1. Die Schwerkraft.

Die Gravitation ist die allgemeinste Naturkraft, unter deren

Einfluss sich jeder Körper fortwährend befindet, und welcher sich

keiner entziehen kann. Unorganische wie organische Körper sind jeder

Zeit bestrebt, sich ihrer Schwere nach im Raume zu orientiren, und

wo die Orientirung unterbleibt, hängt es jedesmal von besonderen

Bedingungen ab, welche ihren Eintritt unmöglich gemacht haben. So

kann man durch Stützen oder durch magnetische Kraft etc. oder durch

Reibung verhindern, dass ein Körper die seiner Schwere entsprechende

Lage im Raume einnimmt. Aber „aufheben“ kann Niemand die Wirkung der

Schwerkraft, welche, allgegenwärtig, nur in ihrer momentanen Aeusserung

gehindert werden kann.

[Illustration: Fig. 32.]

[Illustration: Fig. 33.]

=Fig. 32. Austreibender Blüthenspross der Kaiserkrone (Fritillaria

imperialis).= Nach ~Sachs~.

Der obere Theil der Zwiebel _Z_ ist ringsum weggeschnitten, um den

unteren Theil des Schaftes _d_ freizulegen. Dann wurde die Pflanze

horizontal gelegt, und nach etwa 20 Stunden erhob sich der Anfangs

gerade Spross _a_ durch _b_ in die Lage _c_.

=Fig. 33.= Schema für die geotropische Auf- und Abwärtskrümmung. Nach

~Sachs~. _s s′_ Spross. _w w′_ Wurzel.

Im Bau der Pflanzen und Thiere lässt sich der Einfluss der Gravitation

daher auch in vielfacher Beziehung nachweisen, besonders deutlich bei

den ersteren.

Wie ~Sachs~ auf Grund ausgedehnter Untersuchungen bemerkt, „besitzen

die Pflanzen eine Empfindlichkeit, man möchte fast sagen eine

Wahrnehmung davon, unter welchem Winkel ihre Organe von der Verticalen

ihres Standortes geschnitten werden. Sie sind empfindlich für die

Richtung, unter welcher die Gravitation auf jedes ihrer Organe

einwirkt, und zwar unabhängig von dem Gewicht und etwaigen Druck. Sie

besitzen für die Schwere eine Empfindung, wie wir für das Licht und für

die Wärme, während uns eine unmittelbare Wahrnehmung der Gravitation

völlig abgeht, denn wir selbst nehmen diese nur durch die Wirkungen des

Gewichtes und des Druckes wahr.“

Man kann sich von dieser Eigenschaft der Pflanzen durch ein sehr

einfaches Experiment überzeugen. Man braucht nur einen Blumentopf,

in welchem sich eine in lebhaftem Wachsthum begriffene Pflanze

befindet, umzulegen, so dass jetzt ihr Stamm aus der verticalen in

eine horizontale Lage gebracht ist (Fig. 32 u. 33). Nach kurzer Zeit

bemerkt man, wie die noch wachsenden Pflanzentheile wieder in die ihnen

naturgemässe Richtung zum Erdradius zu kommen suchen, während die schon

ausgewachsenen und verholzten Theile die ihnen aufgedrungene Lage

beibehalten. Die Sprossachse (_a_) beginnt, wie die nebenstehende Figur

zeigt, nach einiger Zeit sich nach oben (_b_ u. _c_) zu krümmen und in

der Krümmung so lange fortzufahren, bis ihre Wachsthumsrichtung wieder

mit der Verticalen zusammenfällt. In entgegengesetzter Richtung krümmt

sich die Spitze der Hauptwurzel nach abwärts (Fig. 33) und nimmt so

allmählich auch wieder ihre ursprüngliche Lage und Wachsthumsrichtung

ein. Man nennt die Reaction der Pflanze, vermöge deren sie die Lage

ihrer Theile immer in der Richtung des Erdradius zu orientiren

bestrebt ist, den +Geotropismus+. In den geotropischen Erscheinungen

erblickt ~Sachs~ „Reizwirkungen, dadurch veranlasst, dass die Organe

jede Lageveränderung gegen die Richtung der Gravitation empfinden und

dadurch zu Bewegungen veranlasst werden, welche erst dann aufhören,

wenn sie ihre ursprüngliche Richtung wieder erlangt haben“. In dem

senkrechten Wuchs eines Kornhalms oder eines Baumschaftes wie der Tanne

gibt sich die richtende Wirkung der Gravitation zu erkennen; dadurch

gewinnen die Pflanzen eine statische Gleichgewichtslage, eine lothrecht

aufgebaute Achse, um welche dann wieder die horizontal oder schräg aus

ihr hervorwachsenden Seitensprosse proportional angeordnet sind.

+Auch in der inneren Structur der Pflanzen+ hat der beständige Einfluss

der Schwerkraft bis zu einem gewissen Grade einen +polaren Gegensatz+

hervorgerufen, auf welchen ~Vöchting~ aufmerksam gemacht hat.

Bei sehr vielen Pflanzen, wie bei Weiden und Pappeln, kann man jeden

beliebigen Zweig durch Querschnitte in viele einzelne Theilstücke

zerlegen, von denen jedes als Steckling, unter günstige Bedingungen

gebracht, wieder zu einer vollständigen Pflanze auszuwachsen im Stande

ist. Das Gelingen derartiger Experimente ist aber an die Bedingung

geknüpft, dass jeder Steckling in richtiger Weise zur Schwerkraft

orientirt ist. An jedem Theilstück sind nämlich die Schnittflächen

der beiden Enden einander nicht gleichwerthig, sondern zeigen

gewissermaassen denselben polaren Gegensatz zu einander ausgeprägt,

welchen man an der ganzen Pflanze zwischen dem zenithwärts und

erdwärts wachsenden Ende, zwischen +Sprossspitze und Wurzelspitze+

findet. ~Vöchting~ bezeichnet daher auch die der Spitze zugewendete

Schnittfläche als seine +Spitze+ und das entgegengesetzte Ende als

seine +Basis+. Ein Zweig, den man in viele Stücke quer durchschneidet,

verhält sich ähnlich wie ein Magnet, den man in Stücke bricht, von

denen jedes ebenfalls einen Nordpol und einen Südpol unterscheiden

lässt.

Der polare Gegensatz an einem beliebig herausgeschnittenen Stück eines

Zweiges gibt sich bei der weiteren Entwicklung darin zu erkennen, dass

an seiner Basis, mag sie erdwärts oder zenithwärts gerichtet sein, die

Knospen sich zu Wurzeln umbilden, während an der Spitze sich die Augen

zu Trieben entwickeln.

Das Experiment stellt man in der Weise an, dass man entweder die Basis

in die feucht gehaltene Erde eines Blumentopfes mehrere Centimeter tief

einsenkt und mit einer darüber gestülpten Glasglocke bedeckt oder dass

man das Stück in einem Glashafen, dessen Atmosphäre feucht gehalten

wird, mit seiner Basis nach abwärts gekehrt, aufhängt.

Wäre das Theilstück seiner Länge nach gleichartig organisirt, so

dass die beiden Schnittenden sich nicht von einander unterschieden,

so müssten an der Spitze des Stückes, wenn sie nach abwärts gekehrt

würde, unter dem Einfluss der Schwerkraft Wurzeln und an der Basis

Sprosse entstehen. Da dies nicht geschieht, so muss man folgern, dass

dem entwickelten Pflanzentheile durch den beständigen Einfluss der

Schwerkraft eine polare Organisation aufgeprägt worden ist, die sich

dann darin kund gibt, dass auch an den verkehrt orientirten Enden

Wurzeln statt Sprosse an der Basis und Sprosse anstatt Wurzeln an der

Spitze zum Vorschein kommen.

Allerdings macht sich im weiteren Verlaufe der Entwicklung ein

wichtiger Unterschied zwischen richtig orientirten und umgekehrten

Stücken bemerkbar. Erstere gedeihen, treiben an der Basis ein immer

kräftiger werdendes Wurzelwerk und an der Spitze Laubsprosse. Die

umgekehrten Stücke dagegen gehen nach kürzerer oder längerer Zeit zu

Grunde.

„Ein Schwarzwerden und Eintrocknen der Rinde an der Basis zeigt,“ wie

~Vöchting~ beschreibt, „dass dort ein Zersetzungsprocess vor sich

geht, der sich dann allmählich mit verschiedener Schnelligkeit an der

Spitze hin fortsetzt. Während die jungen Triebe in der Nähe der Spitze

noch frisch und grün sind, wird das Laub der weiter nach der Basis hin

befindlichen schon gelb und fällt ab, ein Vorgang, dem dann bald das

Eintrocknen der entsprechenden Rindenpartie des Mutterzweiges folgt.

Dann ergreift der Zersetzungsprocess auch die apicalen Partieen dicht

über und in der Erde, und es bleiben endlich nur noch solche Spitzen

lebendig, deren Knospen in der Erde aus-, dann über dieselbe gewachsen

waren und nun grüne Laubblätter gebildet hatten. -- Beim schliesslichen

Untersuchen der Zweige stellt sich heraus, dass in fast allen Fällen in

der Erde Augen entwickelt, aber vor Erreichung der Oberfläche zu Grunde

gegangen waren. In den Fällen, in welchen sie über die Oberfläche

gelangt waren, hatten sie in der Erde ihre eigenen Wurzeln gebildet

und stellten nun normal aufrecht stehende Pflanzen dar. -- Wenn an den

Spitzen in der Erde Wurzeln erzeugt waren, so standen sie regelmässig

an Zahl, Stärke und Länge weit hinter denen zurück, welche die Basen

der aufrecht gesetzten Zweige gebildet hatten. -- Von allen diesen

Erscheinungen war an den normal aufrecht gesetzten Zweigen Nichts zu

sehen. Sie hatten an ihren Basen kräftige Wurzelsysteme, an ihren

Spitzen entsprechende Triebe gebildet und standen üppig und gesund zu

der Zeit, als die verkehrt gesteckten längst zu Grunde gegangen waren.“

Es liegt die Frage nahe, ob eine ähnliche, durch den Einfluss der

Schwerkraft bewirkte Polarität der Theile auch bei +Thieren+ beobachtet

werden kann. Nach den spärlichen in dieser Richtung angestellten

Versuchen lässt sich ein allgemeines Ergebniss noch nicht formuliren.

Bei +Tubularia+ zeigen Stücke eines Zweiges nach später zu

besprechenden Experimenten von ~Loeb~ wenigstens keine deutlich

ausgesprochene Polarität. +Basis und Spitze verhalten sich gleichartig,

da an jedem Ende, je nachdem es nach abwärts oder nach oben gerichtet

ist, Haftwurzeln oder ein Köpfchen regenerirt wird.+

Auch ~Wetzel~ ist durch seine neuesten Versuche zu dem Ergebniss

gelangt, dass der Körper von Hydra keine Polarität, wie sie ~Vöchting~

für die Pflanzen annimmt, besitzt. Denn als er an zwei Hydren die

basalen Enden wegschnitt, sie mit den Schnittflächen zusammenpfropfte

und später bei einem Individuum auch den Kopf entfernte, so entwickelte

letzteres jetzt an der Schnittfläche einen Fuss, der durch seine hohen

Secretzellen als solcher deutlich gekennzeichnet war.

[Illustration: =Fig. 34. Querschnitt durch ein normal symmetrisch

entwickeltes Froschei=, bei welchem sich die Medullarwülste (_mp_)

in gleichem Abstand von der Gleichgewichts- und Symmetrieebene (_l_)

anlegen. _ch_ Chorda. _d_ Darm. _mk_ Mittleres Keimblatt.]

Dass auch bei Thieren die Schwerkraft auf ihre Organbildung während

der Entwicklung einen Einfluss ausübt, lässt sich durch genaueres

Studium des Froscheies nachweisen. Da es zu den polar differenzirten

Eiern gehört, nimmt es bald nach der Befruchtung im Wasser eine

feste Ruhelage nach der ungleichen Schwere der vegetativen und der

animalen Hälfte der Kugel ein. Hierbei scheinen schon frühzeitig die

Dottersubstanzen zu beiden Seiten einer +Symmetrieebene+ angeordnet

zu sein, die, weil sie sich zur Schwere lothrecht einstellt, auch

als +Gleichgewichtsebene+ bezeichnet werden kann. Zu ihr werden

auf den einzelnen Entwicklungsstadien die sich anlegenden Organe

normaler Weise symmetrisch orientirt (Fig. 34); der Urmund legt sich

als Halbrinne so an, dass er von ihr in der Mitte halbirt wird; die

Verwachsung der Urmundränder erfolgt wieder von vorn nach hinten in

der durch sie bezeichneten Richtung; in gleichem Abstand von ihr und

von der Urmundnaht erheben sich die Medullarwülste (Fig. 34 _mp_) und

verschmelzen wieder in der mit der Symmetrieebene zusammenfallenden

Naht des Rückenmarkes. Wenn man durch die verschiedenen Stadien des

unter dem Einfluss der Gravitation sich normal entwickelnden Froscheies

Schnitte hindurchlegt, durch die Keimblasen, durch die Gastrula, durch

Embryonen mit Rückenwülsten etc., so findet man immer die Dottermasse,

die Urmundlippen, die ein Gewölbe bildende Decke des Urdarms, die

Medullarplatte etc. zur Gleichgewichtsebene des Eies so genau

orientirt, dass vollkommen symmetrische Bilder entstehen.

Die +symmetrische Entwicklung des Eies wird sofort gestört, wenn

man durch äussere Eingriffe dem richtenden Einfluss der Schwerkraft

entgegenwirkt+. Dies geschieht, wenn man das befruchtete Froschei

zwischen zwei horizontal oder vertical gestellten, parallelen

Glasplatten durch Compression zu einer dicken Scheibe etwas abplattet

(Fig. 35). Dem richtenden Einfluss der Schwerkraft wird hierbei

entgegengewirkt, einmal weil die Scheibe nicht mehr so frei nach

allen Richtungen wie die Kugel rotiren kann, und zweitens, weil

in Folge der Compression die Eioberfläche auch die Reibung an der

Eihaut zu überwinden hat. So kann das Ei Tage lang auch in Lagen

verharren, in welchen sein Inhalt nicht genau zu einer Symmetrie- und

Gleichgewichtsebene orientirt ist. +Da in dieser einen Beziehung das

die Zellen ordnende Regulativ fehlt, wird häufig die Gestalt des Embryo

eine mehr oder minder asymmetrische.+

Anstatt besonderer Beschreibung genügt es, auf die Durchschnitte durch

vier Froscheier hinzuweisen (Fig. 35), die auf vier verschiedenen

Stadien der Entwicklung sich befinden, und deren auffällige Asymmetrie

in den angegebenen Entwicklungsbedingungen ihre Erklärung findet.

[Illustration: =Fig. 35. Durchschnitte durch Froscheier=, die bald nach

der Befruchtung zwischen zwei vertical gestellten Glasplatten gepresst

und zu verschiedenen Zeiten in Chromsäure gehärtet wurden.

_A_ Ei auf dem Gastrulastadium. _B_ u. _C_ Querschnitt durch ein Ei,

an welchem die Medullarwülste aufzutreten beginnen. _B_ Querschnitt

durch den Blastoporus. _C_ Querschnitt in einiger Entfernung von

demselben durch Medullarplatte und Chorda. _D_ Querschnitt durch ein

asymmetrisches Froschei mit Medullarplatte und Chorda. _pr_ Urmundnaht.

_bl_ Urmund. _ch_ Chorda. _np_ Nervenplatte.]

Am meisten wird dem richtenden Einfluss der Gravitation

entgegengewirkt, wenn man die zwischen horizontalen Platten

comprimirten Eier auf dem Stadium der Viertheilung umkehrt. Denn bei

dieser Versuchsanordnung kommt die vegetative Hälfte der Scheibe der

Schwere entgegen nach oben zu liegen und lässt sich in dieser Lage

ein bis zwei Tage erhalten, da die Umdrehung in Folge der Theilung

des Eies in vier Stücke, in Folge der Scheibenform und wegen der

Reibung gehemmt und mehr oder minder unmöglich gemacht wird. Auf

dem Stadium der Keimblase schieben sich allmählich die Dotterzellen

mehr nach einem Rande der Scheibe hin und nehmen eine seitenständige

Lage ein. Die durch die Gastrulation entstehende Decke des Urdarmes

trägt die Urmundöffnung und später die Urmundnaht nicht in der Mitte

des Gewölbes, sondern in noch höherem Grade als bei den vorher

beschriebenen asymmetrischen Embryonen zur Seite geschoben. Die

Urmundnaht erfolgt anstatt in einer geraden in einer mehr oder minder

stark gezackten Linie.

Die Resultate der von mir angestellten Experimente konnte ich daher

in die beiden Sätze zusammenfassen: „Wenn die Froscheier gezwungen

werden, sich in Zwangslage zu entwickeln, sei es, dass sie ihrer

Schwere entgegen im Raum umgekehrt orientirt sind, sei es, dass durch

Compression zwischen Glasplatten erzeugte Reibungswiderstände die

Orientirung nach der Schwere behindern, so entstehen asymmetrische

Embryonen mit ungleich entwickelten Körperhälften. Wie bei den Pflanzen

übt die Schwerkraft auch bei den Froscheiern einen gewissermaassen

richtenden Einfluss auf die Zellen und auf ihre Anordnung zu beiden

Seiten einer Symmetrie- und Gleichgewichtsebene aus.

Man kann daher mit ~Sachs~ sagen: „Alles, was im Pflanzen- und

Thierreich mit den Begriffen Bauch- und Rückenseite, rechte und linke

Flanke etc. irgendwie zusammenhängt, trägt den Stempel der Schwerkraft

in’s Organische übersetzt an sich.“

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 2/2) · 第 124 / 225 题