3) Die Befruchtung der Infusorien.

Ein ausserordentlich wichtiges Object für die allgemeine

Befruchtungslehre sind die Infusorien, bei denen die geschlechtlichen

Vorgänge zuerst durch die bahnbrechenden Untersuchungen von Balbiani

und Bütschli (VII. 6) entdeckt und neuerdings durch die klassischen

Arbeiten von Maupas (VII. 30) und Richard Hertwig (VII. 21) nach

allen Richtungen hin noch weiter klargelegt worden sind.

Bekanntlich zeichnen sich die Infusorien vor anderen niederen

Organismen durch die sehr interessante Eigenthümlichkeit aus, dass

ihr Kernapparat sich in zwei physiologisch ungleichartige Kerne

gesondert hat, in einen Hauptkern (Makronucleus) (Fig. 146 _k_)

und in einen oder mehrere Neben- oder Geschlechtskerne (_nk_)

(Mikronucleï). Bei guter Ernährung vermehren sich die Infusorien,

die man zur Beobachtung in einem kleinen Wassertropfen züchten

kann, durch gewöhnliche Quertheilung (Fig. 147), wobei Haupt- und

Nebenkerne sich gleichzeitig in die Länge strecken und theilen.

Die ungeschlechtliche Vermehrung ist unter günstigen Bedingungen

eine so lebhafte, dass ein einziges Individuum sich in der Zeit von

sechs Tagen etwa 13 mal theilt und auf diese Weise ungefähr 7000–8000

Nachkommen den Ursprung giebt.

Es scheint nun namentlich aus Culturversuchen von Maupas und von

Richard Hertwig hervorzugehen, dass eine Infusorienart sich nicht

über längere Zeit hinaus allein durch Ernährung und Vermehrung durch

Theilung erhalten kann. Die Individuen erleiden Veränderungen am

Kernapparat, können den letzteren vollständig verlieren, theilen sich

nicht mehr und gehen durch Altersveränderung oder, wie sich Maupas

ausdrückt, durch +senile Degeneration+ zu Grunde. Zur Erhaltung

der Art scheint es durchaus nothwendig zu sein, dass nach bestimmten

Zeitabschnitten sich zwei Individuen zu einem Geschlechtsakt

verbinden. Ein solcher pflegt gewöhnlich bei Individuen, die einer

Cultur angehören, ziemlich gleichzeitig stattzufinden, so dass man

von zeitweise auftretenden +Conjugationsepidemieen+ redet.

[Illustration: Fig. 146.]

[Illustration: Fig. 147.]

=Fig. 146. Paramaecium caudatum= (halbschematisch). ~R.

Hertwig~, Zoologie Fig. 139.

_k_ Kern, _nk_ Nebenkern, _o_ Mundöffnung (Cytostom),

_na′_ Nahrungsvacuole in Bildung begriffen, _na_

Nahrungsvacuole, _cv_ contractile Vacuole im contrahirten,

_cv′_ im ausgedehnten Zustand, _t_ Trichocysten, bei

_t′_ hervorgeschleudert.

=Fig. 147. Paramaecium aurelia in Theilung, daneben in Fig. 2 die

Art, wie auf einem früheren Stadium das Cytostom des hinteren Thieres

durch Abschnürung vom vorderen entsteht.= ~R. Hertwig~,

Zool. Fig. 140.

_k_ Hauptkern, _nk_ Nebenkern, _o_ Mundöffnung des

vorderen Theilstücks, _nk′_ _k′_ _o′_ des hinteren

Theilstücks.

Während einer Epidemie, die mehrere Tage währt, findet der

Beobachter in einem Culturgefäss statt vereinzelter Infusorien fast

nur +Paarlinge+ vor. Von Leucophrys patula giebt Maupas an,

dass die Conjugation etwa nach der 300sten Generation einzutreten

pflegt, während sie bei Onychodromus schon nach der 140sten und

bei Stylonichia nach der 120sten Generation stattfindet. Das

Eintreten einer Conjugationsepidemie wird in einer Cultur befördert

durch Abnahme der Nahrung, durch reichliche Ernährung dagegen

hinausgeschoben, eventuell ganz verhindert, wobei dann die

Individuen in Folge seniler Degeneration zu Grunde gehen.

[Illustration: =Fig. 148. Conjugation von Paramaecium.= ~R. Hertwig~,

Zoologie Fig. 141.

_nk_ Nebenkern, _k_ Hauptkern der conjugirenden Thiere.

_I_ Der Nebenkern wandelt sich zur Spindel um, im linken Thier

Sichelstadium, rechts Spindelstadium.

_II_ Zweite Theilung des Nebenkerns in die Hauptspindel (links mit _1_,

rechts mit _5_ bezeichnet) und die Nebenspindeln (links _2_, _3_, _4_,

rechts _6_, _7_, _8_).

_III_ Die Nebenspindeln in Rückbildung (links _2_, _3_, _4_, rechts

_6_, _7_, _8_), die Hauptspindeln theilen sich in männliche und

weibliche Spindeln, links _1_ in _1m_ und _1w_, rechts _5_ in _5m_ und

_5w_.

_IV_ Austausch der männlichen Spindeln nahezu vollendet (Befruchtung);

dieselben stecken noch mit einem Ende in ihrem Mutterthier, mit dem

andern Ende haben sie sich mit der weiblichen Spindel des zweiten

Paarlings vereint. _1m_ mit _5w_ und _5m_ mit _1w_. Hauptkern in

Theilstücke ausgewachsen.

_V_ Die aus Vereinigung von männlichen und weiblichen Kernen

entstandene primäre Theilspindel theilt sich in die secundären

Theilspindeln _t′_ und _t″_.

_VI_ und _VII_ Nach Aufhebung der Conjugation. Die secundären

Theilspindeln theilen sich in die Anlagen der neuen Nebenkerne (_nk′_)

und die Anlagen des neuen Hauptkerns _pt_ (Placenten). Der zerstückelte

alte Hauptkern fängt an zu zerfallen. (Da Paramaecium caudatum für die

Anfangsstadien, P. aurelia für die Endstadien leichter verständliche

Verhältnisse bietet, wurde für _I_–_III_ P. caudatum, für _IV_–_VII_ P.

aurelia gewählt. Der Unterschied beider Arten beruht darauf, dass P.

caudatum 1 Nebenkern, P. aurelia deren 2 hat, dass bei letzterem der

Kernzerfall schon auf Stadium _I_ beginnt.)]

Wenn wir nach diesen Vorbemerkungen den Befruchtungsprocess selbst

näher in das Auge fassen, so nehmen wir bei den Infusorienpaarlingen

folgende eigenartige und interessante Veränderungen wahr, die sich

über einen Zeitraum von mehreren Tagen ausdehnen. Zur Grundlage der

Darstellung diene Paramaecium caudatum, welches insofern, als es nur

einen Hauptkern und einen einzigen Nebenkern besitzt, einfachere

Verhältnisse als die meisten anderen Arten darbietet (Fig. 148).

Wenn die Neigung zur Copulation eintritt, legen sich „zwei Paramäcien,

zuerst mit ihren Vorderenden, später mit ihrer ganzen ventralen Seite

aneinander, so dass Mundöffnung gegen Mundöffnung steht“ (Fig. 148

_I_ _o_). In der Nachbarschaft der letzteren bildet sich, wenn die

Copulation schon eine Zeit lang gedauert hat, eine feste Verwachsung in

einem kleinen Bezirk aus. Mittlerweile hat schon der Kernapparat, der

Hauptkern sowohl, als auch der Nebenkern, tiefgreifende Veränderungen

erfahren.

Der +Hauptkern+ vergrössert sich etwas, erhält zuerst eine

unregelmässige, mit Höckern und Einbuchtungen versehene Oberfläche

(Fig. 148 _II_-_IV_ _k_), die Höcker wachsen zu längeren Fortsätzen

aus, die sich später abschnüren und allmählich noch weiter in kleine

Stücke zerlegt werden (_V_, _VI_ _k_). Der ganze Hauptkern zerfällt

auf diese Weise in viele kleine Fragmente, die sich überall im

Infusorienkörper vertheilen (_VII_) und deren Schicksal, wenn wir den

Vorgängen gleich weit vorauseilen, schliesslich darin besteht, dass

sie aufgelöst und wie Nahrungspartikel resorbirt werden. Mit einem

Worte: +der Hauptkern geht während und nach der Conjugation als ein

Organtheil, der seine Aufgabe ausgespielt hat, vollständig zu Grunde+.

Während der regressiven Metamorphose des Hauptkerns macht der kleine

+Nebenkern+ hochbedeutsame und stets in gleicherweise wiederkehrende

Veränderungen durch, die sich den Reife- und Befruchtungserscheinungen

thierischer Eier vergleichen lassen. Er vergrössert sich durch Aufnahme

von Flüssigkeit aus dem Protoplasma, sein Inhalt nimmt eine faserige

Beschaffenheit an und wandelt sich in eine kleine Spindel um (Fig. 148

_I_ _nk_). Die Spindel theilt sich, ihre Hälften gehen bald wieder

in zwei Spindeln über, die sich einschnüren und theilen, so dass

schliesslich neben dem in Umwandlung begriffenen Hauptkern vier aus dem

Nebenkern ableitbare Spindeln vorhanden sind (Fig. 148 _II_, _1_–_4_,

_5_–_8_).

Von den vier Spindeln gehen im Laufe der weiteren Ereignisse drei,

die +Nebenspindeln+ regelmässig zu Grunde (_III_, _2_, _3_, _4_, _6_,

_7_, _8_). Sie wandeln sich in kleine Kügelchen um, die schliesslich

zwischen den Fragmenten des Hauptkerns, deren Schicksal sie theilen,

nicht mehr herauszuerkennen sind. +Sie erinnern an die Bildung der

Polzellen bei der Reife der thierischen Eier+ und sind mit ihnen daher

auch von manchen Forschern verglichen worden.

+Die vierte oder Hauptspindel allein+ (_II_, _1_ u. _5_) +bleibt

erhalten, sie vermittelt den Befruchtungsprocess und dient dann zur

Neuerzeugung des ganzen Kernapparates im Infusorienkörper.+ Welche

von den vier aus dem ursprünglichen Nebenkern abstammenden Spindeln

zur Hauptspindel wird, hängt nach Maupas einzig und allein von ihrer

zufälligen Lage ab. In ihrem Bau gleichen sich alle vier vollkommen.

Nur diejenige wird zur Hauptspindel, welche sich, wenn die oben

erwähnte Verwachsungsbrücke entstanden ist, in der grössten Nähe

derselben befindet (_II_, _1_ u. _5_). Sie stellt sich hier senkrecht

zur Körperfläche ein, streckt sich in die Länge und theilt sich noch

einmal in zwei Hälften (_III_, _1w_ u. _1m_, _5w_ u. _5m_).

Von den beiden Theilhälften enthält eine jede wahrscheinlich nur

etwa halb so viel Spindelfasern und halb so viel chromatische

Elemente, wie eine der früheren Spindeln. Nach diesen Beobachtungen

von Richard Hertwig hat somit bei +der Theilung der Hauptspindel

eine Reduction der Spindelfasern auf die Hälfte stattgefunden+,

es ist dadurch ein gleiches Verhältniss wie bei den Kernen der

thierischen und pflanzlichen Geschlechtszellen geschaffen worden.

Die so gekennzeichneten Kerne spielen denn auch dieselbe Rolle

wie Ei- und Samenkern, und werden daher +als männlicher und

weiblicher Kern oder als Wanderkern und stationärer Kern voneinander

unterschieden+.

Welcher von den beiden Kernen Wanderkern oder stationärer Kern ist,

lässt sich an der Structur und stofflichen Zusammensetzung wieder

nicht erkennen, sondern hängt einzig und allein von der Lage und der

dadurch bedingten Verwendung beim Befruchtungsprocess ab. So werden

denn die der Verwachsungsstelle zunächst gelegenen Theilhälften (_III_,

_1 m_ u. _5 m_) zu den Wanderkernen; sie werden zwischen beiden

copulirten Thieren „+ausgetauscht+, indem sie sich auf der zu diesem

Zweck gebildeten Protoplasmabrücke aneinander vorbeischieben. Während

des Austausches besitzen die männlichen Wanderkerne Spindelstructur

(_IV_, _5 m_, _1 m_). Nach dem Austausch verschmilzt ein jeder mit

dem ebenfalls spindeligen, stationären oder weiblichen Kern (_IV_, _1

w_, _5 w_), so dass nun jedes Thier, abgesehen von den Fragmenten des

Hauptkerns und den Nebenspindeln, welche dem allmählichen Untergang

verfallen sind, nur +eine+ Spindel, die +Theilspindel+ besitzt (_V_,

_t_).

+Die Uebereinstimmung mit den Befruchtungsvorgängen der Thiere und

Phanerogamen ist eine frappante. Wie bei diesen durch Vereinigung

von Ei- und Samenkern der Keimkern gebildet wird, so hier durch

Vereinigung von stationärem und von wanderndem Kern die Theilspindel.

Dieselbe dient zum Ersatz des alten, in Auflösung begriffenen

Kernapparats.+ Sie nimmt an Grösse beträchtlich zu (Fig. 148 _V_ _t_).

Die chromatischen Elemente ordnen sich in ihrer Mitte zu einer Platte

an, theilen sich und weichen nach entgegengesetzten Enden fast bis

an die Pole der Spindel zur Bildung der Tochterplatten auseinander

(_V_ rechts _t′_ _t″_). Die beiden Theilhälften bleiben noch längere

Zeit durch einen Verbindungsfaden in Zusammenhang. Sie wandeln sich

dann meist auf Umwegen in Haupt- und Nebenkern um; bei Paramaecium

aurelia (Fig. 148 _VI_) z. B. wiederholen die aus der primären

Theilspindel hervorgegangenen Tochterspindeln (_t′_ u. _t″_) noch

einmal den Theilungsact und liefern so vier Kerne (_VI_), von denen

zwei zu Nebenkernen (_nk′_, _nk′_) werden, während die zwei andern

zum Hauptkern verschmelzen (_pt_). So führt bei den Infusorien „die

Befruchtung zu einer vollkommenen Neugestaltung des Kernapparats und

damit auch zu einer Neuorganisation des Infusors“ (Richard Hertwig).

Kürzere oder längere Zeit nach dem Austausch der Wanderkerne trennen

sich die Paarlinge voneinander (Fig. 148 _VI_ und _VII_). Bei den

getrennten Individuen nimmt die Resorption der unbrauchbaren Kerntheile

und ihr definitiver Ersatz durch Neugestaltung noch einen längeren

Zeitraum für sich in Anspruch. Die so „verjüngten Individuen“ haben

darauf wieder die Fähigkeit erlangt, sich durch Theilungen in kurzer

Zeit ausserordentlich zu vermehren, bis wieder die Nothwendigkeit für

eine neue „Conjugationsepidemie“ eintritt.

+Die Befruchtungsperiode bedeutet im Leben der Infusorien zugleich

einen länger dauernden Stillstand in ihrer Vermehrung+, wie Maupas an

einem Beispiel treffend gezeigt hat. Bei Onychodromus grandis dauert

dieselbe vom Beginn der Conjugation bis zur ersten Theilung 6½ Tag bei

einer Temperatur von 17 bis 18 Grad. Während dieser Zeit hätte dasselbe

Individuum, wenn nicht conjugirt, sich bei guter Ernährung 13mal

theilen und folglich 7000 bis 8000 Nachkommen hervorbringen können.

Bei den meisten Infusorien, wie in den hier beschriebenen Fällen,

+verhalten sich die copulirenden Individuen einander gleichwerthig,

jedes ist in Bezug auf das andere sowohl männlich als weiblich,

sowohl befruchtend als empfangend+. Festsitzende Formen der

Infusorien, wie die Vorticellen etc., zeigen indessen eine

interessante Abweichung vom ursprünglichen Verhalten.

Als Beispiel diene Epistylis umbellaria (Fig. 149). Beim Herannahen

einer Conjugationsperiode theilen sich manche Individuen der

Vorticellencolonie mehrmals rasch hintereinander und liefern

so eine Nachkommenschaft (_r_), die an Grösse hinter dem

Mutterorganismus weit zurückbleibt. Andere Individuen des Stöckchens

bleiben ungetheilt und von normaler Grösse. Man unterscheidet beide

voneinander, die ersteren als Mikrogameten, die letzteren als

Makrogameten. Beide sind jetzt in einen geschlechtlichen Gegensatz zu

einander getreten.

Die Mikrogameten lösen sich von ihren Stielen ab, schwimmen im

Wasser umher und setzen sich nach einiger Zeit an eine Makrogamete

an, um mit ihr zu copuliren (Fig. 149 _k_). An dem Kernapparat

der Paarlinge gehen hierauf ähnliche Veränderungen vor sich, wie

sie für Paramaecium ausführlicher geschildert wurden. Auch hier

werden die Wanderkerne ausgetauscht. Dann aber entwickelt sich nur

die Makrogamete weiter, indem Wanderkern und stationärer Kern zur

primären Theilspindel verschmelzen, während sie in der Mikrogamete

gleichsam wie gelähmt sind und anstatt zu verschmelzen und sich

weiter zu entwickeln, gleich den Fragmenten des Hauptkerns und den

Nebenspindeln, rückgebildet und aufgelöst werden.

[Illustration: =Fig. 149. Epistylis umbellaria= nach ~Graeff~. Aus ~R.

Hertwig~ Fig. 142.

Theil einer in „knospenförmiger Conjugation“ begriffenen Colonie.

_r_ Die durch Theilung entstandenen Mikrosporen. _k_ Mikrogameten in

Conjugation mit den Makrogameten.]

In Folge dessen verliert die Mikrogamete ihre selbständige

Individualität und wird allmählich in die Makrogamete mit aufgenommen,

zu deren Vergrösserung sie beiträgt.

So hat sich in Folge der festsitzenden Lebensweise bei den Vorticellen

ein eigenthümlicher +Geschlechtsdimorphismus+ ausgebildet; derselbe hat

den Untergang des kleineren der copulirenden Individuen zur Folge,

nachdem es gewissermaassen als männliches Element die Makrogamete

befruchtet hat. Doch trifft der Vergleich mit Ei- und Samenfaden nur

theilweise zu, da ja auch bei den Vorticellen wie bei den Paramäcien

die Befruchtung mit einem wechselseitigen Austausch von Kernmaterial

beginnt und nur im weiteren Verlauf einseitig zu einem wirksamen

Resultat führt.

4) Die verschiedene Form der Geschlechtszellen, die Aequivalenz der

beim Zeugungsakt betheiligten Stoffe und die Begriffe „männliche und

weibliche Geschlechtszellen“.

Nachdem an verschiedenen Beispielen nachgewiesen ist, dass im Verlauf

des Befruchtungsprocesses und namentlich im Verhalten der Kerne

eine principielle Uebereinstimmung zwischen Thieren, Pflanzen und

Protozoen besteht, soll jetzt auch ein Unterschied, welcher zwischen

den beiden zum Befruchtungsakt sich vereinigenden Zellen bei den

meisten Organismen wahrgenommen wird, schärfer in das Auge gefasst

und seine Bedeutung genauer festgestellt werden. -- Der Unterschied

betrifft die ungleiche Grösse und Form der weiblichen und männlichen

Keimzellen. Weiblich nennt man diejenige Zelle, welche grösser,

unbeweglich und daher die empfangende ist; im Gegensatz zu ihr ist

die männliche Zelle viel kleiner, oft verschwindend klein; entweder

ist sie beweglich, so dass sie sich activ der Eizelle durch amöboide

oder Geisselbewegung nähert und die Befruchtung ausübt, oder sie

wird wegen ihrer Kleinheit passiv durch Wasser oder Luft zur Eizelle

hingeführt.

Was für eine Bedeutung hat dieser Unterschied? Hängt er mit dem

Wesen der Befruchtung selbst zusammen oder ist er durch Momente

nebensächlicher und sekundärer Art hervorgerufen worden? Es ist von

principieller Wichtigkeit für die Entscheidung dieser Frage, dass

wir genau feststellen, auf welche Stoffe und Formtheile sich die

Verschiedenheit der beiderlei Geschlechtszellen erstreckt.

Jede Zelle besteht aus Protoplasma und Kernsubstanzen. Von diesen

ist das Protoplasma, wie der Augenschein sofort lehrt, zuweilen in

ausserordentlich ungleicher Menge in den beiderlei Geschlechtszellen

vorhanden; die Samenfäden besitzen oft noch weniger als den

100000sten Theil vom Protoplasma des Eies. So beträgt nach einer

Schätzung von Thüret das Ei von Fucus an Masse soviel, wie 30–60000

Samenfäden derselben Art. Zwischen thierischen Geschlechtsproducten

aber sind die Unterschiede gewöhnlich noch unendlich viel grössere,

besonders in den Fällen, wo die Eizellen mit Reservestoffen, wie

Fettkügelchen, Dotterplättchen etc. reichlich beladen sind. Bei

typisch ausgebildeten Samenfäden kann die Anwesenheit von Protoplasma

überhaupt in Zweifel gezogen werden; denn der an das Mittelstück

sich ansetzende Schwanzanhang ist contractile Substanz, ist wie

die Muskelfibrille ein Differenzirungsproduct des Protoplasma der

Samenzelle. Unreifen Samenfäden sitzt das Protoplasma noch in Form

grösserer und kleinerer Tropfen an, die bei der vollständigen Reife

aufgebraucht, eventuell auch abgestreift werden.

Das Gegenstück zum Protoplasma bilden in ihrem Verhalten die

Kernsubstanzen. +Mögen Ei und Samenfaden an Grösse auch noch so

sehr voneinander abweichen, so enthalten sie doch stets äquivalente

Mengen von wirksamer Kernsubstanz.+ Wenn die Richtigkeit obiger

Behauptung auch nicht direct aus einer einfachen Vergleichung der

beiden Geschlechtszellen hervorgeht, so lässt sie sich doch aus dem

Verlauf des Befruchtungsprocesses und aus der Bildungsgeschichte

der reifen Ei- und Samenzelle erweisen. Denn Ei- und Samenkern

enthalten die gleiche Masse von Nucleïn und sind beim Reifeprocess

aus einer gleich grossen Zahl von Kernsegmenten gebildet worden. Der

Samenkern von Ascaris megalocephala bivalens zum Beispiel entsteht

wie der Eikern aus zwei Kernsegmenten der Mutterzelle; jeder von

ihnen trägt somit bei der Befruchtung zu gleichen Theilen zur Bildung

des Keimkerns bei (Fig. 142 _II_). Ebenso liefern die beiden

Kerne gleichwerthige Mengen von Polsubstanz, das männliche und das

weibliche Centralkörperchen, welche beiden sich in der auf Seite 208

beschriebenen Weise beim Befruchtungsprocess betheiligen (Fig. 141).

Unserer Beweisführung könnte man entgegenhalten, dass die Kerntheile

von Ei- und Samenzelle vor ihrer Vereinigung gewöhnlich ein

ungleiches Aussehen und eine bald mehr, bald minder auffällige

Verschiedenheit in ihrer Grösse darbieten. Das erklärt sich aber in

einfacher Weise daraus, dass der wirksamen Kernsubstanz unwirksame,

flüssige Substanz bald in grösserer, bald in geringerer Menge

beigemischt sein kann. Der sehr kleine Kopf des Samenfadens besteht

aus ziemlich compactem und daher stark färbbarem Nucleïn. In dem

viel grösseren Eikern ist die äquivalente Menge von Nucleïn mit viel

Kernsaft durchtränkt und in dem Saftraum in feinen Körnchen und Fäden

vertheilt, so dass sich der Eikern als Ganzes nur sehr wenig färbt

und wenig Consistenz besitzt.

Der Unterschied in Grösse und Consistenz zwischen Ei- und Samenkern

gleicht sich beim Ablauf der inneren Befruchtungserscheinungen

gewöhnlich bald aus, denn der anfangs kleine Samenkern schwillt

durch Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Dotter rasch zu derselben

Grösse wie der Eikern an, während er zu diesem hinwandert (Fig. 142

_II_), wie die meisten Würmer, Mollusken, Wirbelthiere lehren.

In selteneren Fällen freilich sind die beiden Kerne, wenn sie sich

untereinander verbinden, verschieden gross, wie bei den Eiern der

Seeigel (Fig. 141); dann hat der Samenkern eben eine geringere Menge

von Saft als gewöhnlich in sich aufgenommen und besteht aus einer

dichtern Substanz, so dass wir trotz der Grössenverschiedenheit eine

Aequivalenz der festen, wirksamen Bestandtheile annehmen dürfen.

An geeigneten Objecten lässt sich beweisen, dass die ungleiche

Grösse von Ei- und Samenkern wesentlich mit bedingt wird durch den

Zeitpunkt, in welchem die Eizelle befruchtet wird, ob vor, während

oder nach der Bildung der Polzellen. Wenn zum Beispiel zum Ei von

Asteracanthion Same während der Entwicklung der Polzellen zugesetzt

wird, so muss der Samenkern bis zum Eintritt der Verschmelzung

längere Zeit im Dotter verweilen und schwillt mittlerweile durch

Aufnahme von Kernsaft zu derselben Grösse wie der Eikern an, welcher

sich nach der Abschnürung der zweiten Polzelle bildet. Wenn dagegen

die Befruchtung erst später erfolgt zu einer Zeit, wo die Eizelle

schon mit Polzellen und Eikern versehen ist, so verweilt der

Samenkern als selbständiger Körper nur wenige Minuten im Dotter und

geht gleich nach seinem Eindringen schon die Verschmelzung mit dem

Eikern ein. Er bleibt dann klein, da er sich in diesem Falle nicht in

demselben Maasse wie sonst mit Kernsaft hat durchtränken können.

Wir können somit den wichtigen Satz als bewiesen ansehen, dass

die beiden Geschlechtszellen trotz ihres oft ausserordentlich

verschiedenen Aussehens und trotz ihres so ungleichen Gehaltes

an Protoplasma doch genau äquivalente Mengen von Kernsubstanz

(Nucleïn in einer bestimmten Anzahl von Kernsegmenten, Paranucleïn

im Ovocentrum und Spermacentrum) zum Befruchtungsprocess liefern und

insofern einander genau gleichwerthig sind.

An diesen Satz schliesse ich gleich die These an: +die

Kernsubstanzen, die in äquivalenten Mengen von zwei verschiedenen

Individuen abstammen, sind überhaupt nur die wirksamen Stoffe,

auf deren Vereinigung es beim Befruchtungsakt ankommt; es sind

die eigentlichen Befruchtungsstoffe+. Alle anderen Substanzen

(Protoplasma, Dotter, Kernsaft etc.) haben mit der Befruchtung als

solcher nichts zu thun.

Die These lässt sich durch zwei wichtige Verhältnisse unterstützen.

Einmal lassen sich zu ihren Gunsten die complicirten Vorbereitungs-

und Reifeprocesse verwerthen, welche die Geschlechtszellen

durchmachen müssen. Wie aus der auf Seite 189–192 gegebenen

Darstellung hervorgeht, soll durch sie wohl hauptsächlich nur das

Eine erreicht werden, dass durch die Befruchtung keine Summirung der

Kernsubstanzen eintritt, sondern das für die betreffende Thier- und

Pflanzenart bestimmte Maass von Kernsubstanz eingehalten wird.

Zweitens sprechen für die These die Befruchtungsvorgänge bei

den Infusorien. Hier sind es, wie Maupas und Richard Hertwig in

übereinstimmender Weise hervorheben, gleichwerthige Individuen,

welche sich nur vorübergehend aneinander legen, um Theilhälften

gleichwerthiger Kerne miteinander auszutauschen. Mit dem Austausch

der Wanderkerne ist die Befruchtung beendet. Dann trennen sich die

Paarlinge wieder. Das Endergebnis der verwickelten Vorgänge besteht

hier offenbar darin, dass, wenn Wanderkern und stationärer Kern

verschmolzen sind, +der Kernapparat eines jeden befruchteten

Individuums aus Kernsubstanz von doppelter Herkunft zusammengesetzt

ist+.

Wenn bei der Befruchtung die Kerne die wirksame Substanz bergen,

dann liegt die Frage nahe, ob die Kernsubstanz des Samenfadens etwas

Anderes ist als die Kernsubstanz der Eizelle. Die Frage ist in sehr

verschiedenem Sinne beantwortet worden; namentlich in früheren

Jahrzehnten hat die Ansicht vorgeherrscht, dass durch den Samenfaden,

wie Sachs sich ausdrückt, in die Eizelle doch eine Substanz

hineingetragen werde, die in ihr noch nicht enthalten sei. Namentlich

hat eine Ansicht Beifall gefunden, welche man als die +Lehre vom

Hermaphroditismus der Kerne und als die Ersatztheorie+ bezeichnen

kann.

Viele Forscher lassen die Körperzellen hermaphrodite Kerne, d. h.

Kerne besitzen, welche sowohl männliche als weibliche Eigenschaften

haben. Unreife Ei- und Samenzellen -- so lautet zum Beispiel die am

klarsten ausgeführte Hypothese von van Beneden -- sind hermaphrodit;

sie gewinnen ihren Geschlechtscharakter erst dadurch, dass sich die

Eier der männlichen und die Samenzellen der weiblichen Bestandtheile

ihres hermaphrodit angelegten Kernapparats entledigen. Vom Ei werden

die männlichen Bestandtheile seines Kerns in den Kernsegmenten der

Polzellen entfernt. Bei den Samenzellen geschieht das Umgekehrte

durch einen entsprechenden Process. Ei- und Samenkern sind dadurch

Halbkerne (Pronucleï) mit einem entgegengesetzten Sexualcharakter

geworden.

Von diesem Gesichtspunkt aus betrachtet, besteht das Wesen der

Befruchtung in einem Ersatz der aus dem Ei ausgestossenen, männlichen

Elemente durch gleich viel neue männliche Elemente, welche durch den

Samenfaden wieder eingeführt werden.

Die Lehre vom Hermaphroditismus des Kerns und die mit ihr

zusammenhängende Ersatztheorie lässt sich bei genauerer Prüfung

nicht aufrecht erhalten. Denn sie hat ihre empirische Grundlage, auf

welcher sie aufgebaut war, durch den auf Seite 191 geführten Nachweis

verloren, dass die Polzellen morphologisch nichts Anderes sind

als rudimentär gewordene Eizellen. Es ergiebt sich dies aus einem

Vergleich der Ei- und Samenbildung bei den Nematoden. Daher können

die in den Polzellen aus dem Ei entfernten Kernsegmente auch nicht

die ausgestossenen männlichen Bestandtheile des Keimbläschens sein,

wie es durch die Ersatztheorie behauptet wurde.

Hiervon abgesehen, lässt sich mit den uns zu Gebote stehenden

Untersuchungsmitteln auch nicht die geringste Verschiedenheit

zwischen den Kernsubstanzen der männlichen und der weiblichen Zelle

aufdecken. Nucleïn und Polsubstanz sind nicht nur ihrer Masse nach,

sondern auch stofflich einander gleich. +Es giebt keine specifisch

weiblichen und keine specifisch männlichen Befruchtungsstoffe. Die

beim Befruchtungsprocess zusammentreffenden Kernsubstanzen sind nur

insofern verschieden, als sie von zwei verschiedenen Individuen

abstammen.+

Wenn demnach ein geschlechtlicher Gegensatz im Sinne der

Ersatztheorie zwischen Eikern und Samenkern in Abrede gestellt werden

muss, was für eine Bedeutung haben dann noch die Begriffe männlich

und weiblich? Was verstehen wir unter dem Ausdruck männliche und

weibliche Geschlechtszellen, männliche und weibliche Kerne?

Die Ausdrücke treffen nicht das eigentliche Wesen der Befruchtung und

bezeichnen keinen im Wesen der Zeugung begründeten Gegensatz, sie

beziehen sich vielmehr nur auf secundär entstandene Verschiedenheiten

untergeordneter Art, welche sich zwischen den zur Befruchtung

verbundenen Individuen, zwischen den Geschlechtszellen und ihren

Kernen ausgebildet haben und als secundäre Sexualcharaktere

zusammengefasst werden können. Denn sagen wir es gleich, was

später noch genauer zu erweisen ist: +Die Ausbildung zweier

verschiedener Geschlechter ist nicht die Ursache der geschlechtlichen

Zeugung+, wie bei oberflächlicher Beurtheilung zunächst

angenommen wird; das ursächliche Verhältniss ist ein umgekehrtes.

Alle Geschlechtsdifferenzen, wenn wir sie bis zu ihren Wurzeln

zurückverfolgen, sind entstanden, weil die Verbindung zweier

Individuen einer Art, die ursprünglich gleichartig und daher

geschlechtslos sind, für die Erhaltung des Lebensprocesses Vortheile

darbietet; ohne Ausnahme dienen sie nur dem einen Zweck, überhaupt

die Vereinigung zweier Zellen zu ermöglichen; nur deswegen haben sich

die Gegensätze, welche man als weiblich und männlich bezeichnet,

herausgebildet.

Die von Weismann, Strasburger, Maupas, Richard Hertwig und mir

entwickelte Ansicht lässt sich in folgender Weise näher ausführen:

Bei der Befruchtung kommen zwei Momente in Betracht, die miteinander

concurriren und in einem Gegensatz zu einander stehen. Erstens ist es

von Nutzen, wenn die Kernsubstanzen zweier Zellen gemischt werden;

sie müssen daher in der Lage sein, sich aufzusuchen und zu verbinden.

Zweitens aber ist die Befruchtung auch der Ausgangspunkt für einen

neuen Entwicklungsprocess und einen neuen Cyclus von Zelltheilungen;

insofern ist es nicht minder von Nutzen, wenn gleich von Anfang an

viel entwicklungsfähige Substanz vorhanden ist, welche nicht erst

auf dem zeitraubenden Umweg der Ernährung herbeigeschafft zu werden

braucht.

Um dem ersten Zweck zu genügen, müssen die Zellen beweglich

und daher activ sein; für den zweiten Zweck dagegen müssen sie

entwicklungsfähige Substanz ansammeln, sie müssen daher an Grösse

zunehmen, was naturgemäss eine Beeinträchtigung ihrer Beweglichkeit

zur Folge hat.

+So concurriren zwei Momente mit einander, von denen das eine

die Zelle beweglich und activ, das andere dagegen unbeweglich und

passiv zu machen sucht.+ Die Natur hat beide Zwecke erreicht,

indem sie Eigenschaften, die ihrer Natur nach in einem Körper

unvereinbar, weil gegensätzlich zu einander sind, +nach dem Princip

der Arbeitstheilung auf die beiden zum Befruchtungsakt verbundenen

Zellen vertheilt hat. Sie hat die eine Zelle activ und befruchtend,

das heisst männlich, die andere Zelle dagegen passiv und empfangend,

das heisst weiblich, gemacht.+ Die weibliche Zelle oder das Ei

hat die Aufgabe übernommen, für die Substanzen zu sorgen, welche zur

Ernährung und Vermehrung des Zellprotoplasma bei einem raschen Ablauf

der Entwicklungsprocesse erforderlich sind. Sie hat daher während

ihrer Entwicklung im Eierstock Dottermaterial aufgespeichert und ist

dementsprechend gross und unbeweglich geworden. Der männlichen Zelle

dagegen ist die zweite Aufgabe zugefallen, die Vereinigung mit der

ruhenden Eizelle herbeizuführen. Sie hat sich daher zum Zwecke der

Fortbewegung in einen contractilen Samenfaden umgebildet und hat

sich, je vollkommener sie ihrer Aufgabe angepasst ist, um so mehr

aller Substanzen entledigt, welche, wie z. B. das Dottermaterial oder

selbst das Protoplasma, diesem Hauptzweck hinderlich sind. Dabei hat

sie zugleich auch eine Form angenommen, welche für den Durchtritt

durch die Hüllen, mit welchen sich das Ei zum Schutz umgiebt, und für

das Einbohren in den Dotter die zweckmässigste ist.

Von den so geschlechtlich differenzirten Zellelementen können wir die

Ausdrücke „männlich und weiblich“ auf die in ihnen enthaltenen Kerne

übertragen, auch wenn dieselben an Masse und Qualität ihrer Substanz

einander äquivalent sind. Nur dürfen wir unter der Bezeichnung

männlicher und weiblicher Kern nichts Anderes verstehen als einen

Kern, der von einer männlichen oder weiblichen Zelle abstammt. Auch

bei den Infusorien kann der Wanderkern als männlich, der stationäre

Kern als weiblich im Sinne der früher gegebenen Definition bezeichnet

werden, insofern der erstere den letzteren aufsucht.

Der Gegensatz, der sich zwischen den Geschlechtszellen durch

Arbeitstheilung und Anpassung an entgegengesetzte Aufgaben entwickelt

hat, wiederholt sich im ganzen Organismenreich in allen den Fällen,

wo die Individuen, in welchen sich die männlichen und weiblichen

Geschlechtszellen entwickeln, durch Sexualcharaktere unterschieden

sind. In allen das Geschlecht betreffenden Einrichtungen wird ein

und dasselbe Thema variirt: einmal Vorkehrungen zu treffen, durch

welche das Zusammentreffen der Geschlechtszellen ermöglicht wird, und

zweitens für Einrichtungen zu sorgen, durch welche das Ei ernährt und

geborgen wird. Das eine nennen wir männliche, das andere weibliche

Organisation, männliche und weibliche Sexualcharaktere. Alle diese

Verhältnisse sind secundärer Art und haben mit dem eigentlichen Wesen

des Befruchtungsvorganges, der ein reines Zellenphänomen ist, nichts

zu thun.

+Die Befruchtung ist eine Vereinigung zweier Zellen und

insbesondere eine Verschmelzung zweier äquivalenter Kernsubstanzen,

die von zwei Zellen abstammen, aber sie ist nicht ein Ausgleich

sexueller Gegensätze, da diese nur auf Einrichtungen untergeordneter

Art beruhen.+

Die Richtigkeit obigen Satzes lässt sich noch besser, als es bisher

geschehen ist, beweisen, wenn wir die Zeugungsprocesse im ganzen

Organismenreich vergleichen und dabei festzustellen versuchen, wie

sich allmählich Verschiedenheiten zwischen den zur Befruchtung

verbundenen Zellen entwickelt haben. Das Reich der Einzelligen und

der Pflanzen liefert uns zahllose, lehrreiche Beispiele von den Ur-

und Grundformen der geschlechtlichen Zeugung und von der Entstehung

der Geschlechtsdifferenzen im Thier- und Pflanzenreich.

5) Die Ur- und Grundformen der geschlechtlichen Zeugung und das erste

Hervortreten von Geschlechtsdifferenzen.

Das Studium der niedersten Organismen, der Noctilucen, Diatomeen,

Gregarinen, Conjugaten und anderer niederer Algen lehrt, dass

bei vielen von ihnen in regelmässigen Cyclen Verschmelzungen

von zwei Individuen eintreten, die wir nicht anders als einen

Befruchtungsprocess deuten können.

Bei den +Noctilucen+ beginnt die Conjugation damit, dass zwei

gleich grosse, in Nichts voneinander unterschiedene Individuen

sich mit ihren Mundöffnungen zusammenlegen und von hier aus unter

Auflösung der Zellmembran verschmelzen. Es bildet sich zwischen ihnen

eine immer breiter werdende Verbindungsbrücke aus, nach welcher die

Protoplasmamassen von allen Seiten zusammenströmen, bis aus beiden

Individuen eine grosse Zellblase entstanden ist. Die beiden Kerne,

ein jeder von einem Centralkörperchen begleitet, wandern aufeinander

zu und legen sich aneinander, verschmelzen aber nicht, wie uns die

Untersuchungen von Ishikawa berichten (VII. 25). Nach einiger Zeit

theilt sich das conjugirte Noctilucenpaar wieder durch Auftreten

einer Scheidewand in zwei Zellen. Bei Beginn dieser Theilung strecken

sich auch die beiden zu einem Paar verbundenen Kerne, werden in

ihrer Mitte eingeschnürt und halbirt und weichen bei ihrer Trennung

so auseinander, dass die Hälften von jedem Kern in je eines der

beiden Theilstücke der Noctiluca zu liegen kommen. So gehen aus dem

Copulationsprocess wieder zwei Individuen hervor, von denen jedes

Kernsubstanz doppelten Ursprungs besitzt. Auf die Befruchtung folgt

dann nach kürzerer oder längerer Zeit lebhafte Vermehrung durch

Knospung und Schwärmerbildung.

Besonders wichtig für das Studium der Grundformen der Befruchtung ist

die +Ordnung der Conjugaten+ (VII. 11), die wieder in die drei

Familien der Desmidiaceen, Mesocarpeen und Zygnemaceen zerfällt.

Bei zwei Arten von +Desmidiaceen+, bei Closterium und Cosmarium,

hat Klebahn (VII. 27) auch feinere Details des Befruchtungsvorgangs

aufgedeckt.

Zwei Closteriumzellen, welche sich in ihrer Form gekrümmten Spindeln

vergleichen lassen, legen sich der Länge nach aneinander, wobei sie

durch eine Gallertabscheidung zusammengehalten werden, und bilden

dann in ihrer Mitte eine Ausstülpung. Beide Ausstülpungen berühren

sich in grösserer Ausdehnung und verschmelzen unter Auflösung der sie

trennenden Scheidewand zu einem gemeinsamen +Copulationskanal+.

In diesem sammelt sich allmählich das gesammte Protoplasma der

beiden conjugirten Closteriumzellen an, indem es sich von der alten

Zellmembran ablöst, und verschmilzt dabei zu einem einheitlichen,

kugligen Körper, der sich zuletzt noch mit einer eigenen Membran

umgiebt.

Die so durch Verschmelzung zweier gleichartiger Individuen

entstandene +Copulationsspore oder Zygote+ macht ein mehrere

Monate dauerndes Ruhestadium durch (Fig. 150). Sie besitzt zwei

Kerne, die von den gepaarten Zellen abstammen, aber sich während des

ganzen Ruhestadiums getrennt erhalten. Erst mit dem Wiederbeginn

einer neuen Vegetationsperiode im Frühjahr rücken die Kerne dicht

zusammen und verschmelzen vollständig miteinander zum Keimkern.

Zu dieser Zeit schlüpft die Zygote, von einer feinen Haut umgeben,

aus der alten Cellulosehülle aus, ihr Keimkern wandelt sich in

eine grosse Spindel von etwas ungewöhnlichem Aussehen um (Fig. 151

_I_). +Aus ihrer Theilung bilden sich darauf+ (Fig. 151

_II_) +zwei Spindelhälften, die aber nicht in das Stadium des

ruhenden Kerns eintreten, sondern sich sofort noch zu einer zweiten

Theilung anschicken+ (Fig. 151 _III_). So entstehen aus dem

Keimkern durch zwei, ohne Pause aufeinander folgende Theilungen vier

Kerne (Fig. 151 _IV_).

[Illustration: Fig. 150.]

[Illustration: Fig. 151.]

[Illustration: Fig. 152.]

=Fig. 150. Zygote von Closterium kurz vor der Keimung.= Nach

~Klebahn~ Taf. XIII, Fig. 3.

=Fig. 151. Verschiedene Keimstadien von Closterium.= Nach

~Klebahn~ Taf. XIII, Fig. 6 b, 8, 9, 11, 13.

=Fig. 152. Zwei aus einer Copulationsspore entstandene Closterien

vor dem Verlassen ihrer Hülle.=

Währenddem hat sich auch der Protoplasmakörper der Zygote in zwei

Halbkugeln (Fig. 151 IV) getheilt, von denen eine jede zwei aus

Theilung einer Spindel hervorgegangene Kerne einschliesst. Die

beiden Kerne gewinnen rasch ein verschiedenartiges Aussehen, indem

der eine (der Grosskern nach Klebahn) gross und bläschenförmig wird,

der andere, (der Kleinkern), klein bleibt, sich besonders intensiv

färbt und später spurlos verschwindet. Wie mir scheint, geht der

Kleinkern zu Grunde und löst sich auf, ähnlich wie die Bruchstücke

des Hauptkerns und die Nebenspindeln bei Infusorien. Noch ehe die

Auflösung beendet ist, nehmen die beiden Theilhälften der Zygote

allmählich die Form einer gewöhnlichen Closteriumzelle an (Fig. 152).

Was haben die doppelten, ohne Pause aufeinander folgenden Theilungen

des Keimkerns für eine Bedeutung? Mir scheint durch sie derselbe

Zweck, wie durch die Reductionstheilung bei der Reife der Ei- und

Samenzelle, nur in einer etwas anderen Weise, erreicht zu werden.

Wie hier vor der Befruchtung durch die doppelte Theilung des Kerns

eine Reduction der Kernsubstanz auf die Hälfte eines Normalkerns

herbeigeführt und so eine Summirung der Kernsubstanz durch

Verschmelzung zweier Kerne in Folge der Befruchtung verhindert wird,

so scheint mir bei den Desmidiaceen erst +nach der Befruchtung eine

Reduction der Kernsubstanz noch nachträglich vorgenommen und die

durch die Copulation zweier Vollkerne hervorgerufene Verdoppelung

der Kernmasse wieder zum Normalmaass zurückgeführt zu werden. Der

Keimkern wird anstatt in zwei Tochterkerne durch sich unmittelbar

folgende Theilungen in vier Enkelkerne zerlegt, anstatt halbirt,

geviertelt: der Protoplasmakörper aber wird nur halbirt, und jede

Theilhälfte erhält nur einen in Function tretenden Kern, während zwei

der vier Kerne als entbehrlich geworden zu Grunde gehen.+

Durch eine genaue Zählung der Kernsegmente in den verschiedenen

Stadien müsste sich meine Annahme zur Gewissheit erheben lassen.

Zu ihren Gunsten lässt sich vorläufig eine von Klebahn häufig

gemachte Beobachtung anführen, dass bei Cosmarium die vier vom

Keimkern abstammenden Enkelkerne auf die beiden Theilhälften der

Zygote in ungleicher Zahl vertheilt werden, indem die eine einen

einzigen activen Kern, die andere drei Kerne erhält, von denen

zwei rückgebildet werden. Bei den zwei dem Untergang verfallenen

Kernen ist es eben gleichgültig, ob sie beiden oder nur +einer+

Zelle bei der Theilung zufallen; sie verhalten sich dabei wie

Dottereinschlüsse.

Während bei den Desmidiaceen Copulation isolirt lebender Zellen

beobachtet wird, lehren uns die +Zygnemaceen+, wie sich die

Copulationsprocesse auch bei Zellcolonien abspielen können, bei denen

viele Einzelzellen zu langen Fäden in einer Reihe untereinander

verbunden sind.

Wenn in dem dichten Fadenfilz, mit welchem die Alge die Gewässer

überzieht, zwei Fäden eine längere Strecke nahe beieinander liegen,

kommt es zwischen benachbarten Zellen zu Conjugationen. Gewöhnlich

treten alle Zellen gleichzeitig in die Vorbereitung zur Fortpflanzung

ein; sie treiben seitliche Ausstülpungen einander entgegen. Diese

verschmelzen an den Berührungsstellen, indem sich die Scheidewand

auflöst, und stellen so quere Kanäle dar, welche in regelmässigen

Entfernungen die beiden in Conjugation begriffenen Fäden wie die

Sprossen einer Leiter verbinden (Fig. 153). Die Protoplasmakörper

ziehen sich darauf von der Cellulosewand zurück und verschmelzen nach

einiger Zeit untereinander.

Bei verschiedenen Arten der Zygnemaceen zeigt sich hierbei ein an

und für sich geringfügiger, aber gerade dadurch interessanter und

bemerkenswerther Unterschied: denn er lehrt uns, in welcher Weise

sich zuerst Geschlechtsdifferenzen ausbilden können.

Bei Monjeotia z. B. treten die beiden Protoplasmakörper in ähnlicher

Weise wie bei den Desmidiaceen in den Copulationskanal ein und

verschmelzen hier untereinander zu einer Zygote, die sich kuglig

abrundet, Flüssigkeit auspresst und mit einer Membran umgiebt.

+In diesem Fall verhalten sich beide Zellen genau gleichartig;

man kann weder die eine noch die andere als männlich oder weiblich

bezeichnen.+

Bei anderen Arten, wie bei Spirogyra (Fig. 153), bleibt die eine

Zelle passiv in ihrer Zellhaut liegen und wird von der anderen Zelle,

welche daher als die männliche bezeichnet werden kann, aufgesucht.

Diese nämlich wandert in den Copulationskanal ein und durch ihn

hindurch zu der weiblichen Zelle hin, als ob sie von ihr angezogen

würde, und verschmilzt mit ihr zur Zygote (Fig. 153 _A_

_a_).

[Illustration: =Fig. 153. Spirogyra longata.= Nach

~Sachs~ Fig. 410.

Links einige Zellen zweier sich zur Copulation vorbereitender Fäden;

sie zeigen die schraubenförmig gewundenen Chlorophyllbänder, in denen

an verschiedenen Stellen kranzartige Anordnungen von Stärkekörnern

liegen; ausserdem sind kleine Oeltröpfchen in ihnen vertheilt. Der

Zellkern jeder Zelle ist von Plasma umgeben, von welchem aus Fäden

zur Zellwand gehen. Bei _b_ Vorbereitungen zur Copulation.

Rechts _A_ in Copulation begriffen: bei _a_ schlüpft der

Plasmakörper der einen Zelle soeben hinüber in die andere; bei

_b_ haben sich die beiden Plasmakörper schon vereinigt; in

_B_ sind die jungen Zygoten schon mit einer Haut umkleidet.]

Durch Behandlung der Zygote mit Reagentien und Farbstoffen lässt sich

noch weiter feststellen, dass bald nach der Vereinigung der Zellen

auch ihre Kerne sich nähern und zum Keimkern verbinden. Da in einem

Faden sich alle Zellen entweder nur männlich oder weiblich verhalten,

so hat von zwei copulirten Fäden gewöhnlich der eine den Inhalt

aller seiner Zellkammern entleert, während der andere in jedem Fach

eine Zygote einschliesst (Fig. 153 _B_). Diese umgiebt sich mit

verschiedenen Hüllen, macht gewöhnlich bis zum nächsten Frühjahr ein

längeres Ruhestadium durch, beginnt dann zu keimen und wächst wieder

durch Quertheilungen zu einem langen Spirogyrafaden aus.

Der oben hervorgehobene Unterschied zwischen männlichen und

weiblichen Spirogyrafäden ist übrigens keineswegs ein streng

durchgeführter, sondern mehr ein relativer. Es kann nämlich der

Fall eintreten, dass ein und derselbe Spirogyrafaden umbiegt und

dass sein eines Ende in die Nähe vom anderen Ende zu liegen kommt.

Unter solchen Bedingungen erfolgen Paarungen zwischen den an

entgegengesetzten Enden desselben Fadens gelegenen Zellen, so dass

Zellen, die unter anderen Verhältnissen als männliche fungirt haben

würden, eine weibliche Rolle spielen.

Bei den bisher betrachteten Familien der Noctilucen und Conjugaten,

denen sich andere wie die Diatomeen, Gregarinen etc. anschliessen,

sind es grosse, in Membranen eingehüllte Protoplasmakörper, die sich

paaren, nachdem sie Perioden vegetativer Vermehrung durch einfache

Theilung durchgemacht haben. Eine zweite Reihe von Urformen der

geschlechtlichen Zeugung liefern uns niedere, pflanzliche Organismen

aus der Klasse der +Algen+. +Zum Zwecke der Fortpflanzung

erzeugen sie besondere Zellen, die Schwärmsporen+, die sich durch

ihre geringe Grösse, durch das Fehlen einer Zellhaut und durch

den Besitz von zwei Geisseln oder zahlreichen Flimmern, mit denen

sie sich selbstthätig im Wasser fortbewegen, von den vegetativen

Zellen unterscheiden. Sie sind von besonderem Interesse dadurch,

dass sie uns zeigen, wie sich durch allmähliche Differenzirung

und Arbeitstheilung nach entgegengesetzter Richtung hochgradigere

Gegensätze -- typische Eier und typische Samenfäden -- entwickelt

haben.

Die Schwärmsporen sind kleine, bewegliche, membranlose Zellen

von meist birnenförmiger Gestalt (Fig. 154, 155, 157, 158). Ihr

zugespitztes Ende, der Schnabel, ist das vordere und schreitet

bei der Fortbewegung im Wasser voran; es besteht aus hyalinem

Protoplasma, das häufig einen rothen oder braunen Pigmentfleck

(Augenfleck) einschliesst; der übrige Körper ist je nach der Art

hyalin oder durch Farbstoff grün, roth oder braun gefärbt und enthält

eine oder zwei contractile Vacuolen (Fig. 154). Zur Fortbewegung

dienen Geisseln, die vom hyalinen Vorderende entspringen, gewöhnlich

ein Paar (Fig. 154), seltener eine einzige oder vier oder mehr (Fig.

14).

[Illustration: =Fig. 154. Schwärmspore von Mikrogromia socialis.= Nach

~R. Hertwig~.]

Die Schwärmsporen entstehen zu gewissen Zeiten entweder durch

wiederholte Zweitheilung oder auf dem Wege der Vielzellbildung (S.

187 bis 189) aus dem Inhalt einer Mutterzelle. Bei Zweitheilung ist

ihre Anzahl eine geringe und beläuft sich auf 2, 4, 8 oder 16, bei der

Vielzellbildung dagegen kann die Zahl eine ausserordentlich grosse

werden, weil dann auch die Mutterzellen einen beträchtlichen Umfang

besitzen, und kann bis auf 7000 und 20000 steigen. Durch Platzen der

Membran der Mutterzelle an irgend einer Stelle wird die Brut nach

Aussen entleert.

Es giebt +zwei Arten von Schwärmsporen, die zu verschiedenen Zeiten

gebildet werden, Schwärmsporen, die sich auf ungeschlechtlichem Wege

vermehren und neuen kleinen Algenpflänzchen den Ursprung geben, und

Schwärmsporen, die der Befruchtung bedürfen.+ Die Mutterzellen, aus

denen die ersteren entstehen, nennen die Botaniker +Sporangien+, die

Mutterzellen der letzteren dagegen +Gametangien+.

Uns interessiren hier nur die +Geschlechtssporen oder Gameten+.

+Bei vielen, niederen Algen können die sich paarenden Schwärmsporen+

(Fig. 155 _a_, _b_, _c_, _d_) +in keiner Weise, weder nach ihrer

Grösse, noch nach ihrer Bewegung oder nach ihrem sonstigen Verhalten

voneinander unterschieden werden+ (Ulothrix, Bryopsis, Botrydium,

Acetabularia etc.).

+Bei anderen Arten dagegen bilden sich Geschlechtsdifferenzen

heraus, welche uns männliche und weibliche Gameten zu unterscheiden

gestatten.+ Im ersteren Falle redet man von einer isogamen, im

zweiten Fall von einer oogamen Befruchtung.

Als +Beispiel isogamer Befruchtung+ (Fig. 155) kann uns

Botrydium oder Ulothrix dienen. Wenn man in einem Wassertropfen die

kleinen Schwärmer aus verschiedenen Zuchten zusammenbringt und mit

starker Vergrösserung beobachtet, so kann man leicht wahrnehmen,

wie alsbald einzelne mit ihren hyalinen Vorderenden sich einander

nähern (_b_), sich berühren und nach kurzer Zeit zu verschmelzen

beginnen. Zuerst legen sie sich mit ihren Seiten aneinander

(_c_), dann schreitet die Verwachsung allmählich von vorn nach

hinten fort.

Die Paarlinge (_d_) tummeln sich noch weiter im Wasser

herum. Ihre Bewegung ist eine unregelmässig intermittirende und

nimmt einen taumelnden Charakter an. Nach einiger Zeit ist die

Verschmelzung so weit gediehen, dass beide Gameten einen einzigen

ovalen, entsprechend dickeren Körper bilden, an welchem nur noch die

Anwesenheit von zwei Pigmentflecken und vier Geisseln den Ursprung

durch Paarung zweier Individuen verrathen (_e_, _f_). Jetzt

verlangsamt allmählich das Pärchen (die Zygote) ihre Bewegungen,

kommt schliesslich zur Ruhe, verliert die vier Geisseln, indem sie

eingezogen oder abgeworfen werden, rundet sich ab und umgiebt sich

mit einer besonderen Membran.

[Illustration: =Fig. 155. Botrydium granulatum.= Nach

~Strasburger~ Fig. 139.

_A_ Ein frei gelegtes Pflänzchen mittlerer Grösse. Vergr. 28.

_B_ Eine Schwärmspore mit Jodlösung fixirt. Vergr. 540. _C_

Isogameten und zwar bei _a_ ein einzelner Isogamet, bei _b_

zwei Isogameten in der ersten Berührung, bei _c_, _d_ u.

_e_ in seitlicher Verschmelzung, bei _f_ die Zygospore nach

vollzogener Verschmelzung der Gameten. Vergr. 540.]

Häufig tritt das Ruhestadium schon wenige Minuten nach Beginn

der Paarung ein, in anderen Fällen aber kann die Zygote noch

membranlos und mit vier Cilien versehen drei Stunden lang im Wasser

herumschwärmen, bis sie die Geisseln einzieht und zu Boden sinkt.

Noch besser als bei den Conjugaten lässt sich das allmähliche

Auftreten der geschlechtlichen Differenzirung bei den zahlreichen

Arten niederer Algen mit Gametenbefruchtung verfolgen.

Wie bei Spirogyra (Fig. 153) von den beiden sonst völlig gleichartigen

Paarungen der eine als weiblich bezeichnet werden kann, weil er

in Ruhe verharrt und zum Zweck der Conjugation von dem anderen

aufgesucht werden muss, so bildet sich ein analoges Verhältniss bei den

+Phaeosporeen+ und +Cutleriaceen+ heraus.

Bei einzelnen +Phaeosporeenarten+ sind männliche und weibliche

Schwärmzellen bei ihrer Entleerung aus den Mutterzellen voneinander

nicht unterscheidbar, sie sind von gleicher Grösse und mit

einem Pigmentfleck und zwei Geisseln versehen. In der Zeit des

Herumschwärmens tritt eine Paarung nicht ein. Bald aber macht sich

ein Unterschied zwischen den Gameten geltend. Einige von ihnen kommen

frühzeitig zur Ruhe, sie heften sich mit der Spitze einer Geissel

an irgend einen festen Gegenstand an und bringen demselben durch

Verkürzung und Einziehung der Geissel ihren Plasmakörper näher, wobei

auch die zweite Cilie eingezogen wird. Solche zur Ruhe gekommenen

Schwärmzellen können jetzt als weibliche bezeichnet werden; sie sind

nur für wenige Minuten befruchtungsfähig; sie üben, wie Berthold

sich ausdrückt, auf die längere Zeit im Wasser herumschwimmenden

männlichen Gameten „eine starke Anziehungskraft aus“, so dass um ein

Ei oft Hunderte von Schwärmern in wenigen Augenblicken vereint sind,

von denen einer mit ihm verschmilzt (VII. 51).

Schon deutlicher ausgeprägt ist die Geschlechtsdifferenz bei den

+Cutleriaceen+. Hier nämlich gewinnen die geschlechtlichen

Schwärmzellen während ihrer Entstehung in der Mutterpflanze eine

ungleiche Grösse, indem die weiblichen einzeln, die männlichen

gewöhnlich in Achtzahl in einer Mutterzelle gebildet werden. Der

Grössenunterschied fällt daher schon ziemlich auf. Beide Gametenarten

schwärmen eine Zeit lang im Wasser herum; eine Befruchtung kann

aber erst erfolgen, wenn der weibliche Schwärmer zur Ruhe kommt,

die Geisseln einzieht und sich abrundet. Das befruchtungsfähig

gewordene Ei zeigt einen hyalinen Fleck, welcher durch das Einziehen

des vorderen, schnabelartigen Endes entstanden ist, den sogenannten

+Empfängnissfleck+. Das ist die einzige Stelle, an welcher

einer von den kleinen, männlichen Schwärmern, welche bald die zur

Ruhe gekommene, weibliche Zelle umlagern, die Paarung ausführen

kann. Nach vollendeter Befruchtung umgiebt sich die Zygote mit einer

Cellulosehülle.

Die bei den Cutleriaceen schon schärfer ausgeprägte

Geschlechtsdifferenz findet sich noch mehr gesteigert bei den

+Fucaceen+, +Characeen+ und anderen Algen. Hier treten die

weiblichen Zellen, die eine sehr beträchtliche Grösse erreichen,

auch nicht vorübergehend mehr in das Stadium einer Schwärmzelle

ein. Entweder werden sie als kuglige, unbewegliche Eizellen bei

der Reife nach Aussen ausgestossen (Fucaceen) (Fig. 156 _G_),

oder sie werden an ihrem Ursprungsort, im Oogonium, befruchtet. Im

Gegensatz zu den Eizellen sind die männlichen Schwärmzellen (Fig. 156

_F_) noch kleiner und beweglicher als die bisher betrachteten

Schwärmsporen geworden und haben den charakteristischen Habitus von

Samenfäden angenommen; sie bestehen fast nur aus Kernsubstanz und den

beiden Geisseln, die als Fortbewegungsorgane dienen.

Die Ansicht, dass Eier und Samenfäden der höheren Algen sich

genetisch von Schwärmzellen ableiten lassen, die sich nach

entgegengesetzten Richtungen geschlechtlich differenzirt und

allmählich einen specifisch weiblichen und männlichen Habitus

angenommen haben, lässt sich noch schlagender als durch die eben

angestellte Vergleichung der einzelnen Algenfamilien an der kleinen

+Familie der Volvocineen+ beweisen.

Für die uns beschäftigende Frage sind die Volvocineen dadurch

besonders interessant und wichtig, dass hier einzelne Arten, die

sich sonst in ihrem ganzen Aussehen ausserordentlich ähnlich sind,

Pandorina morum, Eudorina elegans, Volvox globator, theils keine,

theils eine deutlich ausgeprägte Geschlechtsdifferenz der beiden

Geschlechtszellen, theils ein vermittelndes Zwischenstadium erkennen

lassen. Das ganze Verhältniss ist so beweisend, dass es sich wohl

verlohnt, auf dasselbe noch etwas näher einzugehen.

+Pandorina morum+, in der Literatur dadurch besonders bekannt

geworden, dass Pringsheim (VII. 35) an dieser Art die Paarung

zweier Schwärmsporen zuerst im Jahre 1869 entdeckt hat, bildet

kleine Colonien von etwa 16 Zellen, die in eine gemeinsame Gallerte

eingeschlossen sind. (Fig. 157 _II_). Jede Zelle trägt an ihrem

vorderen Ende zwei Geisseln, die über die Oberfläche der Gallerte

hervorsehen und zur Fortbewegung dienen.

[Illustration: =Fig. 156. Spermatozoïden von Fucus platycarpus.=

540mal vergr. Ei mit anhaftenden Spermatozoïden. 240mal vergr. Nach

~Strasburger~ Fig. 142 _G_ u. _F_.]

Zur Zeit der geschlechtlichen Fortpflanzung zerfällt jede der sechzehn

Zellen gewöhnlich in acht Zellen, die nach einiger Zeit frei werden

und für sich allein herumschwärmen (Fig. 157 _III_, _IV_). Die ovalen

Schwärmzellen, deren Körper grün ist mit Ausnahme des vorderen, etwas

zugespitzten Endes, welches hyalin ist, einen rothen Pigmentfleck und

zwei Geisseln besitzt, sind nicht genau von gleicher Grösse. Hierin ist

indessen ein Geschlechtsunterschied bei Pandorina nicht ausgeprägt.

Denn wenn von zwei verschiedenen Colonien Schwärmzellen zusammenkommen,

so bemerkt man in dem Gewimmel bald solche, die sich paarweise (Fig.

157 _IV_, _V_) nähern, bald zwei kleine, bald zwei gleich grosse, bald

eine kleine und eine grosse.

Beim Zusammentreffen berühren sich die Paarlinge zuerst mit ihren

Spitzen (_IV_), verschmelzen dann zu einem bisquitförmigen Körper,

der sich nach und nach zu einer Kugel zusammenzieht (_VI_, _VII_,

X). Diese umgiebt sich einige Minuten nach der Befruchtung mit einer

Cellulosehaut und tritt als Zygote in ein Ruhestadium ein, in welchem

ihre ursprünglich grüne Farbe in ein Ziegelroth übergeht.

Eine geschlechtliche Verschiedenheit macht sich bei +Eudorina

elegans+ bemerkbar, bei einer Art, welche der Pandorina sonst

ausserordentlich ähnlich und wie diese eine Gallertblase ist, die

16 bis 32 Zellen enthält (Fig. 158). +Zur Zeit der Fortpflanzung

differenziren sich die Colonien in männliche und weibliche.+

In den weiblichen Colonien wandeln sich die einzelnen Zellen, ohne

sich weiter zu theilen, in kuglige Eier um; in den männlichen

Colonien dagegen zerfällt jede Zelle durch mehrfach wiederholte

Theilung in ein Bündel von 16 bis 32 Samenfäden (Fig. 158

_M₁_). Dieselben sind „lang gestreckte Körperchen, vorn mit

zwei Cilien, deren anfangs grüne Farbe sich in gelb verwandelt“.

Die einzelnen Bündel lösen sich von der Muttercolonie los und

schwärmen im Wasser herum. „Treffen sie auf eine weibliche Colonie,

so verwickeln sich die beiderseitigen Cilien; die männliche Colonie

wird dadurch fixirt und fällt dabei auseinander, worauf sich die

vereinzelten Samenfäden, die sich jetzt noch bedeutend strecken, in

die Gallertblase der weiblichen Colonie einbohren. Sie dringen hier

bis zu den Eizellen vor und legen sich (oft in Mehrzahl), nachdem

sie an denselben tastend herumgekrochen sind, an sie an. Man darf

annehmen, was in vielen anderen Fällen ja beobachtet ist, dass eine

dieser Samenzellen in je eine Eizelle eindringt“ (Sachs).

[Illustration: =Fig. 157. Entwicklung von Pandorina morum= nach

~Pringsheim~. Aus ~Sachs~ Fig. 411.

_I_ Eine schwärmende Familie; _II_ eine solche in 16 Tochterfamilien

getheilt; _III_ eine geschlechtliche Familie, deren einzelne Zellen aus

der verschleimten Hülle austreten; _IV_, _V_ Paarung der Schwärmer;

_VI_ eine eben entstandene, _VII_ eine ausgewachsene Zygote; _VIII_

Umbildung des Inhaltes einer Zygote in eine grosse Schwärmzelle; _IX_

dieselbe frei; _X_ junge Familie aus der letzteren entstanden.]

Bei +Volvox globator+ (Fig. 159) endlich ist die Differenzirung am

weitesten durchgeführt, indem von den sehr zahlreichen Zellen, welche

eine kuglige Colonie zusammensetzen, ein Theil vegetativ bleibt, der

andere Theil sich in Geschlechtszellen umwandelt. Bei Volvox erreichen

die Eier (_O_) noch eine viel bedeutendere Grösse als bei Eudorina

und werden von den sehr kleinen, mit zwei Geisseln herumschwärmenden

Samenelementen (_S_) befruchtet.

[Illustration: =Fig. 158. Eudorina elegans, eine weibliche Colonie

(Coenobium) von Zoospermien= _Sp_ umschwärmt (nach ~Goebel~).

_M₁_–_M₃_ Bündel von Samenzellen. Aus ~Sachs~ Fig. 412.]

[Illustration: =Fig. 159. Volvox globator, geschlechtliche,

hermaphroditische Colonie=, nach ~Cienkovsky~ und ~Bütschli~ combinirt

und etwas schematisirt. Nach ~Lang~ Fig. 21.

_S_ männliche Gameten (Spermatozoen), _O_ weibliche Gameten (Eier).]

Angesichts der im fünften Abschnitt zusammengestellten, zahlreichen

Thatsachen kann wohl der Satz als feststehend betrachtet werden,

+dass Ei- und Samenzellen aus ursprünglich gleichartig beschaffenen,

nicht unterscheidbaren Fortpflanzungszellen durch Differenzirung nach

entgegengesetzten Richtungen entstanden sind+.

Die Zelle und die Gewebe (Vol. 1/2) · 第 148 / 170 题