Sind die Teilprodukte von Zytoplasma und Kern ungleich groß, dann
spricht man von ~Knospung~; es sieht aus, als wenn die Zelle
einen Sproß, eine Knospe triebe, die sich abschnürend zu einer
selbständigen Zelle wird.
Durch die mitotische Teilung wird vor allem das Chromatinmaterial
auffallend gleichmäßig auf die Tochterzellen verteilt; trotz der
zahlreichen Versuche, die merkwürdigen während der Mitose auftretenden
Zytoplasmastrukturen an unorganisiertem Material nachzuahmen --
Versuche, die für einzelne Strukturen ein Verständnis anbahnen -- sind
wir von einer mechanischen Erklärung der Mitose noch weit entfernt.
In seltenen, vorzugsweise pathologischen Fällen erfolgt auch eine
gleichzeitige Teilung in mehr als zwei Kerne nach dem Typus der Mitose,
sogenannte pluripolare Mitose.
Die Dauer einer Zellteilung, bei welcher die einzelnen Stadien nicht
gleichmäßig schnell ablaufen, schwankt von 1/2 Stunde (beim Menschen)
bis fünf Stunden (bei Amphibien).
Bis zum völligen Verschwinden der Mitosen in der menschlichen
Leiche vergehen 48 Stunden.
Die mitotische Teilung darf für alle Abkömmlinge der Eizelle als die
Regel gelten. Es gibt aber noch eine zweite Art der Kernteilung, die
~direkte~ oder ~amitotische~ Teilung; hier erfolgt keine typische
Gruppierung des Kerngerüstes, sondern eine einfache Teilung, zuerst
des Kernkörperchens, dann des Kernes (Fig. 17). Eine Teilung des
Zytoplasmas unterbleibt hier bei den Wirbeltieren unter normalen
Verhältnissen in der Regel, so daß keine Zell-, sondern nur eine
Kernvermehrung vorliegt, die, meist als ein Zeichen des Zugrundegehens,
an Leukozyten und Harnblasenepithelien sehr häufig beobachtet wird.
In der ersten Entwicklungszeit der Eizellen bilden fortgesetzt
aufeinanderfolgende Zellteilungen (Furchungen) die Hauptveränderung,
die wir beobachten können. Durch sie wandelt sich die Eizelle in
einen Haufen gleichartig gebauter, aber viel kleinerer Zellen
(Blastomeren[59]) um. Die Summe der Blastomeren nimmt den Raum ein, den
vorher die Eizelle einnahm (Fig. 18).
[Illustration: Fig. 17.
Zellen des Harnblasenepithels einer Maus. Technik Nr. 8, S. 74. 560mal
vergr.]
Erst von jetzt ab treten neue Veränderungen ein, die zur Ausbildung
des fertigen Organismus hinleiten und uns mit wichtigen allgemeinen
Zelleigenschaften bekannt machen; wir bezeichnen diese Vorgänge als
~Wachstum~ und ~Differenzierung~.
[Illustration: Fig. 18.
Unreifes Ei (A) und in viele Blastomeren geteiltes Ei (B) vom Seeigel
bei gleicher (500facher) Vergrößerung. Technik Nr. 9, S. 75.]
Das erste ~Wachstum~ des Keimes beruht auf einer beträchtlichen
Wasseraufnahme, die Hohlräume zwischen den Blastomeren verursacht.
Dazu kommt aber die Fähigkeit der Zellen, ihre Leibessubstanz durch
Ansatz neuer Stoffe zu vermehren. Sobald die Zellen, die nach einer
Teilung ja nur halb so groß sind als die Mutterzelle, dazu übergehen,
ihr Zytoplasma erst auf die Größe der Mutterzelle heranwachsen zu
lassen, ehe sie mit einer neuen Teilung beginnen, bedeutet Zellteilung
gleichzeitig Vermehrung der Gesamtmasse des Keimes. Von einer gewissen
Entwicklungsstufe des Keimes an ist das Heranwachsen der Zellen in der
Ruhepause zwischen zwei Zellteilungen die Regel.
Erst in späteren Ausbildungsstufen, wenn die Zellen sich nicht
mehr bloß vermehren, sondern allmählich für verschiedene Aufgaben
bestimmt werden, setzen dann die Wachstumsveränderungen ein,
die zu der für jede differenzierte Zelle charakteristischen
Größe führen. Die endgültige Größenänderung ist dann zumeist
mit einer Formänderung verbunden, so daß die mehr oder weniger
typischen Gestalten der verschiedenen Zellarten dabei definiert
werden. Bei diesen Wachstumsvorgängen verändert sich das
Zytoplasma gewöhnlich in stärkerem Maße als der Zellkern; bei
ungleichmäßigem Wachstum desselben wird die Zelle gestreckt,
abgeplattet oder verästelt usw.
Die meisten Zellen sind weich und imstande, unter mechanischen
Einflüssen ihre Form zu verändern; so werden z. B. die in der
leeren Harnblase zylindrischen Epithelzellen in der gefüllten
Blase zu niedrig abgeplatteten Gebilden (s. Fig. 295);
Epithelzellen des Bauchfelles können durch Dehnung das Dreifache
ihrer normalen Flächenausbreitung erhalten.
Das ungleichmäßige Wachstum ist also schon ein Teilvorgang dessen,
was wir als ~Differenzierung~ bezeichnen. Über das Wesen dieses
Vorganges sind wir nicht unterrichtet. Wir wissen, daß sich im
erwachsenen Organismus unter dem Einfluß besonderer Reizwirkungen,
die an die Funktion eines Gewebes gesteigerte Ansprüche stellen, die
Zusammensetzung mancher Gewebe in zweckentsprechender Weise ändern
kann; man wird hiernach daran denken müssen, daß es auch bei der
ersten Entstehung bestimmter Gewebsdifferenzierungen ein neuer Reiz
war, der zur Ausbildung der neuen Gewebsstruktur führte. Dieser
Möglichkeit steht aber die Tatsache gegenüber, daß die große Mehrzahl
der Differenzierungen schon in einer Entwicklungsstufe auftritt, in
der eine funktionelle Beanspruchung in den allermeisten Fällen kaum in
Frage kommt. Ist also das Entstehen der Gewebsstruktur in Vorstufen
heutiger Organismen die Folge einer Reizwirkung gewesen, so muß man,
um den Tatsachen gerecht zu werden, die Annahme machen, daß die einmal
erworbene Fähigkeit durch Vererbung in den Organismen auch dann
Strukturen bildet, wenn der Bildungsreiz wirksam ist.
Dieser Gedankengang würde also die Möglichkeit einer Vererbung
erworbener Eigenschaften zugeben. Schließt man, wie viele
Forscher es tun, diese Möglichkeit aus, so muß man umgekehrt die
Struktur als das primär Gegebene betrachten und annehmen, daß nur
passend strukturierte Gewebe ihre Aufgabe zu erfüllen imstande
waren. Nur solche aber konnten erhalten bleiben. Wie im Falle der
letzteren Annahme die erste Gewebsdifferenzierung zustande kam,
bleibt dabei unerörtert.
Ob die Entstehung von Strukturen im lebenden Organismus in allen Fällen
an die Tätigkeit von Zellen gebunden ist, ist durchaus zweifelhaft.
In einer großen Reihe von Fällen werden Körpersubstanzen nicht nur
von Zellen zusammengesetzt, sondern außerdem von z. T. mächtig
entwickelten, sogenannten Interzellularsubstanzen. In diesen sind
ebenfalls die verschiedensten Strukturelemente zu erkennen. Es ist
deshalb zweckmäßig zwischen ~intrazellulären~ und ~extrazellulären~
Differenzierungen zu unterscheiden.
Wie bei der Eizelle ausgeführt wurde, ist es oft schwer
zu sagen, ob bestimmte Differenzierungsprodukte einen
selbständigen Stoffwechsel besitzen und damit zu den »lebenden«
Körperbestandteilen gehören, oder ob sie wesentlich passiver
Natur sind. Im letzteren Falle würden sie dem Metaplasma
zuzurechnen sein. Es ist zweckmäßig, bei diesen Festsetzungen die
äußerste Zurückhaltung zu bewahren. Zudem müssen wir annehmen,
daß es auch Strukturen mit äußerst geringem Stoffwechsel
gibt, denen aber trotzdem eine gewisse Lebenstätigkeit nicht
abgesprochen werden darf.
In der Regel nimmt mit dem Differenzierungsgrad der Zellen ihre
Vermehrungsfähigkeit ab, so daß wir eine Reihe von hochspezialisierten
Zellformen kennen, die zur Teilung überhaupt nicht mehr befähigt
sind. Da die Lebensfähigkeit der Zellen überhaupt begrenzt und in
der Regel geringer ist als diejenige des Gesamtorganismus, so finden
sich für fast alle Zellarten auch im erwachsenen Organismus gewisse
Jugendformen, aus denen durch Teilung und Differenzierung ein Ersatz
für verbrauchte Zellen entstehen kann. Absterbende Zellen sind
charakterisiert durch Volumenabnahme von Kern und Zytoplasma, welch
letzteres oft am Rande angenagt erscheint oder sich stärker färbt,
während im Kerne die chromatische Substanz entweder abnimmt oder sich
zu kompakten, unregelmäßig geformten, intensiv sich färbenden Brocken
(»pyknotische Kerne«[60]) zusammenballt. Auch Vakuolen im Zytoplasma
und im Kerne sind oft Zeichen absterbender Zellen.
~Technik.~
Nr. 1. ~Frische Eier~ erhält man auf folgende Weise: Man
verschaffe sich aus dem Schlachthause ein paar frische Eierstöcke
einer Kuh. Die großen Bläschenfollikel sind durchscheinend, von
Erbsengröße und lassen sich mit einer Schere leicht in toto
herausschälen. Nun übertrage man den isolierten Follikel auf
einen Objektträger und steche ihn mit der Nadel vorsichtig an.
Das Anstechen muß an der auf dem Objektträger liegenden Seite
vorgenommen werden, sonst spritzt der Liquor im Bogen heraus und
mit ihm das Ei. In dem ausfließenden Liquor folliculi findet
sich, umgeben von Zellen des Cumulus oophorus (s. unter Ovarium),
das Ei (Fig. 3), welches, ohne daß das Präparat mit einem
Deckglase bedeckt wird, mit schwacher Vergrößerung aufgesucht
werden muß. Will man mit starken Vergrößerungen untersuchen, so
bringe man zu seiten des Eies ein paar feine Papierstreifen und
lege dann ein Deckglas vorsichtig auf.
Der Anfänger wird manchen Follikel opfern, ehe es ihm gelingt,
ein Ei zu finden. Oft tritt das Ei nicht sofort beim Anstechen
heraus und wird erst nach wiederholtem Zerzupfen des Follikels
gefunden.
Nr. 2. ~Froscheier.~ Die einem laichreifen Froschweibchen
entnommenen Eier kann man frisch unter einem Deckglas
zerquetschen; man kann dann leicht kleinere und größere
Dotterplättchen, Pigmentkörnchen und andere Granula untersuchen.
Um Dauerpräparate mit Erhaltung der Übersicht herzustellen,
werfe man eine Anzahl Eier in ~Zenker~sche Flüssigkeit (s. S.
16, Nr. 8) und lasse sie hierin einige Wochen liegen, wodurch
die die Weiterverarbeitung störende Gallerthülle zerfällt.
Dann entwässere man (jodieren! s. S. 16), und bette in
Kollodium-Nelkenöl-Paraffin ein nach folgendem Verfahren:
Alkohol abs. 10 Minuten,
Kollodium-Nelkenöl (zu gleichen Teilen
zusammengießen und 24 Stunden unbedeckt stehen
lassen, bis der Äthergeruch im wesentlichen
geschwunden ist 10 "
mit einem Pinsel auf Fließpapier übertragen und
vorsichtig von anhängendem Kollodium-Nelkenöl
befreien,
Chloroform 5 "
Paraffin I 5 "
Paraffin II 5 "
Einbetten (s. S. 23).
Durch dieses Einbettungsverfahren gelingt es leicht, den sonst
sehr brüchig werdenden Dotter zu schneiden.
Die Schnitte können ungefärbt montiert werden.
Nr. 3. Zur Färbung der ~Plastosomen~ muß besonders fixiertes
Material verwandt werden. Eierstöcke kleiner Säugetiere (Maus,
Meerschweinchen, Ratte) kann man ganz oder halb durchschnitten,
von größeren Säugetieren kann man nur kleine Stücke von Ovarien
einlegen in ~Altmann~sches Fixierungsgemisch:
Überosmiumsäure 2%ig 3,0
Kal. bichrom. 5%ig 3,0.
Gründlich wässern, dann entwässern und Einbetten, in Paraffin
oder in Zelloidin-Paraffin. Sehr dünne Schnitte (1 bis höchstens
3 µ).
Dann färben nach ~Altmanns~ Anilinöl-Fuchsinmischung, die man
sich folgendermaßen bereitet:
In 100 ccm Anilinwasser (5-10 ccm Anilinöl mit 100 ccm Aqua dest.
gut durchgeschüttelt und filtriert) löst man 20,0 g Säurefuchsin.
Vor dem Gebrauch filtrieren!
Diese Lösung tropft man auf den Objektträger und erwärmt
über einer Flamme bis Dämpfe aufsteigen; diese Prozedur wird
2-3mal wiederholt, zuletzt läßt man die Farblösung über dem
Objekt vollständig erkalten, gießt ab und beginnt mit der
Differenzierung in Pikrinsäurealkohol (1 Vol. gesättigte,
alkoholische Pikrinsäure zu 7 Vol. 20%igem Alkohol). Nur Übung
läßt den richtigen Differenzierungsgrad erkennen, bei dem im
Zytoplasma nur Plastosomen (und manche andere granuläre und
fibrilläre Einschlüsse), im Kern höchstens die Nukleolen gefärbt
sein sollen. Diese treten dann rot auf gelblichem Hintergrund
hervor.
Nach genügender Differenzierung gründliches Ausspülen in Alk.
95%, Alk. abs., Xylol, Balsam.
Ist die Färbung nicht richtig angegangen oder wurde zu stark
differenziert, so muß das Präparat wieder in Wasser zurückgeführt
werden, worauf die Färbung von neuem begonnen werden kann.
Über andere Methoden zur Fixierung und Färbung der Plastosomen
siehe die Spezialwerke über Mikrotechnik.
Nr. 4. Das Verhalten von ~Neutralrot zu lebenden Zellen~ studiert
man am besten an Infusorien, die man sich dadurch züchtet,
daß man Heu mit Wasser übergießt und die allmählich an der
Wasseroberfläche entstehende Kahmhaut untersucht. In ihr sind
besonders häufig die für solche Untersuchungen sehr günstigen
Paramäzien vorhanden. Nun bringt man mit einer sauberen Pipette
eine Anzahl Infusorien in ein Uhrschälchen, in dem sich einige
Kubikzentimeter einer Neutralrotlösung 1 : 30000 befinden.
Nach kurzer Zeit sind die Nahrungsvakuolen, etwas später die sog.
Entoplasmakörnchen gefärbt. In dieser Lösung halten sich viele
Infusorien tagelang gefärbt am Leben. Setzt man aber dem Präparat
vom Deckglasrande her einen Tropfen stärkerer (etwa 1%iger)
Neutralrotlösung zu, so sterben die Infusorien sehr rasch unter
intensiver Diffusfärbung des Zytoplasmas und des Zellkernes ab.
Ähnliche Versuche lassen sich auch an den meisten Körperzellen
zusammengesetzter Organismen vornehmen (supravitale Färbung).
Nr. 5. Man ~fixiere Ovarien~ kleiner Säugetiere ganz, größere
(auch die des Menschen) nach Anbringung von tiefen Querschnitten
in reichlichen Mengen (100 bis 200 ccm) ~Zenker~scher Lösung (S.
16). Weiterbehandeln nach Nr. 110.
Frosch- oder Reptilieneier zum Studium der Kernveränderungen
während des Eizellenwachstums findet man in den Ovarien,
behandelt sie nach den Vorschriften, die für die Säugetiereier
gegeben wurden, bettet aber hier nur mit Zelloidin oder
Zelloidin-Paraffin ein, da diese Objekte in Paraffin allein zu
brüchig werden.
Nr. 6. Zu Studien über Kernstrukturen und mitotische Teilungen
eignen sich am besten Entwicklungsformen von Amphibien. Im
Frühjahr frisch eingefangene Molche laichen im Aquarium
ab. Behandelt man Morula- oder junge Blastulastadien nach
Technik Nr. 2, so findet man in Schnitten meist reichlich
Kernteilungsstadien. Färben: Hansens Hämatoxylin, differenzieren
in Pikrinsäure, Alk. 95%, Alk. abs. Xylol.
Sehr leicht kann man sich die Larven unserer Molche (der sog.
Wassersalamander) verschaffen, die in den Monaten Juni und
Juli in Massen jeden kleinen Tümpel bevölkern. Man bringe die
~frischgefangenen~ 3-4 cm langen Exemplare
a) in ca. 100 ccm Chrom-Essigsäure (S. 6), in der sie
rasch sterben 3 Stunden,
dann b) in womöglich fließendes Wasser 8 "
dann c) in Alkohol 70% 4-24 "
dann d) in Alkohol 90% beliebig lang.
a) Für ~Kernstrukturen~ kratze man ~vorsichtig~ mit einem
Skalpell das Epithel der Bauchhaut ab, ziehe dann den Rest, das
dünne Corium, mit zwei spitzen Pinzetten vom Bauche, färbe das
abgezogene in Hansenschem Hämatoxylin (S. 32) und schließe es in
Xylolbalsam (S. 45) ein.
Sehr zu empfehlen ist auch Fixierung mit Chromosmiumessigsäure
(S. 17) und Färbung mit Saffranin nach Ansäuerung (S. 34).
Man sieht teilweise noch die runden Drüsen, zwischen diesen aber
schöne Bindegewebszellen mit großen Kernen. Der feinere Bau des
Zytoplasma, der Zentralkörperchen und Sphäre sind ebenso wie die
feinen Kernstrukturen nur bei Anwendung stärkster Vergrößerung
und komplizierter Methoden zu erkennen.
Auch quergestreifte Muskeln des Schwanzes und glatte
Muskelfaserhäute, welch letztere man sich leicht durch Abziehen
der Darmmuskularis verschaffen kann, liefern schöne Bilder.
b) Für mitotische ~Kernteilungen~, die schon bei der oben
erwähnten Behandlung vereinzelt zur Beobachtung gelangen,
umschneide man mit einer feinen Schere den Hornhautrand und
ziehe mit einer feinen Pinzette die Hornhaut, eine dünne Scheibe
ab, was ganz leicht gelingt; färbe und konserviere wie a). Das
Präparat muß so liegen, daß die konvexe Hornhautseite nach
oben gekehrt ist; im Epithel sieht man schon bei schwacher
Vergrößerung viele Kernteilungsbilder, welche sich durch ihre
intensive Farbe verraten; bei stärkerer Vergrößerung Bilder wie
in Fig. 19.
Kernspindel und Polstrahlungen sind bei dieser Methode nur an
besonders günstigen Präparaten, z. B. an Eiern von der Forelle,
von Amphibien (der Mutterstern rechts oben stammt von einem
Ei von Siredon) wahrzunehmen. Zentralkörperchen und erste
Stadien der Spindelbildung sind nur mit Immersionslinsen und an
Präparaten, die nach Technik Nr. 10 (S. 90) hergestellt sind, zu
sehen.
Auch die an der konvexen Seite der knorpeligen Kiemenbogen
herabhängenden zarten Lamellen, sowie das Epithel des
Mundhöhlenbodens, sind sehr geeignet. Zuweilen findet man bei
einem Tiere keine einzige Kernteilung, was sich durch die
bekannte Tatsache des »schubweisen« Auftretens der Mitosen
erklärt.
Nr. 7. ~Askariseier.~ Pferdespulwürmer finden sich im
Darminhalt geschlachteter Pferde; man entnimmt den Würmern
die ganzen Eischläuche, in denen am nächsten nach der äußeren
Geschlechtsöffnung zu Teilungsstadien der befruchteten Eier zu
finden sind. Diese untersten Abschnitte der Eileiter fixiert man
3-6 Std. in ~Carnoy~scher Flüssigkeit:
Alk. abs. 60,0,
Chloroform 30,0,
Eisessig 10,0.
Dann übertragen in Alk. absol.
[Illustration: Fig. 19.
Kernteilungsbilder aus Flächenpräparaten des Mundhöhlenepithels von
Triton alpestris. 560mal vergrößert.]
Für ~Totalpräparate~ färbt man in dünnen Röhrchen, aus denen man
die Flüssigkeiten jeweils vorsichtig absaugen muß, mit dünnem
Hämatoxylin oder Bismarckbraun.
Für Schnittpräparate (am besten 10 µ) bettet man in Paraffin ein
und färbt die Schnitte mit Eisenhämatoxylin (s. S. 40).
Das Askarismaterial ist nicht leicht zu behandeln, so daß es sich
empfiehlt, nicht zu wenig zu konservieren.
Nr. 8. ~Amitotische Kernteilungen.~ Vorbereiten: a) ein zuerst
mit absolutem Alkohol und dann mit Äther sorgfältig gereinigtes
Deckglas; b) ein Gefäß mit 20 ccm Zenkers Flüssigkeit, Watte
am Boden (S. 16). Einer mit Chloroform getöteten Maus wird die
Harnblase ausgeschnitten, der Länge nach geöffnet und ~schnell~
mit der Schleimhautseite auf das Deckglas gelegt und sanft
aufgedrückt: dabei bleiben die oberflächlichen Epithelzellen
am Deckglas haften. Die Blase wird vorsichtig sofort wieder
abgenommen,
das Deckglas schnell in b) gebracht 1 Stunde lang,
dann in destill. Wasser gewaschen 1/4 "
dann (je eine Stunde) in 40%, 50% usw. Alkohol
gehärtet (S. 18), Färben mit Eisenhämatoxylin
(S. 40), Einschließen in Xylolbalsam
(S. 45). Nicht alle Zellen sind gleich gut
konserviert und gefärbt, viele Zerrbilder.
Nr. 9. Seeigeleier läßt man sich am besten konserviert
(Sublimat-Eisessig) von einer zoologischen Meeresstation senden.
Sie werden dort durch Übergießen der frisch dem Weibchen
entnommenen Eier mit verdünnter Samenflüssigkeit künstlich
befruchtet und in verschiedenen Zeitabschnitten konserviert.
Manche zoologischen Stationen (Neapel) versenden alle gewünschten
Stadien konserviert.
Für Totalpräparate empfiehlt sich die Färbung des Materials mit
Boraxkarmin mit Differenzierung in Salzsäure (s. S. 34).
Für feinere Untersuchungen (Kernteilungen) fertigt man Schnitte
an, indem man einen Klumpen Eier in Paraffin einbettet, die
Schnitte mit Eisenhämatoxylin färbt (s. S. 40).