1. Die Konsistenz der lebendigen Substanz.

Obwohl bereits die älteren Zellforscher, wie ~Schleiden~, ~Mohl~ und

andere, der direkten Beobachtung folgend, den Inhalt der Zelle als

flüssig betrachteten, indem sie seine Konsistenz mit der des Schleims

verglichen, machte sich später mehrfach eine Auffassung geltend, die

merkwürdigerweise das Protoplasma als eine in ihrer Grundlage feste

Substanz zu betrachten geneigt war. Diese Vorstellung entsprang

zunächst aus rein theoretischen Ueberlegungen. ~Brücke~[81] besonders

meinte, der Zellinhalt könne deshalb nicht eine flüssige Masse sein,

weil die Lebensvorgänge unmöglich an ein flüssiges Substrat gebunden

sein könnten, sondern eine bestimmte „Organisation“ voraussetzten,

die sich nicht mit dem Charakter einer Flüssigkeit vertrüge. Die

~Brücke~sche Ansicht gewann bald mehrere Anhänger. Vor allem aber

schien die Vorstellung von der festen Beschaffenheit des Zellinhalts

gestützt zu werden durch die Lehre von dem netzförmigen Bau des

Protoplasmas, wie sie ~Frommann~ und ~Heitzmann~ vertraten. Man

glaubte in dem Netzwerk das feste Gerüst gefunden zu haben, mit

dessen Organisation die Lebensvorgänge verknüpft wären. Inzwischen

hat sich aber herausgestellt, daß die netzförmige Struktur des

Protoplasmas eine optische Täuschung war, und so ist der Ansicht von

der festen Konsistenz des Protoplasmas die tatsächliche Grundlage

wieder entzogen worden. In Wirklichkeit ist bei unseren jetzigen

mikroskopischen Untersuchungsmitteln eine starke Voreingenommenheit

für gewisse unhaltbare Theorien erforderlich, wenn man sich der

Tatsache verschließen will, daß das Protoplasma, abgesehen von den

festeren Einlagerungen, die sich in seiner Grundsubstanz befinden, sich

physikalisch wie eine Flüssigkeit verhält.

Die Vorstellung, daß die Lebensvorgänge nur an ein festes Substrat,

unmöglich aber an eine Flüssigkeit gebunden sein könnten, ist in der

Tat nicht nur unberechtigt, sondern sogar in dieser Form unhaltbar. Sie

läßt sich nicht nur durch keinen annehmbaren Grund belegen, sondern

sie widerspricht sogar Tatsachen, die leicht zu beobachten sind. Es

ist z. B. vollkommen unverständlich, wie bei einer mehr oder weniger

starren Beschaffenheit eines Gerüst- oder Netzwerkes das Protoplasma

die Fähigkeit des Strömens und Fließens besitzen könnte, die man so

leicht in geeigneten Pflanzenzellen und bei Amöben beobachten kann.

Ein festes Netzwerk kann unmöglich fließen in der Weise, daß die

einzelnen Punkte seiner Masse fortwährend sich durcheinander mischen,

wie das in den Amöben so deutlich zu sehen ist. Mag auch die Theorie

von der festen Konsistenz auf den ersten Anschein dem Verhalten der

formbeständigen Zellen nicht widersprechen, mit den Erfahrungen an

nackten Protoplasmamassen ist sie schlechterdings unvereinbar.

So haben denn auch in neuerer Zeit verschiedene Forscher, wie

~Berthold~[82], ~Bütschli~[83], und kürzlich besonders ~Jensen~[84] und

~Rhumbler~[85], die Auffassung von der flüssigen Natur des Zellinhalts

mit Nachdruck wieder vertreten, und es dürfte wohl kaum noch einen

mit den Tatsachen genügend vertrauten Forscher geben, der sich dieser

Vorstellung verschließen könnte. Es genügt auch, einige wenige

Tatsachen zu beobachten, um sofort von der flüssigen Konsistenz des

Zellinhalts überzeugt zu sein.

Vor allen Dingen beweisend für die flüssige Natur des Protoplasmas sind

die bereits erwähnten +Bewegungsvorgänge+. An den Protoplasmasträngen

der Pflanzenzellen und in den Pseudopodien der Rhizopoden sieht man

die lebendige Substanz wie das Wasser eines ruhig dahingleitenden

Stromes in fließender Bewegung, bald langsamer, bald schneller und

an verschiedenen Stellen mit ungleicher Geschwindigkeit, so daß

sich die Teilchen fortwährend untereinander mischen, wie man das

besonders leicht an den der Grundmasse des Protoplasmas eingelagerten

Bestandteilen, den Granulis, Fetttröpfchen etc., beobachten kann. Wie

könnte eine starre Grundmasse fließen wie das Wasser in einem Strome!

[Illustration: Fig. 46. _a_ +Vaucheriaschlauch+, am oberen Ende

angeschnitten. Das Protoplasma tritt heraus und rundet sich zu

Kugeln ab. Nach ~Pfeffer~. _b_ +Amöbenzelle+ mit blasser Vakuole und

verschiedenen kleinen Fetttröpfchen.]

[Illustration: Fig. 47. +Tradescantia.+ Zelle eines Staubfadenhaares.

_A_ mit ruhig strömendem Protoplasma. _B_ dieselbe Zelle durch den

elektrischen Induktionsstrom gereizt. Das Protoplasma hat sich auf den

Strängen zu einzelnen Kugeln zusammengeballt (_c_, _d_). Nach ~Kühne~.]

Eine andere Tatsache, die deutlich die flüssige Konsistenz des

Protoplasmas erkennen läßt, ist die +Tropfen- und Kugelbildung+ von

Protoplasmamassen, die beim Zerquetschen oder Anschneiden der Zellwände

aus der Zellmembran herausquellen. Solche tropfen- und kugelförmigen

Zusammenballungen beobachtet man z. B. sehr schön an dem Protoplasma

der Alge +Vaucheria+ (Fig. 46 _a_). Aber auch an den fließenden

Protoplasmasträngen der unverletzten Pflanzenzelle kann man solche

kugeligen Zusammenballungen beobachten, wenn man z. B. den elektrischen

Strom hindurchgehen läßt. Alsdann sammelt sich das Protoplasma zu

Kügelchen und Spindelchen an, die, wenn man den Strom unterbricht, sich

wieder lang ausstrecken, vermischen und ihre Substanz weiterfließen

lassen (Fig. 47). Dasselbe kann man auf den Pseudopodienfäden der

Meeresrhizopoden sehen, wenn man sie stark oder andauernd erschüttert

(Fig. 48), und an vielen anderen Objekten ebenfalls.

Eine dritte Tatsache, die auf die flüssige Konsistenz des Protoplasmas

hinweist, und die in den allerverschiedensten Zellformen beobachtet

werden kann, ist die +Kugel- und Tropfenform der im Protoplasma

eingeschlossenen Flüssigkeitsansammlungen+, wie z. B. der sogenannten

Vakuolen, der Fett- und Oel+tröpfchen+ etc., die hier und dort im

Protoplasma zerstreut entstehen, wachsen und unter Umständen wieder

verschwinden können (Fig. 46 _b_). Wäre die Grundmasse des Protoplasmas

starr, so wäre es unverständlich, wie diese Flüssigkeitstropfen der

verschiedensten Größe gerade immer Kugelform annehmen und dieselbe, wie

die Oeltröpfchen, bei ihrer Massenzunahme beibehalten sollten. Eine

Kugelform dieser Flüssigkeiten ist mechanisch nur möglich, wenn das

umgebende Medium nach allen Seiten hin einen gleichen Druck ausübt und

in gleichem Maße nachgibt, d. h. wenn es selbst eine Flüssigkeit ist.

[Illustration: Fig. 48. +Orbitolites.+ Teil der vielkammerigen

Kalkscheibe des Foraminifers mit ausgestreckten Pseudopodienfäden.

_A_ in ungestörtem Zustande. _B_ das Protoplasma der Pseudopodien

hat sich auf starke Erschütterungsreize zu Kügelchen und Spindeln

zusammengeballt.]

Derartiger Tatsachen, die sich nur mit einem flüssigen Charakter des

Protoplasmas vertragen, ließe sich eine unbegrenzte Zahl anführen. Die

genannten genügen aber vollkommen, um zu zeigen, daß die Lebensvorgänge

sehr wohl an ein flüssiges Substrat geknüpft sein können. Freilich sind

der flüssige und der feste Zustand der Körper nicht durch eine scharfe

Grenze voneinander zu trennen, sondern durch unmerkliche Uebergänge

miteinander verbunden. Nach unseren physikalischen Vorstellungen

beruht der Unterschied zwischen dem gasförmigen, flüssigen und festen

Zustande der Körper nur darauf, daß die Moleküle im ersten Falle in

rapider, im zweiten in etwas schwächerer und im letzten Falle in noch

geringerer Bewegung begriffen sind. Da das also nur ein gradueller

Unterschied ist, so läßt sich auch eine scharfe Grenze unmöglich

ziehen. So haben wir auch in der lebendigen Substanz verschiedene Grade

der Beweglichkeit der Teilchen, d. h. die lebendige Substanz ist in

einem Falle leicht-, im anderen dickflüssiger. Im allgemeinen besitzt

sie etwa die Konsistenz und Beweglichkeit von rohem Hühnereiweiß,

doch kommen auch festere Formen vor, ja, gewisse dauernd bestehende

Differenzierungen des Protoplasmas können sogar in einzelnen Fällen die

schon nahe an den festen Zustand grenzende Konsistenz einer weichen

Gallerte haben, ohne aber je die Verschiebbarkeit ihrer Teilchen

einzubüßen. Bei Muskelfasern, Geißelfäden, Wimperhaaren, am Zellkern

und an der Oberfläche mancher membranloser Protoplasmamassen, z. B.

bei Infusorienzellen, haben wir derartige Verhältnisse. Nur in solchen

Fällen kann man mit einiger Berechtigung von einer etwas festeren

Struktur sprechen. Indessen, diese zäheren Konsistenzverhältnisse

sind immer lokal in der Zelle beschränkt; die ganze übrige Masse des

Zellinhalts ist stets dünner flüssig.

Schließlich dürfen wir nicht vergessen, daß die lebendige Substanz

niemals eine ganz +homogene+ Flüssigkeit ist. Vor allem ist daran

zu denken, daß das Protoplasma in vielen Fällen eine äußerst feine

wabige Struktur besitzt, ein Moment, das wie neuerdings ~Rhumbler~

(l. c.) durch seine ungemein gründlichen Studien gezeigt hat, für

das Verständnis mancher physikalischen Besonderheiten des lebendigen

Zellinhaltes eine sehr wichtige Rolle spielt. Aber auch der Umstand

ist nicht zu vernachlässigen, daß in der Flüssigkeit allerlei geformte

Elemente von der verschiedensten Konsistenz aufgeschwemmt sein

können, daß wir es also mit einem +Gemisch+ oder, wie ~Berthold~ es

bezeichnet, mit einer „+Emulsion+“ zu tun haben. Aus diesem Grunde

ist es nicht zweckmäßig, von einem „Aggregatzustand“ des Protoplasmas

zu sprechen, wie das von vielen Forschern geschehen ist. Von einem

Aggregatzustand kann streng genommen nur bei einer homogenen Substanz

die Rede sein, nicht bei einem Gemisch, das Stoffe enthält, die selbst

die verschiedenartigsten Aggregatphasen vorstellen. Schließlich ist

immer zu berücksichtigen, daß im Lebensprozeß der Zelle fortwährend

Stoffe aus einer dickflüssigeren in eine dünnflüssigere Phase, aus dem

ungelösten in den gelösten Zustand übergehen und umgekehrt, so daß

andauernd Mischungen und Entmischungen der Inhaltsbestandteile der

lebendigen Substanz stattfinden. Vor allem scheinen in dieser Beziehung

von großer Bedeutung für die Lebensvorgänge die Veränderungen zu sein,

welche die kolloidalen Verbindungen des Zellinhalts unter verschiedenen

Bedingungen erfahren. Die Kolloide können durch Auftreten von Salzen

und ihren Ionen aus ihren Lösungen in den festen Zustand übergeführt

werden und umgekehrt. Sie bilden mit den verschiedensten Stoffen

Verbindungen, die im Lösungsmittel als feste Massen ausfallen. Viele

dieser Verbindungen sind, wie z. B. diejenigen mit neutralen Salzen,

reversibel und können durch Konzentrationsverminderung, durch Diffusion

etc. wieder in kolloidale Lösungen übergehen. Gerade die kolloidalen

Eigenschaften der besonders wichtigen organischen Verbindungen der

lebendigen Substanz, wie der allgemein verbreiteten Körper der

Eiweißgruppe, dürften in Zukunft noch mancherlei wertvolle Aufschlüsse

für die feinere Analyse der Lebensvorgänge liefern, denn bisher sind

nur die ersten Schritte auf diesem Gebiete getan, dessen Erforschung

die physikalische Chemie erst in neuerer Zeit in Angriff genommen

hat[86].

Die flüssige Natur der lebendigen Substanz ist ihre wichtigste

physikalische Eigenschaft. Sie verlangt, daß die lebendige Substanz

in physikalischer Beziehung den Gesetzen tropfbarer Flüssigkeiten

gehorchen muß. Wir werden dementsprechend und im Gegensatz zu der

Vorstellung, welche die Lebensvorgänge nur mit einer +festen+

Organisation für vereinbar hält, gerade sehen, daß sich die

Lebensäußerungen nur verstehen lassen unter der Voraussetzung eines

+flüssigen+ Zustandes ihres Substrats, d. h. eines Zustandes, in dem

die Teilchen mehr oder weniger +verschieblich+ sind. Die Gebilde,

welche, wie Sehnen, Bindegewebsfasern, Zellhäute, Knochen- und

Knorpelgrundsubstanz etc., eine vollkommen starre Konsistenz haben,

zeigen überhaupt keine aktiven Lebensäußerungen, und der alte Satz:

„corpora non agunt nisi soluta“, wenn er auch in seiner Allgemeinheit

anfechtbar ist, trifft für die +lebendige+ Substanz durchaus zu.

Allgemeine Physiologie · 第 98 / 283 题