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.