, wenn wir auch in Anbetracht der eigentümlichen, in einen Stachel verwandelten Kapsel ihren gemeinsamen Ursprung von einer Grund- form als selbständigen Zweig annehmen müssen. Ich schlage infolge- dessen vor, die Caridenspermien im Gegensatz zu den durch den Bau ihrer Kapsel charakterisierten Sp. erecta und Sp. contracta als »Sp. acuminata« (acumen = Spitze zu bezeichnen. Bei den übrigen uns be- kannten Vertretern der Xatantia konnte einfach das Auftreten einer flachen, sich der Eioberfläche eng anschmiegenden Vertiefung an der vorderen Fläche des Kernes (Kopfes) des Spermiums funktionell die orientierende Rolle der kurzen Halsfortsätze übernehmen, während die Fortsätze selbst verloren gingen. Welcher der beiden Spermien- formen der von Pasiphaea oder von Leander) als der primitivere an- gesehen werden muß, ist in Anbetracht unsrer mangelhaften Kenntnis der Pasiphaea- Spermien schwer zu bestimmen; meine Annahme stützt sich hauptsächlich auf die Behauptung Grobbexs, welcher Pasiphaea für eine primitive Form ansieht. Außerdem scheint mir die Voraus- setzung, die zweifellos mit den Spermia deracantha der andern Decapoda macrura von einer gemeinsamen Stammform entspringenden Cariden- spermien hätten (bei Pasiphaea) sekundär diesen ähnliche Charaktere die Halsfortsätze) erworben, wenig Wahrscheinlichkeit für sich zu haben. Jedenfalls scheint es mir möglich, Koltzoffs Einteilung der Spermia vesiculifera in erstens acanthina und zweitens anacantha (acuminata anacantha) beibehaltend, die letzteren von den ersteren abzuleiten, d. h. anzuerkennen, daß dieselben sekundär ihre Hals- fortsätze eingebüßt haben.

V. Die Abhängigkeit der Form des Leander-Spermiums von den mechanischen Strukturbedingungen.

Im vorhergehenden hatte ich mehrmals darauf hinzuweisen, daß im Laufe der Spermiohistogenese der Kern der Spermatide eine Reihe

i df'or = Hals: hy.i'i’Su — Stachel. Fortsatz.

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

33

von Umwandlungen durchläuft, wobei seine bestimmte Struktur nach und nach verwischt wird, bis derselbe endlich ein völlig homogenes Aussehen gewinnt. Die ganze Folge dieser Erscheinungen bezeichnete ich als »Verflüssigung« des Kernes, wobei ich den tatsächlich vor sich gehenden physikalischen Prozeß im Auge hatte. Nach den Untersuchungen Koltzoffs und Andrews unterliegt wohl die Tat- sache keinem Zweifel mehr, daß das Protoplasma an und für sich einen flüssigen Aggregatzustand besitzt. Der logische Schluß aus dieser These ist folgender: Da ein jeder Flüssigkeits- tropfen eines beliebigen Volumens das Bestreben zeigt, seine Ober- fläche auf ein Minimum zu reduzieren, und infolgedessen unter ge- wöhnlichen Bedingungen eine sphärische Gestalt annimmt, so müssen wir in all den Fällen, wo wir bei einer Zelle beständigen, von der sphärischen abweichenden Formen begegnen, notgedrungen das Vor- handensein fester Strukturen annehmen, die, ähnlich den Draht- figuren in den bekannten PLATEAüschen Experimenten, diese Gestalt bestimmen. Von diesem Standpunkte ans ist eine jede von der kugeligen abweichende Zellform das Resultat der Wechselwirkung der einerseits im flüssigen Protoplasma, andrerseits in den festen »Skelettelementen« wirksamen, molekularen Kräfte. Der Widerstand, welchen die letzteren den ersteren entgegensetzen, ist eben der eigentliche, die betreffende Form bestimmende Faktor. Zu dieser Überzeugung führen uns unter andern die Beobachtungen an reifen Spermien bei Einwirkung der Plasmolyse, worunter wir die Veränderung der Zellform unter dem Einflüsse verschiedener osmoti- scher Bedingungen zu verstehen haben (Koltzoff 1903, Andrews 1904 ’) , ebenso wie das Studium der Entwicklung der Gestalt der Spermien unter normalen osmotischen Bedingungen.

Wenn wir die dem Ductus ejaculatorius von Leander ent- nommenen, dort in Form einer kompakten schleimigen Masse liegenden Spermien in Seewasser oder dem Serum des Tieres isolieren, so be- halten dieselben bei der Beobachtung unter dem Mikroskop äußerst lange ihre äußere Gestalt unverändert bei, wenn man nur durch be- ständigen Zusatz von Flüssigkeit unter das Deckgläschen die Er- höhung der Konzentration durch Verdunstung verhindert. Ebenso unverändert bleiben sie auch bei Überführung in eine mit dem Wasser des Schwarzen Meeres (/^ = c. 1°) isosmotische (isotonische)

*) Andrews. Crayfish Spermatozoa. Anat. Anz. 1904. Bd. 25 »The

form of the sperm at any stage seems dependent npon osmotic pressure« . . . . Archiv f. Zellforschung. ID. 3

34

Th. Spitschakoff

1,7 % ige NaCl-Lösung oder iu eine 10.4 % ige Maunitlösung (beide Stoffe besitzen nicht die Fähigkeit, ins Innere der Zelle einzudringeu . Doch genügt es, die Konzentration der Lösung durch Zusatz eines Tropfens destillierten Wassers unter das Deckgläschen herabzusetzeu oder, was gleichbedeutend ist, die Spermien in eine hypotonische Lösung zu bringen, um in kurzer Zeit eine Formveränderung hervor- zurufen, die anfangs hauptsächlich im Quellen des Kopfes zum Aus- druck kommt. Anfangs an seinem Vorderende mit einer flachen, schalenförmigen Mulde versehen, wölbt sich derselbe nach und nach vor und nimmt die Gestalt eines rundlichen , sich der Kugelform immer mehr nähernden Körpers an. Beim Quellen des Kopfes tritt die Form der Chitinkappe besonders deutlich hervor; nach Erreichen einer gewissen Grenze stülpt sich dieselbe aus und nimmt dabei die Gestalt eines Tellers oder einer Waschschüssel mit konvexem Boden an, von dessen Mitte aus sich der Schwanzstachel erhebt (Textfig. 11). Diese (schüsselförmige) Gestalt der Kappe tritt besonders deutlich bei Betrachtung des Spermiums in verschiedenen Stellungen zutage, wobei man sie durch vorsichtiges Aufrechterhalten einer Wasser- strömung unter dem Deckglas zum Ausstülpen bringt. Überschreitet die erwähnte Quellung des Kopfes nicht eine gewisse Grenze (vgl. weiter unten), so läßt sich die ursprüngliche Gestalt der Spermien durch allmählichen Zusatz von Seewasser oder einer demselben iso- tonischen Lösung unter das Gläschen leicht wiederherstellen. Dabei büßt die Kappe nach und nach ihre schüsselförmige Gestalt ein und nimmt, sich wieder zurückstülpend, ihre natürliche Form an. Dies Experiment läßt sich an ein und denselben Zellen mehrmals mit gleichem Erfolge wiederholen. Doch gelingt es niemals, das Spermium in eine Kugel umzuwandeln: wenn wir durch un- uuterbrochene Verringerung der Konzentration des äußeren Mediums (also auch des derselben direkt proportionalen osmotischen Druckes) die weitere Quellung des Kopfes veranlassen, so kann der innere Turgor der Zelle nach Überschreiten einer gewissen Grenze ein so bedeutender werden, daß die Protoplasmamembran des Kopfes zum Platzen gebracht wird, wobei sich die Kappe ausstülpt, und es gelingt nun nicht mehr, durch die entgegengesetzte osmotische Methode ihre ursprüngliche Gestalt wiederherzustellen.

Eine solche Ausstülpung der Kappe findet auch in der größten Mehrzahl der Fälle bei Zerstörung des Kernes mit der den- selben umhüllenden Membran oder aber der Membran allein durch längere Mazeration, Einwirkung gewisser Reagentien (z.B. des Pepsins,

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

35

vgl. Textfig. 4) usw. statt, so daß dieselbe als normaler Zustand angesehen werden muß, während der Zustand im unveränderten Spermium ein gezwungener, d. h. unter dem Einfluß einer entgegen- wirkenden Kraft stehender genannt werden muß.

Die mechanische Bedeutung der geschilderten Erscheinungen ist folgende: Befinden sich die Spermien in einer dem Serum oder See-

Fig. 11.

a

c

b d

Spermium von Leander adsptrsus in hypotonischer Mannitlösung.

In IO,4°oiger Mannitlösung = dem Wasser des Schwarzen Meeres, die Spermien verändern ihre Gestalt nicht. Bei Zusatz von destiliertem Wasser unter das Deckgläschen tritt das übliche Ausquellen ein («1, wobei die Chitinkappe schüsselförmig (6, c, d) ausgestülpt wird, (c = dasselbe im npt. Durchschnitt). Seib. Imm. Vis. Oe. 3. Vergr. c. 2000.

wasser isotonischen Lösung, so ist die Wechselwirkung des inneren osmotischen Druckes der Zelle und des äußeren osmotischen Druckes des Mediums infolge der Gleichheit derselben = 01). Die Gestalt des Kopfes wird durch die Resultante der Oberflächenspannung der Protoplasmamembran, die den vorderen Teil des Spermiumkopfes

1 Beide Kräfte wirken in entgegengesetzter und zur Oberfläche normale Richtung.

3*

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Th. Spitschakoff

überzieht, und der Elastizitätsenergie der Chitinkappe, zwei einander ungleicher und einander entgegengesetzt wirkender (vgl. weiter unten) Kräfte, bestimmt1). Bei Herabsetzung des osmotischen Druckes im äußeren Medium entwickelt sich in der Zelle ein innerer Turgor, d. h. ein Uberschuß des inneren osmotischen Druckes im Vergleich zum äußeren. Im Bestreben, ein Gleichgewicht zwischen innerem und äußerem Druck zu schaffen, dringt das Wasser durch die semiperme- able2) Membran hindurch in das Innere der Zelle ein, während die in letzterer in Lösung befindlichen Elemente nicht aus derselben aus- treten können. Als Folge davon tritt eine Quellung der Zelle (eine

Volumenzunahme des Kopfes) ein. Durch die Vergrößerung des Krümmungsradius der Protoplasmamembran wird die Ober- flächenspannung derselben herabgesetzt und der Chitinkappe gestatett, durch Be- freiung der durch dieselbe gebundenen Elastizitätskraft Elastizität, Dehnbarkeit) zu ihrem normalen Zustande zurückzu- kehren. Ich weise hier übrigens daraut hin, daß die Energie der Oberflächen- spannung der Protoplasmamembran augen- scheinlich eine bedeutend intensivere ist als die der Elastizität der Chitinkappe, widrigenfalls, d. h. bei einer Gleichheit beider wirkenden Kräfte, die Ausstülpung unmittelbar nach Herabsetzung des osmo- tischen Druckes im äußeren Medium, d. h. gleich nach Beginn des Experimentes, eintreten würde. Trotzdem findet, wie wir uns leicht davon überzeugen können, die Ausstülpung niemals sofort statt, son- dern stets nach Verlauf einer gewissen Zeit, die zur Erreichung einer bestimmten Intensität des inneren Turgors erforderlich ist.

In den Leander- Spermien ist nur die Vorderfläche des Kopfes von einer semipermeablen Protoplasmamembran überzogen; um die Kappe mit dem Schwanzstachel fehlt dieselbe, weshalb es auch, wie oben bereits darauf hingewiesen wurde, nicht möglich ist, das ganze Spermium zu zwingen, Kugelgestalt anzunehmen;

1) Der normale Zustand der Kappe ist, wie ich ja schon zu erwähnen Ge- legenheit hatte, der ausgestülpte.

2] D. h. für Wasser und gewisse Stolle zwar permeabel, impermeabel jedoch für die im Innern der Zelle in Lösung befindlichen Salze.

Fig. 12.

Wirkung einer dem Wasser des Schvr. Meeres isosmotischen 3,4° oigen Harn- stofflösung.

Seib. Imm. > 12. Oc. 3. Tubusl. = 17. (Auf der Höhe des Fußes des Stativs.). Vergr. c. 2000.

Spermien und Spemiohistogenese bei Cariden.

37

nur der Kopf ist quellungsfähig. Bei weiterer Erhöhung des inneren Turgors (z. B. bei Übertragung des Spermiums in destilliertes Wasser) findet häufig ein Platzen der Protoplasmamembran, das von der Aus- stülpung der Kappe begleitet wird, statt, doch nimmt hier der Spermiumkopf schon nicht mehr seine ursprünglich abgeplattete Ge- stalt an, wie dies Koltzoff für die Anodonta- Spermien schildert1), und zwar dank dem Fehlen von Skelettstrukturen im Kopf (Kern) selbst.

Der Kern des Spermiums stellt, wie dies augenscheinlich in der größten Mehrzahl der Fälle der Fall ist, ein selbständiges osmotisches System dar, was sich unschwer mit Hilfe gewisser einfacher Methoden, die unter anderm auch die Protoplasmamembran des Kopfes deutlicher zutage treten lassen, nachweisen läßt. So kann man z. B. bei Anwendung von KO H- Lösungen (bis zu 10 %), die eine starke Quellung der ganzen Zelle veranlassen, häufig, besonders bei Beginn des Prozesses bemerken, daß, während sich zwischen Protoplasmamembran und Kern eine von Flüssigkeit angefüllte Vacuole

bildet, der Kern selbst seine ursprüng- Schwanzstachel der Spermien von Crangon

liehe Gestalt beibehält und Formver- waCM*os“s naullc längerem Anfenthalt

Seewasser.

änderungen desselben nur nach Verlauf SEiB.i1nm.V12. oc. s. Tubusi. = 17. einer gewissen Zeit nach Beginn der Reaktion auftreten.

Wenn wir den der Formveränderung des Kernes vorhergehenden Moment glücklich abpassen und schnell die Lauge durch Zusatz eines Überschusses von schwacher (zirka 1 % iger) Essigsäure, die gleichzeitig auch den Zellinhalt fixiert, neutralisieren, so lassen sich, nach Anwendung der Biondi-R. HEiDENHAiNSchen Färbung, äußerst überzeugende Bilder erzielen. Der Kern nimmt eine intensiv grüne, der Inhalt der Vacuole, dank der Anwesenheit der Produkte der beginnenden Zerstörung (Auflösung?) der Kernsubstanz, unter der Eiuwirkung der Lauge, eine blaßgrüne Färbung an, während die etwas angequollene Protoplasmembram rot tingiert wird. Noch über- zeugendere Resultate ergibt die Anwendung von Lösungen solcher Stoffe, für die die äußere Protoplasmamembran zwar permeabel ist,

*) Koltzoff, N. Über das Skelett der tierischen Spermatozoeu. Biol. Centralbl. Bd. XXVI. Nr. 23. 1906.

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Th. Spitschakoff

die jedoch bei längerer Einwirkung keine sichtbare (wie KOH) Zer- störung der Zelle veranlassen. Diese Stoffe sind: Glyzerin, Rohr- zucker, Harnstoffe usw. Diese Stoffe dringen, selbst bei Anwendung isosmotischer Lösungen, nach und nach ins Innere der Zelle ein. im Bestreben, ein Gleichgewicht zwischen innerem und äußerem Druck herzustellen. Dann bildet der ganze ursprünglich vorhandene, durch die im Innern der Zelle in Lösung befindlichen Stoffe (dieselben können dank der für sie impermeablen Membran nicht aus der Zelle austreten) veranlaßte osmotische Druck den Überschuß des inneren über den äußeren Druck (den Turgor) und ruft ein Quellen des Spermiumkopfes hervor.

Besonders charakteristisch von dem unser Interesse in Anspruch nehmenden Standpunkt erscheint die Wirkung einer dem Wasser des Schwarzen Meeres isotonischeu3,4 % igen Harnstoff lösung (Textfig. 12). Anfangs erleiden die Spermien eine gewisse Zeit lang keine bemerk- baren Veränderungen, doch nach und nach wird der innere Turgor, mit dem Eindringen des Salzes, immer mehr erhöht, während der äußere osmotische Druck derselbe bleibt und die äußere Protoplasma- membran kugelförmig aufgebläht wird. Bei allzulanger Einwirkung der Lösung findet häufig ein Platzen der Membran statt. Der Kern bleibt dagegen für den Harnstoff nur äußerst schwer permeabel, wodurch lange Zeit über seine Form unverändert bleibt. Erst nach längerem Aufenthalt des Spermiums in der Lösung beginnen die Umrisse des Kernes sich nach und nach zu verändern, wobei er entweder an der inneren Fläche der Protoplasmamembran, die durch Quellen derselben gebildete Vacuole allmählich ausfüllend, zu ver- fließen beginnt oder eine mehr oder weniger unregelmäßige Gestalt annimmt. Ersetzen wir nun, wie im vorhergehenden Experiment, die Lösung durch schwache Essigsäure und wenden die Bioxdi- R. HEiDEXHAixsche Färbung an, so wird sich der Kern des Kopfes stets grün tingieren, während die Vacuole und die Protoplasma- membran eine durchgehende Rosafärbung ohne jegliche Spur eines grünlichen Anfluges annehmen. Alle diese Experimente überzeugen uns davon, daß der Kern ein selbständiges osmotisches System bildet und möglicher Weise mit einer eigenen Membran versehen ist.

Die Wirkung hypertonischer Lösungen auf die Spermien ergab nicht die erwarteten Resultate in bezug auf die weitere Aufklärung ihrer Struktur, und zwar muß hauptsächlich die außerordentliche Dichtigkeit des Chitinstachels, der von dem festen Centralkörper völlig ausgefüllt wird, dafür verantwortlich gemacht werden. Die

Spermien und Spermiohistogenese bei Cariden.

39

üblichen Mazerationsmethoden täuschten gleichfalls meist alle Er- wartungen. Nur bei Grangon , dessen Chitinhülle scheinbar überhaupt zarter ist, läßt sich nach längerer Einwirkung von Seewasser eine kaum merkliche Quer Streifung (Spirale?) im Stachel erkennen (Text- tig. 13), die auch, wenn auch nur schwach, an in Osmiumsäuredämpfen 0s04) fixierten und nach der RAxviERschen Methode mit Chlorgold- Ameisensäure (oder mit Zitronensaft und AuC13) bearbeiteten Trocken- präparaten von Spermien zutage tritt. Ich schreibe diese Streifung der chitinisierten Hülle des Stachels zu, keinesfalls aber dem Central- körper, in welchem es mir selbst mit Hilfe der genauesten Methoden nicht gelang, irgend Spiralstrukturen oder eine Querstreifung, die ich mit solcher Deutlichkeit bei Pagurus auf den Präparaten N. Kolt- zoffs zu beobachten die Genugtuung hatte, hervorzurufen.

Alle oben angeführten Experimente mit der Formveränderung der Spermien in Abhängigkeit vom osmotischen Druck weisen auf das tatsächliche Vorhandensein eines der Formveränderung entgegen- wirkenden festen Skelettes hin. Zur Erzielung einer solchen Form- veränderung muß eine gewisse äußere Kraft in Tätigkeit treten. Die Rolle eines solchen festen Skelettes übernimmt in dem Leander- Spermium die Chitinkappe mit dem in ihrem Stachel eingeschlossenen Centralkörper. Alle übrigen Teile des Spermiums (außer den Mito- chondralkörnern , die augenscheinlich bei Bildung der Fortsätze [Strahlen] bei Pasipaea die Rolle des Skeletts spielen), so der Kern und die semipermeable Membran, stellen flüssige Elemente vor, was sowohl ihr Verhalten während der Spermiogenese als auch die Form- veränderung unter dem Einflüsse verschiedener osmotischer Be- dingungen und gewisser Reagentien zur Genüge beweist. Es schein mir hier am Platz, einige Tatsachen, die auf den flüssigen Aggregat- zustand des Kernes im reifen Spermium hinweisen, zu erwähnen. Gelingt es durch gewisse mechanische Ursachen (z. B. durch Druck- auf das Deckgläschen, Mazeration usw.), den Kern unversehrt von der Kappe zu befreien, so nimmt derselbe unverzüglich sphärische Gestalt an.

Unter dem Einfluß des die Protoplasmamembran zerstören- dem Pepsins gewinnt der sich der Oberfläche der netzbaren Kappe anschmiegende Kern stets das Aussehen eines konkaven Meniskus (Textfig. 4). Verfolgen wir die Entwicklung des Spermiums, besonders an lebenden Zellen, oder das durch Einwirkung von Harnstoff hervor- gerufene Verfließen des Kernes an der Oberfläche der Vacuole, können wir fast immer diese Erscheinung beobachten. Unter keinen Be-

40

Th. Spitsehakoff

dingungen konnte ick mir die geringsten Anzeichen des Vorhanden- seins fester Strukturen im Kern gewahr werden, und nie traten Fälle ein, wo derselbe nicht alle eigentümlichen Merkmale eines flüssigen Tropfens offenbart hätte. Die Herstellung eines künstlichen Modells des Spermiums erscheint mir durchaus möglich, indem man einen Flüssigkeitstropfen einer aus genügend elastischem Material her- gestellten und durch die betreffende Flüssigkeit benetzten Kappe von der nötigen Form adkäriert. Durch Vergrößern und Verkleinern des Tropfens lassen sich sämtliche, bei Anwendung der osmotischen Methode beobachteten Formveränderungen erzielen.

VI. Der Bau des Spermiums und der Befruchtungsprozeß.

Die letzte Aufgabe, die mir entgegentrat, war die Frage, auf welche Weise das Eindringen des Spermiums in das Ei während des Befruchtungsprozesses bei den Cariden stattfindet. Bekanntlich geht den Dekapodenspermien die aktive Bewegungsfähigkeit völlig ab. Die Beobacktungea früherer Autoren, z. B. Owsjanxikows * 2), welcher das Einziehen der Fortsätze des Flußkrebsspermiums schildert, müssen durch irgend dem Autor entgangene osmotische Bedingungen erklärt werden, eine Voraussetzung, die ja auch zur Genüge durch die Be- obachtungen Andrews2), der die Abhängigkeit der Form des Fluß- krebsspermiums vom osmotischen Druck nach wies, bestätigt wird. Was die Beobachtungen Caxos3), der nur einmal die dem Receptacu- lum seminis des Weibchens von Dromia entnommenen Spermien in leb- hafter Bewegung sah, anbetrifft, so müssen letztere wohl nicht als aktive Bewegungen, sondern als durch die von Koltzoff beschriebene Explosion der chitinösen Schwanzkapsei hervorgerufene » Sprünge < gedeutet werden. So existieren denn in der Literatur bis jetzt keine genügend beweiskräftigen Hinweise auf eine aktive Bewegungs- fähigkeit der Dekapodenspermien. Doch folgt hieraus, wie dies Koltzoff nachgewiesen hat, noch keineswegs die absolute Unbeweg- lichkeit derselben. Die morphologisch dem Schwanz der beweglichen flagellatenförmigen Spermien entsprechende Chitinkapsel stimmt gleick-

i) Owsjaxnikow, Ph. Über die Entwicklung und den Bau der Samen- kürperchen der Fische. Melanges biologiques tires du Bull, de l'Acad. Imp. des Sciences de St. Petersb. T. VI. Liv, 6. St. P6tersb. 1868. p. 785 — 789.

2J Andrews. Loc. cit.

3) Cano. Sviluppo dei Dromeidei. Mem. estr. dal. Vol. VI. Ser. 2 a. No. 2 degli Atti della R. Ae. della Sc. fis. e mat. di Napoli 1893.

Spermien und Spermiohiatogenese bei Cariden.

41

zeitig auch funktionell mit demselben überein, indem sie ein eigen- artiges, nur ein einziges Mal im Leben des Spermiums, und zwar bei Berührung der Eioberfläche, funktionierendes Fortbewegungs- organ bildet. Durch Quellung eines besonderen (hygroskopischen?) in der Kapsel enthaltenen »Explosionsstoffes« findet unter gewissen, bei der Befruchtung eintretenden, physikalisch- mechanischen Be- dingungen die »Explosion« statt, wobei die Kapsel, sich auf besondere Weise ausstülpend, dem Spermium eine schnelle, »springende« Be- wegung verleiht, durch welche der Kern (Kopf) in das Ei hinein- befördert wird. Bei dieser Bewegung spielt angenscheinlich die frei werdende »Elastizitätsenergie« des distalen Centralkörpers, der bei der »Explosion« der Kapsel in Gestalt einer Spirale aufschnellt, keine unbedeutende Rolle. Es gelang Koltzoff, eine solche Aus- stoßung der Kapsel auch auf künstlichem Wege, durch verschieden- artige mechanische Einflüsse, hervorzurufen.

In den Caridenspermien entspricht der Schwanzkapsel morpho- logisch die Chitinkappe mit ihrem Stachel. Doch stellt derselbe, wie oben erwähnt, ein einschichtiges, von der Substanz des distalen Centralkörpers vollständig ausgefülltes Gebilde dar und enthält keinerlei »Explosionsstoff«. Dank dem Fehlen irgend direkter Hinweise liegt keinerlei Grund für die Annahme vor, daß auch hier irgendeine der bei andern Dekapoden ähnliche, von einem »Sprunge« des ganzen Spermiums begleitete »Explosion« stattfinde. Leider ist es mir trotz aller angewandten Mühe nicht gelungen, genügend sichere Daten in bezug auf die Art und Weise des Eindringens des Spermiums in das Ei zu erlangen, und dies zwar hauptsächlich dank der Schwierigkeit, ich möchte sagen Unmöglichkeit der direkten Be- obachtung dieses Prozesses. Das Haupthindernis bildet hier die im Vergleich zum Spermium ungeheure Größe des Eies und die große Menge von in demselben abgelagertem, völlig undurchsichtigem Nahrungsdotter. Die Befruchtung ist bei den Cariden zweifellos eine äußere, da den Weibchen, ähnlich andern Macrur a , sowohl ein Receptaculum seminis als auch ein Canalis vaginalis und den Männ- chen, wie Caxo *) nachwies, entsprechend ein Penis fehlt. Die Sper- mien sind im Ductus ejaculatorius in einer gemeinsamen Schleimmasse eingebettet und treten zu weißlichen, wurstförmigen klebrigen Ge-

b Cano. Morphologia dell1 apparecchio sessuale feminale , glandole del comento e fecondazione nei Crostacei Decapodi. Mitt. aus d. Zool. Station zu Neapel. Bd. 9. Heft 4. 1891.

42

Th. Spitsehakoff

bilden, die Ehrenbäum1 als eigenartige Spermatophoren beschrieb, verbunden aus. Diese Spermienmassen werden, nach Canos Ansicht, den Seitenplatten des Telsons des Weibchens angeheftet und ge- langen mit den Eiern in dem Moment in Berührung, wenn das Weibchen bei der Eiablage seinen Schwanz dem Abdomen nähert, wobei eine Art von Brutkammer zustandekommt.

In der Gefangenschaft gelang es mir kein einziges Mai, die Begattung der Krevetten zu beobachten. Kur ein einziges Mal glückte es mir, in einem der Aquarien der Biologischen Station zu Sebasto- pol einen dem von Caxo beschriebenen ähnlichen Prozeß zu erblicken. Ich fand ein großes Weibchen von Leander adspersus unbeweglich, sich mit seinen vorderen Thorakalfüßen an einem Stein festhaltend, mit dem Abdomen genäherten Schwanz, sitzend. Am Telson waren irgend weißliche, äußerlich außerordentlich an den Samen erinnernde Gebilde befestigt. Die Eier waren in dem Moment schon abgelegt.

Ich versuchte, die künstliche Befruchtung herbeiznführen. indem ich den Samen von Leander mit Seewasser vermengte und hierauf mit reifen Eiern in Berührung brachte, um das Verhalten der Spermien bei schwacher Vergrößerung zu beobachten. Ebenso machte ich den Versuch, die Geschlechtsorgane eines geschlechtsreifen Weibchens in Seewasser zu verreiben und den Samen der erhaltenen Emulsion bei- zumengen. In den meisten Fällen erzielte ich die gleichen Resultate: in der Kähe der Eier fand ich neben unveränderten Spermien kern- lose, ausgestülpte Kappen. Ich wage nicht die Behauptung auf- zustellen, daß diese Kappen gerade den Spermien angehörten, deren Kerne in die Eier eingedrungen waren, doch halte ich diese Voraus- setzung keineswegs für unwahrscheinlich. Augenscheinlich kommt im Prozeß des Eindringens des Spermiums in das Ei der Elastizitäts- energie der elastischen Kappe eine wesentliche Bedeutung zu. Es scheint mir durchaus wahrscheinlich, daß der Prozeß des Eindringens folgendermaßen verläuft :

Das Spermium schmiegt sich mit der konkaven Oberfläche seines Kopfes der Eioberfläche eng an (in den Fällen, wo wie bei Pasi- phaea Halsfortsätze vorhanden sind, stülpt sich das Spermium auf dieselben). Hierauf wird, dank uns unbekannten, an der Eioberfläche im Befruchtungsmoment wirksamen Bedingungen, die Elastizitäts- energie der Chitinkappe ausgelöst. Letztere versetzt dem Kern des

1 Ehrexbaum. Erxst. Zur Naturgeschichte von Crangon vulgaris Fahr. Berlin. W. Moeser, Hofbuchhandlung. 1890.

Archiv für Zellforschung Vol.M.

Fig. 20.

f

Fig. 1.

Fig. 7.

Fig . 12-,

Feg. 8.

Th, SpitschuFcfF, dtZ.

Verlag Yon U In

Tat 7.

Fi ff. Id .

Fuj.17.

Fig. 2T.

Fiff. 22.

Fig. 23.

Spermien und Speriniohistogenese bei Cariden.

43

Spermiums durch das plötzliche Ausstülpen einen Stoß, wodurch der- selbe in das Ei hineinbefördert wird. Ob hierbei auch der ganze Hals des Spermiums mit seiner Chitinhülle in das Ei hineingestoßen wird, oder ob der Kern nur den proximalen Centralkörper nach sich zieht, diese Frage ist auf Grund allgemeiner Erwägungen natürlich schwer zu beantworten. Was den den distalen Centralkörper ein- schließenden Stachel anbetrifft, so nimmt derselbe am Befruchtungs- prozeß wohl schwerlich direkten Anteil; möglicherweise beschränkt sich seine Bedeutung darauf, gleichzeitig mit der weißen klebrigen Masse zur Bildung der kompakten wurstförmigen Massen bei- zutragen.

Doch erfordern diese Erwägungen noch eiugehendere Nachunter- suchungen.

Moskau. Oktober 1908.

Erklärung der Tafelabbildungen,

Speriniohistogenese bei Leander (Svn . Palaemori) adspersus Rath.) rectirostris ( Z a d d .) .

Fig. 1 u. 2. Teilung der Spermatocyten zweiter Ordnung in Spermatiden.

Fig. 3 — 10. Erste Phase der Speriniohistogenese: Vacuolisierung des Kernes und allmähliche »Verflüssigung« desselben. Verschwinden der Zell- grenzen und Auflösung des Protoplasmas.

Fig. 11 — 14. Zweite Phase: Herausdifferenzierung der Mitochondrien und Bildung der dreiteiligen Spermatide. Der Fig. 14 liegt ein Präparat mit wenig entfärbtem Kern zugrunde, wodurch die demselben anliegende Mitochoudrien- schicht kaum erkennbar ist. Die chitinogene Schicht mit dem in derselben enthaltenen Centralkörper tritt als helle Zone hervor.

Fig. 15 — 24. Dritte Phase: Entwicklung der Centralkörper und Aus- bildung der Form des Spermiums. Fig. 15—17. Teilung des Centralkörpers in einen proximalen und einen distalen. Fig. 18—23. Anwachsen des distalen Centralkörpers, der die Masse der chitinogenen Schicht nach sich zieht. Fig. 24. Endstadium; beinahe reifes Spermium von Leander.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern.

Experimentelle Untersuchungen an Paramaecium caudatum.

Erster Teil.

Von

Dr. phil. Herrn. Rautiuaim.

(Aus dem Zoologischen Institut München.

Mit 18 Tabellen, 1 Kurve und 1 Textfigur.

Inhaltsübersicht.

Seite

Einleitung 45

Untersuchung 47

I. Untersuchungsmaterial 47

II. Methodik der Untersuchung 47

a) Allgemeine Yersuchsanordnung 47

1. Exogene Versuchsfaktoren 47

a) Die Nahrungszufuhr 47

ß) Die Temperatur 51

f) Die Belichtung 51

2. Endogene Versuchsfaktoren. Der funktionelle Zustand der

Kultur; seine Bestimmung durch die Teilungsrate 52

b) Spezielle Versuchsanordnung 53

1. Anlage und spezielle Führung der Versuchskulturen 53

2. Art der Zusammenstellung der Temperaturen 54

3. Bestimmung der Kernplasmarelation 56

a) Die Teilungsgrüße 56

ß) Die Präparation des Tiermaterials 56

Y) Die Messung 60

o) Die Berechnung 62

III. Ergebnisse der Untersuchung 63

a) Das Verhalten der Kernplasmarelation bei verschiedenen Tem- peraturen 63

b) Der Zusammenhang zwischen Kernplasmarelation und Teilungsrate 74

c) Die Geschwindigkeit der Umregulierung der Kernplasmarelation . 76

Zusammenfassung der Ergebnisse und Schluß 77

Der Einfluß der Temperatur auf das Grüßenverbiiltnis usw.

45

Einleitung.

Das Größenverhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern ist in der neuesten Zeit Gegenstand einer relativ sehr eingehenden und auch erfolgreichen wissenschaftlichen Bearbeitung gewesen.

R. Hertwig hat diese Verhältnisse des näheren an Protozoen, Boveri an Seeigeleiern und Gerassimow an Zellen von Spirogyra untersucht.

Auf Grund seiner ausgedehnten eigenen Beobachtungen sowie sich stützend auf die Arbeiten von Boveri und Gerassimow kam R. Hertwig bereits im Jahre 1903 zur Aufstellung seiner Theorie der Kernplasmarelation. Diese Theorie besagt, daß jeder Zelle nor- malerweise eine ganz bestimmte Korrelation von Plasma- und Kern- masse zukommt.

Wird diese Kernplasmarelation gestört, so treten funktionelle Änderungen des normalen Zellebens auf.

Kommt es zu einer größeren Verschiebung zugunsten des Kerns, zu einer echten Kernhypertrophie, so wird die Funktion der Zelle vermindert.

Bei Protozoen sinkt in diesem Falle die Teilungsrate bedeutend; es treten tiefe Depressionen auf (R. Hertwig).

Bei einer starken Verschiebung zu ungunsten des Kerns bei einer echten Kernhypertrophie sind die Verhältnisse noch nicht ganz klargelegt. Man kann im allgemeinen nur behaupten, daß bei Zellen mit relativ kleinen Kernen eine Steigerung fast aller Funktionen eintritt.

Auf Veranlassung von R. Hertwig wurden nun im hiesigen Zoologischen Institut im Laufe der letzten Jahre neue eingehende Untersuchungen über die Kernplasmarelation ausgeführt.

Unter andern untersuchte M. Popoff in einer vor kurzem er- schienenen Arbeit1) die Veränderungen der Kernplasmarelation zwi- schen zwei aufeinanderfolgenden Teilungen und bei verschiedenen konstanten Temperaturen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten be- reits den bedeutenden Einfluß, den die Temperatur auf das Größen- verhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern ausübt.

Es war von Interesse, diesen Einfluß der Temperatur noch näher zu untersuchen.

1 51. Popoff, Experim. Zellstudien, Arcb. f. Zellforsch. Bd. I. 2. u. 3. Heft.

1908.

46

Herrn. Rautmaun

Herr Geheimer Hofrat Prof. Dr. R. Hertwig veranlaßte mich daher, eingehende und systematische Beobachtungen hierüber anzu- stellen. Ich versuchte nun, durch meine Untersuchungen zunächst folgende Frage zu lösen:

1. Verläuft das Steigen oder Sinken der Kernplasmarelation genau parallel zu dem Steigen oder Sinken der Temperatur?

Im unmittelbaren Anschluß hieran ergaben sich dann noch zwei weitere Fragen:

2. Läßt sich ein direkter Zusammenhang nachweisen zwischen dem Steigen und Sinken der Kernplasmarelation und der Erhöhung oder Herabsetzung der Teiluugsrate?

3. Mit welcher Geschwindigkeit vermag die Zelle ihre Kern- plasmarelation umzuregulieren?

Es ist vielleicht angebracht, zur Erläuterung dieser Fragen gleich noch einige nähere Erklärungen vorauszuschicken.

ad 1. Die Keruplasmarelation kann man ausdrücken durch den Quotienten von

Volum des Kerns

Volum des Protoplasmakörpers.

Da nun aber das Volum des Kerns stets kleiner ist als das »Volum des Protoplasmakörpers«, so wäre der Quotient kleiner als 1, mithin ein echter Rruch. Um dies zu vermeiden, nahm ich der Be- quemlichkeit halber den reziproken Wert und bezeichne als Kern- plasmarelation den Quotienten von

Volum des Protoplasmakörpers Volum des Kerns.

Ein Steigen der Kernplasmarelation ist also identisch mit einer Verschiebung zuungunsten des Kerns und zugunsten des Protoplasma- körpers; beim Sinken ist das Entgegengesetzte der Fall. — Es liegt im Interesse der Untersuchung, möglichst viele verschiedene Tem- peraturen in Anwendung zu bringen. Als Untersuchungsobjekt ist daher ein Organismus zu wählen, dessen physiologische Temperatur- grenzen möglichst weit voneinander entfernt liegen.

ad 2. Unter Teilungsrate wird die Anzahl von Teilungen ver- standen, die innerhalb eines als Einheit angenommenen Zeitraumes erfolgen. Als Einheit wurde bei den vorliegenden Untersuchungen ein Zeitraum von 24 h gewählt.

Der Einfluß der Temperatur auf das Grüßenverhältnis usw.

47

Untersuchung.

I. Untersuchungsmaterial.

Als Untersuchungsobjekt diente mir Paramaeeium caudatum, ein Organismus, der sich wegen seiner großen Anpassungsfähigkeit an verschiedene Temperaturen, seiner regelmäßigen Körpergestalt und seiner hohen Vermehrungsintensität recht gut zu den Experimenten eignete.

Die physiologische Temperaturbreite läßt sich bei Param c. von 5° bis zu 35° C ausdehnen. Sogar eine Temperatur von 45° wird noch ertragen, wenn auch nur für kurze Zeit ; hierauf machte Schür- mayer1) bereits aufmerksam.

Eine Schwierigkeit schienen allerdings die Kerne von Param. c. zu bieten; denn im allgemeinen zeigen diese keine besonders regel- mäßige Gestalt. Indessen ließ sich diese Schwierigkeit dadurch um- gehen, daß zur Bestimmung der Kernplasmarelation nur die Teilungs- größen (siehe unten) verwandt wurden. Außerdem wird die Kerngestalt von den Züchtungsverhältnissen beeinflußt. Bei exakter Kulturführung und günstigen äußeren Lebensbedingungen behalten auch die Kerne von Param. c. eine recht brauchbare, regelmäßige Form.

II. Methodik der Untersuchung, a) Allgemeine Versuchsanordnung.

Im folgenden habe ich zwischen exogenen und endogenen Ver- suchsfaktoren unterschieden.

Unter exogenen Versuchsfaktoren fasse ich alle diejenigen che- mischen und physikalischen Einflüsse zusammen, die in der Nahrungs- zufuhr, der Temperatur und der Belichtung bestehn.

Unter endogenen Versuchsfaktoren begreife ich alle diejenigen Erscheinungen, die in ihrer Gesamtheit als funktioneller Zustand des Organismus bezeichnet werden.

1. Exogene Versuchsfaktoren.

«) Die Nahrungszufuhr.

Die gewöhnliche Nahrung von Param. c. besteht aus Bakterien. Da die Paramaecien in faulenden Flüssigkeiten aufzutreten pflegen,

!) C. Schürmayer, Über d. Einfluß äußerer Agentieu a. einzell. Wesen. Jen. Zeitschr. f. Naturw. Bd. 24. 1889.

48

Herrn. Kaufmann

so lag es nahe, für eine Doppelreinkultur von Par am. c. eine Bakterienart zu wählen, welche in allen Faulffiissigkeiten vorkommt, an die also Paramaecium bereits gewöhnt ist.

Ich wählte eine Proteusart, und zwar verwandte ich von den von Hauser ursprünglich aufgestellten Spezies der Proteusgruppe Proteus mirabilis , da mir diese Art zufällig zuerst zur Verfügung stand1).

Um nun stets reichlich Bakterien vorrätig zu haben, legte ich mir Kartoffelreinkulturen von Proteus m. an.

Zu diesem Zwecke wurden gute Salatkartoffeln geschält, abge- spiilt, in Scheiben geschnitten und, nachdem sie gründlich mit Wasser angefeuchtet waren , in gläserne Doppelschalen hineingelegt. Die Schalen (sog. Esmarchschalen hatten einen Durchmesser von etwa 7 cm und eine Höhe von etwa 3 cm. Auf dem Boden der unteren Schale befand sich ein der Form des Gefäßes angepaßtes kreisrundes Stück Fließpapier, das, mit Wasser angefeuchtet, die Luft stets mit Wasserdampf gesättigt erhielt. Zur Sterilisation wurden die Doppel- schalen, bevor die Kartoffelscheiben hineingelegt wurden, etwa Va Stunde im Dampftopf erhitzt.

Waren die Schalen mit den Kartoffelscheiben beschickt, so wurden sie mit denselben an drei aufeinanderfolgenden Tagen wiederum der feuchten Hitze ausgesetzt, und zwar am ersten Tage etwa y2 Stunde, an den beiden folgenden Tagen je 15 Minuten.

Die so präparierten Kartoffeln impfte ich unter den üblichen bakteriologischen Kautelen mit Reinkulturen von Proteus m. Ich verwandte hierzu Bouillonreinkulturen. (Auch erscheinen Kulturen auf Agar-Agar zu diesem Zwecke geeignet. Man muß sich dann nur von diesen Jhjrrw-Kulturen erst in sterilem Wasser eine Proteusauf- schwemmung herstellen und diese dann möglichst gleichmäßig über die Kartoffelscheiben ausgießen.) In 6 — 10 Tagen nach der Impfung kann man auf den Kartoffeln bereits einen schmutzig-weißen, rahm- artigen Überzug von Proteus in. erhalten. Voraussetzung ist hierbei, daß die Kulturen in einer Temperatur von 20—30° gehalten werden, da diese Temperatur für das Wachstum der Proteusbakterien am günstigsten ist. Hat der aus Proteus bestehende rahmartige Überzug auf den Kartoffeln eine gewisse gleichmäßige Dicke erreicht, so sind die Kulturen zur Verwendung bereit.

i) Die Bouillonreinkulturen von Proteus m. verdankte ich der Liebens- würdigkeit des Herrn Dr. Manger aus dem Kgl. Hygienischen Institut zu München.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw.

49

Um nun aber nicht nur über die Qualität, sondern auch über die Quantität der verwendeten Nahrung stets genau orientiert zu sein, stellte ich mir des weiteren von diesen Reinkulturen von Proteus tu. eine Aufschwemmung von ganz bestimmtem Bakteriengehalt her.

Als Flüssigkeit verwandte ich hierbei durch Abkochen sterili- siertes Leitungswasser1).

Zur Abmessung der Bakterienmenge ließ ich mir kleine Stand- gläschen mit ebenem Boden von genau 1/i ccm Inhalt anfertigen. In diese sterilisierten Gläschen füllte ich mit einer Platinöse von der rahm- artigen Bakterienmasse genau soviel ein, als hineinging. Es ist bei der Entnahme der Bakterien von der Oberfläche der Kartoffelkulturen natürlich darauf zu achten, daß man sich stets nur in der Bakterien- masse hält, was ja bei genügender Dicke des Überzuges durchaus keine Schwierigkeiten macht. Ferner ist bei der Füllung der Gläschen darauf zu achten, daß sich keine Luftblasen darin bilden.

Wird dies alles sorgfältig ausgeführt, so läßt sich mit dieser Methode der Abmessung einer Bakterienmenge eine für die vorliegenden Versuche hinreichende Genauigkeit erzielen.

Die Konsistenz der Bakterienmasse bleibt sich im großen und ganzen ja immer gleich, da die Luft in den Doppelschalen stets mit Wasserdampf gleichmäßig gesättigt ist.

War auf diese Weise l/i ccm abgemessen, so wurde mit der Platinöse nach und nach der ganze Inhalt des Gläschens wieder herausgeholt und zwischen zwei sterilisierten Objektträgern mit dem sterilen Wasser zu einer homogenen Aufschwemmung verrieben. Der an den Wänden des kleinen Meßgefäßes noch haftende Rück- stand wurde quantitativ ausgespült und ebenfalls gleichmäßig auf- geschwemmt.

Da ich im ganzen immer 50 ccm Wasser verwandte, so erhielt ich eine 1/2/<&'ige Reinkulturaufschwemmung von Proteus m. Diese Kulturflüssigkeit wurde bis zum Gebrauch in sterilen Reagenzgläsern, die mit einem Wattebausch verschlossen waren, auf bewahrt. — Ein

!) Das Münchner Leitungswasser ist sehr kalkreich. Beim Kochen fällt daher das Bicarbonat als Carbonat in großer Menge aus und man erhält eine trübe, mit einem Häutchen bedeckte Flüssigkeit. Ich filtrierte deshalb das ab- gekochte Wasser erst noch einmal und erhitzte das klare Filtrat auf etwa 10 Minuten erneut zum Sieden.

Es ist nicht nötig, das durch das Abkochen luftfrei gewordene Wasser, z. B. durch längeres Schütteln, wieder lufthaltig zu machen, da sowohl Para - maecium wie Proteus fakultativ anaerobe Organismen sind.

Archiv f. Zellforschung. III.

4

50

Herrn, Rautniann

weiteres unbedingtes Erfordernis für eine Doppelreinkultur war nun aber, daß mit den Paramaecieu selbst keine andern Organismen in die Kulturflüssigkeit hineingetragen wurden.

Um diese Forderung zu erfüllen, ging ich folgendermaßen vor:

Als Ausgangsmaterial für eine Kultur diente mir immer nur ein Tier1).

Das isolierte Tier wurde in ein steriles Uhrschälchen2) mit sterilem Wasser gesetzt, hierin zunächst etwa 5 Minuten belassen und dann in ein neues »Bad« von sterilem Wasser übergeführt. Diese Prozedur wiederholte ich mindestens 3 — 4 mal in der gleichen Weise. Die Übertragung des Tieres von einem Uhrschälchen ins andre geschah natürlich mit steriler Pipette. Da die Paramaecien in einem Wasser, das keine festen Partikelcheu enthält, fast fortwährend hastig kerum- schwimmen und dabei selbstverständlich ihre Cilien lebhaft bewegen, so dürfte es andern Organismen schwer werden, längere Zeit am Körper eines derart behandelten Paramaeciums haften zu bleiben. In der Tat ließen sich mit dieser Methode der »Sterilisation« recht gute Resultate erzielen.

Wenn nun aber auch in Paramaecienkultureu, welche auf diese Weise angelegt werden, im allgemeinen keine andern Organismen außer der einen als Nahrung verwendeten Bakterienart mehr vor- handen sind, so ist es doch oft unvermeidlich, daß durch das Offnen, Nachsehen nsw. der Kulturen mit der Zeit andre Organismen (nament- lich Bakterien und in der Luft vorhandene Sporen von kleinen Flagellaten neuerdings hineingeraten und dort günstige Entwieklungs- bedinguugen linden.

1 Da die Brauchbarkeit des Tiermaterials je nach der Herkunft in weiten Grenzen zu schwanken pflegt, so empfiehlt es sich, im Anfang eine möglichst große Zahl solcher als Ausgang dienender Kulturen mit je einem Tier anzusetzen. Man kann sich dann fiir die Versuche die geeignetste Kultur auswählen.

Da Tiere verschiedener Herkunft sich außerdem immer erst an die neue Nahrung gewöhnen müssen, so empfiehlt sich folgende Methode: Paramaecien verschiedener Herkunft werden nur einigermaßen von andern Organismen ge- reinigt und dann zusammen in einem Uhrschälchen in einer Aufschwemmung von Proteus m. gezüchtet. Zeigen sie eine gute Vermehrung, so werden einzelne Tiere von ihnen isoliert und. wie oben beschrieben, weiterkultiviert.

2) Die Uhrschälchen und sonstigen zur Verwendung gelangenden Glas- gefäße sterilisierte ich durch Einlegen in siedendes Wasser; die Pipetten wurden durch mehrmaliges Einsaugen und Ausstößen von kochendem Wasser sterilisiert; in dem Reagenzgläschen erhitzte ich eine kleine Quantität Wasser für einige Minuten zum Sieden.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverbältnis usw.

51

Um daher die Doppelreinkultur stets in hinreichendem Grade erhalten zu können, ist es notwendig-, in kurzen Zwischenräumen, eine gründliche Reinigung der Kultur vorzunehmen.

Eine solche, womöglich täglich vorzunehmende Reinigung einer größeren Paramaecienkultur erscheint außerdem zur Entfernung der Stoifwechselprodukte nötig. — Die Reinigung der Kulturen nahm ich in der Weise vor, daß die Tiere unter Mitnahme von möglichst wenig alter Kulturflüssigkeit in ein andres Uhrschälchen, das mit sterilem Wasser angefüllt war, übertragen wurden. Hier wirbelte ich sie mit der Pipette tüchtig durch. Nach einigen Minuten sammeln sich dann die Paramaecien in der Regel am Rande des Gefäßes in hinreichender Dichte an, so daß man sie gleich in größerer Menge, ohne viel von dem »Badewasser« mitnehmen zu müssen, wieder in neue Kulturflüssigkeit überführen kann.

Schließlich seien hier noch einige Worte über die Art der Gefäße hinzugefügt, in denen die Kulturen gezüchtet wurden. Ich benutzte als Kulturgefäße Uhrschälcheu mit ebenem Boden von 7 cm Durch- messer und 1 cm Tiefe (etwa 10 ccm Fassungsvermögen), die mit breiten Rändern aufeinandergeschliffen waren. Züchtet man bei höheren Temperaturen, so ist es angebracht, die Ränder noch mit Vaseline einzureiben und so die Verdunstung zu verhindern.

ß) Die Temperatur.

Die physiologischen Temperaturgrenzen sind bei Paramaecium, wie bereits angeführt, nach unten etwa 5° C, nach oben etwa 35°. Innerhalb dieser Temperaturgrenzen lassen sich Paramaecienkulturen recht gut führen.

Will man möglichst homogenes Tiermaterial erhalten, so ist es angebracht, bei konstanter Temperatur zu züchten. Jedenfalls ist ein starker Temperatursturz zu vermeiden.

y) Die Belichtung.

Als Belichtung erscheint diffuses Tageslicht am geeignetsten. Vor direktem Sonnenlicht sind die Kulturen wegen der stets damit ver- bundenen plötzlichen Temperatursteigerung sorgfältig zu bewahren. Im übrigen scheinen aber die Paramaecien sich gegen Lichteinflüsse ziemlich indifferent zu verhalten.

52

Herrn. Rautmann

2. Endogene Versuchsfaktoren.

Der funktionelle Zustand der Kultur; seine Bestimmung durch die

Teilungsrate.

Um den Einfluß eines bestimmten Faktors auf ein Untersuchungs- objekt experimentell festzustellen, ist es notwendig, alle andern in Betracht kommenden Faktoren zu kennen.

Beim physiologischen Experiment ist es daher auch nötig, über den funktionellen Zustand des Organismus orientiert zu sein.

Bei Protozoen haben wir in der Bestimmung der Teilungsraten offenbar ein Mittel in der Hand, welches uns über den funktionellen Zustand des einzelligen Organismus bis zu einem gewissen Grade Auf- schluß zu geben vermag. Die Teilungsrate ist ja nicht nur eine Funktion der gerade stattfiudenden Ernährung, Temperatur und Belichtung, sondern es kommen in ihr auch alle diejenigen früheren Einflüsse zur Geltung, welche zusammen mit den gegenwärtigen Lebeusbedin- gungen den funktionellen Zustand des Organismus bedingen.

Um daher Uber den Zustand des verwendeten Tiermaterials orientiert zu sein, bestimmte ich am Anfang eines jeden Versuchs die Teiluugsrate der in Betracht kommenden Kultur.

Die Bestimmung der Teilungsrate nahm ich in der Weise vor, daß ich eine größere Anzahl eben aus einer Teilung hervor- gegangener Tiere (siehe das Nähere hierüber unter »Teilungsgröße«) aus der betreffenden Kultur isolierte, bei einer bestimmten konstanten Temperatur getrennt weiterzüchtete und den Zeitpunkt der nächsten feststellte.

Die Ernährung der so isolierten Tiere wurde so eingerichtet, daß ich bei allen Bestimmungen stets die gleiche Quantität1) der in ihrem Bakteriengehalte bekannten Nährflüssigkeit verwendete, und zwar wählte ich eine Quantität, die reichlich bemessen war. In der Regel benutzte ich zur Bestimmung der Teilungsrate etwa fünf Paar Tiere, die gerade aus einer Teilung hervorgegangen waren. Um den Zeitpunkt der nächsten Teilung genau abpassen zu können, nahm ich Tiere von verschiedenem Teilungsrhythmus, d. h. solche, deren

1 Die Quantität der Nahrung kann übrigeus in ziemlich weiten Grenzen schwanken, ohne daß sich ein Einfluß auf die Teilungsrate bemerkbar machte. So blieb die Teilungsrate genau dieselbe, als ich in Parallelkulturen nebenein- ander für die einzelnen Tiere eine 8%, 4<>/0. 2o/o, 1%, V2%i 1 4° /o, 7s°, o> Yi60, o> 1/32% Proteus - Aufs c h w e m m u n g verwandte.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größeuverhältnis usw.

53

letzte Teilung z. B. y4h, y2h > lh usw. später als die der andern Tiere erfolgt war. Auf diese Weise war ich sicher, wenn ich den genauen Zeitpunkt der nächsten Teilung der ersten Tiere verfehlte, wenigstens den Eintritt der Teilung bei den andern Tieren genau zu beobachten.

b) Spezielle Versuchsanordnung.

1. Anlage und spezielle Führung der Versuchskulturen.

Bei physiologischen Experimenten mit Protozoenkulturen ist es natürlich von der größten Wichtigkeit, mit einem möglichst homogenen Tiermaterial zu arbeiten. Man hat im wesentlichen zwei Mittel in der Hand, um dies zu erreichen, und zwar

1. durch einen möglichst nahen Verwandtschaftsgrad der Kultur- individuen;

2. durch dauernde Aufrechterhaltung konstanter günstiger Kultur- bedingungen.

ad 1. Um einen möglichst nahen Verwandtschaftsgrad der ein- zelnen Tiere zu erhalten, ist natürlich der Weg angezeigt, für eine Kultur und des weiteren für alle Kulturen einer Versuchsreihe nur die Deszendenz eines Tieres zu verwenden. Außerdem ist es ange- bracht, die Kultur von der Nachkommenschaft eines Tieres immer erst kurz vor Beginn der Versuche anzulegen.

ad 2. Wie sich konstante Kulturbedingungen bei Paramaecien- kulturen im allgemeinen aufrechterhalteu lassen, habe ich bereits im vorhergehenden Abschnitt zu zeigen versucht.

Es seien hier nur noch einige spezielle Bemerkungen hinzugefügt, die sich auf die Art der Kulturführung zur Bestimmung der Kern- plasmarelation bei verschiedenen Temperaturen beziehen.

Da zur Feststellung der Kernplasmarelation nur die Teilungs- größen von Kern und Protoplasma (siehe unten) benutzt wurden, so war es angebracht, um die zu diesem Zwecke aus der Kultur zu isolierenden Tiere, die gerade in Teilung begriffen waren, leicht mit der Lupe heraustinden zu können, eine nicht zu starke Bakterien- aufschwemmung als Kulturfiüssigkeit zu verwenden.

Anderseits mußte aber auch stets eine reichliche Nahrungsmenge vorhanden sein.

Als Mindestmaß von Nahrung wurde nun für eine jede Kultur an einer Bakterienmenge festgehalten, welche bei normaler Assimi-

o4

Herrn. Rantmann

lationstätigkeit der sieh davon ernährenden Paramaecien eben hin- reichend war. um noch nach 24 Stunden eine schwache, aber deut- liche Trübung der Kulturfliissigkeit zu verursacheu1 * 3). Die ungefähre Größe der Versuchskulturen wählte ich so, daß eine etwa V8%ige Proteusaufschwemmung (der Prozentgehalt berechnet zusammen mit dem reinen Wasser, in dem die Paramaecien in die Kulturflüssigkeit gesetzt wurden dieser Forderung genügte. Schließlich war bei der Reinigung der bei verschiedenen Temperaturen gezüchteten Kulturen zu berücksichtigen, daß mit höherer Temperatur innerhalb der physio- logischen Temperaturbreite die Energie des Stoffwechsels eines Or- ganismus steigt.

Die Reinigung der iu der Wärme gezüchteten Kulturen mußte also öfter vorgenommen werden als die der Kältekulturen.

Außerdem war bei der größeren Vennehrungsintensität der Wärme- kulturen eine öftere Reduktion der Tierzahl angezeigt.

2. Art der Zusammenstellung der Temperaturen.

Bei der Zusammenstellung der Temperaturen zu einer zusammen- hängenden Versuchsreihe war vor allem zu berücksichtigen, daß die Kulturen keinem zu starken plötzlichen Temperaturwechsel unter- worfen werden durften. Der größte Temperaturintervall, dem die Kulturen ausgesetzt wurden, betrug deshalb nicht mehr als 5° C. Es ergab sich so folgende Anordnung der Temperaturen, die das nachstehende Schema veranschaulichen möge:

20° 2

25° 15°

30° :») 10°

A.

35°3) 5° 3,

Bei der Ausführung der Versuche war daun noch ein weiteres wichtiges Moment zu beachten. Nach den Untersuchungen R. Hert-

1 Es lassen sieh auf diese AVeise natürlich auch ganz gut Schlüsse auf die Stärke der Assimilationstätigkeit der Kultur machen.

- Die Ausgangskultur wurde, um die Zeitdauer der Einwirkung der ange- wendeten Temperaturen genau feststellen zu können, bei 25° gezüchtet.

3 Die Temperaturen 30", 35°. 5° konnten in diesem Teile der Arbeit noch nicht vollständig untersucht werden. Es bleibt ihre Untersuchung daher dem zweiten Teile der Arbeit Vorbehalten, welche außerdem auch eine Wieder- holung der A'ersuche bei den Temperaturen 25°, 20", 15°, 10" bringen wird.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw. 55

wigs, Calkins, Popoffs u. a. erfährt der funktionelle Zustand einer Protozoenkultur im Laufe der Zeit trotz gleichbleibender günstiger äußerer Kulturbedingungen aus inneren Ursachen eine Veränderung, die besonders in einer »funktionellen Hypertrophie« des Kernapparates (R. Hertwig) zum Ausdruck kommt. Außerdem treten bei längerer Züchtung einer Paramaecienkultur auch bei konstanter Temperatur und im übrigen konstanten Ziichtungsverhältnissen außerordentlich differente Größen Varietäten in dem Tiermaterial auf1).

Will man daher für eine Reihe von experimentellen Beobachtungen über die Kernplasmarelation bei einer Protozoenkultur, die man der Natur der Sache nach nicht alle zu gleicher Zeit machen kann, sicher vergleichbare Ergebnisse erhalten, so müssen die Versuche auf einen möglichst kleinen Zeitraum zusammengedrängt werden.

Es war deshalb die Bestimmung der Kernplasmarelation bei den verschiedenen Temperaturen möglichst schnell hintereinander vorzunehmen.

Anderseits mußten aber die Kulturen bei den einzelnen Tempe- raturen auch erst eine gewisse Zeit gezüchtet sein, bevor die Beob- achtungen angestellt werden konnten. Aus den Untersuchungen, welche bereits Popoff 2j an Frontonia leucas und Stylomjcliia mytilus ausführte, ergibt sich nun, daß die Zeit, die erforderlich ist, um eine einmalige Teilung der Infusorien bei einer bestimmten Tempe- ratur zu erzielen, vollkommen hinreichend ist, um die Keruplasma- relation auf den für die betreffende Temperatur spezifischen Wert umzuregulieren, daß also keine »Nachwirkung« der Temperatur bei der Zellteilung vorhanden ist. Demzufolge müssen also die Kulturen bei einer bestimmten Temperatur nur während einer Zeit gezüchtet sein, welche der Zeitdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Tei- lungen bei der betreffenden Temperatur entspricht. Beträgt z. B. die Teilungsgeschwindigkeit der Kultur bei 25° 8 Stunden, so kann die Bestimmung der Kernplasmarelation bereits 8 Stunden nach dem Einsetzen der Kultur in den auf 25° eingestellten Thermostaten vor- genommen werden.

Um dies nachzuprüfen, verwandte ich nun bei einigen Versuchen möglichst genau den Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

*) Auf diesen Punkt macht auch M. Popoff anläßlich seiner Untersuchungen an Frontonia leucas aufmerksam.

2J M. Popoff. Experim. Zellstudien. S. 306.

56

Herrn. Eautmann

Teilungen bei der betreffenden Temperatur. Ich stellte z. B. die Kern- plasmarelation bei 25° bereits 9U nach dem Einsetzen der Kultur in den Thermostaten von 25° fest. Daß sich hierbei nun die bisherigen Feststellungen von Popoff an andern Infusorien auch bei Paramae- cium c. bestätigten, geht aus den im letzten Teile dieser Arbeit mit- geteilten Ergebnissen der Versuche deutlich hervor.

Die Ausführung der Bestimmung der Teilungsrate wurde immer erst kurze Zeit vor oder womöglich gleichzeitig mit der Bestimmung der Kernplasmarelation vorgenommen, so daß ich damit ebenfalls genau aufeinander beziehbare Resultate der Teilungsrate und der Kernplasmarelation erhielt.

3. Die Bestimmung der Kernplasmarelation.

«) Die Teilungsgröße.

Um für die Kernplasmarelation der einzelnen Tiere sicher ver- gleichbare Werte zu bekommen, war es notwendig, zu ihrer Be- stimmung nur solche Tiere zu verwenden, welche sich auf einander korrespondierenden Entwicklungsstadien befanden. Es wurden des- halb zur Feststellung der Kernplasmarelation nur die Teilungs- größen herangezogen, d. h. solche Tiere, welche eben aus einer Teilung hervorgegangen waren. Zu diesem Zwecke wurden aus der betreffenden Kultur unter der Lupe oder unter dem Mikroskop, bei schwacher Vergrößerung, mit einer sehr feinen Kapillarpipette solche Tiere herausgefangen, welche im Begriff standen, sich zu teilen1). Diese an der mittleren Einschnürung des Körpers kenntlichen Tiere wurden dann in einem Uhrschälchen mit reinem Wasser, das die- selbe Temperatur wie die Stammkultur hatte, isoliert und der Zeit- punkt abgewartet, an dem die Teilung eintrat. Die beiden Tochter- tiere wurden sofort nach ihrer Trennung abgetötet und in geeigneter Weise weiterpräpariert.

ß) Die Präparation des Tiermaterials. Fixierung, Färbung, Differenzierung und Aufbewahrung.

Da es bis jetzt nicht gelungen ist, eine Methode ausfindig zu machen, welche die Bestimmung der Kernplasmarelation an lebenden

i) Es gelang mir in einigen Fällen infolge dauernder gleichmäßiger Teilung der meisten Tiere, einen sehr schönen Teilungsrhythmus in meinen Paramaecien- kulturen zu erzielen, d. h. ich fand dann zu bestimmten Zeiten gleichzeitig eine große Anzahl von Tieren in Teilung. Ein solcher bestimmter Teilungsrhythmus erleichtert natürlich sehr die Versuche.

Der Einfluß der Temperatur anf das Grüßenverhältnis usw. 57

Zellen ermöglichte (es wäre hierzu wohl nur noch eine optische Differenzierung der Kernsubstanz von Protoplasma notwendig)1), so mußte das Tiermaterial erst durch die Einwirkung chemischer Agentien in einen für die Messung geeigneten Zustand übergeführt werden.

Die durch die Fixierung, Färbung, Differenzierung und Auf- bewahrung bedingten chemischen und physikalischen Einwirkungen geben aber zu einer Anzahl von Veränderungen an den Objekten Anlaß, deren Natur offenbar berücksichtigt werden mußte, wenn nicht eine Reihe von Fehlerquellen daraus entstehen sollte. In Betracht kommen allerdings wesentlich nur die Größenveränderungen, da die Objekte ja nur nach dieser Richtung Gegenstand der Unter- suchung waren.

Um nun über die mit der Präparation verknüpften Verände- rungen des Untersuchungsmaterials orientiert zu sein, stellte ich den Einfluß der zur Anwendung gelangten chemischen Agentien auf das Volum des Protoplasmakörpers durch Messung fest2).

Die Einwirkung folgender Flüssigkeiten wurde zu diesem Zwecke untersucht.

1. Konz, (kaltgesättigte) wässrige Pikrinsäurelös. + 2° ü Eisessig.

2. Alkohol 70%.

3. Boraxkarmin (Grenacher) (Karmin: 2 — 3 gr, Borax:4gr, Alkoh. 70% : 100 ccm, Aq. dest. : 100 ccm).

4. Salzs. Alkohol (70% Alkohol + l1 2% konz. HCl).

5. Alkohol 94% und Alkohol absol.

6. Nelkenöl 4- Alkohol absol. 1 : 1.

7. Reinstes Nelkenöl.

Die Tiere wurden auf die im folgenden Abschnitt beschriebene Weise bei starker Vergrößerung (etwa 450) in der jeweils in Betracht kommenden Flüssigkeit auf dem Objektträger (siehe unten) gemessen.

b Die Kerne von Paramaecium c. sind allerdings auch am lebenden Tiere sichtbar, wie ich mich bei der Untersuchung im hängenden Gelatinetropfen s. u.) überzeugen konnte. Indessen sind die Konturen des Kerns nicht scharf genug, um eine exakte Messung zu ermöglichen. Sonst ließe sich die Aus- messung der Kerndimensionen bei den durch Gelatinelösung in ihren Bewegungen gehemmten Tieren ganz gut ausführen.

2) Es war mir bei diesen Messungen zunächst nur darum zu tun, eine all- gemeine Orientierung über die Wirkung der verwandten chemischen Agentien zu erhalten. Zum genauen Studium dieser Verhältnisse dürfte eine weit größere Anzahl von Messungen nötig sein. Auch müßten dann die Veränderungen, welche die Größe des Kerns erleidet, soweit als möglich berücksichtigt werden.

58

Herrn. Eautmanu

Was die Messung- des lebenden Tieres anbetrifft, so nahm ! ich diese nach folgender Methode vor: Das zu untersuchende Tier wurde zunächst auf 10 ,u i) in eine 2 V2%ige wässrige Ätherlösung ge- bracht und dadurch seine Bewegungsfäbigkeit etwas herabgesetzt. Dann übertrug ich das Tier in einem möglichst kleinen Wasser- tropfen mittels einer Kapillarpipette auf ein von einer Cornetklammer gehaltenes Deckgläschen, auf dem bereits vorher mit 15°/oiger Gelatine- lösung* 2) ein flacher Ring gezogen war. Innerhalb dieses Ringes wurde der Tropfen mit dem Tier ausgebreitet und das etwa zu reichlich mitgenommene Wasser mit Fließpapier abgesaugt. Zu dem Wasser- tropfen wurde dann eine kleine Quantität der durch kurzes Erwärmen eben flüssig gemachten 15%igen Gelatinelösung vorsichtig zugesetzt. Die 15°/oige Gelatinelösung erstarrt in sehr kurzer Zeit, und die Be- wegungsfähigkeit des durch die Einwirkung des Äthers schon schwach narkotisierten Tieres ist damit meistenteils auf eine langsame Rotation um die Längsachse des Körpers reduziert. Diese Rotation ist natür- lich für die Messung von Breite und Dicke sehr günstig. Das so fixierte Tier wurde nun über einem hohlgeschliffenen Objektträger wie in einem hängenden Tropfen untersucht3). Nach der Messung löste ich den Gelatinetropfen in lauwarmem Wasser auf und setzte dadurch das Tier wieder in Freiheit.

In nebenstehender Tabelle sind die Resultate der Messungen verzeichnet. Es geht daraus hervor, daß es von großer Wichtigkeit ist, für alle Tiere genau die gleiche Zeitdauer der Einwirkung der verschiedenen chemischen Agentien einzuhalten. Besonders wichtig erscheint dies für die Pikrin-Essigsäure (vgl. in den Tab. 2, 3, 4, 5), ferner für den 7O°/0ige Alkohol (vgl. in den Tab. 6, 7), sodann eben- falls für den salzs. Alkohol (vgl. in den Tab. 8, 9). In Nelken- öl + Alkohol absol. macht sich innerhalb der ersten 24u noch eine Schrumpfung bemerkbar. In Nelkenöl (reinst.) verändert sich das Volumen erst nach 48 h noch ein wenig.

Bei der Präparation des Tiermaterials machte ich mir nun über die Zeit des Einlegens, der Herausnahme usw. aus einer Flüssigkeit

1) Verwendet man frisch geteilte Tiere, so ist diese Zeit auf 5m herab- zusetzen, da nach meinen Beobachtungen frisch geteilte Tiere bedeutend em- pfindlicher sind.

2) Die Gelatinelösung muß durch vorheriges Filtrieren vollkommen ge- reinigt sein.

3) Es läßt sich nach dieser Methode das lebende Tier mit jeder beliebig starken Vergrößerung, z. B. auch mit ülimmersion beigiem untersuchen, was mit den bisher üblichen Methoden nicht möglich war.

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t-H	»o CO_ CO^ Ol" Of of XXX Pq o p-" p- p-~	o g | « ■§ | ! 4 < 2 1 «	178.1 155.1 241.2 11
o	7,8x2,35 7 x 2,4 8 x2,7	Maße in Nelkenöl + Alkoh. absol. (1:1) unmittel- bar n. d. Einleg.3)	180,4 168.9 244,3 10
05	7,8x2,35 7 x 2,4 8 x 2,7	Maße in salzsaur. Alkohol 24'' u. d. Einlegen	180,4 168.9 244,3 9
GO	*o ^ ^ °0* of of of XXX CC_ 03 i>f i>* co	Maße in salzs. Al- kohol, nachdem vorher Va1' m. Borax- lcarm. ge- färbtwar2)	196,1 173.7 262.7 8 1
O	7,8x2,45 7,2 x 2,4 8 x2,8	Maße in 70 o/o Al- kohol l1' nach dem Einlegen	196,1 173.7 262.7 7
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große Achse, 3) Vor dem Eiulegen in Nelkenöl + Alkoh. abs. 1 : 1) waren

kleine Achse.) die Tiere erst noch in 94% Alkohol nnd Alkoh. absol. überführt.

60

Herrn. Rautmann

bei den einzelnen Tieren genaue Notizen, so daß ich über die Zeit- dauer der Einwirkung der verwandten chemischen Agentien stets orientiert war. Die Fixierung, Färbung, usw. nahm ich in kleinen Uhrschälchen von etwa 4% cm Durchmesser und V 2 cm Tiefe vor. Je zwei Geschwistertiere wurden zusammen in einem Uhrschälchen präpariert. Die für alle Tiere gleichbemessene Zeitdauer der Ein- wirkung der chemischen Agentien war nun folgende:

1. Pikrin-Essigsäure lh.

2. Alkohol 70%

3. Boraxkarmin 1/2h-

4. Salzs. Alkohol 24 h.

5. Alkoh. 94% und Alkoh. absol. je etwa 10“.

6. Nelkenöl -f- Alkoh. absol. (1:1) 24h.

7. Nelkenöl, reinst. 6 — 12 h bis zur Messung.

y) Die Messung.

Waren die Tiere auf die beschriebene Weise präpariert, so wurden sie bei starker Vergrößerung l) (Leitz Objekt. 7 Ocular III, Tubuslänge 170 mm) mit dem Ocularmikrometer gemessen.

Zu diesem Zwecke brachte ich die Tiere einzeln in einem kleinen Tropfen von reinem2) Nelkenöl mit der Kapillarpipette auf einen Objektträger und legte um den Oltropfen herum vier feine Haare (am besten eignet sich hierzu sehr feines Menschenhaar), so daß das zu messende Tier ungefähr in die Mitte eines kleinen Quadrats zu liegen kam, dessen Seiten die jeweils kreuzweise iiber- einaudergelegten Haare bildeten. Des weitem legte ich auf die Haare noch vorsichtig ein Deckgläschen und konnte dann mit der Messung beginnen.

Die präparierten Paramaecien haben nun ungefähr einen Dicken- durchmesser, welcher nicht ganz der Breite eines sehr feinen Haares gleichkommt. Die Tiere wurden daher durch das in dieser doppelten Höhe aufgelegte Deckgläschen eben etwas in der Flüssigkeit fixiert, ohne daß dabei ein stärkerer Druck, der zu Deformationen Anlaß geben könnte, ausgeübt würde. Außerdem erhält man so eine voll- kommene Horizontalstelluug der Körperlängsachse in der Bildebene,

1 Die Vergrößerung berechnet sich auf etwa 450.

2) Ist in dem Nelkenöl noch zuviel Alkohol vorhanden, so erhält man auf dem Objektträger keinen abgerundeten Tropfen; dieser fließt vielmehr ausein- ander und die Messung wird dadurch unmöglich gemacht.

Der Einfluß der Temperatur auf das Grüßenverhältuis usw. 61

t was zur Vermeidung einer zu Messungsfehlern führenden optischen i Verkürzung von Wichtigkeit ist.

Durch die zähflüssige Konsistenz des reinen Nelkenöls adhäriereu ferner die Tiere etwas am Deckgläschen; man kann sie daher durch vorsichtige horizontale Verschiebung des Deckgläschens mit einer Nadel allmählich ganz um ihre Längsachse rotieren. Es ist dies deshalb von Bedeutung, weil bei Paramaecium die Querdurchmesser des Körpers in aufeinander senkrechter Richtung meistens etwas

Ventrale Ansicht.

Seitliche Ansicht (Das Tier um 90° gedreht)1).

verschieden sind und man daher eine besondere Messung der Breite und der Dicke des Körpers vornehmen muß.

Außerdem ist aber eine solche Untersuchung von zwei ver- schiedenen Seiten zur Feststellung der Form des Kerns und zur Ausmessung seines Volumens unbedingt nötig.

Die Lage des Kerns im Protoplasma kann ja außerordentlich verschieden sein.

Seine gewöhnliche Form kommt zwar einem um seine Längs- achse rotierten Ellipsoid sehr nahe, aber die Stellung der Längs-

t) Der Längsdurchmesser des Kerns erscheint in bedeutender Verkürzung und wird gleich der Strecke ab. Man würde also, wenn man den Kern nur in seitlicher Ansicht messen würde, einen viel zu kleinen Wert für das Kernvolumen erhalten.

62

Heim. Rautmann

achse des Kerns ist eine sehr variable. Nur selten fällt die Richtung der großen Achse des Kerns mit der Richtung der großen Achse des Protoplasmakörpers zusammen. Sehr oft bildet sie vielmehr mit der Körperlängsachse einen spitzen Winkel, so daß man bei der seit- lichen Betrachtung des Kerns, in zwei aufeinander senkrechten Richtungen, ganz verschiedene Bilder erhält. Nebenstehende Figuren mögen diese Verhältnisse noch näher erläutern. (Fig. la u. lb). Da der Berechnung (siehe unten) des Volums sowohl vom Protoplasma- körper wie vom Kern ein um seine große Achse rotiertes Ellipsoid zugrunde gelegt wurde, so wurde bei der Messung die Länge der großen und kleinen Achse des Protoplasmakörpers bzw. des Kerns allein berücksichtigt. Dabei wurde, wie bereits angeführt, die Länge der kleinen Achse in zwei aufeinander senkrechten Richtungen ge- messen.

Natürlich mußten die Richtungen, in denen die große und die kleine Achse gemessen wurden, ebenfalls genau einen Winkel von 90° miteinander bilden.

Die Einstellung geschah beim Protoplasmakörper auf die doppelt konturierte Pellicula, beim Kern auf die Kernmembram.

Zur Messung wurde nur der centrale Teil des Gesichtsfeldes benutzt.

cT) Die Berechnung.

Die Körpergestalt von Paramaecium c. kommt einem um seine große Achse rotierten Ellipsoid sehr nahe. Dicke und Breite zeigen nur geringe Differenzen, so daß der Querschnitt des Körpers fast drehrund erscheint. Ebenso besitzen die Kerne eine ähnliche Form. Es wurde daher auch allen Berechnungen ein Rotationsellipsoid zu- grunde gelegt. Ergaben sich in der Länge der kleinen Achsen (in aufeinander senkrechter Richtung gemessen) kleine Differenzen, so wurde der Mittelwert genommen. Von dem bei der Messung ge- fundenen Volumenwert für den Protoplasmakörper mußte bei der Berechnung natürlich erst noch das Volum des Kerns in Abzug ge- bracht werden.

Das Volum von Kern und Protoplasmakörper wurde nach der Formel

V = ! ah2 7t 6

berechnet.

Der Einfluß der Temperatur auf das Grüßenverhiiltnis usw.

63

III. Ergebnisse der Untersuchung, a) Das Verhalten der Kernplasmarelation bei verschiedenen

Temperaturen.

Bevor ich zur Besprechung der Versuchsergebnisse übergehe, möchte ich die Erörterung der Frage vorwegnehmen: Inwieweit erlauben die durch Messung gewonnenen Resultate über das Größen Verhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern einen Rückschluß auf ein Massenverhältnis des Protoplas- mas zur Kernsubstanz? Es ist ja immer zu bedenken, daß die Zelle meist eine große Anzahl von Einschlüssen enthält, welche im- möglich unter den Begriff »an den Lebenserscheinungen beteiligtes Protoplasma« (denn die Kernplasmarelation muß sich auf das Massen- verhältnis von »an den Lebenserscheinungen beteiligter Kernsubstanz« zu »an den Lebenserscheinungen beteiligtem Protoplasma« beziehen) eiugereiht werden können. Ferner, daß in der Zelle meist eine Reihe von größeren Hohlräumen besteht (die durch die Protoplasma- und Kernstruktur bedingten außerordentlich feinen Hohlräume mögen zunächst außer Betracht bleiben), welche eine Massenbestimmung des Protoplasmas durch Volumausmessung unmöglich machen können. Will man daher nach einer Messung der Größe des Protoplasmakörpers und des Kerns einen Rückschluß auf das Massenverhältnis des Proto- plasmas zur Kernsubstanz machen , so muß man es mit einem möglichst homogenen, von Einschlüssen und größeren Hohlräumen fast freien Protoplasma zu tun haben. Was den Kern anbetrifft, so kommen bei den kompakten Kernen der Infusorien im allgemeinen ja weder fremde Einschlüsse noch größere Vacuolen in Betracht. — Wenn man nun bei Paramaecien nur solche Tiere zur Messung ver- wendet, welche sich eben geteilt haben, so erhält man in der Tat einen Protoplasmakörper, welchen ein sehr homogenes Protoplasma erfüllt. Man kann sich hiervon leicht überzeugen, wenn man eben frisch geteilte Tiere im hängenden Gelatinetropfen daraufhin unter- sucht.

Bei der vorliegenden Versuchsanordnung lassen sich also auch mit verhältnißmäßig großer Sicherheit aus dem Größen Verhältnis des Protoplasmakörpers zum Kern Schlüsse ziehen auf das Massenverhältnis des Protoplasmas zur Keru- substanz und damit auch auf die Kernplasmarelation.

Es wurden zunächst vier Temperaturen, und zwar

10°, 15°, 20°, 25°

64

Herrn. Rautmann

in zwei voneinander unabhängigen Versuchsreihen (Stammkultur A und Stammkultur B) untersucht.

Die Einzelergebnisse sind in den Tabellen Ia — VII b aufgeführt, während die Tabellen VIII und IX eine Zusammenstellung der Ge- samtresultate dieser beiden Versuchsreihen enthalten. Wie ersicht- lich, geben die jeweils mit a) bezeichneten Tabellen die linearen Maße an, während die mit b) bezeichneten Tabellen die Werte für die Volumina1) enthalten; die für alle Tabellen gleichen Bezeich- nungen bedeuten:

2ap = Große Achse des Protoplasmakörpers 2bp = Kleine » » »

2ak = Große Achse des Kerns 2bk — Kleine » » »

Vp =’Volum des Protoplasmakörpers Vk = Volum des Kerns Vp : Vk == Kernplasmarelation.

Bei der zweiten Versuchsreihe konnte leider die Temperatur 10° wegen einer in der Kultur eingetretenen Depression nicht mehr unter- sucht werden.

Es wurden zu den Messungen von den präparierten Tieren nur solche verwandt, welche einen regelmäßigen Kern besaßen. Es wurde also in den Tabellen durchaus nicht das ganze präparierte Tiermaterial aufgeführt. Es erklärt sich daraus die teilweise ziem- lich geringe Anzahl von Messungen. Ich habe indessen trotzdem schon diese Tabellen als ziemlich sichere Versuchsergebnisse ver- wertet, da das Tiermaterial sehr homogen war.

Es zeigt sich dies besonders bei Betrachtung der Tabellen, welche die linearen Maße enthalten. Vorzüglich bei der zweiten Ver- suchsreihe konnte ich mit einem sehr homogenen Tiermaterial arbeiten. (Tab. Va, Via, Vlla). Es ist ja oft außerordentlich schwer, für die Kulturen gutes Ausgangsmaterial zu erhalten. Trotz sorgfältigster

i) Die Volumina erscheinen in den Tabellen alle um das achtfache ver- größert. da der Einfachheit halber der doppelte Wert für ap, bp. ak und bk, so wie er in den die linearen Maße enthaltenden Tabellen steht, in die Formel

4

— - ab-- eingesetzt wurde. Die Resultate, welche ja nur Verhältnisgrößen dar- 0

stellen, bleiben dadurch natürlich nngeändert. insbesondere bleibt der Wert für die Kernplasmarelation derselbe. (Die durch die Subtraktion bedingte sehr ge- ringe Abweichung kommt hier nicht in Betracht.)

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverliältnis usw.

65

Kulturführung bekommt man daun unbrauchbare Resultate, wenn man von einem Tier ausgeht, das eine unregelmäßige, schwankende Teilungsrate zeigt. Am sichersten ginge man ja, wenn man Cysten als Ausgangsmaterial nehmen könnte, da sich Cysten auch recht gut sterilisieren ließen. Aber die Paramaeciencysten hat man bis jetzt noch nicht aufgefunden. (Wenigstens von Paramaecium caudatum). In der oft so sehr schwer zu erzielenden Homogenität des Tier- materials liegt ja eine der größten Schwierigkeiten bei physiologi- schen Experimenten mit Protozoenkulturen. — Ich gehe nunmehr zur Besprechung der Tabellen über.

Ich führe zunächst die Grenzwerte an, innerhalb deren die Volu- mina des Protoplasmakörpers und des Kerns bei frisch geteilten Tieren derselben Kultur bei einer bestimmten Temperatur nach den ausgeführten Messungen schwanken. Zugleich gebe ich Maximum und Minimum der Kernplasmarelation an, welche in einer Tabelle erreicht werden.

Erste Versuchsreihe.

Stammkultur A.

Bei 10° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 182,5 und 108,7, das Volum des Kerns zwischen 15,2 und 7,46.

Tabelle Ia. Erste Versuchsreihe 10°.

Stammkultur: A.

Tier Nr.	2ap	2bp	2ak	2 bk
I	5,6	2,45	2,5	1
II	5.45	2,35	2,7	0,85
III	5,7	2,65	2,9	1,1
IV	7.1	2.4	2,9	1
V	6,6	2,05	2,2	0,9
VI	6,4	2.2	2,2	0,95
VII	6.5	2,4	2.8	1
VIII	7,55	2.5	3	1,1
IX	63	2.2	2,2	1,05
X	6.3	2.3	2,4	1
XI	6,4	2,3	1,55	1,2
XII	6.3	2 2	1,9	1,05
XIII	6.2	2.35	1.8	1,2
XIV	6,7	2,45	2,7	1

Archiv f. Zellforschung. III.

5

66

Herrn. Kaufmann

Die Kernplasmarelation *) erreicht ihr Maximum mit 14,6. ihr Minimum mit 10,4.

Tabelle Ib. Erste Versuchsreihe 10°. Stammkultur: A.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	Vp	Vp : Vk
I	140.8	10,47	130,3	12,5
II	126.1	8,19	117,9	14,4
III	167,7	14,70	153,0	10,4
IV	171,3	12,15	159,15	13,1
V	116,2	7,46	108,7	14.6
VI	129.8	8,32	121,48	14,6
VII	156,8	11.73	145,1	12,3
VIII	197.7	15,21	182.5	12,0
IX	127,7	10.16	126,5	12,4
X	139.6	10,05	129,55	12.9
XI	141,8	9,35	132,5	14.1
XII	127.7	8.77	118,93	13,5
XIII	143.4	10.85	132,5	12,2
XIV	168,5	11,31	157,2	13,9

Bei 15° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 135,5 und 94,8. das Volum des Kerns zwischen 8,7? und 6,23.

Tabelle Ha. Erste Versuchsreihe 15°.

Stammkultur: A.

Tier Nr.	2ap	2bp	2ak	2 bk
I	5.9	2.15	2,15	0.9
11	6.8	2,25	2.3	0,95
III	6,4	2,15	1.9	1,05
IV	6.6	2	1.8	1
V	6	2,1	1,45	1,05
VI	5,9	2.1	1.35	1,05
VII	6.7	2,15	1,7	1
VIII	6.8	2	2,05	0.9
IX	7,1	1,85	2.05	0,9

1 Die Kernplasmarelatiou ausgedrückt nach der in der Einleitung gegebe- nen Definition.

Der Eiufluß der Temperatur auf das Grüßenverhältnis usw.

07

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 17, *2 und ihr Minimum mit 13,1.

Tabelle II b. Erste Versuchsreihe 15°. Stammkultur: A.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	Vp	Vp : Vk
i	114.2	7.295	106.9	14.7
ii	144,2	8.68	135.5	15,6
in	123,9	8.77	115,13	13.1
IV	110.6	7.54	103.1	13,7
V	110,8	6.696	104.1	15.5
VI	109.0	6.23	102.8	16.5
VII	129,7	7,121	122,6	17.2
VIII	113,9	6,955	106.9	15,3
IX	101.8	6.955	94.8	13.6

Bei 20° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 103,3 und 75,8, das Volum des Kerns zwischen 10,98 und 1,08.

Tabelle lila. Erste Versuchsreihe 20°. Stammkultur: A.

Tier Xr.	2ap	2bp	2ak	2 bk
I	6.1	2	2.4	0,75
II	5,9	2,0	2,5	0.66
III	5.9	1,8	2,4	0,65
IV	5,4	2.1	2,8	0.6
V	6.4	1.8	2.9	0.58
VI	6	1.9	2.1	0.9
VII	6,1	2,15	2.3	0.9
VIII	5.1	2.4	2.6	0.8
IX	4,9	2,35	2.7	0.75
X	6,45	22	2,5	0.75
XI	6.4	2.55	1.55	1.3
XII	6.1	2.05	2,65	0,65
XIII	5.8	2	2,45	0,65
XIV	6	2 35	2,15	0.95

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 22,0, ihr Mini- mum mit 13,2.

5*

68

Herrn. Kaufmann

Tabelle Illb. Erste Versuchsreihe 20°. Stammkultur: A.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	Vp	Vp : Vk
I	102.2	5,66	96.5	17,0
II	98,85	4.56	94.29	20.6
III	80.06	4,25	75.81	17.8
IV	99,75	4.22	95,53	22.6
V	86.86	4.08	82,77	20.2
VI	90.73	7,12	83,61	13.2
VII	118.1	7.80	110,3	14.1
VIII	123,1	6,97	116,1	16.7
IX	113.4	6,36	107	16.8
X	130.8	5,89	124,9	21.2
XI	174.3	10.98	163,3	14.9
XII	107.4	4.69	102,7	21.9
XIII	97.18	4,34	92,84	21.4
XIV	138,7	8,13	130,6	16.1

Bei 25° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 101,8 und 67,2-1, das Volum des Kerns zwischen 8,38 und 4,25.

Tabelle IVa. Erste Versuchsreihe 25°.

Stammkultur: A.

Tier Nr.	2ap	2bp	2ak	2bk
I	7.2	1.9	2	1
II	6,15	2.3	2,6	0,8
III	6.1	1,9	3.1	0,6
IV	5,9	2.1	2,7	0.8
V	6.5	1,85	2	1
VI	6,7	1.8	2,35	0.85
. VII	6,1	1,75	2,4	0,65
VIII	5,6	1,75	2.6	0,65
IX	6	1.75	1,8	0.8
X	6,7	1,95	1,9	0,8

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 10,8, ihr Minimum mit 16,7.

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw. Tabelle IVb. Erste Versuchsreihe 25°,

69

Stammkultur: A.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	Vp	Vp : Vk
I	108.9	8.38	100.5	12,0
II	136,2	6.96	129,2	18,5
III	92.24	4.67	87,57	18,8
IV	109.0	7,23	101,8	14.1
V	93,18	8.38	84,8	10,1
VI	90.93	7,11	83.82	11,8
VII	78,25	4,25	74,0	17,4
VIII	71,84	4.60	67,24	14.6
IX	76,97	4.82	72.15	14.9
X	106,7	• 5.10	101,2	19.8

Zweite Versuchsreihe.

Stammkultur B.

Bei 15° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 88,16 und 44,10, das Volum des Kerns zwischen 6,05 und 3,08.

Tabelle Va. Zweite Versuchsreihe 15°. Stammkultur: B.

Tier Nr.	2ap	2bp	2ak	2bk
i	4.9	2	1.8	0,8
ii	4,9	2,05	1,2	1
in	5.1	2,1	1.6	0.95
IV	4,4	2	1.8	0,85
V	4,4	2,1	2 .	0,75
VI	4,4	1.6	l.ö	0,7
VII	4,3	1.8	1.7	0.7
VIII	4,8	2,05	1.6	0.8

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 18,7 und ihr Minimum mit 12, 4r.

70

Herrn. Rautmann

Tabelle Vb. Zweite Versuchsreihe 15°.

Stam mkxiltu r: B.

Tier Nr.	Vp + Vk	Yk	Vp	Vp : Yk
I	82.10	4.825	77,27	16.0
II	88,26	5,027	81.23	16.1
III	94,21	6,049	88.16	14.6
IV	73,72	5,447	68.27	12,4
V	81.28	4,712	76,58	16.3
VI	47.18	3.079	44.10	14.3
VH	58.36	3.489	54,87	15,7
VIII	84.49	4,239	80,20	18.7

Bei 20° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen S-Ui und 56,3, das Volum des Kerns zwischen 4,75 und 2,41.

Tabelle Via. Zweite Versuchsreihe 20".

Stainmkultur: B.

Tier Kr.	2ap	2bp	2ak	2 bk
I	4.7	1.9	1.73	0.8
11	4.6	2.05	1.4	0,75
III	4.8	2.01	1.2	0.9
IV	4,8	1.8	1.9	0.7
V	4.95	2.05	1.5	0,7
VI	4,7	1,95	1.2	0.8
VII	4.7	1,8	1.3	0,75
VIII	4.7	1.9	1.95	0,65
IX	4.8	1.8	1,6	0.7
X	4.8	2	1.4	0.9
XI	4.7	2	1.3	0.9
XII	4,6	1,95	1.4	0,75
XIII	4.4	1.8	1.3	0.8
XIY	4,5	1.9	1.3	0,85
XV	4,8	1,8	1.6	0.65
XYI	4.5	1.95	1.3	0.7
XVII	4.7	1.8	0.9	0,8
XYI II	4,4	1,8	1.2	0,7
XIX	4.6	1,8	1.4	0.8

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 27,3. ihr Minimum mit 13, S.

Der Einfluß der Temperatur auf das Grüßenverhältnis usw.

71

Tabelle VIb. Zweite Versuchsreihe 20°. Stammkultur: B.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	vp	Vp : Vk
I	71.07	4,638	66,43	14.3
II	80,97	o,299	77.67	23,5
III	88,67	4.071	84.6	20.4
IV	65,14	3.9	61,24	15,7
V	87,16	3.079	84,08	27,3
VI	74,86	3.217	71,64	22,2
VII	63,79	3,06	60,73	19,8
VIII	71.07	3.45	67,62	19.6
IX	65,14	3.28	61.86	13.8
X	80,42	4,75	75,67	15,9
XI	78.75	4,41	74,34	16.8
XII	73,27	3,23	70.04	21,7
XIII	59.79	3,485	56,30	16,1
XIV	68,05	3,93	64,12	16,3
XV	65.14	2,83	62,31	22,0
XVI	71.67	2.66	69.01	26,0
XVII	63,79	2.41	61,38	25,4
XVIII	59,71	2,46	57,25	23,1
XIX	62,44	3,75	58,69	15,7

Bei 25° schwankt das Volum des Protoplasmakörpers zwischen 40,12 und 23,35, das Volum des Kerns zwischen 2,07 und 1,10.

Tabelle Vlla. Zweite Versuchsreihe 25°.

Stammkultur: B.

Tier Nr.	2ap	2bp	2ak	2bk
I	3,8	1,25	1,2	0.55
II	3,9	1,25	1,2	0.55
III	4,1	1,35	1	0,7
IV	3.9	1.25	1,3	0,45
V	4	1,3	1,1	0.65
VI	3.9	1,25	1,8	0,5
VII	3,7	1.55	1.7	0,5
VIII	3.9	1,25	1	0,65
IX	3,8	1,35	1,2	0,6
X	4	1,45	1,^	0,6
XI	4	1,6	1.3	0,7
XII	3.9	1,25	1	0,6
XIII	4,2	1.55	1.6	0.6

72

Herrn. Rautmanu

Die Kernplasmarelation erreicht ihr Maximum mit 22,1, ihr Mini- mum mit 12,5.

Tabelle Vllb. Zweite Versuchsreihe 25°.

Stammkultur: B.

Tier Nr.	Vp + Vk	Vk	Vp	Vp : Vk
I	24,87	1.52	23,35	15,4
II	25.51	1.52	23,99	15.8
III	31,30	2,05	29.25	14.3
IV	25,51	1,10	24,41	22,1
V	28.32	1.95	26,37	13,5
VI	25,51	1,88	23,63	12.5
VII	37.24	1,78	35.46	19.0
VIII	25.51	1.77	23.74	13.4
IX	29,01	1,81	27.20	15.0
X.	35,23	2,11	33.12	15,7
XI	42,79	2,67	40.12	15.0
XII	25.51	1,51	24,00	15,9
XIII	42,27	2.41 1	39.86	16.5

Aus eiuer Zusammenstellung der Durchschnittswerte für Vp, Yk und Yp : Yk bei den vier Temperaturen und bei beiden Versuchs- reihen (Tab. VIII u. Tab. IX) ergibt sieh folgendes:

Tabelle VIII. Erste Versuchsreihe.

Stammkultur: A.

Temperatur	Vp	Vk	Vp : Vk
10°	136,5	10.5	13.1
15°	109,9	7.3	15,0
20°	98.0	5.4	18.2
25°	90,1	6.2	15,2

Erste Versuchsreihe.

Stammkultur A.

Das Volum des Protoplasmakörpers nimmt mit steigender Tempe- ratur deutlich ab. Das Volum des Kerns nimmt bei steigender Temperatur bis zu 20° ebenfalls ab, um aber bei 25° wieder eine

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw.

73

Zunahme zu erfahren. Die Kernplasmarelation nimmt bis zu 20° ziemlich regelmäßig zu, erfährt aber bei 25° einen Umschlag und sinkt fast auf den Wert von 15° zurück.

Zweite Versuchsreihe.

Stammkultur B.

Das Volum des Protoplasmakörpers nimmt mit steigender Tempe- ratur deutlich ab; ebenso das Volum des Kerns.

Die Kernplasmarelation erfährt bei 25° einen deutlichen Um- schlag und sinkt fast auf den Wert von 15° herab.

Tabelle IX. Zweite Versuchsreihe. Stammkultur: B.

Temperatur	Vp	Yk	Vp : Vk
15°	70.7	4.7	15.1
20°	67.6	3.5	19,9
25°	28,8	1.9	15,7

Wie sind nun diese Resultate zu deuten, und welche Schlüsse lassen sich daraus mit einiger Sicherheit ziehen?

Zunächst geht wohl mit Sicherheit daraus hervor, daß bei stei- gender Temperatur innerhalb der untersuchten Temperaturgrenzen das Volum des Protoplasmakörpers abnimmt.

Das Volum des Kerns verhält sich in dieser Beziehung in den beiden Versuchsreihen nicht ganz übereinstimmend. Bei der ersten Versuchsreihe zeigt der Kern nur bis zu 20° eine ziemlich gleich- mäßige Abnahme, um bei 25° wieder anzuwachsen, während er bei der zweiten Versuchsreihe bis zu 25° gleichmäßig abnimmt. Weitere Versuche werden daher hier erst zu gesicherten Schlußfolgerungen führen können. Vergleicht man ferner die Tabellen VIII und IX mit- einander in bezug auf die Größe des Tiermaterials, so fällt sofort die außerordentliche Größendifferenz der Stammkulturen in die Augen. Das Durchschnittsvolum des Protoplasmakörpers beträgt z. B. bei 15° in der Stammkultur A 109,9, während es in der Stammkultur B nur den Wert von 70,7 erreicht. Trotzdem ist in beiden Kulturen die Kernplasmarelation fast genau dieselbe, nämlich in Stammkultur A

74

Herrn. Rautmann

15,0, in Stammkultur B 15,1. Dasselbe gilt von den Temperaturen 20° und 25°.

Es ergibt sich daraus also, daß verschieden große Tiere bei einer bestimmten Temperatur im allgemeinen fast dieselbe, für die betreffende Temperatur spezifische Kern- plasmarelation besitzen, vorausgesetzt, daß sie sich in demselben funktionellen Zustand befinden (der funktionelle Zustand ist durch die Teilungsrate zu bestimmen).

Die Kernplasmarelation erfährt nach den Resultaten der beiden vorliegenden Versuchsreihen ferner bei 25° einen Umschlag und sinkt fast auf den Wert von 18° zurück. Es steht dieses Ergebnis in gewissem Widerspruch zu den Resultaten, welche Popoff in seiner oben zitierten Arbeit nach Untersuchungen an Frontonia und Stylonychia gewonnen hat. Ob nun für Paramaecium c. tatsächlich der größte Wert, das ist das Optimum für die Kernplasmarelation, bereits bei einer Temperatur von 20° liegt, werden weitere Experi- mente entscheiden müssen. Jedenfalls ist es bemerkenswert, daß in zwei voneinander ganz unabhängigen Versuchsreihen dieselbe Er- scheinung aufgetreten ist.

Zur Veranschaulichung des Verhaltens der Kernplasmarelation unter den verschiedenen vier Temperaturen bei den vorliegenden zwei Versuchsreihen möge nebenstehende graphische Darstellung dienen (Kurve 1). Es ist dazu noch folgendes zu bemerken: Die Tempe- raturen wurden auf der Abszissenachse, die numerischen Werte für die Kernplasmarelation auf der Ordinatenachse abgetragen. Es wurde hierbei für die Kernplasmarelation bei einer Temperatur jeweils der Mittelwert aus den beiden Versuchsreihen genommen.

b) Der Zusammenhang zwischen Kernplasmarelation und Teilungsrate.

Das Material zur Beantwortung dieser Frage sei zunächst in folgender Tabelle gegeben. (Für die Kernplasmarelation sind hierin wieder jeweils die Mittelwerte aus beiden Versuchsreihen genommen'.

Tabelle X.

Temperatur	10°	15°	20°	25°
Kernplasmarelation . .	13,1	15,05	19.0	15,45
Teilungsrate	etwa */s	etwa 2/;i	2	3

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw. 75

Kurve 1.

76

Herrn. Rautmann

Die Teilungsrate veräudert sich also durchaus nicht iu demselben Verhältnis wie die Kernplasmarelation. Bis zu 20° steigt sie mit der Kernplasmarelation (Kernplasmarelation ausgedrückt nach der in der Einleitung gegebenen Definition!) allerdings in die Höhe, erhöht sich aber auch noch bei 25°, während die Kernplasmarelation bei dieser Temperatur herabsinkt.

Die Kernplasmarelation erscheint also durchaus nicht als eine mit der Teiluugsrate in bestimmtem Verhältnis stehende Größe. Die Veränderungen, welche die Kernplasmarelation unter dem Einflüsse der Temperatur erleidet, lassen sich hiernach nicht etwa durch die Annahme erklären, daß z. B. bei der mit erhöhter Temperatur ge- steigerten Teilungsgeschwindigkeit der Zelle der Kern nicht mehr genügend Zeit habe, um zu einem größeren Volum anzuwachsen. Wäre dies der Fall, so müßte eben die Kernplasmarelation zu der Teilungsrate in einem ganz bestimmten Verhältnis stehen.

Die Kernplasmarelation hei einer bestimmten Tempe- ratur ist also nicht durch die Teilungsrate bedingt, sondern hängt bei im übrigen gleichen Versuchsbedinguugen allein von der Temperatur ab.

c) Die Geschwindigkeit der Umregulierung der Kernplasmarelation.

Bei der Ausführung der Bestimmung der Kernplasmarelation bei den verschiedenen Temperaturen wurde, wie bereits bemerkt, stets genau die Zeit der Einwirkung der angewandten Temperatur fest- gestellt.

Es hat sich hierbei nun die bisherige Annahme, daß die Zeit- dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilungen hinreichend ist, um die Kernplasmarelatiou auf den spezifischen Wert der betref- fenden Temperatur umzuregulieren, vollkommen bestätigt.

Daß diese Umregulierung iu verhältnismäßig sehr kurzer Zeit vor sich gehen kann, möge das nachstehend aufgeführte Beispiel erläutern :

Bei der zweiten Versuchsreihe (Stammkultur B) wurde die Be- stimmung der Kernplasmarelation hei 25° genau 9 Stunden nach dem Einsetzen der Kultur in den betreffenden Thermostaten vorge- nommen. (Teilungsrate bei 25° : 3.) Die Kultur war vorher bei 20° gezüchtet, und die Bestimmung ihrer Kernplasmarelatiou bei dieser

Der Einfluß der Temperatur auf das Größenverhältnis usw. 77

Temperatur lag nicht ganz 23 Stunden vor der Bestimmung der Kernplasmarelation derselben Kultur bei 25°.

Die aus der Tabelle IX für diese Stelle noch einmal herausge- sc-hriebenen Werte für Vp, Yk und Vp : Yk mögen nun über die eingetretenen Veränderungen Auskunft geben:

Tabelle XI.

Temperatur	Vp	Vk	Vp : Vk
20°	67.6	3.5	19,9
25°	28.8	1,9	15,7
9h nach dem
Einsetzen)

Das Volum des Protoplasmakörpers ist also in dieser Zeit auf mehr als die Hälfte gesunken, das Volum des Kerns ist ebenfalls fast auf die Hälfte reduziert. Die Kernplasmarelation ist um 4,2 gesunken. Diese in die Augen springenden Veränderungen legen jedenfalls ein deutliches Zeugnis dafür ab, von welcher fundamen- talen Bedeutung die Temperatur für die Wechselbeziehungen zwischen Kernsubstanz und Protoplasma ist.

Zusammenfassung der Ergebnisse aus den beiden Versuchsreihen für die Temperaturen 10°, 15°, 20°, 25°.

1) Das Steigen und Sinken der Kernplasmarelation ver- läuft bei Paramaecium Gaudatum nicht genau parallel zu dem Steigen oder Sinken der Temperatur. Es tritt viel- mehr bei 25° ein deutlicher Umschlag ein, so daß bei 20° für Paramaecium caudatum das Optimum erreicht würde. Ob es sich hier nur um eine mehr zufällige Anomalie des verwandten Tiermaterials oder um eine Gesetzmäßigkeit handelt, werden weitere Versuche entscheiden müssen.

2) Ein direkter Zusammenhang zwischen Kernplasma- relation und Teilungsrate hat sich bei diesen beiden Ver- suchsreihen nicht nachweisen lassen. Allerdings erhöht sich bis zu einer Temperatur von 20° mit dem Steigen der Kernplasmarelation auch die Teilungsrate, bei 25° dagegen

78

Herrn. Rautmanu

ist ui it einem Sinken der Kernplasmarelatiou eine Er- höhung- der Teilungsrate verbunden. Die Kernplasma- relatiou ist demnach nicht von der Teilungsrate bedingt, sondern hängt bei im übrigen gleichen Versuchsbedin- gungen allein von der Temperatur ab.

3 Die Zelle vermag bei einem Temperaturintervall von 5° innerhalb eines Zeitraumes, welcher der Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilungen bei der betreffenden Temperatur entspricht, ihre Kernplasmarela- tion vollkommen umzuregulieren.

Schließlich erfülle ich noch die angenehme Pflicht, Herrn Ge- heimen Hofrat Prof. Dr. R. Hertwig für die liebenswürdige Unter- stützung und wertvollen Anregungen während der Ausführung der vorliegenden Arbeit meinen herzlichen Dank zu sagen. Auch Herrn Dr. Popoff möchte ich noch einmal au dieser Stelle für die allezeit bereitwillige Hilfe und Interessenahme an meinen Untersuchungen den besten Dank aussprechen.

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Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes.

Ein Beitrag zur Zellpathologie.

Von

R. Ehrlich.

{Aus dem Zoologischen Institut in München.)

Mit Tafel II — IV und 2 Textfiguren.

Inhaltsübersicht.

Seite

I. Einleitung 81

Der Wert der Kenntnis degenerativer Prozesse 81

II. Degenerationen im Darmepithel von Ascaris lumhricoides 83

Vorbemerkung: Material und Methoden 83

1. Das normale Darmepithel 84

2. Verbreitung und allgemeiner Habitus der Degeneration .... 90

3. Die speziellen Erscheinungen der Degeneration 90

a) Die nucleäre Degeneration 92

b) Die cytoplasmatische Degeneration 102

III. Vergleich der degenerativeu Zelleinschlüsse bei Ascaris mit dem *Cytu-

ryc-tes variolae «. (Calkins 1904) 112

I. Einleitung.

Der Wert der Kenntnis degenerativer Prozesse.

Degenerative Prozesse sind mit Rücksicht auf die in den ein- zelnen Zellen Schritt für Schritt sich vollziehenden morphologischen Veränderungen vorwiegend von pathologischen Anatomen eingehend verfolgt und beschrieben worden, obwohl sie durchaus nicht auf krankhaft veränderte Gewebe beschränkt sind und die Ursachen der

Archiv f. Zellforschung. 111.

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82 R. Ehrlich

Degeneration wie der Ort ihres Auftretens sehr verschiedenartig sein können. Was diesem Ausweichen vor eingehender Erforschung ihres Verlaufes von seiten der Zoologen zugrunde liegt, ist vielleicht das unbewußte Vorurteil, Degenerationen verliefen regellos, ständen in keinem Zusammenhänge mit den normalen Erscheinungen des Zelleu- lebens und die Verfolgung und Beschreibung eines Einzelfalles ge- statte es nicht, Verallgemeinerungen aufzustellen, jn denen man zuverlässige Kriterien erlangen könne für die Erkennung und Schei- dung normaler und degenerativer Prozesse und ihres Ausdruckes im mikroskopischen Bilde. Mag eine solche Regellosigkeit vielleicht für nekrotische Vorgänge zutreffen, bei denen es sich um den Zerfall absterbender Gewebselemente handelt, ein Charakteristikum der De- generation aber ist nicht, daß sie regellos verliefe, sondern daß die für das Bestehen der einzelnen Zelle oder des gesamten Organismus erforderliche Harmonie der Prozesse gestört ist. Auch die Degene- ration ist eine Lebensäußerung des Organismus. Sie stellt nichts wesentlich Neues dar, solange sie nur in quantitativen Störungen der vielen Einzelprozesse in der Zelle im Verhältnis zueinander besteht. Sie kann aber auch als völlig neue, extreme Reaktion der Zelle auf ungewohnte, schädigende Einflüsse auftreteu und bei dieser Gelegenheit Fähigkeiten der Zelle offenbaren, die im normalen Lebenslaufe vielleicht nie geweckt worden wären. Ich erinnere nur an die öfters beobachtete Pigmentbildung, die im Anschluß an die Degeneration von Chromatin auf- tritt R. Hertwig 1904, R. Rössle 1904). Daß eine genaue und generell charakterisierende, wenn auch vielleicht nur morphologische Kenntnis der degenerativen Prozesse in der Zelle von großem Vorteil wäre, ergibt sich aus dem Streit, der, genährt durch den Mangel einer solchen vergleichenden Kenntnis, um die Deutung gewisser Zell- einschlüsse sich dreht, die bei einer Reihe von Krankheiten noch un- erforschter Ätiologie auftreteu und als für sie charakteristisch und spezifisch beschrieben worden sind. Ich nenne hier als Beispiele solcher Krankheiten Variola und Vaccine, Lyssa, das Trachom und Carcinom. Daß Degeneration der Gewebselemente bei diesen Krankheiten auftritt, ist wohl keinem Zweifel mehr unterworfen ; was von dem mikroskopischen Bilde nun aber als Degenerationsprodukt, was als etwa vorhandener krankheitserregender Parasit anzusprechen ist, darüber gehen die Ansichten oft noch bis zum Widerspruch ausein- ander. Neben der unzureichenden Vergleichung mit degenerativen Prozessen mag wohl auch oft der Mangel an eigener Kritik dem durch Fixierung und Färbung beeinflußten Bilde gegenüber die Ent-

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes. 83

deckung, Beschreibung und Beschuldigung manches angeblichen Para- siten verursacht haben.

Das Ziel dieser Arbeit soll nun nicht etwa sein, den Versuch einer solchen vergleichenden Morphologie der Degeneration zu geben, sondern ich möchte nur im Anschluß au Degenerationserscheinuugen, die ich im Darmepithel von Ascaris lumbricoides beobachtet habe, auf einige Ähnlichkeiten aufmerksam machen, welche die hierbei auf- tretenden Kern- und Plasmaeiuschliisse mit andern in ihrer Deutung als Parasiten umstrittenen erkennen lassen. Vielleicht bringt dieser Vergleich einen Hinweis mehr dafür’, wie nötig für die moderne Parasitenforschuug es ist, unter Berücksichtigung schon beobachteter Degenerationsbilder bei der Deutung von Zelleiuschlüssen schärfere Kritik anzuwenden, um zu einer zuverlässigen Unterscheidung zwi- schen Degenerationsprodukten der Zelle und Eutwicklungsstadien eines eingedrungenen Parasiten zu gelangen.

II. Degenerationen im Darmepithel von Ascaris lumbricoides.

Material und Methoden.

Die von mir untersuchten Ascaris lumbricoides verschaffte ich mir aus dem hiesigen Schlachthause. Die Tiere wurden unmittelbar nach Entnahme aus dem Darm in erwärmte physiologische Kochsalz-

Textfig. 1.

6*

84

R. Ehrlich

lösung gebracht und teils noch am selben Tage konserviert, teils nach mehrtägigem Aufenthalt in 36° warmer physiologischer Kochsalzlösung. Wegen des Widerstandes, den die starke Cuticula der 'Tiere dem Eindringen von Reagentien entgegensetzt, fixierte ich nur den heraus- präparierten Darm in CARNOvscher Flüssigkeit, Sublimat und Pikrin- essigsäure. Eine gute Konservierung erhielt ich nur mit Carxoys Gemisch, während sowohl bei Anwendung von Sublimat- wie Pikrin- essigsäure Schrumpfungen des Epithels eintraten, die sich durch Spaltbildung an den Grenzen der einzelnen Elemente verrieten. Zu- gleich zeigte der dem Lumen zugewandte Stäbchensaum meist An- zeichen von Mazeration. Um eine Durchmusterung der Därme in toto zu ermöglichen, wurden sie schwach mit Boraxkarmin vorgefärbt und in Zedernöl übertragen, wonach degenerativ veränderte Epithel- partien bei schwacher Vergrößerung (Leitz Obj. 3 Oc. 1) sofort durch ihre rote Sprenkelung auffielen (Textfigur 1). So sparte ich mir die Mühe, vergeblich eine große Anzahl von Därmen auf Schnitten zu durchsuchen. Die 5 u dicken Schnittserien wurden mit verdünntem DELAFiELDSchen Hämatoxyliu, HEiuEXiiAixschem Eisenhämatoxylin, BoRRELscher Mischung (Magentarot-Pikroindigokarmin) und einer An- zahl andrer Färbungen behandelt. Für die Untersuchung der feineren Details erwies sich nur die einfache Hämatoxylinfärbung als geeignet; die übrigen Färbungen wurden nur verwandt, um etwaige Beziehungen der beobachteten Zelleinschlüsse mit schon anderweitig beobachteten und entsprechend gefärbten degenerativen oder parasitären Gebilden aufzudecken.

1. Das normale Darmepithel.

Wie Querschnitte durch beliebige Gegenden des Darmes von Ascaris zeigen (Textfigur 2), besteht er aus einer einzigen Lage von Zylinderepithel, das nach außen von einer derben, tangential ge- schichteten Basalmembran umgeben ist, während nach dem Lumen des Darmes hin ein meist undeutlicher Stäbchensaum die Zellen ab- schließt. Je nach ihrer Lage zu der Mittellinie des abgeplatteten Darmes besitzen diese Zellen verschiedene Höhe, was besonders in seinem ersten Drittel auffällt. Das Lumen des Darmes ist, wohl in- folge der Aufnahme von überwiegend flüssiger Nahrung, äußerst verengt, so daß rechts uud links die ventralen und dorsalen Wände mit scharfer Biegung ineinander übergehen. An diesen Übergangs- stellen ‘»ind die Zellen am kleinsten, durchschnittlich 7 u breit und

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes. 85

50 it hoch, während in der Gegend der Mittellinie sich außerordent- lich hohe Zellen finden. Sie erreichen dort eine Länge von 130 u und eine Breite von 12 n. Entsprechend der Differenz in der Größe der ganzen Zellen finden sich Unterschiede in den Maßen der zuge- hörigen Kerne. Aber nicht nur in Maßen unterscheiden sich die »Winkelzellen« von den median gelegenen. Augenscheinlich sind auch die Vorgänge ihres Stoffwechsels andere, wenn auch vielleicht nur quantitativ abweichende. Bekanntlich spielt das Glykogen im Energieumsatz von Ascaris eine große Rolle (Weinland 1902), indem es dem Parasiten es ermöglicht, bei völliger Abwesenheit von Sauer- stoff zu existieren. Das Glykogen wird dabei in einfachere Ver- bindungen (Kohlensäure und Valeriansäure) gespalten, und die dabei

Textfig. 2.

gewonnene Energie spielt die Rolle der bei Aerobionten durch die 02- Atmung frei werdenden.

Mit der BESTsehen Kaliumkarminfärbung kann man nun nach Fixierung mit Carnoy oder Alk. abs. leicht die Verteilung des Gly- kogens innerhalb des Darmepithels sichtbar machen. Es zeigt sich dabei, daß in den medianen Zellen ein mehr oder weniger ausge- dehntes, feines Netz von Glykogen sich findet (Tafel IV, Fig. 14), wie es auch schon in Leberzellen beobachtet worden ist (Arnold 1908), während die Winkelzellen das Glykogen meist in Form von groben Klumpen und Schollen aufweisen (Tafel IV, Fig. 15). (Ich möchte hier bemerken, daß in den Fig. 14 — 16 der Tafel IV der bläuliche Ton der Hämatoxylinvorfärbung mit Rücksicht auf die Reproduktion durch Grün ersetzt ist). Es ist vielleicht erwähnenswert, daß die Ansicht (Arnold 1908), das Glykogen trete normalerweise nie inner- halb des Kerns auf, sondern nur bei der Amyloiddegeneration der Leber, für Ascaris jedenfalls nicht aufrecht zu erhalten ist. Ich batte

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R. Ehrlich

Gelegenheit zu beobachten, daß bei einem Darm, dessen Zellplasma sehr glykogenarm war, sich in dem Kern einer jeden Medianzelle ein kleiner Tropfen von Glykogen fand (Tafel IV, Fig. 16), der nach den Winkelzellen zu immer kleiner wurde und schließlich nicht mehr aufzufinden war. Um sicher zu sein, daß die mit dem BESTSchen Gemisch rotgefärbten Gebilde wirklich Glykogen darstellten, färbte ich weitere Präparate aus derselben Darmregion nach Einwirkung von Speichel. Es war darnach regelmäßig keines der beschriebenen Ge- bilde mehr nachzuweisen. Daß in solchen Präparaten, in denen das aufgespeicherte Glykogen durch fermentative Spaltung herausgelöst war, keine Lücken im Plasma zu beobachten waren, spricht dafür, daß die Glykogenanhäufungen als Infiltrationen des Plasmas auf- treten können.

Die Extreme, welche die Winkel- und Mediauzellen aufweisen, sind durch Zwischenstufen miteinander verbunden. So sind z. B. oft die im Plasma diffus oder mehr den Zellgrenzen genähert sich findenden Chromidialbrocken (Tafel III, Fig. 67 br.), auf die ich noch näher eingehen werde, in den Medianzellen am stärksten entwickelt, während sie, allmählich abnehmend, in den Winkelzellen ganz fehlen können. Ebenso verhält es sich mit gewissen granulären Einschlüssen. Und endlich erstreckt sich dieser Unterschied auch auf die Degene- ration, die in viel stärkerem Maße an den Winkelzellen zu beob- achten war und dort gewisse Abweichungen in ihrem Verlauf gegen- über der in den Medianzellen erkennen ließ.

Eine kurze Schilderung der normalen Darmcpithelzellen wird vielleicht zum besseren Verständnis der Degeneration beitragen und die Beurteilung ihrer Erscheinungen erleichtern. Ich kann mich in dieser Beschreibung in der Hauptsache an Goldschmidt anschließen, der den eben erwähnten Chromidialapparat an diesem Objekt zuerst beschrieben hat (Goldschmidt 1905).

Der Kern besitzt — je nach seiner Zugehörigkeit zu einer Winkel- oder Mediauzelle — eine Größe von 7 oder 9 /t im Durchmesser. Er weist ein chromatinarmes Kernnetz auf, indem die Hauptmasse des Chromatins in und um den Nucleolus sich vereinigt findet. Ich beobachtete in der Regel nur einen solchen chromatischen Nucleolus (Tafel II, Fig. 67 a) , während Goldschmidt das Vorhandensein von zwei oder drei kleineren Nucleolen als Norm bezeichnet. In den von mir beobachteten Fällen war bei Vorhandensein von zwei Nucleolen der Kern vergrößert und wohl in den \T>rstadien einer später noch zu erwähnenden Kernzerstücklung.

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes. 87

Oft kann man an dem normalen Kern schon erkennen, daß der Nucleolus aus einer mit Hämatoxylin nicht ganz intensiv sich färbenden Substanz besteht, um die sich ein Kranz, richtiger eine Kugelschale von stark chromatischen Brocken legt. Bei der Degeneration wird diese Komplexität des Nucleolus noch deutlicher.

Der Kern liegt, wie Fig. 67, Tafel III zeigt, dem peripheren Bande des Darmquerschnittes sehr genähert; zwischen ihm und dem an die äußere Cuticula anschließenden Ende der Zelle findet sich ein in seiner Form und in dem Grade seiner Ausbildung äußerst wechselnder Chromidialapparat (Tafel III, Fig. Gib). Er stellt ein System von mäßig färbbaren Balken und Strängen dar, die mit feinen Ausläufern in das ziemlich grobmaschig erscheinende Plasma übergehen. Goldschmidt beschreibt ihn als aus einer Anzahl paralleler Stäbchen bestehend und vergleicht ihn mit den in manchen Zellen beobachteten Basalfilamenten. (Solger 1896, Garnier 99). Daß ich ihn in dieser Form nicht habe beobachten können, ist wohl die Folge seiner großen, durch den jeweiligen Funktionszustand be- dingten Variabilität (vgl. Tafel III, Fig. 67, 59, 62, 63, 65, 86 — 88). In engem Kontakt mit dem Kern habe ich ihn nie finden können. Ebensowenig habe ich Beziehungen zwischen ihm und den übrigen Gebilden ' chromidialer Natur in den Darmzellen zu beobachten ver- mocht. Anders verhält es sich mit dem zweiten, ebenfalls schon von Goldschmidt beschriebenen Chromidialapparat, der sich unter- halb des Stäbchensaumes findet, welcher die Zellen nach dem Lumen des Darmes hin abschließt (Tafel III, Fig. 67s). Er und die im ganzen Plasma der Zelle verteilten Chromidialbrocken und -stränge stehen in einem augenscheinlichen Zusammenhang. Es macht den Eindruck, als ob von ihm die Bildung dieser Brocken ausginge, eine Auffassung, zu der schon Goldschmidt auf Grund der gleichen Beobachtungen gekommen ist. Auch ich konnte oft bemerken, wie dieser Chromidial- saum nach dem Innern der Zelle hin in Zipfel ausgezogen war, die sich eine Strecke weit in das Plasma fortsetzeu können oder, wie Tropfen einer zähen Flüssigkeit am freien Ende keulenförmig ver- dickt, sich von der übrigen Masse loszulösen schienen, mit der sie nur noch durch eine dünne Verbindung in Zusammenhang standen (Tafel III, Fig. 67, 85, 88). Solche Stränge und Brocken nun, wie sie sich hier von dem Saume loszulösen scheinen, finden sich in wechselnder Größe, Form und Anzahl zwischen Kern und Darm- lumen im Plasma verteilt, oft auch den Zellgrenzen angeschmiegt. Sie sind aber kein integrierender Bestandteil der Zelle und können

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E. Ehrlich

vollständig fehlen, besonders in den Winkelzellen, während der Chromidialsaum in den normalen Zellen nie vermißt wird, sondern nur in Ausdehnung, Struktur und Intensität der Färbung Unterschiede aufweist. Auf den engen, ursächlichen Zusammenhang zwischen den Veränderungen dieser färbbaren Gebilde und dem jeweiligen Funktionszustand der Zellen konnte ich nicht näher eingehen.

Auf Grund von gelegentlichen Untersuchungen an einer andern Asca-m- Art (Asc. ensicaudata) sucht Vejdowsky (1907) die von Goldschmidt für Asc. lumbricoides und megalocephala beschriebenen Cliromidialapparate als Kunstprodukte zu erklären, die den von ihm selbst für die Zellen von Asc. ensicaudata dargestellten Gerüstfasern entsprechen sollen: Kurzum, der von Goldschmidt beschriebene Chromidialapparat stellt infolge der gewaltsamen Einwirkung der angewandten Versuchsreagentien stark verletzte und zerrissene Fäden des »normalen« fädigen Gerüstapparates dar . . .«, so heißt es in seiner Arbeit.

Da ich Gelegenheit hatte, das Vorhandensein eines Chromidial- apparates in den Darmepithelzellen von Asc. lumbricoides in allen wesentlichen von Goldschmidt angeführten Punkten zu bestätigen, so möchte ich etwas näher die VEJDOWSKYSchen Ein wände be- sprechen.

Zunächst beweist der Umstand, daß Vejdowsky bei Ascaris ensicaudata keine den hier beschriebenen Gebilden ähnliche Strukturen gefunden hat, nichts gegen ihr Vorkommen bei Asc. lumbricoides. Auch Asc. megalocephala besitzt nach Goldschmidts eigner Angabe in ihrem funktionierenden Darmepithel keinen dem von Ascaris lumbricoides entsprechenden Chromidialapparat. Nach Vejdowsky stellen die von Goldschmidt (und jetzt von mir) an diesen Zellen beobachteten Gebilde »nur proximale und distale Teile der Gerüst- fasern, aber in ganz verändertem Zustand . . .« dar. Das Zustande- kommen dieser totalen Veränderung schreibt Vejdowsky für die von Goldschmidt beschriebenen Fälle dem der Fixierung vorher- gegangenen Tetanisieren und Zerstückeln der Tiere zu. In meinem speziellen Falle waren solche schädigenden Einflüsse ausgeschlossen. Der Darm war durch Herauspräparieren jeder gewaltsamen Ver- biegung, Zerrung oder Zusammenpressung entzogen — und doch waren sämtliche »Fadensysteme« wieder zerrissen, eben weil die hier beobachteten Gebilde etwas ganz andres sind als die von Vejdowsky beschriebenen Gerüstfasern, wie ja nach Vejdowskys eigner Angabe ». . . die Anordnung der Stützfibrillen sowohl in den

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes. 89

Darmzellen als Muskelzellen ( — bei Asc. ensieaudata — ) nicht im mindesten an die stark gefärbten, verschlungenen Stränge von Asc. inegdlocephala und lumbricoides, wie sie von Goldschmidt beschrieben und abgebildet wurden, erinnern.« — Müssen deshalb zwei ver- schiedene Gebilde, die »nicht im mindesten« an einander erinnern, einander entsprechen und das eine eine künstliche Verunstaltung des andern darstellen, weil, was an der einen Ascaris-Axt zu beobachten war, in entsprechenden Zellen einer andern Art in entsprechender Form sich nicht hat auflinden lassen?

Die genannten färbbaren Gebilde mußten hier ihre Erwähnung finden, weil es sich bei der beobachteten Degeneration teilweise um das Auftreten mehr oder weniger stark färbbarer Einschlüsse handelt, an deren Ableitung von einer Verklumpung dieses Chromidialapparats gedacht werden könnte. Es ist in dieser Hinsicht aber nur der basale Chromidialapparat (Tafel III, Fig. 676) von Bedeutung, da die übrigen Bestandteile, wie es sich des weitern zeigen wird, an der Degeneration nicht beteiligt sind und auch durch dieselbe in ihrem Auftreten nicht mehr beeinflußt werden, als man es erwarten muß von Gebilden, die wohl nur der Ausdruck normaler Stoffwechselvor- gänge innerhalb der Zelle sind.

Zu einer so bestimmten Verneinung direkter Beziehungen zu den degenerativen Erscheinungen konnte ich nicht gelangen inbetreff gewisser granulärer Einschlüsse des Zellplasmas. Ich will hier ganz unentschieden lassen, ob es sich um präformierte Granula oder nur um granuläre Fällungen irgend welcher in der lebenden Zelle ge- löster Substanzen handelt, und nur ihre Lokalisation im fixierten Präparat berücksichtigen. Daß ich hier zu keiner sicheren Scheidung gelangt bin zwischen normalen Bestandteilen oder Stoffwechsel-» Produkten der Zelle und bei der Degeneration auftretenden granulären Einschlüssen, liegt zum Teil au der Schwierigkeit, vielleicht Unmög- lichkeit, mit den jetzigen Mitteln eine sichere färberische Analyse, besonders was Granula betrifft, zu erzielen. Genügt ja oft ein geringer Größenunterschied innerhalb gleichartiger Granula, um bei Koutrastfärbuugen eine große und kleine Körnchen scheidende Färbung zu verursachen (Fischer 1899). Ich mußte mich daher auf die Berücksichtigung der rein morphologischen Beziehungen ihres Auftretens zu dem degenerativer Einschlüsse beschränken und, wo diese fehlten, mich eines Urteils über die Zusammengehörigkeit der Gebilde enthalten. Die in Frage kommenden Granula finden sich diffus im Plasma verstreut, stets in Vacuolen, meist jedes einzelne

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R. Ehrlich

in einer eigenen. Ihre Färbbarkeit mit Hämatoxylin ist äußerst wechselnd, ebenso ihre Anzahl. Ein meist vorhandener centraler, ungefärbt erscheinender Fleck sowie ihre starke Refraktionskraft deuten auf eine größere Dichte als die des umgebenden Plasmas. Da ich ähnliche Granula auch in normalen Zellen angetroffen habe, so ist es wahrscheinlich, daß wir es hier mit Einschlüssen von sehr verschiedener chemischer Natur zu tun haben. Bei den normalen Zellen könnte man an Zymogenkörner denken, deren Auftreten gleich dem der Chromidialstränge mit der wechselnden Assimilationstätig- keit der Zellen in Zusammenhang steht.

Nach dieser kurzen Übersicht über die normalen Bestandteile der Darmepithelzellen will ich zu deu Veränderungen übergehen, die das mikroskopische Bild der ganzen Zelle oder einzelner Form- bestandteile durch die fortschreitenden degenerativen Prozesse erleidet.

2. Verbreitung und allgemeiner Habitus der Degeneration.

Unter sämtlichen in der oben beschriebenen Weise durchmusterten Därmen fand sich nur einer, der die zu beschreibenden degenerativen Vorgänge in so hohem Maße zeigte, daß fast in jedem Schnitt einige Degenerationsstadien sich fanden. Ganz vereinzelte degenerierende Zellen konnte ich bei längerem Suchen in jedem Darm auffinden. Für die nähere Untersuchung waren so vereinzelte Fälle aber un- tauglich.

Innerhalb des eineu stark degenerativ veränderten Darms wiederum waren es, wie schon erwähnt, besonders die Winkelzelleu, in denen die beobachteten Einschlüsse auftraten (Textfigur 2). Der ganze Darm erschien nach Vorfärbung mit Boraxkarmin bei schwacher Vergrößerung in Zedernöl betrachtet in den veränderten Epithel- partien rot gesprenkelt, und zwar machte es den Eindruck, als handele es sich um voneinander getrennte, aber nicht scharf be- grenzte Degeuerationsherde (Textfigur 1). Bei der großen Durch- sichtigkeit des schwach gefärbten Darmes war es leicht, auch die vereinzelten, in den Medianzellen auf tretenden Degenerationen zu erkennen.

3. Die speziellen Erscheinungen der Degeneration.

Bei näherer Untersuchung lassen sich an den degenerativen Er- scheinungen zwei Formen unterscheiden, die durch keinerlei Zwischen-

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdarmes. 91

stufen miteinander verbunden sind und von denen mit wenigen Aus- nahmen in ein und derselben Zelle nur die eine oder die andre anzutreffen ist. Ich will diese beiden Formen nach dem Ort ihres Auftretens als die nucleäre und die cytoplasmatische Degeneration bezeichnen. Vielleicht durch dieselben Ursachen hervorgerufen und nur durch nebensächliche Umstände in ihrer Lokalisation bestimmt, bieten diese beiden Degenerationen doch in beiden Fällen ein ganz verschiedenes Bild, indem in dem einem Falle der Kern degeneriert und dadurch die ganze Zelle funktionsunfähig wird, im andern Falle innerhalb des Plasmas degenerative Einschlüsse auftreten, während der Kern normal bleibt und in den weitaus meisten Fällen regula- torische Vorgänge den Untergang der ganzen Zelle zu verhindern imstande sind. Wenn auch die Degeneration im einzelnen mancherlei Varianten aufvveist, so ist sie doch in den wesentlichen Zügen stets übereinstimmend genug, um den Versuch einer einheitlichen Schilde- rung ihres Verlaufes zu rechtfertigen. Ich werde deshalb zugunsten der Übersichtlichkeit von den aberrauten Erscheinungen vorläufig absehen und erst später ihre etwaige prinzipielle Übereinstimmung mit den typischen Degenerationsformen aufzudecken suchen.

Fast immer sind die degenerierenden Kerne leicht daran kennt- lich, daß sie die normalen an Größe in wechselndem Grade über- treffen und aus der regelmäßigen Lage nahe der Peripherie des Darmquerschuittes mehr oder weniger nach dem Lumen hin ver- lagert sind (Tafel II, Fig. 1 b). Das mit den fortschreitenden Ver- änderungen Hand in Hand gehende Wachstum der Kerne werde ich nicht im einzelnen Falle mehr betonen. Es ergibt sich ohne weiteres aus dem Vergleich der bei gleicher Vergrößerung gezeichneten Bilder (ausgenommen Fig. 28—32!), besonders der Fig. la und 54. Und zwar beruht dieses Wachstum, wie sich im einzelnen zeigen wird, nicht auf Flüssigkeitsaufnahme, sondern auf Substanzwachs- tum der Kernbestandteile.

Hin und wieder, wenn die Kerne erst auf etwa das Doppelte ihrer normalen Größe angewachsen sind und noch ihre normale Struktur zeigen, kommen auch Kernzerstiickeluugen vor, wodurch Zellen mit zwTei dicht beieinanderliegenden Kernen zustande kommen (Fig. 73a — c und 74, Tafel III). Die Fälle, in denen sich Zellen mit einem normalen und einem degenerierenden Kern oder mit zwei degenerierenden Kernen fanden, glaube ich von solchen Kernzerstücke- lungen herleiten zu dürfen (Fig. 74 und 79, Tafel III). Solche wohl auch oft als Amitosen bezeichneten Formen der Kern Vermehrung sind

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1\. Ehrlich

in Epithelien nichts Ungewöhnliches. Vielleicht ist ihr Auftreten in diesem Falle und das Degenerieren des einen Teilstiickes als ein regulatorischer Vorgang anzusehen, indem der übermäßig ange- wachsene Kern sich gewissermaßen differenziert in einen ständig funktionsfähig bleibenden und einen durch seine Degeneration die Zelle nun nicht mehr gefährdenden Teilkern. Welches von beiden Teilstücken funktionsfähig bleibt, welches degeneriert, das hängt vielleicht nur von ihrer Lage innerhalb der Zelle und den dadurch modifizierten Beziehungen zum Plasma ab. Immer ist das Endresultat jedenfalls nicht dem Bestände der ganzen Zelle günstig. Das beweisen die nicht zu seltenen Fälle, in denen gleich große und in dem De- generationsgrad manchmal genau übereinstimmende Kerne in einer Zelle sich finden, die nun auch als funktionsunfähiges Glied aus dem Epithelverband sich loslöst (Fig. 72, 81, Tafel III).

Diese Erscheinungen könnten als Übergangsstufen angesehen werden von indirekten, durch Kernwachstum veranlaßten Kern- teilungen zu Kernhypertrophie bei unterbleibender Teilung, wie sie R. Hertwig (1904) für Actinosphaerium beschreibt. Es heißt dort: »Unter normalen Verhältnissen, bei denen es keine Nucleoli gibt, führt das Anwachsen der Kernsuhstanzen bei Actinosphaerium zu typischen indirekten Kernteilungen und somit zur Kernvermehrung. Ändert sich der Stoffwechsel der Tiere und entwickeln sich echte Nucleoli, so hört die Kern Vermehrung auf und wird die Massen- zunahme der Kernsubstanz durch Größenwachstum der Einzelkerne herbeigeführt.« Während also bei Actinosphaerium nur die Wahl gelassen ist zwischen indirekten Kernteilungen, die zwei normale Kerne liefern, und hypertrophischer Degeneration des ganzen, nicht sich teilenden Kerns, finden wir hier Kernzerstückelungen, bei denen meist die eintretende Degeneration auf den einen Kern beschränkt bleibt. Ich werde noch des öfteren im Verlaufe meiner Schilderungen auf diese Arbeit Hertwigs zurückzukommen haben.

a Die nucleäre Degeneration.

Die Anfänge der nucleären Degeneration machen sich an dem chromatischen Nueleolus bemerkbar. Sie führen zunächst zu einer Sonderung in eine mit Hämatoxylin intensiv sich färbende, unregel- mäßig geformte Komponente, das Chromatin, und in einen im schwach bläulichen Ton der echten Nucleolarsubstanz erscheinenden, stets regel- mäßig kugelig geformten Teil (Tafel II, Fig. 2). Während auf diesen frühen Stadien außer der eigentlichen Hauptmasse des Chromatins

Die physiologische Degeneration der Epithelzellen des Ascarisdannes. 93

noch kleinere Brocken der gleichen, stark färbbaren Substanz über die Oberfläche des stark wachsenden, nur schwach gefärbten Nucleolus verstreut sein können (Fig. 3), ist später die Sonderung eine voll- ständige und führt zu einer getrennten Lage der beiden Komponenten während ihres allmählichen Wachstums im Verlauf der Degeneration (Fig. 5). Das Chromatin nimmt zwar auch an Masse zu, aber nicht entfernt in dem Grade, wie die Nucleolarsubstanz. Noch ein dritter Bestandteil des Kerns, das Liningeriist, beginnt nun zu wachsen. Die bisher nur spärlichen Stränge oder Wabenwände werden zahlreicher und rücken dichter aneinander, bis sie schließlich den ganzen Binnen- raum des Kerns ausfüllen, die in wechselnder Anzahl vorhandenen Nucleolen umschließend. Das Chromatin findet sich dann in einen oder mehrere Klumpen konzentriert nach der Oberfläche des Kerns verdrängt (Fig. 5, 6, 20), wo es später oft in Form von halbkugelig der Kernmembran adhärierenden Tropfen beobachtet werden kann (Fig. 10, 12, 18, 19). Auf diesen Stadien ist der Zusammenhang des Kernuetzes mit der Membran gelockert, was darin zum Ausdruck kommt, daß die zu einer einheitlichen, oft nur noch undeutlich alveolär strukturierten Masse verdichtete Lininsubstanz sich um den Nucleolus zusammenzieht, wobei sie mit der Kernmembran nur noch durch feine, aber oft sehr zahlreiche Fäden in Verbindung bleibt (Fig. 7 — 12). Es ist wohl in den meisten Fällen dieses Bild der Ausdruck einer von der Fixierungsflüssigkeit hervorgerufeneu Schrumpfung. Aber auch als Kunstprodukt ist sie bemerkenswert, da sie nur auf be- stimmten Stadien zu so extremer Ausbildung gelangt und dadurch für diese Stadien charakteristisch wird. Ich komme auf diesen Punkt noch einmal zurücjs. Ein Umstand spricht besonders dafür, daß im lebenden Gewebe das Kernnetz auch auf diesen Stadien noch den ganzen Keruraum ausfüllt: oft findet man, wie schon erwähnt, das Chromatin der Kernmembran angeschmiegt und halbkugelig in das Innere des Kerns vorragend. Nun ist fast immer auch bei stark kontrahiertem, verdichtetem Kernnetz an der Oberfläche desselben genau an der Stelle, die der Anlagerungsstelle der Chromatinklumpen entsprechen würde, eine deutliche Delle zu beobachten (Fig. 8 12,

19), die unverständlich wäre, wenn mau im Moment der Fixierung die als schaumige Flüssigkeit aufzufassende Lininsubstanz als nicht in Zusammenhang mit der Kernmembran voraussetzen wollte. Auf den letzten Stufen der Kernhypertrophie endlich ist diese Kontrak- tion wieder in viel geringerem Grade vorhanden. Die dem Kern- netz entsprechende Substanz ist daun fast homogen und strukturlos

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geworden 17—19). Es stellen also die Zustände mit starker Kon- traktion Übergangstadien in der Dichte der Lininsubstanz dar. Das Alveolensystem ist hier schon zu dicht geworden, um einen plötz- lichen Flüssigkeitsverlust der Waben durch die Fixierung ohne Schrumpfung zu ertragen, wie das bei dem normalen Liniugerüst mit seinen spärlichen Strängen noch möglich ist, während andererseits die Substanz noch nicht flüssigkeitsarm und als Ganzes gerinnungs- fähig genug ist, um ohne osmotische Beeinflussung bei der Fixierung ihren Umfang nahezu beizubehalten. Das ist augenscheinlich erst in den letzten Stadien ihres Wachstums und ihrer Verdichtung möglich.

Der Xucleolus hat seine definitive, abnorme Größe meist schon erreicht zu einer Zeit, in der der Kern noch nicht übermäßig ange- wachsen ist, das Kernnetz ziemlich locker erscheint und den Kern- raum vollständig ausfüllt (Fig. 5). Die weiteren Veränderungen sind nicht mehr spezifisch für die verschiedenen Teile des Kerns. Sie bestehen, abgesehen von dem Wachstum, in einer Zunahme der Färb- barkeit, die besonders stark den Xucleolus trifft, aber sich auch auf das verdichtete Kernnetz und die Kernmembran ausdehnt (Fig. 12). In manchen Fällen erlangt der Xucleolus einen so hohen Grad von Färbbarkeit wie das Chromatin (Fig. 13 . Da aber bei solchen Kernen die oberflächlich gelagerten Chromatinklumpen fehlten, so nehme ich an, daß hier die sonst zu Beginn der Degeneration er- folgende Trennung der chromatischen und nucleolaren Komponente unterblieben ist und der abnorm große chromatische Xucleolus durch eine Mischung beider entstand.

Eine dritte Modifikation gibt sich kund in solchen Bildern, wo in dem augewachsenen und verdichteten Kernnetz ein besonderer Xucleolus nicht mehr zu erkennen ist. Die ursprüngliche Liuiu- substauz ist zu einer homogenen, mehr oder weniger stark färbbaren Masse geworden Fig. 16—19). Es macht den Eindruck, als habe die Xucleolarsubstauz sich diffus in ihr verteilt (Fig. 14 — 16) und habe durch ihre eigene zunehmende Färbbarkeit dem ganzen Gebilde seinen auffallend dunklen Farbenton verlieheu.

Das gemeinsame Auftreten von Chromatin und Xucleolarsubstauz im normalen Xucleolus, das zeitweilige Ausbleiben ihrer Trennung und ihr gemeinsames Wachstum bei der Degeneration sowie schließ- lich am meisten die Zunahme des anfänglich nur schwach bläulichen echten Xucleolus au Färbbarkeit und die an Chromatin erinnernde färberische Reaktion, zu der er bei seiner Auflösung das ganze Kerngebilde zu befähigen scheint, alles das deutet vielleicht darauf

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hin, daß eine genetische Beziehung herrscht zwischen Nucleolar- substanz und Chromatin. Es ist das ein Gedanke, der schon oft ausgesprochen worden ist. Ich setze dabei voraus, daß es begründet ist, gleiche Färbbarkeit als Ausdruck gleicher chemischer Natur auf- zufassen, wenn auch noch morphologische Beziehungen, wie in diesem Falle, dazukommen: das ursprünglich vorhandene Chromatin findet sich in oder um den Nucleolus lokalisiert; und ebenso verfärbt sich der Nucleolus sekundär chromatisch und teilt diese Färbbarkeit den übrigen Kernbestandteilen mit.

Vergleicht man die Größe der normalen Kerne mit der der hyper- trophierten auf ihren letzten, stark färbbaren Stadien, so erkennt man (Fig. la u. 19), daß das Wachstum ein sehr beträchtliches ist. Der Durchmesser der Kerne ist auf mehr als das Doppelte, in Fig. 54 sogar über das Dreifache augewachsen, das Volumen also auf das 8- bis 27fache des normalen Betrages. Für die Substanzzunahme bietet freilich die Kerngröße noch keinen zuverlässigen Maßstab, da zwar Chromatin und Nucleolarsubstanz mit ihrem Substanzwachstum zugleich Volumvergrößerung zeigen, das Kernnetz aber, ohne einen größeren Raum einzunehmen, durch Verdichtung seines Mascheuwerks substanzreicher werden kann. Der substanzielle 'Wachstumsquotient würde also die oben angeführten Zahlen noch überschreiten, da eine solche Verdichtung des Liningerüsts stattfindet.

Die bisher beschriebene Form der Kerndegeneration weist viele Ähnlichkeiten auf mit den nach R. Hertwig (1904) bei der physio- logischen Degeneration von Actinosphaerium auftretenden Riesenkern- bilduugen. Actinosphaerium wie Ascaris besitzen einen Amphinuc- leolus (W. Waldeyer) d. h. einen Nucleolus, in dem Chromatin und echte Nucleolarsubstanz eng miteinander verbunden sind, also das, was bei Protozoen auch als Karyosom bezeichnet wird. Hertwig unterscheidet nun uucleolare und chromatische Riesenkerne, die aber durch Übergaugsformeu miteinander verbunden sind. Er schildert den Beginn der zu nucleolaren Riesenkernen führenden Degeneration folgendermaßen: »Bei einigen Kernen ist in der Chromatiurosette eine Sonderung der chromatiuhaltigen Nucleolarmasse von chromatin- freien Teilen eingetreteu; letztere bilden einen einzigen, manchmal auch zwei rundliche, von Flüssigkeitsblasen durchsetzte Körper«

( — auf diese Vacuolisierung ebenso wie auf das Auftreten mehrerer Nucleolen komme ich noch später zurück — ), »die in die Chromatin- rosette eingelagert sind und sich von ihr durch geringere Färbbar- keit unterscheiden.« Wie in unserm Falle, so auch hier also eiue

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Sonderung in Chromatin und Nucleolarsubstanz. Weiter heißt es: ». . . Die Nucleoli fangen an enorm zu wachsen ...» --»Bei dem Wachstum nimmt die Färbbarkeit der Nucleolarmasse wieder zu . . . immerhin bleibt ein Unterschied zwischen Nucleolarmasse und dem von der Modifikation nicht betroffenen Rest der Chromatinrosette be- stehen. «• Und endlich: »Die nucleolaren Rieseukerne . . . nehmen sogar Chromatin auf, so daß ihre Xucleolarkörper sich schließlich ganz intensiv in Karmin färben«. Soviel, was das Wachstum und die nachträgliche chromatische Veränderung der Nucleolarsubstanz betrifft. Nun das Chromatin: »Eine Zunahme des nicht in die Nuc- leolarmetamorphose einbezogenen Chromatins hat unzweifelhaft statt- gefunden. . . .« »Wenn auch die Zunahme nicht in gleichem Maße erfolgt ist wie bei den Nucleolarkörpern, so ist sie doch immer noch sehr bedeutend.« Auf die Ähnlichkeit beider Degenerationen brauche ich wohl nicht im einzelnen aufmerksam zu machen. Ich möchte aber auf einige Abweichungen hinweisen, weil diese den Übergang bilden zu den von Hertwig als »chromatische Riesenkerne« bezeicb- ueteu Formen. Bei den nucleolaren Riesenkeruen von Actinosphaerium geht das Nucleolenwachstum so weit, daß »das Kernreticulum nach der Peripherie zusammengedrängt wird und vollkommen schwindet«, während bei Ascaris die Nucleolen nur ein begrenztes Wachstum zeigen und dafür das Kernuetz selbst au Masse zunimmt. Darin zeigt sich wieder eine Übereinstimmung mit den chromatischen Riesenkeruen. Die Sonderung in chromatiuhaltige und chromatiu- freie Teile unterbleibt dort. Das Wachstum ergreift die gesamte Chromatinrosette und das Kernreticulum. Das letztere wächst be- sonders intensiv, wird dichter und umfangreicher. Das Reticulum wächst stärker als die Chromatinrosette. Von den bei Actinosphaerium selbst sich findenden Zwischenstufen zwischen nucleolaren und chro- matischen Riesenkernen sagt Hertwig: »In der Tat gibt es Über- gänge zwiseheu beiden, Übergänge, die sich dadurch charakterisieren, daß die Nucleolarkörper zwar vorhanden sind, aber sich nur in be- schränktem Maße vergrößern, daß dagegen das Kernreticulum und die Chromatinrosette eine Substanzzunahme erfahren.« Es sind das die Stadien, die wohl am meisten den bei Ascaris beobachteten Degenerationsformen entsprechen. Der normale Stoffwechsel der Zelle, der seinen Ausdruck findet in der Erhaltung des normalen Größen- verhältnisses ihrer Bestandteile, besonders des Kerns, ist augenschein- lich in beiden Fällen in ganz ähnlicher Richtung abgeändert, was dann zur Folge hat, daß an den analogen Formbestaudteilen die

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gleichen im Verhältnis zueinander unharmonischen Wachstums- und Degenerationserscheinungen auftreten.

Hbrtwig erwähnt, daß austatt des einen Nucleolus mehrere auf- treten können und daß die Nucleolen vacuolisirt erscheinen. Auch dazu findet sich das Analogon hei Ascaris.

Au Kernen, die im übrigen nocli einen normalen Eindruck mach- ten, habe ich das Auftreten mehrerer Nucleolen nicht beobachten können. Es ist mir daher nicht möglich anzugeben, oh sie getrennt entstehen oder erst später aus dem einheitlichen Nucleolus durch Zerfall hervorgehen. Wahrscheinlicher ist das letztere, da der chro- matische Nucleolus, von dem die echten Nucleolen ihre Entstehung nehmen, einheitlich ist, bis auf die wenigen Fälle, die auf den Be- ginn einer Kernzerstiickeluug deuteten.

Unterschiede im Degenerationsverlauf ergeben sich kaum bei dem Vorhandensein mehrerer Nucleolen (Fig. 20 — 22). Vielleicht infolge stärkerer Substanzeiulagerung in das Kernnetz von seiten der Nu- cleolen zeigt dieses meist keine so starke Kontraktion bei der Fixierung wie bei nur einem Nucleolus. Ebenso ist die chromatische Verfärbung eine intensivere (Fig. 23 — 25). Beides könnte man daraus zu erklären suchen, daß die wohl bei der Umwandlung und Stoffabgabe besonders in Betracht kommende Oberfläche der Nucleolen durch Vermehrung ihrer Anzahl weit rascher wächst, als dies bei dem Wachstum eines einzigen Nucleolus der Fall ist. Von besonderem morphologischen Interesse sind nur einige Fälle, bei denen die Nucleolen in den End- stadien der Degeneration so oberflächlich gelagert sind, daß sie, wenn das verdichtete Kernnetz sich von der Kernmembran zurück- zieht, als deutlich halbkuglige Erhebungen über die Oberfläche der den Kernraum fast ganz ausfiilleuden Masse hervorragen (Fig. 26 und 27). Bei Doppelfärbungen bieten diese Kerne große Ähnlichkeit mit Vermehrungsstadien parasitärer Protozoen (vgl. Tafel IV, Fig. 12).

Außer der chromatischen Verfärbung und schließlicheu Verteilung im Kernnetz können die Nucleolen noch eine weitere Veränderung erfahren, die ich als die Bildung von »Ringnucleolen« bezeichnen möchte. Genau genommen handelt es sich natürlich nicht um Ringe, sondern um Hohlkugeln, Tropfen mit großer centraler, farbloser Vacuole, die aber im optischen Schnitt den Eindruck von Ringen machen. Bald sind es kleinere Formen, deren Wand kompakt er- scheint, bald, wenn der Nucleolus größere Dimensionen aufweist, ist die den »Ring« darstellende Kugelschale ihrerseits auch noch in wechselndem Grade vacuolisiert (Fig. 37 — 54). Es finden sich bald

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eiue oder einige größere Ringnueleolen, bald eine ganze Anzahl kleiner in einem Kern verstreut (Fig. 37. 43). Die färberische Reak- tion entspricht bei den größeren derjenigen der echten Nucleolar- substanz, während die kleineren Formen ein bis zum Farbenton des Chromatins gehendes Verhalten Hämatoxylin gegenüber zeigen Fig. 45, 46), also wieder das gleiche Übergehen der einen färberisch charak- terisierten Substanz in die andre, wie wir es schon bei den einfachen, kompakten Nucleolen kennen gelernt haben. Besonders deutlich wird dieser Wechsel bei Doppelfärbungen mit einem »spezifisch« das Chromatin färbenden Bestandteile (z. B. BoRRELsche Färbuug), weil hier oft ohne Abstufungen in der Färbung (die die einfache Häma- toxylinfärbung für das Auffiudeu der Übergaugsstadieu und damit der Zusammengehörigkeit der Extreme so wertvoll macht , bald die chromatische, bald die nucleolare Farbreaktion allein zur Geltung kommt.

Es ist schwer, bei dem Mangel unsrer Kenntnisse von den stoff- lichen Umsetzungen innerhalb des Kerns und von den Beziehungen seiner Teile zueinander sich eine bestimmte und begründete Vor- stellung von der Bedeutung dieser Bilder zu machen. Es scheint sich hier um eine nachträgliche Auflösung der übermäßig ange- wachsenen Nucleolen zu handeln, die, je nachdem in welchem Sta- dium des Xueleolenwachstums sie einsetzt, und je nachdem ob ein oder mehrere Auflösungsherde innerhalb der Nucleolen auftreten, zu den mehr oder weniger komplizierten Vacuolisationsbildern führt. Obst (1899) beschreibt bei Doloinrdes fnnbriatus und Limax maximus ganz ähnliche Vacuolisieruugen an den Kernkörperu der betreffenden Eier und kommt ebenfalls zu der Auffassung, daß die dabei ent- stehenden typischen Ringnueleolen Stadien der Nucleolenauflösuug sind. Die gleichen Erscheinungen hatte schon Korschelt (1891) hei Dolomedes beobachtet. Klschäkewitsch (1907) schreibt auf Grund ähnlicher Vacuolisierungen, die er an den Nucleolen von Gregarinen- Keruen beobachtet hat, den Nucleolen eine besondere Struktur zu. Er läßt sie aus einem Liningerüst bestehen, in dessen Maschen oder Waben die eigentliche Nucleolarsubstanz eiugelagert ist. Bei dem Austreten dieser Substanz wird das Liningerüst sichtbar als Vacuolen- system. Der Nucleolus stellt sich also dar als ein Teil des Kern- netzes, das nur durch lokale Verdichtung und Substauzeiulagerung die charakteristische Form eines Nucleolus angenommen hat. Es heißt dort: »Der Nucleolus befindet sich in einem Erschöpfungs- zustände. Bald ist er grob vaeuolisiert, wobei doch eiue Insel von

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kompakterer Substanz erhalten bleibt, bald zeigt er ein chromatisches Stroma, das seiner Struktur und Färbbarkeit nach dem Liningerüst auffallend ähnlich erscheint.« Iu den vacuolisierten Nucleolen der degenerierenden Ascaris- Kerne haben dagegen die Yacuolenwände stets eine stärkere Färbbarkeit als das Liniu. »Als Grundlage für den Aufbau des Nucleolus scheint ein Liningerüst zu dienen, das von einer Verbindung von Nucleolar- und Chromatinsubstauz durch- tränkt und meistens verdeckt ist.« Er gibt an, den Austritt von Chromatin aus dem Nucleolus bei dessen Yacuolisierung beobachtet zu haben.

Es ist kein Grund vorhanden, für die Nucleolen bei Ascaris eine ähnliche komplizierte Struktur anzunehineu. Im Gegenteil sprechen die extremen Vacuolisationen dafür, daß wir vor ihrem Auftreten in den Nucleolen völlig homogene Tropfen von Nucleolarsubstanz vor uns haben. Von der Verdrängung eines etwa vorhandenen Gerüstwerkes durch die wachsende centrale Vacuole oder von Substanzaustritt ist nichts zu erkennen. Ob sich eine große oder viele kleine Vacuolen bilden, ist für den stofflichen Vorgang ohne Bedeutung, vermag aber wohl das sich ergebende mikroskopische Bild sehr zu beeinflussen, so daß es so verschiedene charakteristische Formen annimmt, wie sie die Figuren 49 —54 zeigen. Vielleicht spricht das Auftreten des oberfläch- lichen Alveolarsaums iu Fig. 49 für die Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Keruraum. Bei fortschreitender Vacuolisieruug wird der ganze Nucleolus von Flüssigkeitsbläschen durchsetzt, die dann ferner- hin zusammenfließend sich zu einer (Fig. 52 , 53) oder mehreren größeren Vacuolen (Fig. 54) vereinigen können. So entstehen die komplizierten Riugnucleolen , deren Ringwände noch die ursprüng- lich den ganzen Nucleolus ausfüllenden kleinen Vacuolen aufweisen.

Alle bisher beschriebenen Kernveränderungen sind von einer Degeneration der ganzen Zelle begleitet, bei der das Plasma gröber vacuolisiert erscheint und von den schon beschriebenen im Plasma sich findenden chromatischen Gebilden nur der Chromidialsaum fFig. 67s, Tafel III) deutlich bleibt, der ja auch in den normalen Zellen die größte Konstanz erkennen ließ. Die Degeneration endet damit, daß die Zelle an ihrem peripheren Ende sich aus dem Ver- band der übrigen Epithelzellen loslöst und allmählich in das Lumen des Darmes ausgestoßen wird (Fig. 54, Tafel II), wo sie schließlich ganz zerfällt. Meist zeigt die degenerierende Zelle eine kegelförmige Gestalt, indem das periphere, von der basalen Cuticula losgelöste Ende zwischen den normalen Zellen in eine Spitze ausläuft. Ist der

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Schnitt nicht genau in der Längsrichtung der Zelle geführt, so zeigt das Ende oft eine mehr abgerundete Form, entsprechend dem schräg geschnittenen Kegel. Besonders solche Bilder, wie Fig. 43 u. 54 sie zeigen, in denen die degenerierende Zelle mehrere normale von dem Lumen abgedrängt zu haben scheint, halte ich nur für verursacht durch das Zusammenschließen der gesunden Zellen oberhalb der degenerierenden. Sie müssen sich dabei notwendigerweise am unteren centralen Ende wieder bis zu ihrer ursprünglichen Entfernung aus- einanderbiegen und können, wenn der Schnitt nicht in die Ebene dieser Ausbiegung fällt, nicht in ganzer Länge getroffen werden.

Leger u. Duboscq (1902) beschreiben vom Trachea ten-D arm ähn- liche Degenerationen, die als Reaktion des Epithels auf Gregarinen- infektion gedeutet werden. Ihr Verlauf ist folgendermaßen geschildert: ^ La plus frequente des reactions* ( — auf Gregarinen- Infektion — ) »est celle de l'hypertrophie cellulaire suivie d’atrophie ...» »Quant au noyau, il est ordiuairement hypertrophie avec ressemblement nucleo- laire . . .« »Dans la degenerescence hypertrophique le noyau, un peu plus gros, qu’ä l'etat normal, est refoule vers le plateau tandis que la cellule reutlee s'effile en poire. Du fait, que la chromatine se ressemble en un tres gros Karyosome central vacuolaire . . .« »D’antre fois, au lieu d‘un seul Karyosome tres gros il y en a plusieurs petits, egaux ou inegaux et presentant en leur centre un vacuole . . . Finalement le noyau subit la Karyorrhexis et ses debris se resolvent en tins grauules cliromatiques quand la cellule est expulsee . . .<

Endlich erwähnt auch Brasil (1904) eineu extremen Fall von hypertrophischer Degeneration bei der Polychaete Lagis coreni, der auch insofern Ähnlichkeit aufweist mit dem hier beschriebenen, als die Degeneration auch nur in einem Darm in auffallender Stärke auftrat, ohne daß die Ursache festzustellen war. Brasil sagt von den degenerierenden Kernen: »Ils peuvent acquerir une taille con- siderable: alors que le grand axe des noyaux normaux oscille entre 8 u et 10 //, celui des noyaux hypertrophies atteint parfois 40//. A cet etat le noyaux remplit completement l’element qui le contient.« Vom Verhalten des Nucleolus während dieses Kernwachstums heißt es weiter: »Ce dernier« (— der Nucleolus — ) »d un volume enorme (le grand axe peut depasser 25 u) differencie dans sa masse de gros plasmosomes spheriques ou ovoides qui sout rejetes d’abord daus le noyau, daus le cytosplasme eusuite ...» »Cornrne celui du noyau, le volume du nueleole augmente constamment; il augmeute mcme

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plus longtemps, car, de meme cjue le noyau parvient a occuper tout le corps cellulaire, de meme le nucleole arrive a remplir tout l’espace nucleaire.« »L’appareil nucleo-nucleolaire se presente alors sous la forme dune enclave epitheliale homogene tres fortement colorable.« Im Prinzip verläuft die Kerndegeueration also unverkennbar ganz ähnlich wie im vorliegenden Falle bei Ascaris.

Auch Goldschmidt (1904 erwähnt bei Pelomyxa als physio- logischen Vorgang die Bildung von kompakten Riesenkernen, die mit dem Auftreten der im Plasma sich findenden Glanzkörper in Zu- sammenhang steht. Einige nähere Angaben darüber verdanke ich der mündlichen Mitteilung von Herrn Dr. Goldschmidt. Achroma- tische Teile des Kerns wachsen stark an, während das zusammen- geklumpte Chromatin bald in ihr Inneres, bald oberflächlich in eine Einbuchtung zu liegen kommt. Unter ähnlichen Schrumpfungs- erscheinungen, wie sie meine Fig. 11 u. 17, Tafel II zeigen, wandelt sich der Kern zu einem kompakten Gebilde um, bis schließlich eine homogene Masse den ganzen Kernraum ausfüllt. Der oberflächlich gelagerte Chromatinbrocken wird in das Plasma ausgestoßen, und bald darauf zerfällt der ganze Kern. Der homogene Inhaltskörper wandelt sich bei dieser Auflösung in die Glanzkörper um , die jetzt als zum größten Teil aus Glykogen bestehend sich heraussteilen. Es ist wahrscheinlich, daß die Substanzzunahme der Kerne wie bei Ascaris auf Wachstum und Vermischung von Nucleolarsubstanz und Kernreticulum zurückzuführen ist.

Das den angeführten Degenerationen Gemeinsame ist ihr Auf- treten in Zellen, die unter besonders günstigen Ernährungsbedingungen sich befinden. Bei Actinosphacrium waren die Kulturbedingungen so geartet, in den übrigen Fällen liegt es in der Natur des Darm- epithels, daß seinen Zellen die Nährstoffe besonders reichlich zufließen. Es handelt sich also vielleicht in allen Fällen um ein durch erhöhte Funktion bis zu hypertrophischer Degeneration gesteigertes funktio- nelles Wachstum der Kerne (Hertwig 1903). Daraus würde sich auch die prinzipielle Gleichartigkeit erklären, mit welcher die be- schriebenen Veränderungen au entsprechenden Kernbestandteilen zur Erscheinung gelangen.

Es bleiben noch einige aberrante Kernformen zu besprechen, welche die Figuren 28 — 32, Tafel II darstellen. I ig. 28 und 29 sind nichts wesentlich anderes, als die in Fig. 17 — 19 abgebildeten Kerne. Der Hauptunterschied kommt dadurch zustande, daß das Chromatin in vielen kleinen Ansammlungen der Kernmembran anliegt und daß

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außerdem noch im Imiern des Kerns sich chromatische Substanz, von Yac-uolen umschlossen, vorfindet.

Uber die Natur der nur sehr selten beobachteten stäbchenförmi- gen Einschlüsse, welche sich in den Yacuolen der degenerierten Kerne, Fig. 30 — 32, finden, kann ich nichts aussagen. Ihre Größe schwankt zwischen >/2 und 2 »<; ihre färberische Keaktion ist nicht die des echten Chromatins. Vielleicht handelt es sich um irgend- welche Kristalle, vielleicht um eingewanderte Bakterien. Im Äußeren und in der Lagerung innerhalb von Yacuolen zeigen sie gewisse Ähnlichkeit mit den von Pkowazek (1905—07) in den Vaccine- Körpern beschriebenen Initalkörpern. An die Überreste in das Epithel eingedrungener phagocytärer Wanderzellen kann auch nicht gedacht werden, da die bei Ascaris vorkommenden Phagoevten viel größer sind.

b Die cytoplasmatische Degeneration.

Bei der zweiten Form degenerativer Veränderungen in den Darm- epithelzellen ist das Auftreten der für sie charakteristischen Gebilde auf das Plasma beschränkt, weshalb ich sie schon als die cytoplas- matische Degeneration bezeichnet habe.

Während an den degenerierenden Kernen mit aller Sicherheit beobachtet werden konnte, von welchen Formbestandteilen des Kerns die Degeneration ihren Ausgang nimmt, ist mir das gleiche für die im Plasma auftretenden Gebilde nicht gelungen. Manche Bilder sprechen für ihre Ableitung aus einer Hypertrophie des basalen Chromidialapparats. während in den meisten Fällen keine Beziehun- gen zu andern normalen Zellbestandteileu als dem Plasma selbst zu erkennen waren. Mit Bestimmtheit glaube ich mich gegen eine Ab- leitung der oft stark in Hämatoxylin färbbaren Gebilde vom Kern aussprechen zu können, obwohl ich sie häufig in unmittelbarer Be- rührung mit den Kernen habe beobachten können. Bei der wechseln- den Lage der Einschlüsse und ihrer beträchtlichen Größe im Ver- hältnis zu dem ihnen zur Verfügung stehenden Kaum braucht aus einer solchen engen Berührung mit dem Kern noch nicht auf eine genetische Beziehung zu demselben geschlossen zu werden. Auch die chronologische Anordnung der im Präparat nebeneinander sich findenden Stadien bot viel größere Schwierigkeiten. Es kam mir dabei ein Fall zu Hilfe, der zwar in seinem Verlauf nicht den häu- figsten Typus darstellt, dafür aber die Aufeinanderfolge der Stadien mit Sicherheit erkennen ließ. Die aus ihm abgeleitete Degeneration s-

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Serie stellen die Figuren 68 — 72