Nun betrachten wir mit dem Mikroskop[4] bei sehr starker Vergrößerung
dieses Tröpfchen. Das ist freilich nicht ganz so leicht auszuführen,
wie es sich anhört; es setzt nicht nur eine genaue Kenntnis der
Einrichtung unserer modernen, recht komplizierten Bakterienmikroskope,
sondern außerdem noch einige Übung des Auges und der Hand voraus. Denn
die lebenden Bakterienzellen sind, abgesehen von ihrer Kleinheit, auch
deshalb nur schwer wahrnehmbar, weil sie, von verschwindenden Ausnahmen
abgesehen, völlig _farblos_ sind und außerdem nur ein geringes
Lichtbrechungsvermögen besitzen.
Bei einiger Übung werden wir aber bald erkennen, daß wir ein
Kugelbakterium, ein Stäbchen- oder ein Schraubenbakterium vor uns
haben. Mit wachsender Übung vermögen wir -- unter Umständen auf den
ersten Blick -- besonders charakteristische Bakterienarten zu erkennen.
Anderseits können wir bei sorgfältiger Beobachtung feine Unterschiede
der Formen unter den Angehörigen der drei Grundtypen bald auffinden: so
weichen z. B. manche Mikrokokken ein klein wenig von der Kugelgestalt
ab, sie sind ein wenig abgeplattet; eine andere Art ist ein klein wenig
längsoval, usf. Zur Unterscheidung der Kugelbakterienarten, die im
allgemeinen der Eigenbewegung ermangeln, kann uns auch die Art ihrer
Lagebeziehungen im hängenden Tropfen wichtige Dienste leisten. Manche
Arten bilden in einer Kultur regelmäßig perlschnurartige, kürzere oder
längere, 3 bis 5, ja bis 30 und mehr einzelne Glieder aufweisende
Ketten (Kettenkokken oder Streptokokken, vgl. Abb. 28, 29). Andere
dagegen lagern sich zu weintraubenförmigen Häufchen zusammen und
werden danach als Staphylokokken (ἡ σταφυλή die Weintraube) bezeichnet
(vgl. Abb. 26). Zwischen den verschiedenen Arten der Stäbchen- und
Schraubenbakterien bestehen ferner Unterschiede nach der Länge und
Dicke und nach dem Verhältnis des Längen- zum Dickendurchmesser: so
begegnen wir langen und schlanken, langen und plumpen, kurzen und
schlanken, kurzen und plumpen Stäbchen- und Schraubenformen. Wenn wir
sie genau betrachten, so können wir oft noch weitere feine Unterschiede
zwischen den verschiedenen Arten erkennen: die einen besitzen
abgerundete Enden, die anderen kantige, manche zeigen die Neigung,
dadurch, daß mehrere Individuen aneinander haften, Fäden zu bilden,
und so gibt es noch eine ganze Reihe feiner Gestaltmerkmale, die der
sorgfältige Beobachter zu berücksichtigen hat.
Von sehr großer Bedeutung für die Erkennung einer bestimmten
Bakterienart ist eine sorgfältige Feststellung ihrer _Größe_; wie
alle anderen Eigenschaften der Gestalt, so sind auch die Durchmesser
im großen und ganzen bei den Individuen einer und derselben Art
entweder genau übereinstimmend oder doch nur in ganz bestimmten Grenzen
schwankend. Zur exakten Feststellung der Durchmesser von Spaltpilzen
besitzt man in neuerer Zeit sehr feine Meßinstrumente, die bei genauer
Berücksichtigung der jeweiligen mikroskopischen Vergrößerung sehr
exakte Resultate liefern.
Freilich ist die Konstanz der Größenmaße einer bestimmten Bakterienart
wiederum keine absolute: gerade so wie höhere Pflanzen oder auch
Tiere unter ungünstigen Bedingungen klein bleiben, unter günstigen
Bedingungen sich üppig entwickeln, kann man auch bei Spaltpilzen je
nach ihren Lebensbedingungen Unterschiede in der Größe innerhalb
gewisser Grenzen feststellen; umgekehrt können auch im Absterben
begriffene, degenerierende Bakterien sich durch Auftreibung ihrer
Membran stark vergrößern, wobei sie meist auch unregelmäßige Formen
annehmen.
Niemals dagegen zeigen sich innerhalb der Individuen der gleichen
Art Unterschiede in Eigenschaften, die auf wesentlichen Zügen der
Organisation beruhen. Eine der wichtigsten derartigen Eigenschaften
ist die der _Eigenbeweglichkeit_. Ihr Besitz oder Mangel spielt bei
der Unterscheidung der Stäbchenbakterien eine sehr wesentliche Rolle:
es gibt auf der einen Seite sehr lebhaft bewegliche Bakterienarten,
auf der anderen gänzlich unbewegliche und endlich auch solche, die
eine schwache Beweglichkeit besitzen; aber niemals trifft man in einer
Reinkultur von unbeweglichen Bakterien, z. B. des Milzbrandbazillus,
auch nur ein einziges Individuum, das im geringsten Grade selbständig
seinen Platz wechselt. Die Fähigkeit, sich vorwärts zu bewegen,
verdanken die beweglichen Bakterienarten dem Besitze sogenannter
»_Geißeln_«, ganz außerordentlich feiner kontraktiler Fäden, die
man an den lebenden Bakterienzellen nur ausnahmsweise unmittelbar
unter dem Mikroskop erkennen kann, nämlich bei einigen der größten
Bakterienarten, die existieren. Bei den allermeisten übrigen kann man
die Geißeln nur mit Hilfe komplizierterer Methoden zur Darstellung
bringen, von denen sogleich noch die Rede sein wird.
Neben der Beobachtung im frischen Zustande bedienen wir
uns in ausgedehntem Maße der Untersuchung von sogenannten
»Ausstrichpräparaten«. Auch diese wichtige Beobachtungsmethode
ist im wesentlichen von _Robert Koch_ ausgebildet worden. Auf
einem Deckgläschen oder auf einer kleinen etwa 1 ~mm~ dicken
Glasplatte (einem sogenannten Objektträger) verteilt man mit einem
kleinen Flüssigkeitströpfchen eine Spur des zu untersuchenden
Bakterienmaterials -- so viel wie an der Spitze einer Nadel haftet
-- und läßt es antrocknen. Man »fixiert« dann den Ausstrich, indem
man ihn einige Male mäßig rasch durch die Flamme eines Bunsenbrenners
zieht, oder indem man ihn mit bestimmten Fixierungsflüssigkeiten,
z. B. absolutem Alkohol, behandelt; die gebräuchlichste Methode
für Bakterienausstriche ist die Flammenfixierung. Durch die starke
Erhitzung wird die Bakterienzelle in ihrer Form erhalten und
gleichzeitig an der Stelle des Gläschens festgehalten, an der sie sich
gerade befindet. Dann tropft man auf den Objektträger eine kleine
Menge einer Farbstofflösung; meist verwendet man eine der sehr lebhaft
färbenden Anilinfarben, Methylenblau, Genzianaviolett oder andere.
Nach kurzer Zeit -- je nach der angewandten Farblösung nach einigen
Sekunden oder einigen Minuten -- spült man den Objektträger mit reinem
Wasser sorgfältig ab, trocknet ihn gründlich mit Fließpapier ab, bringt
dann ein Tröpfchen Kanadabalsam auf den nun gefärbten Ausstrich,
deckt darauf ein Deckgläschen und hat ein vorschriftsmäßiges
Ausstrichpräparat vor sich, das nun mikroskopisch untersucht werden
kann. Hier betrachtet man also nicht mehr die lebenden Bakterien,
sondern die angetrockneten »Bakterienleichen«, die eine tiefe
gleichmäßige Färbung angenommen haben und weit leichter ins Auge fallen
als ungefärbt im hängenden Tropfen, während sie anderseits im großen
und ganzen ihre charakteristischen Gestaltmerkmale behalten haben.
Auch die Färbemethoden sind im Laufe der Zeit immer mehr ausgebildet
worden und haben für die Unterscheidung von Bakterienarten sehr
wichtige Hilfsmittel geliefert. Man hat nämlich gefunden -- die erste
und wichtigste Feststellung dieser Art, die die färberische Eigenart
des Tuberkelbazillus betrifft, stammt wiederum von _Robert Koch_
--, daß manche Bakterienarten bestimmte Farbstoffe leichter, andere
schwerer annehmen, daß aber auch _gesetzmäßige_ Unterschiede bestehen
hinsichtlich der Zähigkeit, mit der sie den einmal angenommenen
Farbstoff unter bestimmten Bedingungen, z. B. unter der Einwirkung
eines entfärbenden Mittels, festhalten bzw. wieder fahren lassen.
Solche Unterschiede im »färberischen Verhalten« können auf Grund
ihrer Gesetzmäßigkeit oft zur Unterscheidung zweier Bakterienarten
dienen, die sich im übrigen sehr ähneln. Wenn man z. B. weiß, daß
ein bestimmtes _krankheit_erregendes Bakterium nach einer gewissen
Methode färbbar ist, ein anderes ihm sonst recht ähnliches unschuldiges
Bakterium aber nicht, so kann man diese Färbemethode zu einer raschen
Entscheidung darüber heranziehen, ob man es in einem gegebenen Falle
mit dem betr. pathogenen Bakterium zu tun hat oder nicht. Man färbt
ein Ausstrichpräparat von dem zu untersuchenden Material nach der
entsprechenden Methode und untersucht es mikroskopisch; sind die
verdächtigen Bakterien nun gefärbt, so gehören sie -- vorausgesetzt,
daß sonst hinreichende Beweise dafür vorliegen -- zu der pathogenen[5]
Art; sind sie nicht gefärbt, so gehören sie dieser sicher _nicht_
an. Solche Entscheidungen können oft sehr wertvoll sein, besonders
auch deshalb, weil sie meist selbst wenig Zeitaufwand erfordern, oft
aber weitere schwierigere und zeitraubende Untersuchungen mit anderen
Methoden entbehrlich machen.
Die Verwendung komplizierter Färbemethoden hat verschiedene Forscher
zu allerhand vorläufig noch nicht gut untereinander vereinbaren
Anschauungen über den feineren Bau der einzelnen Bakterienzelle
geführt. Wir müssen von deren Erörterung absehen und uns vorläufig
damit begnügen, uns deren Bau als einfachster Art vorzustellen. Einen
Kern, wie die einzelligen Tiere (Protozoen) z. B. die Amoeben, oder wie
die Zellen aller höheren Tiere und Pflanzen besitzen die Spaltpilze
danach nicht; sie bestehen aus dem Protoplasma und einer Membran, von
der die _Geißeln_ bei den beweglichen Formen ausgehen.
[Illustration: Abb. 5.
Bakterien mit Geißeln; verschiedene Typen des Geißelapparates
(schematisch) ~a~ eine Geißel an einem Ende der Zelle, ~b~ je eine
Geißel an jedem Ende der Zelle, ~c~ Geißelbüschel an jedem Ende der
Zelle, ~d~ zahlreiche Geißeln entspringen an allen Teilen der Membran
der Zelle.]
Mit Hilfe besonderer Färbeverfahren, deren erstes von _Löffler_, einem
der ältesten Schüler _Robert Kochs_, angegeben worden ist, kann man
diese _Geißelfäden_ der Bakterien zur Darstellung bringen. Auch diese
feinsten Gebilde zeigen bei den _verschiedenen_ Bakterien_arten_ ein
_verschiedenes_, bei den einzelnen _Individuen der gleichen Art_ aber
stets _übereinstimmendes_ Verhalten hinsichtlich ihrer Zahl und ihrer
Anordnung. So gibt es bewegliche Stäbchen, die nur an einem Ende
eine einzige Geißel haben, andere tragen eine solche an jedem ihrer
Enden, wieder andere besitzen eine große Anzahl von Geißeln, die von
den verschiedensten Stellen ihrer Oberfläche nach allen Seiten hin
ausstrahlen (vgl. Abb. 5). Auch Zahl und Anordnung der Geißeln kann,
wenn sie für eine gegebene Bakterienart einmal genau studiert ist, als
Unterscheidungsmerkmal dieser Art neben anderen Eigenschaften dienen.
* * * * *
Unter den _Lebensvorgängen_, die der unmittelbaren Beobachtung
zugänglich sind, beansprucht vor allem die Art und Weise der
_Fortpflanzung_ unser Interesse. Gerade ihre zuverlässige Beobachtung
ist durch die _Koch_sche Isolierungsmethode außerordentlich erleichtert
worden, wenn auch schon _vor Koch_ vielfach richtige Ansichten über
die Art und Weise, wie die oft enorme Vermehrung von Bakterien im
einzelnen zustande kommt, gewonnen worden sind. Die Vermehrung der
Bakterien erfolgt auf eine sehr einfach erscheinende Weise durch
_Spaltung_. Der Mikrokokkus, das Kugelbakterium, das sich zur Teilung
anschickt, zeigt eine langsame Vergrößerung einer seiner Achsen, dann
eine Einschnürung in der Mitte und endlich eine vollkommene Abschnürung
von zwei neuen Tochterkugeln. Ganz analog ist der Teilungsvorgang bei
Stäbchen- und Schraubenbakterien, die nach anfänglichem Längenwachstum
durch Querteilung in zwei Tochterindividuen zerfallen (vgl. Abb. 6).
[Illustration: Abb. 6.
Teilung durch Spaltung. ~a~ Teilung eines Kokkus ~b~ eines Stäbchens.
(Schematisch.)]
Bei einer beschränkten Zahl von Bakterienarten dient noch ein anderer
sehr merkwürdiger Vorgang der _Erhaltung der Art_ -- _nicht_ eigentlich
der _Fortpflanzung_: es ist dies die bei manchen Stäbchenarten unter
bestimmten Bedingungen vorkommende Bildung von sogenannten _Sporen_,
eigentümlichen, durch ihr Aussehen und ihre besonderen Eigenschaften
in gleicher Weise von den Bakterienzellen unterschiedenen Gebilden.
Im ungefärbten Zustand, z. B. im hängenden Tropfen, fallen diese
Sporen durch ihren starken Glanz auf: sie besitzen ein viel stärkeres
Lichtbrechungsvermögen als die Bakterienzellen; ihre Anordnung ist
bei verschiedenen Arten verschieden, aber bei jeder sporenbildenden
Bakterienart charakteristisch. Bei einzelnen Arten bilden sie sich
im Innern des Stäbchens (Endosporen), bei anderen Arten treten sie
regelmäßig an den Enden auf (endständige Sporen; vgl. Abb. 7). Die
Bildung dieser Sporen geht in der Weise vor sich, daß zunächst kleine
stärker lichtbrechende Körnchen in dem Bakterienkörper auftreten,
die dann an Größe zunehmen und schließlich die ganze Dicke der
Bakterienzelle einnehmen, ja übertreffen können. Die Bakterienzelle
selbst pflegt schließlich zu zerfallen, so daß nur die freie Spore
übrig bleibt (vgl. Abb. 7~c~). Bei Färbung mit den gewöhnlichen
Anilinfarben bleiben die Sporen im Gegensatz zu dem Bakterienkörper
ungefärbt. Die hervorstechendste Eigentümlichkeit dieser Sporen ist
ihre ganz außerordentlich große Widerstandsfähigkeit gegenüber allen
möglichen physikalischen Einflüssen, denen die Bakterienzellen selbst
erliegen. So vertragen sie viel höhere Grade der Austrocknung als jene,
vor allem aber auch sehr viel stärkere Erhitzung, ohne abzusterben.
Sie bleiben z. B. beim einmaligen Aufkochen einer Flüssigkeit am Leben
und besitzen nun die weitere Fähigkeit, unter geeigneten Bedingungen
wieder zu Bakterienzellen auszukeimen, die sich entweder durch Spaltung
vermehren oder unter anderen Bedingungen wieder durch Sporenbildung
gegen den Untergang schützen können. Sporenbildende Bakterien sind es
z. B., die in der einmal kurz aufgekochten Milch nicht mit anderen
zugrunde gehen, und sie sind denn auch die letzte Ursache der Irrlehre
von der »~generatio spontanea~« gewesen (vgl. o.).
[Illustration: Abb. 7. Sporenbildung. ~a~ mittelständige Sporen,
Endosporen, ~b~ endständige Sporen, ~c~ freie Sporen.]
In den Lebensbedingungen der Spaltpilze, soweit sie bisher erforscht
sind, zeigt sich wenn möglich eine noch größere Mannigfaltigkeit als in
deren Bau. Aber auch hier steht der Fülle der wechselnden Erscheinungen
eine sich bis auf die kleinsten Einzelheiten erstreckende gesetzmäßige
_Konstanz der Eigenschaften_ gegenüber, sobald wir eine _bestimmte_
Bakterienart untersuchen.
Gewisse Lebensbedingungen sind allen Spaltpilzen gemeinsam: alle sind
in hohem Maße empfindlich gegen die Einwirkung des Lichts; im hellen
Tageslichte gehen sie bald zugrunde. Unerläßliche Bedingung für ihre
Fortpflanzung ist Dunkelheit. Alle Spaltpilze bedürfen weiterhin,
wie alle lebenden Wesen, der Nahrung. Vor allem können sie das
_Wasser_ nicht entbehren. Aber schon in diesem Punkte treten deutliche
Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten hervor, insofern als
die einen unvergleichlich viel empfindlicher gegen Eintrocknung sind
als andere. Besonders widerstandsfähig gegen diese Schädigung sind
natürlich, wie wir vorher schon kurz erwähnten, diejenigen Arten, die
die Fähigkeit besitzen, resistente Dauerformen, Sporen, zu bilden.
Gemeinsam ist allen Bakterien weiterhin, daß sie einer gewissen _Wärme_
bedürfen, um sich zu vermehren; aber auch in dieser Beziehung sind
die Bedürfnisse der einzelnen Arten ganz außerordentlich verschieden.
Jede einzelne Art besitzt eine genau bestimmbare Temperaturbreite von
sehr wechselndem Ausmaß, innerhalb deren sie zur Vermehrung befähigt
ist, und für jede einzelne Art kann man innerhalb dieser Zone eine
Temperatur finden, bei der das Wachstum am üppigsten vor sich geht, das
sogenannte Temperaturoptimum des betreffenden Bakteriums. Alle dem
Menschen als Infektionserreger gefährlichen Arten können, wie man von
vornherein vermuten wird, bei der Temperatur des menschlichen Körpers,
also etwa bei 37° ~C~, wachsen, die meisten haben ungefähr bei diesem
Wärmegrade ihr Temperaturoptimum. Wir bedürfen deshalb zur Kultur der
pathogenen Bakterien sogenannter Brütschränke, oder, wenn sehr große
Mengen von Kulturen untergebracht werden müssen, eines Brützimmers,
eines Raumes also, in dem durch geeignete Vorrichtungen (sogenannte
Thermoregulatoren) ständig genau die Temperatur von 37° ~C~ erhalten
wird.
Unter den ungefährlichen Arten gibt es dagegen sehr viele, denen
diese Temperatur schon zu hoch ist; aber auch unter den pathogenen
Bakterien sind die Temperaturansprüche außerordentlich verschieden.
Manche gehen schon sehr bald zugrunde, wenn sie nur kurze Zeit etwa
auf Zimmertemperatur, also ungefähr 20° ~C~ abgekühlt werden, andere
dagegen, wie z. B. der Pestbazillus, vermögen noch bei 8°, ja nach
einzelnen Beobachtungen bei noch geringerer Wärme sich zu vermehren.
Freilich liegt ihr Temperaturoptimum erheblich höher, nämlich etwa bei
30°.
Noch schärfer ausgeprägt ist die Verschiedenheit in dem Verhalten der
einzelnen Bakterienarten zum _Sauerstoff_ der Luft; es gibt Spaltpilze,
die ihn zum Leben so nötig haben wie die höheren Tiere (~aërophile~
oder ~aërobe~, luftbedürftige Arten) und andere, die sich bei seiner
Anwesenheit überhaupt nicht zu entwickeln vermögen (~anaërobe~,
luftscheue Arten). Um die letzteren zu kultivieren, hat man sehr
verschiedene Methoden angegeben; man kann z. B. die Kulturröhrchen
oder Platten in einem gut verschlossenen Raume aufstellen, den man mit
reinem Wasserstoffgas gefüllt hat.
Sehr deutlich zeigt sich das verschiedene Sauerstoffbedürfnis, wenn
man sogenannte hohe Stichkulturen von einem darauf zu prüfenden Keim
anlegt. Man impft den in einem Reagenzgläschen befindlichen starren
Nährboden, indem man einen langen Platindraht, an dessen Spitze eine
kleine Menge der aus einer Reinkultur stammenden Aussaat haftet, tief
in das Röhrchen einmal einsticht. Dabei bleiben längs des ganzen
Stiches Keime haften; sauerstoffscheue Bakterienarten werden aber
nach einiger Zeit ausschließlich an den tiefsten Stellen des Stiches,
da, wo die Luft keinerlei Zutritt hat, Wachstum zeigen, das man mit
bloßem Auge wahrnehmen kann. Sauerstoffbedürftige gedeihen nur an der
Oberfläche und in der nächsten Nähe, eben soweit der Sauerstoff dringt.
Manche Arten sind auch in dieser Hinsicht indifferent und vermögen
annähernd gleich gut mit und ohne Sauerstoff zu existieren (vgl. Abb.
8).
Ganz besonders mannigfaltig sind aber die Ansprüche der verschiedenen
Bakterienarten an die Beschaffenheit und Zusammensetzung der
_Nährsubstrate_, in oder auf denen wir sie züchten. Zum Beispiel
muß die _chemische Reaktion_ des Nährsubstrates sorgfältig in
jedem Falle berücksichtigt werden, wenn auch _im allgemeinen_ die
krankheiterregenden Keime neutrale oder ganz schwach alkalische
Reaktion verlangen. Schon ganz geringe Unterschiede im Grade der
Alkaleszenz können zur Folge haben, daß das Wachstum der einen Art
überhaupt ausbleibt, das einer anderen Art dafür besonders üppig
ausfällt. Ausnahmsweise wird auch bei pathogenen Bakterien die
Bevorzugung einer leicht sauren Reaktion beobachtet.
[Illustration: Abb. 8.
Wachstum in hohen Stichkulturen. ~a~ aërobe, ~b~ anaërobe, ~c~
indifferente Bakterien. (Schematisch.)]
Alle die Nährsubstrate zu besprechen oder auch nur zu erwähnen, die
zur Kultur von pathogenen Bakterien verwendet werden, würde uns
viel zu weit führen. Jede einzelne krankheiterregende Art ist auf
das Sorgfältigste auf ihre Bedürfnisse hin untersucht worden, und
deren genaue Berücksichtigung ist zur Vermeidung von Mißerfolgen bei
Kulturversuchen durchaus notwendig. Gerade auf diesem Gebiet war
wiederum _Robert Koch_ der bahnbrechende Forscher, besonders durch die
Überwindung der außerordentlich großen Schwierigkeiten, die sich der
Kultur der Tuberkelbazillen entgegenstellten, die nur auf bestimmten
Substraten ein noch dazu außerordentlich langsames Wachstum zeigen.
Eine sehr große Zahl von pathogenen Keimen gedeiht unter sonst
geeigneten Bedingungen in der gewöhnlichen _Nährbouillon_, die aus
Fleischwasser mit Zusatz von Pepton und Kochsalz hergestellt wird, und
Nährgelatine, die außer diesen Bestandteilen noch Gelatine enthält.
Die Temperatur von etwa 20°, bei der wir die Gelatineplatten halten
müssen, um die feste Konsistenz des Nährbodens zu gewährleisten, ist
aber für viele Krankheitserreger zu niedrig. Sie gestattet ihnen
entweder gar keine oder doch nur eine sehr langsame Vermehrung.
Es war deshalb ein großer Fortschritt, als eine Dame, Frau ~Dr.~
_Hesse_, den Gelatinezusatz durch einen solchen von _Agar-Agar_, eine
indische Tangart, ersetzte, die den einmal durch Kochen verflüssigten
Nährboden erst bei einer Abkühlung auf etwa 39° wieder erstarren
läßt, bei Körpertemperatur also den festen Zustand bedingt. Durch
Zusatz bestimmter Mengen von allerhand Substanzen, wie beispielsweise
Traubenzucker, Glyzerin und anderen, kann man diese einfachen
Nährböden für die Kultur der verschiedenen Bakterienarten nach deren
mannigfaltigen Bedürfnissen geeigneter machen.
Viele pathogene Bakterien gedeihen am besten, manche sogar
ausschließlich, wenn ihnen tierisches Eiweiß in nicht koaguliertem
Zustande zur Verfügung steht, also beispielsweise in der Form steril
entnommenen Blutes, das dem Nährboden zugesetzt wird. Einzelne sind so
kapriziös, ausschließlich nur auf menschenbluthaltigen Nährböden zu
wachsen, andere bevorzugen das Blut irgendeiner bestimmten Tierart.
Aus dem, was eben über die Nährsubstrate gesagt wurde, ergibt sich,
daß wir die Erfüllung der Grundbedingungen für die Verwendbarkeit
eines Nährbodens, nämlich seine völlige _Keimfreiheit_, auf sehr
verschiedenem Wege anstreben müssen: unkoaguliertes Körpereiweiß
können wir ausschließlich durch »sterile Entnahme« aus dem Körper
eines höheren Tieres gewinnen; die meisten anderen Nährsubstrate
»_sterilisieren_« wir durch Erhitzung.
Wir müssen hier auf die verschiedenen Sterilisationsmethoden der
Vollständigkeit halber kurz eingehen. Schon in der Einleitung
war erwähnt, daß einmaliges Aufkochen einer Flüssigkeit zu
deren Sterilisation nicht ausreicht. Wir sahen dann später die
Ursache dieses merkwürdigen Phänomens in der Fähigkeit vieler
Bakterienarten, hitzebeständige Dauerformen, Sporen, zu bilden.
Alle unsere Sterilisationsmethoden müssen darauf abzielen, die
Gefahr der Verunreinigung durch derartige zum Auskeimen befähigte
Sporen zu vermeiden. Wir müssen dabei sehr verschieden verfahren.
Trockene Glasgeräte erhitzen wir in sehr einfacher Weise in einem
festverschlossenen Eisenblechkasten, unter dem eine große Gasschlange
angebracht ist, auf 150–180° ~C~ und können nach einer Viertelstunde
gewiß sein, daß alle Sporen abgetötet sind. Die meisten flüssigen
Nährsubstrate können wir durch Kochen sterilisieren. Wir bringen
sie in Glaskolben oder Röhrchen in einen sogenannten Kochschen
Dampftopf, ein mit locker schließendem Deckel versehenes zylindrisches
Blechgefäß, dessen unterer Teil etwas Wasser enthält, das wir durch
eine Flamme zum Sieden bringen. Die Behälter mit den zu erhitzenden
Flüssigkeiten stehen auf einem Rost über dem Wasserspiegel und werden
durch den entwickelten Dampf bis nahezu zur Temperatur des siedenden
Wassers erwärmt. Besonders widerstandsfähige Sporen überleben aber
eine solche Erhitzung, selbst wenn sie eine Stunde lang fortgesetzt
wird. Um auch ihrer Herr zu werden, kann man sich der »fraktionierten«
Sterilisation bedienen: man erhitzt die betretende Flüssigkeit eine
Stunde im Dampftopf, läßt sie dann sich wieder abkühlen, wiederholt
die Erhitzung und die Abkühlung noch mehrmals und ist nun schließlich
sicher, ein keimfreies Substrat zu haben: die nach der ersten Erhitzung
übriggebliebenen Sporen sind in dem guten Nährboden nach der Abkühlung
teilweise oder alle ausgekeimt. Die entstandenen Bakterienzellen werden
bei der zweiten Erhitzung getötet. Sind etwa doch noch Sporen übrig
geblieben, so fallen sie der dritten oder vierten Wiederholung der
Prozedur zum Opfer.
Rascher führt eine andere Methode zum Ziel, die freilich einen
etwas kostspieligen Apparat erfordert: das Sieden unter Druck im
festverschlossenen Gefäß, einem sogenannten Autoklaven. Mit dem Steigen
des Druckes steigt die Temperatur, und man kann so einen Dampf von 120
und mehr Grad Wärme auf die Nährböden wirken lassen, die bei diesem
Vorgange schon nach einer Viertelstunde keimfähige Sporen nicht mehr
enthalten. Die Verwendung sehr niedriger Temperaturen kommt für die
Sterilisation nicht in Betracht, da die meisten Bakterienarten alle mit
den gewöhnlichen Mitteln erreichbaren Abkühlungen vertragen können,
genau ebensogut, wie die Samen der höheren Pflanzen.
[Illustration: Abb. 9.
Ein Röhrchen mit schräg erstarrtem Nähragar, auf dessen Oberfläche man
Bakterien züchten kann. Verschluß durch Wattebausch. ½ der natürl.
Größe.]
Die einmal sterilisierten Nährböden müssen natürlich in gut
verschlossenen Gefäßen aufbewahrt werden, da sie sonst durch
eindringende Keime verunreinigt und für unsere Zwecke unbrauchbar
gemacht werden würden. Zum Verschluß der Gefäße (Kölbchen,
Reagenzgläschen) verwendet man in der Regel einen Wattebausch, der sich
als vollkommen sicherer Schutz gegen das Eindringen von Luftkeimen
bewährt.
Es bedarf kaum der Betonung, daß wir auch bei der Impfung eines solchen
Kulturröhrchens sehr vorsichtig und rasch zu Werke gehen müssen,
damit nicht in der Zeit, während deren wir das Aussaatmaterial in das
geöffnete Gefäß einführen, Luftkeime hineindringen. Selbstverständlich
muß auch das Instrument, mit dem wir die Überimpfung vornehmen, sicher
steril sein. Wir verwenden dazu meist einen dünnen, zu einer Öse
umgebogenen Platindraht, der an einem langen handlichen Stiel befestigt
ist, und der vor dem Gebrauch in der Flamme des Bunsenbrenners bis
zum Glühen erhitzt und dann rasch abgekühlt worden ist. Mit diesem
streichen wir ein klein wenig von einer Bakterienkolonie auf der
Oberfläche eines Nähragarröhrchens aus. Schon am folgenden Tage werden
wir (bei geeigneter Temperatur) an der Stelle der Aussaat schon eine
Kultur aufgehen sehen.
Das Tempo und die geringere oder größere Üppigkeit des Wachstums,
ferner auch das Aussehen des sich entwickelnden »Rasens« ist für die
verschiedenen Arten oft wiederum charakteristisch. Namentlich aber die
Kolonien auf den _Platten_ haben oft ein durchaus eigenartiges Gepräge,
so daß man nach ihrem Aussehen mit bloßem Auge oder mit Hilfe eines
schwachen Vergrößerungsglases oft schon mit großer Wahrscheinlichkeit
feststellen kann, welcher Keimart sie angehören. So bilden manche
Bakterien vollkommen scharf begrenzte und kreisrunde, andere wieder
weinblattförmige, wieder andere Mikroorganismen unregelmäßig
gestaltete, an den Rändern stark aufgefaserte Kolonien (vgl. Abb. 16 u.
26).
[Illustration: Abb. 10.