II. Die Geissel- und Flimmerbewegung.

Bedeutendere Ortsveränderungen als durch Ausstrecken von Pseudopodien

erzielen einzellige Organismen durch die Geissel- und Flimmerbewegung.

Geisseln und Flimmern sind feine, haarartige Fortsätze, die sich

in geringerer oder grösserer Anzahl von der Oberfläche der Zelle

erheben. Sie bestehen aus einer homogenen, körnchenfreien Substanz

und gleichen in dieser Beziehung kurzen, dünnen Pseudopodien, wenn

diese nur aus Hyaloplasma gebildet sind; sie unterscheiden sich

aber von ihnen einmal durch die verschiedene und energischere Art

ihrer Bewegung und zweitens dadurch, dass sie nicht vergängliche

Gebilde sind, da sie dauernd in Funktion bleiben, ohne aus- und

eingezogen zu werden. An der Wurzel hängen indessen Flimmer- und

Pseudopodienbewegung zusammen, wie die Beobachtungen von de Bary (I.

2) an Schwärmern von Myxomyceten, von Haeckel, Engelmann, R. Hertwig

(III. 12b) etc. an Rhizopoden gelehrt haben.

Viele niedere Organismen pflanzen sich nämlich durch kleine Keime

fort, die wie Amöben aussehen und sich auch nach Art derselben

fortbewegen. (Fig. 43.) Solche Keime strecken nun nach einiger

Zeit gewöhnlich zwei fadenartige Pseudopodien hervor (Fig. 43 a),

die langsam pendelnde Bewegungen ausführen und zu Geisseln werden,

während der übrige Körper sich durch Einziehen aller übrigen

Fortsätze abrundet. Indem die Bewegungen stärker werden, eilt der

Keim mit Hülfe der beiden Geisseln im Wasser fort (Fig. 43 b.) Aus

der kleinen Amöbe ist ein „Schwärmer“ geworden.

Auf solche Befunde gestützt, können wir wohl sagen, dass +sich die

Geisseln aus feinen Protoplasmafortsätzen entwickelt haben, die in

besonderem Maasse contractil geworden sind und dementsprechend eine

vom übrigen Protoplasma etwas abweichende Beschaffenheit gewonnen

haben+. Sie können daher auch als besondere, aus contractiler

Substanz bestehende +Plasmaproducte oder Zellorgane+ betrachtet

werden.

Geisseln und Flimmern nehmen immer direct vom Zellkörper selbst ihren

Ursprung. Ist dieser von einer Membran umgeben, so treten sie durch

Poren derselben hindurch. An ihrer Basis sind sie immer etwas dicker,

beginnen oft an der Oberfläche des Protoplasma mit einem kleinen,

knopfartigen Ansatzstücke, nach dem freien Ende zu verjüngen sie sich

allmählich zu einer feinen Spitze.

[Illustration: =Fig. 43. Microgromia socialis.= Eine durch Theilung

entstandene, aus der Kolonie ausgewanderte amöboide Zelle (_a_) wandelt

sich durch Einziehen der Pseudopodien mit Ausnahme zweier, welche zu

Geisseln werden, in den Schwärmer (_b_) um. Aus ~Hertwig~ Taf. I. Fig.

6_d_ u. _e_.]

Die Flimmerorgane finden sich entweder nur in geringer Anzahl (1–4)

an einem Ende der Zelle, sie sind dann meist länger und kräftiger und

werden mit einem besonderen Namen als +Geisseln+ oder +Flagellen+

bezeichnet, oder sie bedecken in sehr grosser Anzahl, oft zu Tausenden,

die ganze Oberfläche der Zelle, sind dann kleiner und zarter und

heissen +Flimmern+ (Wimpern, Cilien).

a) Zellen mit Geisseln.

Die Geisseln sind entweder am vorderen oder am hinteren Ende des

Körpers angebracht, was eine verschiedene Art der Fortbewegung zur

Folge hat. Im ersteren Fall gehen die Geisseln bei der Bewegung voran,

während der Körper nachgeschleppt wird. Im zweiten Fall stösst die

Geissel durch ihre Bewegungen den Körper vor sich her. Das eine findet

sich hauptsächlich bei den Flagellaten und verwandten Organismen,

(Fig. 44 _A_. _B_. _C_.) manchen Bakterienformen (Fig. 33. _B_), den

pflanzlichen Samenfäden (der Moose, Farne, Equisetaceen), sowie bei

den Schwärmsporen, unter welchem Namen die Fortpflanzungskörper vieler

Algen und mancher Pilze zusammengefasst werden; das zweite zeigt sich

bei den Samenfäden der meisten Thiere. (Fig. 45.)

[Illustration: Fig. 44.]

[Illustration: Fig. 44.]

=Fig. 44.= _A_ Euglena viridis. Nach ~Stein~. _n_ Kern. _c_

Contractile Vacuole. _o_ Pigmentfleck.

_B_ Hexamitus inflatus. Nach ~Stein~.

_C_ Chilomonas Paramaecium. Nach ~Bütschli~. _oe_ Cytostom. _v_

Contractile Vacuole. _n_ Kern. Aus ~R. Hertwig~ Fig. 130–132.

=Fig. 45. Reife Samenfäden des Menschen in zwei verschiedenen

Ansichten.= Dieselben bestehen aus Kopf (_k_), Mittelstück (_m_) und

Schwanz (_s_).

Die Arbeitsleistung, welche die Flimmerorgane einzelliger Organismen

bei der Fortbewegung derselben zu erfüllen haben, ist eine doppelte.

Erstens muss durch ihre Thätigkeit der Zellkörper im Wasser schwebend

erhalten werden, da sein specifisches Gewicht etwas grosser als

das des umgebenden Mediums ist. Es geht dies ja schon einfach aus

dem Umstande hervor, dass sich todte Schwärmsporen und Samenfäden

bald am Boden des Gefässes niedersetzen. Zweitens muss durch die

Flimmerarbeit der Körper in bestimmter Richtung fortgetrieben werden.

Mit der +Mechanik der Bewegung+ pflanzlicher Schwärmzellen hat

sich Nägeli (III. 16) am eingehendsten beschäftigt. Nach diesem

Forscher wird durch die Schwingungen der Geisseln dem Körper eine

zweifache Bewegung mitgetheilt, ein Vorrücken und eine gleichzeitige

Drehung um seine eigene Axe. Die Bewegung ist daher eine ähnliche,

wie von einer Kugel, die aus einem gezogenen Flintenlauf abgeschossen

wird. Dabei lässt dieselbe drei verschiedene Typen unterscheiden:

„An vielen Schwärmzellen, sie mögen in einer geraden oder etwas

gebogenen Linie vorwärts gehen, bleiben das vordere und das hintere

Ende ihrer Axe genau in dieser Bahn; sie schwimmen steif und ohne

Schwanken vorwärts. An anderen sieht man deutlich, dass sie eine

gerade oder etwas gebogene Schraubenlinie beschreiben, wobei eine

Drehung um die Axe immer einem Umlauf der Schraube entspricht (sodass

also die nämliche Zellseite stets nach aussen gekehrt ist), und

wobei ihre Axe mit der Axe der Schraubenbahn parallel läuft. Endlich

giebt es noch andere Schwärmzellen, deren vorderes Ende in einer

Schraubenlinie, deren hinteres aber in einer geraden Linie oder in

einer Schraube von geringerem Durchmesser vorwärts geht. Die Natur

der zweiten und dritten Bewegung erkennt man nur ganz deutlich, wenn

sie langsam stattfinden. Sowie sie schneller werden, erkennt man nur

ein Schwanken, das besonders bei der letzteren einen eigenthümlichen

Charakter hat.“

Die Richtung, in welcher sich die Schwärmzellen um ihre Längsachse

drehen, ist gewöhnlich für jede Art, Gattung oder Familie constant;

manche drehen sich „südwestlich“ (Ulothrix), andere „südöstlich“

(Samenfäden der Farne), einige endlich sind drehungsvage, da sie

sich bald südöstlich, bald südwestlich drehen (Gonium). Wenn

Schwärmzellen an irgend einen Gegenstand anstossen, so hören

sie eine Zeit lang auf, sich vorwärts zu bewegen, fahren aber

fort, sich um ihre Längsaxe zu drehen. Dann „erfolgt meist ein

Zurückweichen, wobei sie mit dem hintern Ende vorangehen und sich in

absteigend-entgegengesetzter Richtung drehen. Diese Rückwärtsbewegung

dauert meist nur kurze Zeit und ist immer langsamer; sie wird bald

wieder durch die normale Bewegung vertauscht, die meist in einer

etwas abgelenkten Richtung erfolgt.“

Durch seine Beobachtungen ward Nägeli zu der Annahme geführt, „dass

die Schwärmzellen und Samenfäden bei vollkommen regelmässiger Form,

bei symmetrischer Vertheilung der Masse und bei Homogeneïtät des

Mediums in einer geraden Linie dahinschwimmen würden, -- und dass

alle Abweichungen, sowohl rücksichtlich der Axendrehung, als der

Fortbewegungsbahn davon herrühren, dass die beweglichen Körper nicht

symmetrisch gebaut sind, ihren Schwerpunkt nicht im Centrum haben und

nicht ringsum gleichmässige Reibungswiderstände erfahren“.

Mit Hülfe der Geisseln wird eine viel raschere Fortbewegung als

durch das Kriechen mit Pseudopodien erzielt. Nach Nägeli gebrauchen

die Schwärmzellen, um den Weg von 1 Fuss zu durchlaufen, gewöhnlich

eine Stunde, die schnellsten bloss ¼ Stunde. Während der Mensch

während einer Secunde beim gewöhnlichen Gehen etwas mehr als die

Hälfte seiner Länge zurücklegt, beträgt der von einer Schwärmspore

in derselben Zeit durchmessene Raum nicht ganz das Dreifache ihres

Durchmessers. Wenn unter dem Mikroskop uns die Bewegung eine sehr

lebhafte zu sein scheint, so muss man sich vergegenwärtigen, dass

dieselbe, der angewandten Vergrösserung entsprechend, schneller

erscheint, als sie in Wahrheit ist, da ja der durchlaufene Weg auch

vergrössert worden ist. Die Fortbewegung ist eine absolut geringe.

„Ohne Vergrösserung würde man, auch wenn die Organismen vollkommen

deutlich wären, ihre Bewegung wegen der Langsamkeit nicht sehen.“

+Thierische Samenfäden+ (Fig. 45) unterscheiden sich dadurch

von den pflanzlichen Schwärmzellen, dass der einfache Geisselfaden

am hinteren Ende des Körpers angebracht ist und so denselben vor

sich hertreibt. Der Faden führt dabei schlängelnde Bewegungen aus in

ähnlicher Weise, wie der Körper mancher Fische. In einigen Fällen

besitzt er noch eine complicirtere Structur, indem er mit einer

feinen +contractilen+ oder +undulierenden Membran+ besetzt

ist. Letztere ist dem Flossensaum eines Fisches vergleichbar; sie

findet sich besonders schön am Schwanztheile der grossen Samenfäden

von Salamandra und Triton entwickelt (Fig. 46).

[Illustration: =Fig. 46. Samenfaden von Salamandra maculata.=

_k_ Kopf. _m._ Mittelstück. _ef_ Endfaden. _sp._ Spitze. _u_

undulirende Membran.]

Bei Untersuchung derselben vermittelst stärkerer Vergrösserungen

sieht man über die Oberfläche der undulirenden Membran fortwährend

von vorn nach hinten fortschreitende Wellen verlaufen. „Dieselben

entstehen,“ wie Hensen auseinandersetzt, „dadurch, dass successive

jeder Querschnitt des Schwanzes in die beiden extremen Stellungen

(Fig. 47) übergeht. Hat das von oben gesehene Stück des Saumes I bis

I¹ (Fig. 47) zur Zeit 0 die angegebene Lage, so wird es am Ende des

ersten Viertels der Periode die Stellung II bis II¹ oder, was dasselbe

ist, die Stellung II¹ bis II² einnehmen. Am Ende des zweiten Viertels

ist II¹ bis II² in die Lage III bis III¹ oder, was dasselbe ist, in

III¹ bis III² übergegangen. Am Ende des dritten Viertels der Periode

ist dann III¹ bis III² in die Lage IV bis IV¹ übergegangen und wird am

Ende der ganzen Periode wieder die Stellung I bis I¹ einnehmen. Alle

diese Bewegungen erfolgen mit einer gewissen Kraft und Geschwindigkeit;

es fragt sich, wie daraus eine Vorwärtsbewegung entstehen kann? Ein

Flächenelement des Saumes (Fig. 47) bewegt sich, wie der Pfeil angiebt,

von α nach γ mit der Kraft κ = αγ. Diese Kraft kann zerlegt werden in

die Componenten αβ und βγ. Die Kraft αβ drückt in der Richtung des

Saums, comprimirt ihn und giebt wahrscheinlich keinen äusseren Effect.

Die Kraft βγ lässt sich weiter zerlegen in γδ und γε. γε treibt das

Wasser gerade nach rückwärts, und insoweit dieses dem Druck widersteht,

treibt das Körperchen nach vorwärts. Die Kraft γδ würde das Körperchen

um die eigene Axe rotiren machen, doch ihr wirkt die gleiche, aber

entgegengesetzte Kraftcomponente entgegen, welche an allen Orten

sich entwickelt, wo die Pfeile in entgegengesetzter Richtung (also

z. B. über D) verlaufen. Im Uebrigen giebt Fig. D dieselbe Kraft γε

wie Fig. C. Nur die schraffirten Flächen der Fig. A entwickeln der

Componente γε entgegengesetzte Kräfte. Man sieht aber, dass die Grösse

der betreffenden Flächen und damit ihre Kraftcomponenten durchaus

zurücktreten“ (Hensen III. 11).

[Illustration: =Fig. 47. Zur Erklärung des Mechanismus der

Samenbewegung.= Nach ~Hensen~ Fig. 22.

_A_ Die vier Phasen der Stellung, welche der Wimpersaum einnimmt, wenn

eine Welle über ihm hinläuft. I bis I¹ die erste, II bis II¹ bis II²

die zweite, III bis III¹ bis III² die dritte, IV bis IV¹ die vierte

Phase der Biegung des Saums in der Länge einer Welle. _B_ Durchschnitt

des Schwanzfadens und Saums in den zwei Stellungen stärkster

Elongation. _C_ und _D_ Zerlegung der Kräfte des Saums. _E_ Bewegung

eines gewöhnlichen Samenkörperchens. _a_ _b_ _c_ verschiedene Phasen

der Bewegung.]

b) Zellen mit vielen Flimmern.

Durch +reichliche Bewimperung+ zeichnen sich unter den

niederen, einzelligen Organismen besonders die Infusorien aus, die

deswegen auch den Namen der Ciliaten führen (Fig. 48). Im Vergleich

zu den Geisseln sind die Cilien, Flimmern oder Wimpern von viel

geringerer Grösse, meist circa 0,1–0,3 μ dick und etwa 15 μ lang.

Ihre Zahl kann sich auf mehrere Tausende belaufen. So wurde sie

bei Paramaecium aurelia auf annähernd 2500 berechnet. Für das

parasitische Balantidium elongatum der Frösche, welches eine Länge

von 0,3 erreicht und sehr dicht bewimpert ist, nimmt Bütschli (III.

3) an, dass seine Cilien wohl nach Zehntausenden geschätzt werden

müssen. Gewöhnlich sind dieselben in vielen Längsreihen angeordnet,

die entweder nur auf einen Theil der Körperoberfläche beschränkt sind

oder dieselbe in spiralen Touren rings umziehen.

[Illustration: =Fig. 48. Stylonychia mytilus=, nach

~Stein~ (aus ~Claus~, Zoologie) =von der Bauchfläche

gesehen=.

_Wz_ adorale Wimperzone. _C_ Contractile Vacuole. _N_

Nucleus. _N_¹ Nucleolus. _A_ After.]

Neben den Cilien kommen bei vielen Infusorien noch besondere grössere

Bewegungsorgane vor, die +Cirren+ und die +undulirenden

Membranen+. Erstere unterscheiden sich von den Cilien durch

grössere Dicke und Länge und dadurch, dass sie an der Basis breit

entspringend in eine feine Spitze auslaufen (Fig. 48). Ferner zeigen

sie wie andere besonders contractile Gewebe (Muskelfasern) eine

fibrilläre Differenzirung, sodass sie sich in viele feine Fibrillen

zerfasern lassen (Bütschli). Cirren treten besonders häufig bei

hypotrichen Infusorien und in der Umgebung der Mundöffnung auf. Auf

letztere sind auch die undulirenden Membranen in ihrer Ausbreitung

beschränkt. Sie sind flächenartig entwickelte Bewegungsorgane, welche

häufig von der Basis gegen den freien Rand zu deutlich fein gestreift

sind und daher wohl ebenfalls wie die Cirren eine fibrilläre Structur

besitzen.

Die Bewegungsweise der Infusorien ist eine sehr mannichfaltige.

Meist dreht sich ihr Körper, wenn er sich frei durch das Wasser

bewegt, um seine Längsaxe. Die Richtung der Bewegung kann wechseln,

die Thätigkeit der Wimpern kann plötzlich verlangsamt, plötzlich

beschleunigt werden, sie kann auch kurze Zeit still stehen ohne

besondere äussere Veranlassung. So kommen verschiedenartige

Bewegungsformen, die scheinbar den Eindruck des Willkürlichen

machen, zu Stande. Hierbei ist auch beachtenswerth, dass die oft

nach Tausenden zählenden Wimpern ein und desselben Individuums

streng coordinirte Bewegungen ausführen. „Sie schlagen nicht

nur stets in derselben Frequenz der Schwingungen (Rhythmus)

bei gleicher Amplitude, sondern sie schlagen auch sämmtlich

nach derselben Richtung und immer in derselben Reihenfolge.“

(Verworn.) Die Coordination der Bewegung geht sogar so weit, dass

zwei Individuen, die aus Theilung eines Mutterthiers entstehen,

durchaus übereinstimmende und synchronische Bewegungen ausführen,

so lange sie noch durch eine Plasmabrücke vereinigt sind. Es folgt

hieraus, dass zwar die Wimperorgane das Vermögen besitzen, sich

selbstthätig zusammenzuziehen, dass ihr Zusammenwirken aber durch

Reizübertragungen vom Protoplasmakörper geregelt wird.

Bei der Reizübertragung scheint besonders das Ektoplasma von

Bedeutung zu sein, wie aus einem Versuch von Verworn (IV. 40)

hervorgeht. Derselbe machte bei Spirostomum ambiguum (Fig. 49) und

Stentor coeruleus einen kleinen Einschnitt mit einer Lanzette in das

die Wimperreihen tragende Ektoplasma. „In diesem Fall konnte deutlich

beobachtet werden, dass die Wimperwellen nicht über die Schnittstelle

hinwegliefen, sondern sich auf die eine Seite beschränkten und

auf der andern Seite nicht wieder zum Vorschein kamen.“ Bisweilen

beobachtete er auch, dass die Mittellage, um welche die Wimpern

schlagen, in der einen Hälfte der Wimperreihen vorübergehend eine

andere war, als auf der anderen Seite der Schnittstelle.

[Illustration: =Fig. 49.=

=Spirostomum ambiguum. Durch einen Einschnitt ist die Continuität

der die Peristomwimpern tragenden Hautstrecke unterbrochen.= Aus

~Verworn~ (IV. 40) Fig. 25.]

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 1/2) · 第 95 / 170 题