V. Chemische Reize.

Ein lebender Zellkörper kann sich bis zu einem gewissen Grade

chemischen Veränderungen seiner Umgebung anpassen. Eine

Hauptbedingung dabei ist freilich, dass die Veränderungen nicht

plötzlich, sondern allmählich eintreten.

Plasmodien von Aethalium gedeihen in einer zweiprocentigen Lösung von

Traubenzucker, wenn man den letzteren in langsam steigender Dosis

zum Wasser zusetzt (IV. 35). Würde man sie gleich aus reinem Wasser

in die chemisch veränderte Umgebung bringen, so würde der plötzliche

Wechsel den Tod zur Folge haben, und dasselbe würde eintreten,

wollte man sie aus der zweiprocentigen Zuckerlösung gleich in reines

Wasser zurückversetzen. Wie man hieraus sieht, muss das Protoplasma

Zeit haben, sich, wahrscheinlich durch Zu- und Abnahme seines

Wassergehaltes, den veränderten Bedingungen anzupassen.

Meerwasseramöben und Rhizopoden bleiben am Leben, wenn durch

allmähliche Verdunstung das in einem offenen Gefäss stehende

Meerwasser selbst einen Salzgehalt von 10 Procent erreicht hat.

Süsswasseramöben lassen sich allmählich an 4procentige Kochsalzlösung

gewöhnen, während sie durch plötzlichen Zusatz schon einer

einprocentigen Lösung sich zu Kugeln zusammenziehen und mit der Zeit

in glänzende Tropfen zerfallen.

Bei der Anpassung an eine neue chemische Umgebung werden die

einzelnen Zellkörper mehr oder minder Veränderungen in ihrer

Structur und in ihrer Lebensthätigkeit erfahren. Wenn sich das

letztere in einer für uns wahrnehmbaren Weise äussert, werden wir

von +chemischen Reizwirkungen+ sprechen. +Die auf diesem

ausserordentlich umfangreichen Gebiete zu beobachtenden Erscheinungen

fallen verschieden aus, je nachdem das chemische Reizmittel allseitig

und gleichmässig oder nur in einer bestimmten Richtung, also

einseitig, auf den Zellkörper einwirkt.+

a) Erste Gruppe von Versuchen.

Chemische Einwirkungen, die von allen Seiten den Zellkörper treffen.

Um die erste Gruppe der Erscheinungen zu erläutern, soll auf das

+Verhalten des Protoplasma gegen einzelne Gase+ und gegen die

unter, dem gemeinsamen Namen der Anästhetica zusammengefassten Stoffe

näher eingegangen werden.

In den Pflanzenzellen hört die Bewegung des Protoplasma in kurzer

Zeit auf, wenn man sie anstatt in Wasser in einen Tropfen Olivenöl

einlegt und dadurch den Luftzutritt abschliesst (IV. 15). Nach

Entfernung des Oeles kann man die Bewegung allmählich wiederkehren

sehen.

Die Verlangsamung und schliesslich den Stillstand der

Protoplasmaströmung kann man auch dadurch hervorrufen, dass man

die atmosphärische Luft durch Kohlensäure oder durch Wasserstoff

verdrängt. Zur Anstellung derartiger Experimente hat man besondere

+Objectträger mit Gaskammern+ construirt, durch welche man

einen Strom von Kohlensäure oder Wasserstoff hindurchleiten kann.

Nach einem Aufenthalt der Pflanzenzellen von 45 Minuten bis einer

Stunde im Kohlensäurestrome ist die Bewegung durchschnittlich überall

erloschen; bei Anwendung des Wasserstoffs ist eine etwas längere Zeit

dazu erforderlich (III. 5).

Die Lähmung des Protoplasma kann, wenn sie nicht zu lange Zeit

angedauert hat, stets durch Sauerstoffzufuhr wieder aufgehoben

werden. „Offenbar bindet das lebendige Protoplasma den Sauerstoff

der Umgebung chemisch, und wird die so entstandene feste

Sauerstoffverbindung, von der unter normalen Verhältnissen in

jedem Protoplasmakörper ein gewisser Vorrath angenommen werden

muss, während der Bewegungen beständig zerstört, vermuthlich unter

Abspaltung von Kohlensäure.“ (Engelmann. III. 5.) Entziehung von

Sauerstoff wirkt daher lähmend auf die Reizbarkeit und überhaupt auf

jede Lebensthätigkeit des Protoplasma ein.

Einen deutlich ausgesprochenen Einfluss auf die Lebensthätigkeit

der Zelle haben die +Anästhetica+, +Chloroform+, +Morphium+,

+Chloralhydrat+ etc. Es wirken diese Stoffe nicht nur, wie man häufig

glaubt, auf das Nervensystem ein, sondern ebenso gut auch auf jedes

Protoplasma. Die Wirkungsweise ist nur eine graduell verschiedene; es

wird die Reizbarkeit der Nervenzellen früher und rascher herabgesetzt

und endlich aufgehoben als die Reizbarkeit des Protoplasma. Auch wird

bei der medicinischen Verwendung der Narcotica beim Menschen nur eine

Einwirkung auf das Nervensystem angestrebt, da eine tiefere Narcose

der Elementartheile einen Stillstand des Lebensprocesses und also den

Tod zur Folge haben würde. Dass aber die Reizbarkeit des Protoplasma

im Pflanzen- und Thierreich ohne bleibenden Schaden vorübergehend

aufgehoben werden kann, wird aus folgenden Beispielen klar hervorgehen:

Die +Sinnpflanze+ oder +Mimosa pudica+ ist gegen Berührung

sehr empfindlich. Wenn ein Fiederblättchen etwas erschüttert wird, so

klappt es sofort zusammen und sinkt aus der aufgerichteten Stellung

nach abwärts herab. Gleichzeitig ist sie ein Beispiel für eine

rasche Reizfortleitung bei Pflanzen, welche auch ohne Anwesenheit

von Nerven, einfach in der Weise vor sich geht, dass der Reizanstoss

von einem Protoplasmakörper auf den angrenzenden rasch übertragen

wird. In Folge dessen schlagen bei Berührung, je nach der Stärke

derselben, nicht nur die unmittelbar betroffenen Blätter, sondern

auch die Blätter desselben Zweiges, eventuell sogar der ganzen

Pflanze zusammen, wobei gewisse, hier nicht näher zu besprechende,

mechanische Einrichtungen in Wirksamkeit treten.

Um nun den Einfluss der Anästhetica zu studiren, stelle man eine mit

voller Reizbarkeit ausgestattete Sinnpflanze unter eine Glasglocke

und lege noch, wenn sie ihre Blätter vollständig ausgebreitet

hat, einen mit Chloroform oder Aether durchtränkten Schwamm

darunter (Claude Bernard IV. 1). Nach einer halben Stunde etwa

hat durch die Chloroform- oder Aetherdämpfe das Protoplasma seine

Reizbarkeit eingebüsst. Nach Entfernung der Glocke kann man die

normal ausgebreiteten Blättchen berühren, sogar heftig quetschen

oder abschneiden, ohne dass eine Reaction eintritt: der Erfolg ist

derselbe wie bei einem mit Nerven versehenen höheren Geschöpf. Und

trotzdem ist das Protoplasma, vorausgesetzt, dass der Versuch mit der

nothwendigen Vorsicht angestellt worden ist, nicht abgestorben. Denn

nachdem die Sinnpflanze einige Zeit in frischer Luft zugebracht hat,

schwindet allmählich die Narcose; erst schlagen einzelne Blättchen

bei kräftiger Berührung noch langsam zusammen, endlich ist die volle

Reizbarkeit wieder zurückgekehrt.

In derselben Weise lassen sich +Eier und Samenfäden in Narcose

versetzen+. Als Richard Hertwig und ich (IV. 12a) lebhaft

bewegliche Samenfäden von Seeigeln in eine mit Meerwasser

hergestellte 0,5-procentige Lösung von Chloralhydrat brachten,

wurde ihre Bewegung schon nach 5 Minuten vollständig aufgehoben,

kehrte indessen, nachdem reines Meerwasser zugesetzt worden war,

sehr rasch wieder. Auch befruchteten die durch den vorübergehenden

Aufenthalt in 0,5 Procent Chloral gelähmten Samenfäden, als sie

zu Eiern hinzugefügt wurden, fast ebenso bald als frischer Samen.

Nach halbstündiger Einwirkung der Chlorallösung wurde die dadurch

hervorgerufene Lähmung der Samenfäden eine stärkere und hielt

längere Zeit auch nach Entfernung des schädigenden Mittels an. Erst

nach einigen Minuten begannen einzelne Samenfäden schlängelnde

Bewegungen, die bald lebhafter wurden. Als sie zu Eiern hinzugefügt

wurden, waren diese nach 10 Minuten noch nicht befruchtet, obwohl auf

ihrer Oberfläche schon viele Samenfäden sich festgesetzt hatten und

bohrende Bewegungen ausführten. Aber auch hier blieb schliesslich die

Befruchtung und normale Theilung der Eier nicht aus.

Wie bei den Samenfäden, lässt sich auch bei den Eiern die

Reizbarkeit durch eine 0,2–0,5procentige Lösung von Chloralhydrat

und von ähnlichen Substanzen beeinflussen, was sich dann bei

Zusatz von Samenflüssigkeit in einer Veränderung des normalen

Befruchtungsprocesses zu erkennen giebt. Denn während normaler

Weise nur ein einziger Samenfaden in das Ei eindringt und sofort

die Bildung einer festen Dotterhaut veranlasst, durch welche das

Nachdringen weiterer Samenfäden unmöglich gemacht wird, tritt bei

+chloralisirten Eiern Mehrbefruchtung+ ein. Dabei konnte

festgestellt werden, dass je nach dem Grade der Chloralwirkung, je

nach der Dauer der Einwirkung und der Concentration der Lösung, die

Zahl der Samenfäden stieg, welche in das Ei gelangt waren, ehe durch

Abscheidung der Dotterhaut der Weg für weitere Eindringlinge verlegt

war. Offenbar ist durch die chemische Substanz die Reactionsfähigkeit

des Eiplasmas herabgesetzt, so dass der vormals durch +einen+

Samenfaden ausgeübte Reiz nicht mehr genügt, sondern durch das

Eindringen von 2, 3 und mehr Samenfäden in entsprechender Weise

gesteigert werden muss, um das Ei zur Membranbildung anzuregen.

Ein letztes Beispiel wird uns endlich noch zeigen, dass auch

+chemische Processe in der Zelle durch Anästhesirung eine Hemmung

erfahren können+. Wie bekannt, rufen die Spaltpilze, welche die

Bierhefe bilden, Saccharomyces cerevisiae, in einer Zuckerlösung

alkoholische Gährung hervor, wobei Bläschen von Kohlensäure in der

Flüssigkeit aufsteigen. Als Claude Bernard (IV. 1) eine Zuckerlösung

mit Chloroformwasser oder Aetherwasser versetzte und dann Bierhefe

hinzufügte, trat keine Gährung auch unter sonst günstigen Bedingungen

ein. Als darauf die Hefepilze von der Chloroformlösung abfiltrirt,

mit reinem Wasser ausgewaschen und in reine Zuckerlösung gebracht

wurden, riefen sie in kurzer Zeit wieder Gährung hervor; sie hatten

also das Vermögen, Zucker in Alkohol und Kohlensäure umzuwandeln,

welches durch Chloroform- und Aetherwirkung vorübergehend aufgehoben

war, wieder erhalten.

In ähnlicher Weise kann die Chlorophyllfunction der Pflanzen und die

mit ihr zusammenhängende Abscheidung von Sauerstoff im Sonnenlicht

durch Chloroform sistirt werden (Claude Bernard).

b) Zweite Gruppe von Versuchen.

Chemische Einwirkungen, die in einer bestimmten Richtung den

Zellkörper treffen.

Sehr interessante und mannichfaltige Reizerscheinungen werden

hervorgerufen, wenn chemische Substanzen nicht allseitig, wie in

den eben betrachteten Fällen, sondern nur +einseitig, in einer

bestimmten Richtung, den Zellkörper treffen+. Dieser kann dadurch

zu Formveränderungen und zu Bewegungen nach einer bestimmten Richtung

veranlasst werden, Erscheinungen, die man unter dem Namen des

+Chemotropismus+ (Chemotaxis) zusammen gefasst hat.

+Die chemotropischen Bewegungen können entweder nach der Reizquelle

zu gerichtet oder im Gegentheil von ihr ab gewandt sein.+ In

ersterem Falle wirken die chemischen Substanzen +anziehend+,

in letzterem +abstossend+ auf den Protoplasmakörper ein. Es

hängt dies theils von der chemischen Natur des Stoffes, theils auch

von der Eigenart der dem Versuch dienenden Plasmaart, theils auch

von dem Concentrationsgrad der chemischen Substanz ab. Ein Stoff,

der in geringerer Concentration anziehend wirkt, kann in stärkerer

Concentration abstossen. Es liegen hier ähnliche eigenthümliche

Verschiedenheiten vor, wie bei der Einwirkung gedämpften und

starken Lichtes. Ebenso wie der Heliotropismus ein positiver und

ein negativer sein kann, hat man auch einen +positiven und einen

negativen Chemotropismus+ zu unterscheiden.

Wir wollen auch hier zuerst die Einwirkung von Gasen, alsdann von

Lösungen in das Auge fassen und uns dabei mit einigen sinnreichen

Methoden bekannt machen, welche wir besonders dem Botaniker

+Pfeffer+ (IV. 26) verdanken.

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 1/2) · 第 105 / 170 题