1. Die Nahrung.

Das Vorhandensein von Nahrung ist diejenige Lebensbedingung, die ohne

weiteres aus der Tatsache des Stoffwechsels sich ergibt. Wenn die

lebendige Substanz sich fortwährend von selbst zersetzt, dann muß,

falls sie dauernd am Leben bleiben soll, von außen her ein Strom von

Stoffen in sie eintreten, der alle diejenigen chemischen Elemente

enthält, die zum Aufbau der lebendigen Substanz notwendig sind. Die

Summe dieser chemischen Stoffe, die in den Organismus eintreten, bildet

die +Nahrung+. Danach gehören also Wasser und Sauerstoff ebenfalls zu

dem allgemeinen Begriff der Nahrung; indessen pflegt man diese beiden

Stoffe in der Regel davon zu trennen. Wir wollen sie daher, diesem

Sprachgebrauch folgend, auch besonders für sich betrachten und zuerst

nur auf die Nahrung im spezielleren Sinne eingehen.

Die zwölf allgemeinen organischen Elemente, aus denen alle lebendige

Substanz zusammengesetzt ist (p. 108), müssen in irgendwelcher Form

als Nahrung in den Körper des Organismus gelangen. Darin liegt

die allgemeine Bedeutung der Nahrung. Im speziellen aber sind die

chemischen Verbindungen, in denen diese Elemente in den Körper

eingeführt werden, für die verschiedenen Organismenformen ebenso

mannigfaltig wie die Organismenformen selbst. +Es gibt nicht eine

allgemeine Nahrung für alle Organismen+, und wir haben schon bei

früherer Gelegenheit gesehen[255], daß sich die Organismen nach der

Art der Nahrungsstoffe und der Weise, wie sich aus denselben ihre

lebendige Substanz aufbaut, in mehrere große Gruppen, in Pflanzen,

Pilze, Tiere, unterscheiden lassen. Während die grünen Pflanzen ihre

lebendige Substanz allein aus anorganischem Material, aus Kohlensäure

und verschiedenen Salzlösungen aufzubauen vermögen, bedürfen die Tiere

unbedingt organischer Nahrung und können ohne komplizierte organische

Verbindungen, wie Eiweiß, Kohlehydrate, Fette etc., nicht leben. Die

Pilze aber stehen gewissermaßen zwischen diesen beiden Gruppen, indem

sie ihren Stickstoffbedarf zwar aus anorganischen Salzen bestreiten

können, dagegen zur Deckung ihres Kohlenstoffbedarfs organische

Verbindungen brauchen. Eine Ausnahme davon machen nur gewisse

Bakterienformen, wie die interessanten Stickstoffbakterien, die ihren

Stickstoff und Kohlenstoff aus kohlensaurem Ammon beziehen, also wie

die grünen Pflanzen ausschließlich von anorganischen Nahrungsstoffen

leben. Aber wie auch die Nahrung im einzelnen Fall beschaffen sein mag,

+ohne+ irgendwelche Nahrung kann kein lebendiger Körper auf die Dauer

leben.

Ueber die quantitativen Bedingungen der Nahrung, über das Maximum und

Minimum an Nahrung, das ein lebendiger Körper braucht, und das für

jede Organismenform ein anderes ist, liegen bisher nur für wenige

spezielle Verhältnisse und ausschließlich an höheren Wirbeltieren

Untersuchungen vor. Das sind Fragen, die im speziellen noch ihrer

Lösung harren, und die, zellularphysiologisch behandelt, zu theoretisch

und praktisch gleich wichtigen Ergebnissen führen dürften. Bisher hat

man nur einzelne Werte für den Gesamtorganismus des Menschen ermittelt.

~Voit~[256] hat gefunden, daß ein erwachsener Mann bei angestrengter

Arbeit dauernd mit einem täglichen Kostmaß von 118 g Eiweiß, 56 g

Fett und 500 g Kohlehydraten existieren kann. Bei einer solchen Kost

befindet sich der Mensch im „+Stoffwechselgleichgewicht+“, d. h.

die durch den Harn, den Schweiß, die Exspiration, die Faeces etc.

ausgeschiedenen Mengen der Elementarstoffe sind gleich denen, welche

mit der Nahrung eingeführt werden. Indessen, man muß hier noch etwas

mehr spezialisieren und muß diese Werte für die einzelnen mit der

Nahrung eingeführten Elementarstoffe, wie Stickstoff, Kohlenstoff etc.,

gesondert bestimmen. Besonders wichtig ist in dieser Beziehung für

den tierischen Körper die Bestimmung des Stickstoffwechsels, denn der

Stickstoff ist das charakteristische Element der Eiweißkörper, ohne die

kein Tier auf die Dauer existieren kann. Bei dieser Bestimmung hat sich

ergeben, daß schon mit einer Eiweißmenge von nur 50 g, welcher eine

Stickstoffmenge von etwa 7,5 g entspricht, „+Stickstoffgleichgewicht+“

erzielt werden kann, falls nur die Menge der stickstofffreien

Nahrungsstoffe, der Kohlehydrate und Fette, entsprechend gesteigert

wird. 7,5 g würde also etwa dem täglichen Stickstoffminimum

entsprechen, bei dem ein Mensch noch eben existieren kann. In neuerer

Zeit sind besonders in Amerika umfangreiche Stoffwechselversuche

in großem Maßstabe am Menschen angestellt worden. Bei diesen

Untersuchungen ist ~Chittenden~[257] zu dem Resultat gekommen, daß

selbst für stark arbeitende Männer das von ~Voit~ zuerst angegebene

Kostmaß viel zu hoch ist. Vor allem betont ~Chittenden~ mit Recht,

daß bei den Kulturnationen im allgemeinen viel zu viel Eiweiß in der

Nahrung aufgenommen wird. Das bedeutet nicht nur einen Luxus, sondern

auf die Dauer auch direkt eine Schädigung des Organismus. Einerseits

nämlich werden durch die Spaltung des Eiweißes und die Ausscheidung

der Spaltungsprodukte viel zu hohe Anforderungen an Verdauungsorgane

und Nieren gestellt und anderseits überschwemmen die Spaltungsprodukte

des Eiweißes den ganzen Organismus und entfalten in ihm toxische

Wirkungen. +Chittenden+ findet, daß mit 55 g Eiweiß pro die der Mensch

seinen Stickstoffbedarf vollständig decken kann, so daß er, falls

nur die Gesamtenergiemenge der täglichen Nahrung 2000–2500 Kalorien

beträgt, dabei körperlich wie geistig vollkommen leistungsfähig und

was besonders wichtig ist -- gesunder bleibt, als bei reichlicherer

Eiweißkost.

Das Nahrungsminimum, bei dem eben noch Stoffwechselgleichgewicht

besteht, bei dem das Leben eben noch dauernd erhalten werden kann,

ist von großer Bedeutung. Wird die Nahrungszufuhr über das Minimum

gesteigert, so ist das Stoffwechselgleichgewicht nur in sehr geringem

Maße gestört, indem nur sehr geringe Mengen von Elementarstoffen

in den Ausscheidungen weniger auftreten, als der mit der Nahrung

aufgenommenen Menge entspricht. Diese sehr geringen Mengen bleiben

im Körper zurück und dienen zur Vermehrung der lebendigen Substanz

und zur Aufspeicherung von Reservestoffen, ein Vorgang, den man in

der Landwirtschaft als „+Mästung+“ bezeichnet. Indessen hängt das

Zustandekommen der Mästung noch von vielen einzelnen Faktoren ab,

die zum Teil noch nicht genauer bekannt geworden sind. Sinkt dagegen

umgekehrt die Nahrungsmenge unter das Minimum, oder wird sie gleich

Null, so tritt der Zustand des „+Hungers+“, der „+Inanition+“, ein, in

dem das Stoffwechselgleichgewicht mehr und mehr gestört wird. Dieser

Zustand ist bereits etwas genauer untersucht worden.

Es lohnt sich, die Veränderungen, die der lebendige Organismus im

Zustande der Inanition erfährt, etwas genauer zu verfolgen. Jede

lebendige Zelle, die sich unter normalen Bedingungen befindet, hat mehr

oder weniger Stoffe in sich, auf deren Kosten der Lebensprozeß noch

eine Zeitlang weiter geht, wenn ihr die Nahrungszufuhr abgeschnitten

ist. Das sind ihre +Reservestoffe+. Es ist daher eine allgemeine

Tatsache, daß zunächst die Reservestoffe während der Inanition

verschwinden. Pflanzenzellen, die mit Stärkekörnern angefüllt sind,

verbrauchen diese, wenn sie ins Dunkle gebracht werden, d. h. wenn

sie hungern müssen, denn im Dunkeln findet keine Assimilation

von Stärke aus Kohlensäure und Wasser, also keine Ernährung mehr

statt. Infusorien, deren Zellkörper in ihrer Infusion, wo sie in

Nahrungsüberfluß schwelgen, allerlei Körnchen und Granula enthält und

infolgedessen undurchsichtig körnig aussieht, werden, wenn sie in

Wasser mit möglichst wenig Nahrungsstoffen gesetzt werden, heller,

durchsichtiger und körnchenfrei. Dabei wird der Zellkörper kleiner

und kleiner (Fig. 140). Die Zelle stirbt also nicht gleich im Moment

der Nahrungsentziehung, sondern lebt noch eine Zeitlang weiter auf

Kosten der Stoffe ihres eigenen Zellkörpers. Sind diese verbraucht,

so geht sie allmählich zugrunde -- ebenso wie eine Uhr, die nicht

mehr aufgezogen wird, allmählich abläuft und dann stehen bleibt.

Die Inanitionsveränderungen der einzelnen Zelle sind erst kürzlich

zum ersten Male methodisch studiert worden von ~Wallengren~[258]

im Göttinger physiologischen Laboratorium an +Paramaecium+ und

gleichzeitig am selben Material im Münchener zoologischen Institut

von ~Kasanzeff~[259]. Dabei zeigte sich, daß im Hunger zunächst alle

sogenannten „Granula“ des Protoplasmas verbraucht werden, so daß das

Entoplasma ein helles und homogenes Aussehen annimmt. Dann beginnt

das Entoplasma selbst einzuschmelzen. Später erst wird das Ektoplasma

mit seinen Differenzierungen, wie Wimpern etc., in Angriff genommen

und endlich, wenn die Masse des Protoplasmas bereits stark reduziert

und durch Vakuolenbildung vollkommen deformiert ist, zerfällt auch

der nukleinreiche Makronucleus bis auf sein Kernkörperchen. Bis

zuletzt dagegen bleibt nahezu unverändert der Mikronucleus. Zum

Schluß fällt der Rest der Zelle dem körnigen Zerfall anheim. Diese

Reihenfolge, in der die einzelnen Teile der Zelle in Angriff genommen

werden, ist interessant. Sie richtet sich ganz nach der Bedeutung,

welche dieselben für die Erhaltung des Lebens haben. Zuerst wird das

Reservematerial verbraucht, dann die eigene Zellsubstanz, und zwar

erst die entbehrlichen, später die lebenswichtigeren Teile. Zum Schluß

bleibt nur noch ein wenig Protoplasma und ein Rest Kernsubstanz übrig.

Solange dieser Rest der Zelle noch nicht dem Zerfall unterliegt, ist

er auch noch fähig, bei Nahrungszufuhr die ganze Zelle wieder zu

regenerieren. Man sieht, wie die Zelle beim Hunger noch lange gegen

den Untergang geschützt ist, und wie ihr bis zum letzten Augenblick

noch die Möglichkeit einer Rettung gesichert ist, gewiß eine ganz

außerordentlich nützliche Anpassung der lebendigen Substanz.

[Illustration: Fig. 140. +Colpidium colpoda, eine

Wimperinfusorienzelle.+ _a_ Im normalen Zustande, _b_ im Zustande der

Inanition. Der Zellkörper ist kleiner und durchsichtiger geworden, die

Granula im Innern sind verschwunden. Vergrößerung in beiden Fällen 260.

Nach Beobachtungen und Zeichnungen von ~Jensen~.]

Da es eine charakteristische Eigentümlichkeit der lebendigen Substanz

ist, daß sie sich fortwährend von selbst zersetzt, so ist es klar,

daß bei hungernden Tieren das Stoffwechselgleichgewicht gestört

sein muß. Mit den Zerfallsprodukten der lebendigen Substanz werden

fortwährend Stickstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff etc.

ausgeschieden, während keine neue Zufuhr stattfindet. Die Folge

davon ist, daß wie bei der einzelnen Zelle, so auch beim vielzelligen

Organismus sich die lebendige Substanz allmählich mehr und mehr selbst

aufzehrt und an Gewicht abnimmt. Auch das vielzellige Tier lebt also

noch eine Zeitlang von den eigenen Geweben. Daher ist es begreiflich,

daß die Pflanzenfresser in dem Verhalten ihrer Ausscheidungen den

Fleischfressern ähnlich werden. Der Harn der Pflanzenfresser, der bei

normaler Ernährung alkalisch und trübe ist, wird in der Inanition sauer

und klar wie der Harn der Fleischfresser, denn die Pflanzenfresser

leben ja in der Inanition von ihrem eigenen, also von tierischem

Gewebe, sie werden gewissermaßen zu Fleischfressern. So zehrt sich die

lebendige Substanz allmählich mehr und mehr auf, bis das Körpergewicht

einen so großen Verlust erfahren hat, daß das Tier zugrunde geht.

~Chossat~[260] hat diese Grenze der Gewichtsabnahme durch viele

Versuche festgestellt und hat gefunden, daß bei den verschiedensten

Tieren der Tod eintritt, wenn der Gewichtsverlust etwa den 0,4 Teil

des ganzen Körpergewichts erreicht hat. Allein dieser Wert wird von

verschiedenen Tieren erst nach sehr verschieden langer Zeit erreicht.

Frösche leben länger als ein Jahr, und der +Proteus anguineus+, jenes

eigentümliche Amphibium der Adelsberger Grotten, angeblich mehrere

Jahre ohne Nahrung. Der Mensch stirbt in verhältnismäßig kurzer Zeit.

Früher hatte man nur selten Gelegenheit, Menschen, die lange Zeit

hungerten, zu untersuchen, und die früheren Angaben sind auch mit

Vorsicht aufzunehmen. So soll im Jahre 1831 in Toulouse ein Sträfling,

der nur Wasser zu sich genommen hätte, erst nach 63 Tagen gestorben

sein. In neuerer Zeit, seitdem das wahrhaft „brotlose“ Gewerbe

der „Hungerkünstler“ aufgekommen ist, haben die Physiologen öfter

Gelegenheit gehabt, exakte Untersuchungen an hungernden Menschen zu

machen, und ~Luciani~[261] hat uns eine ausgezeichnete Monographie

über das Hungern geliefert, die basiert auf Untersuchungen an dem

bekannten Hungerkünstler ~Succi~, der sich einem 30-tägigen Fasten

unter seiner Aufsicht unterzog. Durch den Fall ~Succi~ ist zweifellos

bewiesen, daß ein normaler Mensch unter günstigen Bedingungen sicher

wenigstens 30 Tage lang ohne Nahrung existieren kann.

[Illustration: Fig. 141. +Paramaecium aurelia.+ _A_ normal; _B_,

_C_, _D_, _E_ im Hungerzustande mit zunehmender Vacuolisation und

Formveränderung des Zellkörpers[262].]

An dem Gewichtsverluste des Körpers sind die verschiedenen Gewebe in

sehr verschiedenem Maße beteiligt. Während die Zellen mancher Gewebe

sehr schnell und in hohem Grade beeinträchtigt werden, erfahren

diejenigen anderer Gewebe nur geringfügige Veränderungen. Man überzeugt

sich davon durch folgenden Versuch ~Chossat~s. Zwei Tauben desselben

Geleges von gleicher Größe, gleichem Geschlecht und gleichem Gewicht

werden als Versuchsobjekte benutzt. Die eine wird sofort getötet, und

ihre einzelnen Gewebe werden gewogen. Die andere läßt man hungern,

bis sie stirbt, um dann an ihren Geweben die gleichen Wägungen

vorzunehmen. Auf diese Weise ermittelt man, welche Veränderungen des

Gewichts die einzelnen Gewebe während der Inanition erfahren haben.

Dabei findet man, daß das Fettgewebe etwa 93 Proz. seines Gewichts

verloren hat, das Gewebe der Milz, des Pankreas, der Leber 71 bis 62

Proz., das der Muskeln 45–34 Proz., der Haut, der Nieren, der Lungen

33–22 Proz., der Knochen 17 Proz. und das des Nervensystems nur etwa

2 Proz. Das Fettgewebe wird also am meisten, das Nervensystem am

wenigsten betroffen. Wir haben uns freilich diese Verschiedenheiten in

der Gewichtsabnahme der einzelnen Gewebe- oder Zellenarten jedenfalls

nicht so zu denken, daß sie bloß auf einer verschieden schnellen

Abnahme jeder Zellengattung durch die Entziehung der Zufuhr von

Nährstoffen beruht. ~Luciani~ ist vielmehr mit Recht der Ansicht, daß

daneben noch ein anderer Faktor eine Rolle spielt, daß nämlich unter

den verschiedenartigen Gewebezellen ein Kampf um die Nahrung in der

Weise besteht, daß die einen die im Körper vorhandenen Reservestoffe

gieriger an sich reißen als die anderen und schließlich nach Verbrauch

der Reservestoffe sich auch noch das Stoffmaterial der anderen selbst

aneignen, um ihren Stoffwechsel zu unterhalten. Daraufhin deutet

wenigstens eine interessante Beobachtung ~Miescher~s[263]. Wenn die

Rheinlachse aus dem Meer stromaufwärts in den Rhein wandern, sind

sie kräftige, muskulöse Tiere von gutem Ernährungszustande. Während

ihres 6–9-monatlichen Aufenthalts im Rhein hungern die Lachse.

Dabei zeigt sich, daß ihre Muskeln, besonders die des Rückens,

enorm an Volumen abnehmen, während die Geschlechtsorgane sich ganz

außerordentlich entwickeln. Hier findet also ein Kampf ums Dasein

unter den Gewebeelementen der Geschlechtsorgane und der Muskeln statt,

in dem die ersteren sich überlegen erweisen und sich die Substanz

der letzteren für ihren eigenen Bedarf aneignen. In ähnlicher Weise

wird jedenfalls auch zwischen anderen Gewebeelementen und bei anderen

Tieren im Inanitionszustande ein Kampf um die Existenz stattfinden,

und die gleiche Tatsache finden wir bereits an der einzelnen Zelle,

wie uns die oben angeführten Untersuchungen von ~Wallengren~ (l. c.)

an Infusorienzellen gezeigt haben. Die letzte Folge alles Hungerns ist

aber immer der Tod. Die Uhr läuft schließlich ab, wenn sie nicht mehr

aufgezogen wird.

Wenn wir den Tod als das Endergebnis alles Hungerns hinstellen, so

bedarf diese Behauptung allerdings noch einer gewissen Berichtigung.

Sie gilt für die Organismen nur, solange sie sich im Zustande des

aktuellen Lebens befinden. Die Organismen im Zustande des latenten

Lebens, wie die eingetrockneten Rädertierchen, Bärentierchen,

Bakteriensporen, Samenkörner etc., bedürfen keiner Nahrung, denn,

wie wir sahen[264], ist bei ihnen auch mit den feinsten Hilfsmitteln

kein Stoffwechsel nachzuweisen. Sie sterben also auch nicht, wenn die

Nahrung in ihrer Umgebung fehlt. Hier ist die Uhr nur angehalten, aber

nicht abgelaufen.

* *

*

Um schließlich noch eine Vorstellung zu gewinnen von den weitgehenden

Anpassungen einzelner Organismen an +spezielle+ Lebensbedingungen ganz

ungewöhnlicher Art, soweit sie die Nahrung betreffen, brauchen wir

nur einen Blick auf die eigentümlichen Lebensverhältnisse gewisser

Bakterienformen zu werfen, die besonders durch die ausgezeichneten

Arbeiten ~Winogradsky~s bekannt geworden sind.

Die „+Schwefelbakterien+“ (+Beggiatoa+) bilden eine Mikrobenfamilie,

die in faulenden Tümpeln und Pfützen des Süßwassers sowohl wie des

Meerwassers lebt. Diese merkwürdigen Wesen, die als kurze Stäbchen oder

lange Fäden (Fig. 142) im Wasser umherwimmeln, können nur existieren,

wenn ihnen nicht unbedeutende Mengen von Schwefelwasserstoff zur

Verfügung stehen. Den Schwefelwasserstoff brauchen sie zu ihrem

Stoffwechsel, indem sie aus ihm durch Oxydation freien Schwefel bilden,

den sie in Gestalt von feinen, stark lichtbrechenden Körnchen in ihrem

winzigen Zellleibe aufspeichern (Fig. 142), um ihn weiterhin durch

fortgesetzte Oxydation in Schwefelsäure überzuführen und in dieser Form

nach außen wieder abzuscheiden. Bringt man die Schwefelbakterien in

Brunnenwasser, das keinen Schwefelwasserstoff enthält, so gehen sie,

nachdem sie den in ihrem Körper vorhandenen Vorrat an Schwefel oxydiert

und ausgeschieden haben, zugrunde. Der Schwefelwasserstoff, ein Gas,

das auf die meisten Organismen geradezu giftig wirkt, gehört also zu

ihren Lebensbedingungen. Ohne Schwefelwasserstoff können sie nicht

dauernd existieren[265].

[Illustration: Fig. 142. +Verschiedene Formen von Schwefelbakterien.+

Die Körnchen im Innern sind Schwefelkörnchen. Nach ~Schenk~ und

~Warming~.]

Eine ähnliche, ganz spezielle Anpassung an eigentümliche

Lebensbedingungen hat ~Winogradsky~ bei den „+Eisenbakterien+“

nachgewiesen[266]. Allgemein bekannt sind die in sumpfigen Gegenden

weitverbreiteten „Raseneisensteinmoore“ mit dem fettigen, bunt

schillernden Häutchen an der Oberfläche ihrer flachen Wasserschicht und

dem dicken, rötlichgelben Schlamm darunter. Das sind die Wohnsitze der

Eisenbakterien, und die Produktion von Raseneisenstein ist zum Teil

+ihr+ Lebenswerk. Die Eisenbakterien brauchen nämlich kohlensaures

Eisen+oxydul+, das im Wasser gelöst ist, zu ihrem Stoffwechsel. Dieses

Eisenkarbonat nehmen sie in sich auf und oxydieren es zu kohlensaurem

Eisen+oxyd+, das sie nach außen wieder abgeben. Das ausgeschiedene

kohlensaure Eisenoxyd geht dann mit der Zeit in bloßes Eisenoxyd

über, das unlöslich ist und einen gelbbraunen Niederschlag auf den

von den Bakterien ausgeschiedenen Gallerthüllen bildet, in denen ihre

Leiber stecken. Kultiviert man die Eisenbakterien ohne kohlensaures

Eisenoxydul, so werden ihre Lebensäußerungen immer schwächer, und

schließlich scheint ein völliger Stillstand des Lebens einzutreten.

Die Anwesenheit von kohlensaurem Eisenoxydul gehört also zu den

Lebensbedingungen dieser merkwürdigen Mikroben.

Diese Beispiele mögen genügen, um zu zeigen, wie eigenartig die

+speziellen+ Lebensbedingungen hinsichtlich der Nahrung sich bei den

verschiedenen Organismen gestalten können. Weiter auf diese speziellen

Verhältnisse einzugehen, ist hier nicht der Ort; das gehört in das

Gebiet der +speziellen Physiologie+.

Allgemeine Physiologie · 第 176 / 283 题