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Tome 71 "Fas cicule 1 (N°s 1-17) Mars 1964 

REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

ANNALES 

DE LA 

SOCIÉTÉ SUISSE DE ZOOLOGIE 

ET DU 

MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 

MAURIGE BEDOT 

fondateur 

PUBLIÉE SOUS LA DIRECTION DE 

EMILE DOTTRENS 
Directeur du Muséum d'Histoire naturelle de Genève 

AVEC LA COLLABORATION DE 

HERMANN GISIN 

Conservateur des arthropodes 

et 

EUGÈNE BINDER 

Conservateur des invertébrés 



HOMMAGE A FRITZ BALTZER 

à l'occasion de son 80 e anniversaire 



GENÈVE 



IMPRIMERIE ALBERT KUNDIG 
1964 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

Tome 71. En cours de publication. 



Pages 
Lehmann, F. E. Die Arbeiten F. Baltzers in der Dekade 1950-1960 als 
Wegweiser zur Problematik des genetisch-entwicklungsphysiolo- 
gischen Evolutionsgeschehens. Geleitworte des Zoologischen Ins- 
tituts der Universität Bern zum 12. März 1964, dem 80. Geburtstage 
von Prof. F. Baltzer 1-8 

Huber, W. und P. A. Tschumi. Verzeichnis der Publikationen von 

F. Baltzer 9-20 

N° 1. Runnström, John, Sven Hörstadius, Janis Immers and Molly Fudge- 
Mastrangeeo. An analysis of the role of sulfate in the embryonic 
differentiation of the sea urchin ( Paracentrotus lividus). With 
17 text figures 21-54 

N° 2. Brächet, J. Nouvelles observations sur les hybrides létaux entre 

Batraciens et entre Echinodermes . . '. 55-74 

N° 3. Wolff, Etienne, Théodore Lender et Catherine Ziller-Sengel. Le 
rôle de facteurs auto-inhibiteurs dans la régénération des Planaires 
(Une interprétation nouvelle de la théorie des gradients physiolo- 
giques de Child). Avec 14 figures dans le texte 75-98 

N° 4. Hadorn, Ernst. Bedeutungseigene und bedeutungsfremde Entwick- 
lungsleistungen proliferierender Primordien von Drosophila nach 
Dauerkultur in vivo. Mit 6 Textabbildungen 99-116 

N° 5. Tiedemann, Hildegard und Heinz Tiedemann. Das Induktionsver- 
mögen gereinigter Induktionsfaktoren im Kombinationsversuch. 
Mit 6 Textabbildungen 117-138 

N° 6. Toivonen, Sulo, Tapani Vainio and Lauri Saxén. The Effect of Acti- 

nomycin D on Primary Embryonic Induction. With 4 text figures 139-146 

N° 7. Chen, P. S. und A. Fischer. Zur Entwicklung der xenoplastischen 

Augenchimären. Mit 13 Textabbildungen 147-166 

N° 8. Tardent, Pierre. Der Sauerstoff-Verbrauch normaler und regenerieren- 
der Hydrocauli von Tubularia. Mit 4 Diagrammen 167-182 

N° 9. Lüscher, M. und M. Wyss-IIuber. Die Adenosin-Nukleotide im Fett- 
körper des adulten Weibchens von Levcophaea maderae im Laufe 
des Sexualzyklus. Mit 1 Diagramm 183-194 

N° 10. Nowinski, Wiktor W. and William C. Mahaffey. Oxidative Phospho- 
rylation in Liver of Poikilothermie Animals (Rana pipiens) . . . 195-202 

N° 11. Reverberi, C. Data concerning the relative distribution of two 

varieties of Discoglossus pictus in Sicily (Amphibia) 203-214 

(Voir sitile page 3 de la couverture) 



Prix de l'abonnement : 

Suisse Fr. 75 — Union postale Fr 80.— 

(en francs suisses) 

Les demandes d'abonnement doivent être adressées à la rédaction de 
la Revue Suisse de Zoologie, Muséum d'Histoire naturelle, Genève 



ERRATUM 



Revue Suisse de Zoologie: vol. 71, 1964, page 292, line 15: 



Replace X by Y - (quinzième ligne, lire Y au lieu de X) 




FRITZ BALTZER 






41954 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 1 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer). — Mars 1964 



Die Arbeiten F. Baltzers in der Dekade 

1950-1960 als Wegweiser zur Problematik 

des genetisch-entwicklungsphysiologischen 

Evolutionsgeschehens * 

Geleitworte des Zoologischen Instituts der Universität 
Bern zum 12 März 1964, dem 80. Geburtstage von Prof. 

F. Baltzer. 

von 
F. E. LEHMANN 



Wenn sich die ehemaligen Schüler und Mitarbeiter von F. Bal- 
tzer jeweilen auf den 12. März 1934, 1944 und 1954 zu einer kleinen 
Feier zusammentaten und des Jubilars gedachten, so hatte das für 
alle Beteiligten seinen guten Sinn. Die jungen und älteren Ent- 
wicklungsphysiologen, die im Zoologischen Institut Bern tätig 
waren fühlten sich in der ganzen Zeit als Glieder einer entwicklungs- 
physiologischen „Bauhütte", die sich gemeinsam mit dem Leiter 
des Ganzen, F. Baltzer, um eine grosse Aufgabe der Biologie als 
Lebensziel bemühten. 

Da konnte dann jeweilen das Dezennium des Geburtstages als 
ein guter Anlass benutzt werden, um sich des gemeinsam Voll- 
brachten zu freuen und es zugleich in der Rückschau zu würdigen. 
Freilich bedeutet der 70. Geburtstag, der den zwangsläufigen Rück- 
tritt von der akademischen Tätigkeit in sich begreift, nicht das- 



* Vergi, die folgenden Fussnoten, in denen sich Hinweise auf einige be- 
merkenswerte Publikationen Baltzers und seiner Schüler finden. Die Publika- 
tionen sind nach dem Erscheinungsjahr zitiert. 

Rev. Suisse de Zool., Tl. 7, 1964. 1 



l F. E. LEHMANN 

selbe wie der bevorstehende 80.. Aber jetzt zeigt sich deutlich, dass 
mit dem gesetzlich vorgeschriebenen Rücktritt der wissenschaft- 
lichen Wirksamkeit von F. Baltzer keine echten Grenzen gesetzt 
waren. So scheint es uns besonders wünschbar, auch auf die wissen- 
schaftliche Wirksamkeit in der Dekade 1954 — 1963 eigens einzu- 
gehen. Hier tun sich in der Arbeit Baltzers, gerade dank der 
Vermehrung des reichen eigenen Erfahrungsgutes und des ziel- 
bewussten Experimentierens, weite und neuartige wissenschaftliche 
Perspektiven auf, die alle, die mit Baltzer näher verbunden sind, 
von Herzen würdigen können. Wir wünschen dem Jubilar, dass 
er sich mit seinen Weggenossen ob des zurückgelegten Weges 
freuen könne. 

Die Untersuchungen F. Baltzers waren auf verschiedene 
Probleme der Entwicklungsphysiologie und der Genetik zentriert. 
Vor allem war es 



1. Die Vertretrarkeit morphogenetischer Funktionen 
in der Entwicklung 

die Baltzer immer wieder aufs neue beschäftigt hat. Schon 
früh hat sich das gezeigt bei den Studien über die Bastardmerogone 
der Amphibien \ die sich in vielem an die Entwicklungsphysiologie 
der Bastardmerogone der Echinodermen anlehnten und damit 
an frühere Studien von Baltzer anknüpfen. Dabei kam das Pro- 
blem zur Sprache, wie weit Keime lebensfähig sind, die nur den 
haploiden Chromosomensatz des mütterlichen Vorkerns besitzen. 
Wohl ergab sich dabei, dass nur die Hälfte der elterlichen Chromo- 
somen vertreten werden kann. Aber zugleich ist die Leistung des 
haploiden mütterlichen Chromosomensatzes geringer als die ent- 
sprechende Leistung eines diploiden Normal- Keimes. 

Die Frage der Vertretbarkeit haploider verschiedener Chromo- 
somensätze bei bastardmerogonischen Keimen hat sich in der Folge 



1 Entwicklungsphysiologie der Bastardmerogone, insbesondere letale Ent- 
\\i( klung: s. z. B.: 

Baltzer F. 1930, 1934, 1938, Baltzer F. mit de Roche V. 1936, 
Baltzeb F., Schönmann W., Lüthi H. und Boehringer F. 1939, 
Baltzer F. 1940, 1948, 

Fankhauser (1. 1925, Hadorn E. 1932, 1937, Curry H. A. 1936, 
Boehringer F. 1938, Stauffer E. 1945. 



DIE ARBEITEN F. BALTZERS IN DER DEKADE 1950-1960 3 

experimentell als viel dornenvoller herausgestellt, als ursprünglich 
erwartet werden konnte. 

Wohl hat Baltzer neue experimentelle Verfahren 1 zur Gewin- 
nung von Bastardmerogonen entwickelt, besonders bei verschie- 
denen Molcharten. Dabei ergab sich allerdings, dass die haploiden 
Chromosomen im Cytoplasma einer nahe verwandten Art nicht 
so ohne weiteres ausgewechselt werden können gegenüber dem 
Chromosomensatz eines anderen Kerns, der sich in anderem 
Cytoplasma befindet. Als wesentliche Neuentdeckung musste 
festgelegt werden, dass hier eine eigenartige fremdkernige Letalität 
auftritt, wenn solche Kerne innerhalb eines anderen Plasmas zur 
Entwicklung gebracht werden. Es ist das grosse Verdienst Balt- 
zers gewesen, die entwicklungsphysiologische und genetische 
Bedeutung der fremdkernigen Letalität erkannt zu haben. Mit 
ihr ist zunächst ein Problem der molekularen Biologie aufgeworfen, 
denn es geht um die biochemische Zusammenarbeit der DNS im 
fremden Cytoplasma. Es bleibt aber das unvergängliche Verdienst 
Baltzers, dieses genetische Problem gestellt zu haben. 

2. Die morphogenetische Verträglichkeit 

von Transplantaten bei hetero- und xenoplastischen 

Embryonaltransplantaten (Chimären) 1 

Schon Spemann hatte gefunden, dass Verbände artgleicher 
Gewebe in Embryonen auch als xenoplastische Transplantate 
während einer längeren Entwicklungsperiode miteinander verträg- 
lich sind. Diese zunächst sehr überraschende Feststellung Spe- 
manns und seiner Schüler hat Baltzer in Zusammenarbeit mit 
seinen Schülern Roth und Andres genauer präzisiert. Es hat sich 
allerdings dabei gezeigt, dass der Gewebe Verträglichkeit ein Ziel 
gesetzt ist, die xenoplastischen Transplantate können zwar mit 
ihrer fremden Umgebung auf längere oder kürzere Zeit zusammen- 
arbeiten, es ist also zunächst eine teilweise morphogenetische Vertret- 
barkeit dieser xenoplastischen Implantate gegeben. Sobald einmal 
die Gewebedifferenzierung gewisse Differenzen überschritten hat, 



1 Chimärische Embryonaltransplantate (Hetero- und Xenoplastik) : s.z.B.: 

Baltzer F. 1940, 1941a, 19416, 1942, 1943, 1946, 1947, 1949, 
Baltzer F. mit Andres G. und Roth H. 1949, 1950a, 19506, 
Hadorn E. 1932, 1937, Lüthi H. R, 1938. 



4 F. E. LEHMANN 

die wohl biochemischer Natur sein dürften, kommt es zur schon 
erwähnten Letalität. Es ist also auf alle Fälle bei xenoplastischen 
Transplantaten jeweilen eine beschränkte morphogenetische Ver- 
tretbarkeit und auch eine Kompatibilität für die Embryonalgewebe 
von Triton und der Unke Bombinator festzustellen. Jeder Anlage- 
bereich hat seine artspezifischen Bildungspotenzen, die auf eigenen 
Tendenzen beruhen und auf solchen, die durch benachbarte 
Induktoren aktiviert werden können. In seinem umfangreichen 
Aufsatz von 1955 hat Baltzer hier die Möglichkeiten aufgedeckt, 
die morphogenetische Wertigkeit von Embryonalorganen genauer 
zu umschreiben. Gleichzeitig ist es auch möglich geworden, die 
gegenseitige Vertretbarkeit von Organanlagen genauer zu erfassen. 
Hier tun sich für den experimentellen Embryologen noch sehr viel 
weitere Forschungsmöglichkeiten auf. 

3. Die gegenseitige Vertretbarkeit der Kernmaterialien 

bei der Inkorporation von Nukleotiden 

in die Bastardkerne von Seeigeln x 

In den letzten Jahren kehrte Baltzer mit verschiedenen 
Mitarbeitern zu einer früher aufgegriffenen Grundfrage zurück, 
die schon auf seine Assistentenjahre bei Boveri zurückgingen. 
Baltzer versuchte an Seeigelkeimen zu prüfen, wie weit die Inkor- 
porationstätigkeit gegenüber biochemisch wichtigen Substanzen 
seitens verschiedener Zellkerne in verschiedener Weise ausgeübt 
wurde. Es stellte sich die Frage, wie weit sich normale und diploide 
Keime, und zwar mit diploiden oder merogonischen Kerngarnituren 
in Bezug auf diese Leistungen miteinander vergleichen lassen. 

Man darf wohl sagen, dass hier von den genannten Autoren für 
die verschiedenen Kombinationen des Seeigelkeimes mit dem 
zugehörigen Plasma sehr verschiedenartige Leistungen gefunden 
wurden, die nicht erwartet werden können. Genau wie bei dem 
Versuch Baltzers an Amphibien mit Bastardmerogonen und der 



1 Vertretbarkeit der Kernmaterialien: s. z. B.: 

Baltzer F., Harding C, Lehman H. E. und Bopp P. 1954, 
Baltzer F. und Bernhard M. 1955, 

Chen P. S. und Baltzer F. 1958, Baltzer F., Chen P. S. und 
Whiteley A. M. 1958, Whiteley A. M. und Baltzer F. 1958, 
Baltzer F. und Chen I'. S. 1960, Chen P. S. und Baltzer F. 1962. 



DIE ARBEITEN F. BALTZERS IN DER DEKADE 1950-1960 5 

Transplantation xenoplastischer Gewebe treten hier verschieden- 
artige Varianten in der Verträglichkeit verschiedener Kompo- 
nenten zutage. Die Gründe für ein letales Verhalten im einen Falle 
und für eine normale Zusammenarbeit im anderen können nicht 
vorausgesagt werden, wohl sind morphogenetische Effekte fest- 
zustellen, aber die biochemischen Differenzen, die zweifellos eine 
Rolle spielen, sind nicht ohne weiteres zu fassen. 

Ursprünglich (d.h. zur Zeit Th. Boveris, s. Baltzer 1962) l 
war die Disharmonie zwischen verschiedenen Kernbestandteilen 
nicht scharf fassbar gewesen, man konnte nur das Nichtzusammen- 
passen verschiedener andersartiger Chromosomensätze feststellen. 
Nun hat sich in den letzten Jahren die Vermutung aufgedrängt, 
dass es hier nicht allein um quantitativ morphogenetische Fragen 
geht, sondern um eine bis ins letzte definierte biochemische Erb- 
substanz, die mit rein cytologischen Methoden vermutlich nicht 
angepackt werden kann. Auch hier tat sich für die künftige ent- 
wicklungsphysiologische Arbeit an Echinodermkeimen ein mole- 
kular-biochemisches Gebiet auf. Die Frage nämlich nach den 
tieferen biochemischen Ursachen in der Disharmonie verschiedener 
Chromosomensätze. 

Genau wie bei den Versuchen Baltzers an Amphibiennormal- 
keimen von chimärischer Natur trat auch bei den Seeigelkeimen 
eine unerwartete Variabilität im Grad der intrazellulären und 
intrablastematischen Toleranz innerhalb von Geweben zutage. 

Stillschweigend wurde zunächst vorausgesetzt, dass bei Bas- 
tardmerogonen die grossen Unterschiede in der Verträglichkeit 
nur in den Differenzen differenzierter genetischer Merkmale zu 
suchen seien wie bei den Bastardmerogonen oder bei den Mero- 
gonen der schwarzen und weissen Axolotlrasse. Entsprechendes 
konnte angenommen werden für die Bastardmerogone von Triton 
taeniatus oder vulgaris oder alpestris. Etwas ähnliches könnte 
auch gelten für die verschiedenen Bastardmerogone von Seeigel- 
keimen. 

Als man im Zusammenhang mit der Initiative Baltzers 
begann, Artbastarde und Bastardmerogone herzustellen, war mau 
sich nicht bewusst, dass die artgeschichtlich gegebene Struktur 



1 Biographie von Th. Boveri: s. u. a. 
Baltzer F. 1962. 



F. E. LEHMANN 



einer Amphibienlarve oder eines Seeigelkeimes nicht von den- 
selben vergleichbaren Faktoren in der Evolution geprägt worden 
sei. Für die Evolution kommt es darauf an, dass sich ein Merkmals- 
komplex von grosser Stabilität und zugleich grossem Selektionswert 
als Ganzes durchsetzt, während es auf die Zahl der beteiligten 
Genfaktoren wesentlich weniger anzukommen scheint. 

So bekommt das von Baltzer aufgegriffene Problem der 
Artbastarde und der Merogone einen ausgesprochen evolutionisti- 
schen Aspekt, wobei zunächst keine genauere Aussage darüber 
möglich ist, wie reich im einzelnen Fall die involvierten Gen- 
komplexe an Einzelgenen sind. 



4. Die entwicklungsphysiologische und morphogenetische 

Verträglichkeit als Schlüsselkriterium 

der Transplantation rei chimärischen Merogonen 1 

Die mehr oder weniger grosse Verträglichkeit von Chimären 
bei Zellteilen (Plasma oder Kern), Zellen und Blastemen unter- 
einander stellt das wertvollste Schlüsselkriterium in Baltzers 
Versuchen dar. 

Wohl steht das biologische Verhalten von chimärischen Implan- 
taten mit seinen besonderen cytologischen und biochemischen 
Besonderheiten im Vordergrund der Betrachtung. Aber ebenso 
wichtig bleibt es für die feinere Analyse, den Verlauf des morpho- 
logischen Verhaltens am gegebenen Implantatsort genauer zu 
erfassen. Hier liegen wertvolle Kennzeichen für die entwicklungs- 
physiologisch-genetische Konstitution von Implantaten vor. Denn 
wir dürfen wohl annehmen, dass die Entwicklungsgeschichte eines 
chimärischen Implantats immer vorbestimmt ist durch die evo- 
lutive Vorgeschichte des Spenderorganismus. Diese kann nicht 
allein durch biometrische oder biochemische Messungen irgend- 
welcher Art allein festgelegt werden. Die von Baltzer begründete 



1 Kntwicklungsphysiologische und morphogenetische Verträglichkeit bei 
Chimären: s. z. B.: 

Baltzer F. 1943, 1946, 1947, 1949, 

Baltzer F. 1950, Baltzer F. und Chen P. S. 1950, Chen P. S. und 

Baltzer F. 1951, Baltzer F. 1952, 1957, 

Lei enberger T. 1942, Rosin S. 1943, Andres G. 1948, 1950, 

Wagneb G. 1949, 1955, 1959, Eymann M. 1957, Henzen W. 1957. 



DIE ARBEITEN F. BALTZERS IN DER DEKADE 1950-1960 7 

Methode x der Transplantation chimärischer Organteile kann durch 
die Ermittlung des Grades von Verträglichkeiten oder von Form- 
bildungsleistungen Schlüsselkriterien und Masstäbe für die Bewer- 
tung der stammesgeschichtlichen Verwandtschaft verschiedener 
Organanlagen innerhalb verschiedener Arten liefern. Leider haben 
die bis heute erzielten Resultate die gesamte Sachlage bei weitem 
noch nicht abgeklärt. Aber es liegt hier ein weiteres fruchtbares 
Experimentierfeld vor, handle es sich hier um das Merogonie- 
problem bei Echinodermen oder Amphibien oder der Xenoplastik 
bei Amphibien. Immerhin liegt jetzt schon auf Grund der umfas- 
senden Befunde von Baltzer und seinen Mitarbeitern eine Reihe 
von Fragestellungen vor, die sehr wohl eine experimentelle Inan- 
griffnahme von Evolutionsproblemen in der Embryologie gestatten 
würden. Es scheint sich das für die Echinodermen wie auch für 
verschiedene Amphibiengruppen zu bewahrheiten. 

Das Zoologische Institut Bern, sein Mitarbeiter- und Freundes- 
kreis möchten Fritz Baltzer ihre herzlichsten Wünsche aus- 
sprechen für die neuartige Erschliessung experimenteller Metho- 
den und gedanklicher Wege auf dem Gebiete einer modernen 
evolutionistischen Morphologie. Wir benutzen gerne die Gelegen- 
heit seines 80. Geburtstages, um dem Jubilar unseren besonderen 
Dank auch für seine nimmermüde und anregende Forschertätigkeit 
auf diesen Gebieten auszudrücken. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 9 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer). — Mars 1964 



Verzeichnis der Publikationen von F. Baltzer 

Zusammengestellt von W. HUBER und P. A. TSŒUMI 



Baltzer F., Über mehrpolige Mitosen bei Seeigeleiern. Diss. Uni- 
versität Würzburg, 1908. Verh. med. phys. Ges. Würzburg, 
N. F. 39 (1908a). 

— Über die Grösse und Form der Chromosomen bei Seeigelkeimen. 
Verh. d. D. Zool. Ges. (1908b). 

— Die Chromosomen von Strongylocentrotus lividus und Echinus 
microtuberculatus. Arch. f. Zellf. 2 (1909a). 

— Über die Entwicklung der E chiniden- Bastarde mit besonderer 
Berücksichtigung der Chromatinverhältnisse. Zool. Anz. 35, 5 — 15 
(1909b). 

— Über die Beziehung zwischen dem Chromatin und der Entwicklung 
und Vererbungsrichtung bei E chinodermen- Bastarden. Habilita- 
tionsschrift Universität Würzburg, 1910. Arch. Zellf. 5, H. 4. 

— Zur Kenntnis der Mechanik der Kernteilungsfiguren. Arch. f. 
Entw. mech. 500—523, 32 (1911a). 

— Über die Mechanik der Kernteilungsfiguren. Sitzungsber. d. phy- 
sikal.-med. Ges. Würzburg, 1911b. 

— Über die Herkunft der Idiochromosomen bei Seeigeln. Sitzungsber. 
d. physikal.-med. Ges. Würzburg, 90—94 (1912a). 

— Über die Entwicklungsgeschichte von Bonellia. Verh. d. D. Zool. 
Ges., 22. Jahresvers, zu Halle, 252—261 (1912b). 

— Über die Chromosomen der Tachea (Helix) hortensis, Tachea 
austriaca und der sogenannten einseitigen Bastarde T. hortensis 
X T. austriaca. Arch. Zellf. 11, 151—169 (1913). 

— Die Bestimmung und der Dimorphismus des Geschlechtes bei 
Bonellia. Sitzungsber. d. physikal.-med. Ges. Würzburg, 1 — 4 
(1914a). 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. '2 



10 W. HUBER UND P. A. TSCHUMI 

Baltzer, F., Entwicklungsgeschichte und Metamorphose des Echi- 
nus. Verh. Schweiz. Naturf., Ges., Sekt. Zool., 1—5 (1914b). 

- Die Bestimmung des Geschlechtes nebst einer Analyse des Ge- 
schlechtsdimorphismus bei Bonellia. Mitt. Zool. Stat. Neapel 22, 
1—44 (1914c). 

- Über die Vererbung erworbener Eigenschaften. Naturwiss. 2, 
987—991 (1914d). 

- Über die Vererbung erworbener Eigenschaften (Schluss). Natur- 
wiss 2, 998—1002 (1914e). 

— Theodor Boveri, Naturwiss. 4, Heft 6 (1916a). 

- Über neuere Versuche zur Vererbung und Bestimmung des Gesch- 
lechts. Mitt. Naturf. Ges. Bern, 1—39 (1916b). 

- Über die Eibildung bei Bonellia viridis. Verh. physik.-med. Ges. 
Würzburg 45, 103 bis HO (1917a). 

- Echiurus abyssalis Skor. in Fauna und Flora des Golfes von 
Neapel. 34. Monographie, 1. Teil (1917b). 

- Theodor Boveris Lehrtätigkeit. „Erinnerungen an Theodor 
Boveri"', Tübingen, Verlag von J. C. B. Mohr (1918). 

— Stammes geschichtliche Entwicklung des mittleren Keimblatts bei 
wirbellosen Tieren auf Grund neuer Beobachtungen an der Gruppe 
der Echiuroiden. Mitt. Naturf. Ges. Bern, 1—2 (1919a). 

— Beiträge zur Entwicklungs- und Stammesgeschichte der wir- 
bellosen Tiere. Sitzungsber. physik.-med. Ges. Würzburg, 
27. März 1919b. 

— Was haben die biologischen Naturwissenschaften an fester Er- 
kenntnis für die Bildung einer Weltanschauung zu bieten? Aarauer 
Stud.-konf. 5—46 (1920a). 

- Über mendelnde Raupenrassen bei Lymantria dispar (Schwamm- 
spinner). Festschr. für Zschokke Nr. 37 (1920b). 

- Über die experimentelle Erzeugung und Entwicklung von Triton- 
Bastarden ohne mütterliches Kernmaterial. Verh. Schweiz. Naturf. 
Ges. Neuenburg, 1—3 (1920c). 

- Zur Kremation Th. Studers, 14. Februar 1922. 

- Über die Herstellung und Aufzucht eines haploiden Triton 
taeniatus. Verh. Schweiz. Naturf. Ges. Bern, 248—249, 2. Teil 
(l ( >22b). 

Über die Leistungen der experimentellen Zoologie. „Neue Zürcher 
Zeitung", L43. Jg., Nr. 1257 (1922c). 






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VERZEICHNIS DER PURLIKATIONEN VON F. BALTZER 11 

Baltzer, F., Beiträge zur Sinnesphysiologie und Psychologie der 
Webespinnen. Mitt. Naturf. Ges. Bern, 1—25, Heft 10 (1923a). 

— Zur Entwicklungsgeschichte und Auffassung des Männchens der 
Bonellia. Verh. d. D. Zool. Ges. e. V. 28, 65—68 (1923b). 

— Über Verhalten und Psyche niederer Tiere. „Der kleine Bund", 
Jg. 5, Nrn. 4 und 5 (1924a). 

— Über die Giftwirkung weiblicher BoneWidi-Gewebe auf das Bonellia- 
Männchen und andere Organismen und ihre Beziehung zur Be- 
stimmung des Geschlechts der Bonellienlarve. Mitt. Naturf. Ges. 
Bern, 1—20, Heft 8 (1924b). 

— Untersuchungen über die Entwicklung und Geschlechtsbestimmung 
der Bonellia. Pubbl. Staz. Zool. Napoli 6, 223—286 (1925a). 
Über die Giftwirkung der weiblichen Bonellia und ihre Beziehung 
zur Geschlechtsbestimmung der Larve. Rev. suisse zool. 32, 87 — 93 
(1925b). 

Vererbungserscheinungen bei Tieren und Mensch. „Der kleine 
Bund", 1925c. 

— Über die V ermännlichung indifferenter BoneMid,- Larven durch 
Bowellm- Extrakte. Rev. suisse zool. 33, 359 — 374 (1926). 

— Zucht- und Versuchsmethoden (Geschlechtsbestimmung ) bei Bonel- 
lia. Zuchtmethoden bei Thalassema und Echiurus. Handb. biol. 
Arbeitsmethoden, Abt. 9, Teil 5, 431—442 (1928a). 

— Die Wegwespe und die Spinne. „Der kleine Bund", Jg. 9, Nr. 53 
(1928b). 

— Neue Versuche über die Bestimmung des Geschlechtes bei Bonellia 
viridis. Rev. suisse zool. 35, 225—231 (1928c). 

— Dr. h. c. Johann Büttikofer, 1850 — 1927. Nekrol. z. d. Verh. 
Schweiz. Naturf. Ges., Lausanne 1928d, 2. Teil, Anhang S. 
14—26. 

— Über metagame Geschlechtsbestimmung und ihre Beziehung zu 
einigen Problemen der Entwicklungsmechanik und Vererbung. 
Verh. d. D. Zool. Ges., 32. Jahresvers., 273—325 (1928e). 

Bartels M. und Baltzer F., Über Orientierung und Gedächtnis der 

Netzspinne Agelena labyrinthica. Rev. suisse zool. 35. 247 — 258 

(1928). 
Baltzer F., Über die Entwicklung des Trïtonmerogons Triton 

taeniatus Ç x cristatus $. Rev. suisse zool. 37, 325 — 332 

(1930a). 



12 W. HUBER UND P. A. TSCHUMI 

Baltzer, F., Über die Orientierung der Trichter spinne Agelena 
labyrinthica (Cl.) nach der Spannung des Netzes. Rev. suisse 
zooì. 37, 363—369 (1930b). 

— Die Zusammenarbeit von Plasma and Kern in der tierischen 
Entwicklung. Mitt. Naturf. Ges. Bern, 10—12 (1930c). 

- Die Sprache der lebenden Natur. „Der kleine Bund", Jg. 12, 
Nr. 20 (1931a). 

- Die neuen naturwissenschaftlichen Institute an der Muldenstrasse. 
Berner Schulbl., 64. Jg., 350—352 (1931b). 

— Entwicklungsmechanische Untersuchungen an Bonellia viridis. 
/. Die Abhängigkeit der Entwicklungsgeschwindigkeit und des 
Entwicklungsgrades der männlichen Larve von der Dauer des 
Rüsselparasitismus. Rev. suisse zool. 38, 361 — 371 (1931c). 

— Das Zoologische Institut. „Der Bund", Nr. 544 (Die neuen 
Hochschulbauten in Bern), S. 8 (1931d). 

— Über die ohne Rüsselparasitismus entstehenden Spätmännchen 
(genetische Männchen) der Bonellia viridis. Rev. suisse zool. 39, 
281—305 (1932). 

- Über die Entwicklung von Triton- B astar den ohne Eikern. Verh. 
d. D. Zool. Ges., 119—126 (1933a). 

- Demonstration von männlichen Bonellialarven. Rev. suisse zool. 
40, 243—246 (1933b). 

- Über die Zuchtmöglichkeit der Bonellia viridis Ç vom Ei bis zum 
erwachsenen Zustand. Rev. suisse zool. 41, 407 — 409 (1934a). 

- Über die Entwicklung der Bastardkombination Triton palmatus 
Ç X Salamandra maculosa <J. Rev. suisse zool. 41, 405 — 406 
(1934b). 

- Priapulida. Sipunculida. Echiurida. Handb. Zool., begr. v. 
W. Kükenthal, 2,2. Hälfte 1 (9) — 168 (9), (1934c). 

- Experiments on S ex- Development in Bonellia. The Collecting 
Net 10, Nr. 3, 3—8 (1935). 

- Wissenschaft und Sommerfrische bei den amerikanischen Biologen. 
„Der kleine Bund", Jg. 17, Nr. 20 (1936a). 

- Über die Universitäten in den Vereinigten Staaten. „Der kleine 
Bund", Jg. 17, Nr. 41 (1936b). 

Baltzer F., Zum Gedächtnis Dr. h.c. Fritz Leuenbergers. Mitt. 
Naturf. Ges. Bern, 135—142 (1936c). 

Dr. G. Surbeck, eidg. Fischereiinspektor, 1875—1936. Mitt. 
Naturf. Ges. Bern, 1.21 bis 134 (1936d). 






VERZEICHNIS DER PUBLIKATIONEN VON F. RALTZER 13 

Baltzer F. und de Roche V., Über die Entwicklungsfähigkeit 
haploider Triton alpestris- Keime und über die Aufhebung der 
Entwicklungshemmung bei Geweben letaler bastard-merogonischer 
Kombinationen durch Transplantation in einen normalen Wirt. 
Rev. suisse zool. 43, 495—505 (1936). 

Zurbuchen K. und Baltzer F., Das Tempo der männlichen, 
weiblichen und intersexuellen Differenzierung bei Bonellia viridis 
und die Goldschmidtsche Theorie der Geschlechtsbestimmung. 
Rev. suisse zool. 43, 489—494 (1936). 

Baltzer F., .Entwicklungsphysiologische Analyse der Intersexualität. 
Rev. suisse zool. 44, 331—352 (1937a). 

— Analyse des Goldschmidtschen Zeitgesetzes der Intersexualität 
auf Grund eines Vergleiches der Entwicklung der Bonellia- und 
Lymantria- Inter sexe. — Zeitlich gestaffelte Wirkung der Gesch- 
lechtsfaktoren (Zeitgesetz) oder Faktorengleichzeitigkeit (Gen- 
Gleichgewicht). Wilhelm Roux' Arch. f. Entw. mech. der Orga- 
nismen 136, 1—43 (1937b). 

— Entwicklungsmechanische Untersuchungen an Bonellia viridis. 
777". Über die Entwicklung und Bestimmung des Geschlechts und 
die Anwendbarkeit des Goldschmidtschen Zeitgesetzes der Inter- 
sexualität bei Bonellia viridis. Pubbl. Staz. Zool. Napoli 16, 
89—159 (1937c). 

— Von der Mannigfaltigkeit des Erbgutes zur Einheit des Indivi- 
duums. Rektoratsrede, Dies acad., 26. November 1938a. 

— Die Frühentwicklung des Bastards Triton cristatus Ç X Triton 
palmatus g. Rev. suisse zool. 45, 391—394 (1938b). 

— Transplantationen zwischen Axolotl und Triton. Verh. Schweiz. 
Naturf. Ges., Chur, 189—190 (1938c). 

— Die Naturkunde als Schule der Beobachtung und des realen 
Denkens. Berner Schulbl. 71, 775—778 und 791—793 (1939). 

Baltzer F., Schönmann H., Lüthi H. und Boehringer F., Ana- 
lyse der nuklearen Letalität bei Urodelenb astar den. Arch. exp. 
Zellf. 22, 276—281 (1939). 

Baltzer F., Über erbliche letale Entwicklung und Austauschbarkeit 
artverschiedener Kerne bei Bastarden. Naturwiss. 28, ill — 187 
und 196—206 (1940a). 

— Das Problem der Teilidentität artverschiedener Kerne im Lichte der 
Entwicklung embryonaler Bastardtransplantate. Boll. Soc. ital. 
Biol. sper. 15, 39—47 (1940b). 



14 W. HUBER UND P. A. TSCHUMI 

Baltzer, F., Über das Verhalten ordnungsfremder Pigmentzellen bei 
Amphibienlarven (Austausch von Ganglienleiste zwischen Hyla 
und Urodelenj. Verh. Schweiz. Naturf. Ges. Locarno, 177 — 180 
(1940c). 

- Dank an die Zoologische Station Neapel. Naturwiss. 28. 799 
(1940d). 

- Die Heimatabteilung des Naturhistorischen Museums in Bern. 
..Der Bund", 92. Jg., Nrn. 72 und 76 (1941a). 

- Hans Spemann, der Entdecker des Organisators im tierischen Ei, 
1 12. September 1941. „Der kleine Bund", 22. Jg., Nr. 40, 317 — 
319 (1941b) 

- Untersuchungen an Chimären von Urodelen und Hyla. Rev. 
suisse zool. 48, 413 bis 482 (1941c). 

- Anton Dohrn. „Der kleine Bund", 22. Jg., Nr. 1, 1—8 (1941d). 

— Über die Pigmentierung merogonisch haploider Bastarde zwischen 
der schwarzen und weissen Axo\ot\rasse. Verh. Schweiz. Naturf. 
Ges., Basel, 169—171 (1941e). 

- Zum Gedächtnis Hans Spemanns (| 12. 9. 1941). Naturwiss. 30, 
229—239 (1942a). 

- Über Einheit und Spezialisation in der tierischen Entwicklung. 
Verh. Schweiz. Naturf. Ges., Sitten, 59—66 (1942b). 

- Erfahrungen der neueren Erbforschung und ihre Verwendbarkeit 
in der Haustierzucht. 

— Der Maler Leo Steck. „Der kleine Bund", 24. Jg., Nr. 46, 366 
(1943a). 

- Erbgut und Umwelt, Faktoren der menschlichen individuellen 
Entwicklung. Jahrb. Ver. Schweiz. Gym.-lehrer, 15 — 47 (1943b). 

- Weitere Beobachtungen an Pigmentchimären von Amphibien. 
3. Jahresb. Schweiz. Ges. Vererbungsf. 18, 664 — 671 (1943c). 

- Forschung und Leben. «Der kleine Bund", 24. Jg., Nr. 51, 
405—406 (1943d). 

- Über Entwicklung und Funktion verpflanzter Organe im Organis- 
mus artfremder Wirte (Transplantationen zwischen Unken- und 
Molchkeimen). Sitzung Naturf. Ges. Zürich, 7. Januar 1946. 

- Weitere Beobachtungen an merogonischen Bastarden der schwarzen 
und weissen A.xo\oi\rasse. Rev. suisse zool. 54, 260 — 269 (1947). 
Entwicklungsphysiologische Analyse von Artbastarden. XIII e Con- 
grès ml. zool., 21 27. Juli 1948. 



VERZEICHNIS DER PUBLIKATIONEN VON F. RALTZER 15 

Baltzer, F., Entwicklungsphysiologische Beiträge zum Problem der 
Evolution. Sitzung Naturf. Ges. Zürich, 7. November 1949a. 

— Die freilebenden Säugetiere der Schweiz. .,Der Bund", Nr. 591, 
Jg. 1949b. 

Baltzer F., Andres G. und Roth H., Über Entwicklung und 
Funktion xenoplastischer Organe in Triton- Bombinator- Chi- 
mären. Proc. 8. Internat. Congress Gen. (Hereditas, Suppl. 148 — 
155 (1949). 

Baltzer F., Chimären und Merogone bei Amphibien. Rev. suisse 
zool. 57, 93—114 (1950a). 

— Über Bildlingsprobleme in den USA. Berner Scbulbl., 83. Jg., 
585—600 (1950b). 

— Entwicklungsphysiologische Betrachtungen über Probleme der 
Homologie und Evolution. Rev. suisse zool. 57, 451 — 477 (1950c). 

Baltzer F. und Schönmann W., Über die Letalität des Bastards 
Triton palmatus Ç x Salamandra atra (J. Rev. suisse zool. 54, 
495—502 (1951). 

Baltzer F. und Chen P. S., Chimärische Haftfäden bei Triton- 
Unken- Chimären. Exper. 7, 140 (1951). 

Chen P. S. und Baltzer F., Investigations on the determination of 
the adhesive glands in Bombinator pachypus ( Xeno plastic 
transplantations ) . Rev. suisse zool. 58, 522 bis 529 (1951). 

Baltzer F., Entwicklungsphysiologische und genetische Betrach- 
tungen zur Bildung geistiger Eigenschaften beim Menschen. Verh. 
Schweiz. Naturf. Ges. Bern, 11—25 (1952a). 

— Einige Beobachtungen über Sicheltänze bei Bienenvölkern verschie- 
dener Herkunft. Arch. Jul.-Klaus-Stiftung 27, 197—206 (1952b). 

— Experimentelle Beiträge zur Frage der Homologie. Exper. #, 
285—324 (1952c). 

— The behaviour of nuclei and cytoplasm in amphibian interspecific 
crosses. Symp. Soc. exp. Biol. Nr. 6, 230—242 (1952d). 

Baltzer F., Harding C. und Meyer P., Über die Letalität und das 
Verhalten der Kerne beim Seeigelbastard Psammechinus X Arba- 
cia. Mitgeteilt Jahres vers. Schweiz. Zool. Ges., Basel, 8. März 
1953. Rev. suisse zool. 60 (1953). 

Chen P. S. und Baltzer F., Chimärische Haftfäden nach xeno- 
plastischem E ktoder maustausch zwischen Triton und Bombinator. 
Wilh. Roux' Arch. Entw. mech. 147, 214—258 (1954). 



16 W. HUBER UND P. A. TSCHUMI 

Baltzer F., Harding C, Lehmann H. E. und Bopp P., Über 

Entwicklungshemmungen der Seeigelbastarde Paracentrotus $ X 
Arbacia <J und Psammechinus $x Arbacia $. Rev. suisse zool. 61, 
402—416 (1954). 

Baltzer F., Finalisme et physicisme (Symposium veranstaltet 
von der Schweiz. Ges. zur Pflege der Logik und Philosophie der 
Wissenschaften). Verh. Schweiz. Naturf. Ges., Porrentruy, 
94—98 (1955a). 
- Theodor Boveri (Ein Wegbereiter der Vererbungs- und Zellfor- 
schung). Gestalter unserer Zeit Bd. 4: Erforscher des Lebens 
183—192, Oldenburg (1955b). 

Baltzer F. und Bernhard M., Weitere Beobachtungen über Leta- 
lität und Vererbungs -Richtung beim Seeigelbastard Paracentrotus 
9 X Arbacia <$. Exp. Cell Research, Suppl. 3, 16—26 (1955). 

Baltzer F., Über Xenoplastik, Homologie und verwandte stammes- 
geschichtliche Probleme. (H. Bluntschli zum 80. Geburtstag), 
Mitt. natforsch. Ges. Bern, NF 15, 1—23 (1957). 

Chen P. S. and Baltzer F., Species-specific différencies in free 
amino-acids and peptides in sea-urchin eggs and embryos (pure 
species and hybrids). Nature 181, 98—100 (1958). 

Baltzer F., Chen P. S. and Whiteley A. H., Biochemical Studies 
on sea-urchin hybrids. Exp. Cell Research, Suppl. 6, 192 — 209 
(1958). 

Whiteley A. H. and Baltzer F., Development, respiratory rate 
and content of desoxy ribonucleic acid in the hybrid Paracentrotus 
? X Arbacia <?. Pubbl. Staz. zool. Napoli 30, 402 (1958). 

Baltzer F. und Chen P. S., Über das zytologische Verhalten und die 
Synthese der Nukleinsäuren bei den Seeigelbastarden Paracen- 
trotus $ x Arbacia <$ und Paracentrotus ? X Sphaerechinus <£. 
Rev. suisse zool. 67, 183—193 (1960). 

Baltzer F., Chen P. S. und Tardent P., Embryonalentwicklung, 
DNS-Synthese und Respiration des Bastards Arbacia Ç X Para- 
centrotus çj mit Vergleichen zu anderen Seeigelbastarden. Arch. 
.Jiil.-Klaus-Stiftg. 36, 126—135 (1961). 

Baltzer F., Zur Geschichte der Chromosomenlehre. Verh. Schweiz. 
Naturf. Ges. Scuol. 154—155 (1962a). 

Theodor Boveri (Leben und Werk eines grossen Biologen 1862 — 
1915). In: Grosse Naturforscher lid. 25, Stuttgart (1962b). 



VERZEICHNIS DER PURLIKATIONEN VON F. RALTZER 17 

Chen P. S. and Baltzer F., Experiments concerning the incorpora- 
tion of labelled Adenine into ribonucleic acid in normal sea- 
urchin embryos and in the hybrid Paracentrotus Ç x Arbacia <?. 
Experientia 18, 522 (1962). 

Baltzer F. und Huber W., Prof. Dr. Franz Baumann 1885 — 1961. 
Mitt, natforsch. Ges. Bern NF 19, 167—177 (1962). 

Baltzer F., Theodor Doveri und die Entwicklung der Chromosomen- 
theorie der Vererbung. (Zu Boveris 100. Geburtstag am 12. Ok- 
tober 1962). Naturwiss. 50, 141—146 (1963a). 

— Theodor Boveri. Mitt. Verh. D. Biol. (Beilage z. Naturw. 
Rundsch.) 385—392 (1963b). 



Arbeiten, unter der Leitung 
von Prof. F. Baltzer entstanden (1923-1959) 

Junker H., Cytologische Untersuchungen an den Geschlechtsorganen 
der halbzwitterigen Steinfliege Perla marginata (Panzer). Arch. 
Zellf. 17 (1923). 

Fan KH auser G., Analyse der physiologischen Polyspermie des 
Triton-Eies auf Grund von Schnürungsexperimenten. Wilh. Roux' 
Arch. Entw. mech. 105, 501—580 (1925). 

Haemmerli-Boveri V., Über die Determination der sekundären 
Geschlechtsmerkmale (Brutsackbildung) der weiblichen Wasser- 
assel durch das Ovar. Z. vergi. Physiol. 4, 668—698 (1926). 

Bartels M., Sinnesphysiologische und psychologische Untersu- 
chungen an der Trichterspinne Agelena labyrinthica (CL). Z. 
vergi. Physiol. 10, 527—593 (1929). 

— Über den Fressmechanismus und den chemischen Sinn einiger 
Netzspinnen. Rev. suisse zool. 37, 1 — 42 (1930). 

Michel F., Über die Larve und die Entwicklung des Männchens der 
Bonellia fuliginosa Rol. Pubbl. Staz. Zool. Napoli 10, 1 — 45 
(1930). 

Hadorn E., Über Organentwicklung und histologische Differenzierung 
m transplantierten merogonischen Bastard-Geweben [Triton pal- 
matus Ç X Triton cristatus <$]. Wilh. Roux' Arch. Entw. mech. 
125, 495—565 (1932). 

Holzapfel M., Die nicht-optische Orientierung der Trichterspinne 
Agelena labyrinthica (CL). Z. vergi. Physiol. 20, 55—116(1933). 



18 W. HUBER UND P. A. TSCHUMI 

Glaus H., Erzeugung, Organisation und Entwicklungsmechanik der 
Rüsselzucht- Intersexe von Bonellia viridis. Pubbl. Staz. Zool. 
Napoli 13, 39—113 (1933). 

Loosli M., Über die Entwicklung und den Bau der indifferenten und 
männlichen Larven von Bonellia viridis Rol. Pubbl. Staz. Zool. 
Napoli 15, 16—59 (1934). 

Nowinski W. W., Die ver männlichende Wirkung fraktionierter 
Darmextrakte des Weibchens auf die Larven der Bonellia viridis. 
Pubbl. Staz. Zool. Napoli 14, 110 bis 145 (1934). 

Zimmermann E. W., Untersuchungen über den Bau des Mund- 
höhlendaches der Gewebespinnen. Rev. suisse zool. 41, 149 — 176 
(1934). 

Curry H. A., Über die Entkernung des Tritoneies durch Absaugen 
des Eifleckes und die Entwicklung des Tritonmerogons Triton 
alpestris $ X Triton cristatus g. Wilh. Roux' Arch. Entw. 
mech. 134, 694—715 (1936). 

Hadorn E., Die entwicklungsphysiologische Auswirkung der dis- 
harmonischen Kern- Plasmakombination beim B astar dmerogon Tri- 
ton palmatus Ç x Triton cristatus $. Wilh. Roux' Arch. Entw. 
mech. 136, 400—489 (1937). 

de Roche V., Differenzierung von Geweben und ganzen Organen in 
Transplantaten der bastardmerogonischen Kombination Triton 
alpestris Ç x Triton palmatus çj. Wilh. Roux' Arch. Entw. 
mech. 135, 620—663 (1937). 

Zurbuchen K., Entwicklungsmechanische Untersuchungen an Bonel- 
lia viridis. -- 77. Entwicklung der Intersexe und sexuelle Varia- 
bilität bei Bonellia viridis in Versuchen mit abgekürztem Rüssel- 
parasitismus. Pubbl. Staz. Zool. Napoli 16, 28 — 79 (1937). 

Boehringer F., Über die Kernverhältnisse und die Entwicklung der 
merogonischen Amphibienbastarde Triton Ç x Salamandra $. 
Wilh. Roux' Arch. Entw. mech. 138, 376—422 (1938). 

Lüthi H. R., Die Differenzierungsleistungen von Transplantaten 
der letalen Bastardkombination Triton Ç X Salamandra £. Wilh. 
Roux' Arch. Entw. mech. 138, 423 bis 450 (1938). 

Schönmann W., Der diploide Bastard Triton palmatus Ç x Sala- 
mandra <J. Wilh. Roux' Arch. Entw. mech. 138, 345—375 
(1938). 

Lei im; i. r geh T., Das \ erhalten der Farbzellen von Triton in Larven 
'Irr Unke Bombinator pachypus bis zur Metamorphose. Mit- 



VERZEICHNIS DER PUBLIKATIONEN VON F. BALTZER 19 

geteilt Jahresvers. Schweiz. Zool. Ges., Freiburg, 28. und 
29. März 1942. Rev. suisse zool. 49, (1942). 

Rosin S., Experimente zur Entwicklungsphysiologie der Pigmen- 
tierung bei Amphibien. Rev. suisse zool. 50, 485 — 578 (1943). 

Stauffer E., Versuche zur experimentellen Herstellung haploider 
Axolotl- Merogone. Rev. suisse zool. 52, 231—327 (1945). 

Andres G., Untersuchungen an Chimären von Triton und Bombi- 
nator. /. Entwicklung xeno plastischer Labyrinthe und Kopf- 
ganglien. Genetica 24, 2—148 (1948). 

Wagner G., Die Bedeutung der Neur alleiste für die Kopfgestaltung 
der Amphibienlarven. Rev. suisse zool. 56, 519 — 620 (1949). 

Roth H., Die Entwicklung xeno plastischer Neuralchimären. Rev. 
suisse zool. 57, 623 bis 684 (1950). 

Andres G., Untersuchungen an Chimären von Triton und Bombi- 
nator. //. Die funktionelle Einordnung von ordnungsfremden 
Labyrinth- Akustikus- Systemen. Z. vergi. Physiol. 32, 1 — 28 
(1950). 

Morgenthaler H. U., Zytologische und histochemische Unter- 
suchungen an diploiden und haploiden Keimen von Triton alpes- 
tris. Rev. suisse zool. 58, 572—604 (1951). 

Wagner G., Chimärische Zahnanlagen aus Triton- Schmelzorgan und 
Bombinaior papille. J. Embryol. and exp. Morph. 3, 160 — 488 
(1955). 

Eymann H., Weitere Untersuchungen an xeno plastischen Neural- 
chimären von Triton und Bombinator. Wilh. Roux' Arch. Entw. 
mech. 149, 267—332 (1957). 

Henzen W., Transplantationen zur entwicklungsphysiologischen 
Analyse der larvalen Mundorgane bei Bombinator und Triton. 
Wilh. Roux' Arch. Entw. mech. 149, 387—442 (1957). 

Wagner G., Untersuchungen an Bombinator--Triton-C7umärett. Das 
Skelett larvaler Triton- Köpfe mit Bombinator- Mesoderm. Wilh. 
Roux' Arch. Entw. mech. 151, 136—158 (1959). 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 21 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 1. — Mars 1964 



An analysis of the role of sulfate in the 

embryonic differentiation of the sea urchin 

(Paracentrotus lividus) 

by 

John RUNNSTRÖM, Sven HÖRSTADIUS, Janis IMMERS and 
Molly FUDGE-MASTRANGELO * 

The Wenner-Green Institute, University of Stockholm, 
and Zoological Institute, University of Uppsala 

With 17 text figures. 



Herbst (1904) first described the effect of lack of sulfate on the 
development of the sea urchin. He reared the larvae in artificial 
sea water devoid of sulfate ions. It turned out that sulfate belongs 
to the ions necessary for the sea urchin development, but the effect 
of its absence became evident only in late blastula and following- 
stages. Herbst, who gave a careful description of the disturbances 
which occur, found that the larvae reared in sulfate-free sea water 
become radialized or animalized (according to Lindahl's (1933) 
terminology). In the former case, the proportions between ecto- 
derm and endo-mesoderm are not or only slightly changed but the 
bilateral organization of the larva is suppressed. The normal 
predominance of the two centers of skeleton formation is lacking: 
a certain number of smaller triradiate pieces appear. No arms are 
formed and the acron region is hypertrophic to a varying extent. 
A pronounced animalization means that the endomesoderm is 



1 Present address: Dept. of Biology, Yale University, New Haven. Conn. 
Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 3 



22 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

decreased or suppressed with a corresponding enlargement of the 
ectoderm in which the animal character is reinforced, particularly 
by an extension of the acron area. This area is carrier of the stereo- 
cilia and the degree of extension of the tuft of stereocilia has served 
as a semiquantitative measure of the degree of animalization 
(Hörstadius. 1935). Radialization represents a weaker degree 
of animalization. Bäckström (1953) found, for example, that 
eggs and larvae are sensitive to the animalizing action of 0-iodoso- 
benzoate only during a certain limited period of the development. 
Radialization may result either because the agent was used in a 
concentration too low to produce the full effect or in periods of 
decreased susceptibility. Under the effect of sulfate free sea water 
similar transitions between different degrees of animalization and 
radialization were found. 

Lindahl (1936) made important contributions to the analysis 
of the role of sulfate in the sea urchin development, cf. further 
Lindahl and Stordahl (1937), Swedmark (1954) and Lindahl's 
comprehensive survey of the developmental physiology of the sea 
urchin (1941). The main points established in the work referred 
to are the following: There is a decline in respiration when the effect 
of lack of sulfate becomes visible. This is due to the production 
of harmful substances in the vegetal region. These substances 
spread to and damage also the animal region. A separated animal 
fragment is more resistant to lack of sulfate than is the animal 
region of a non-fragmented egg, whereas vegetal halves differentiate 
less and are more strongly injured in sulfate free medium than are 
the animal halves. Eggs reared in sulfate free medium release 
more harmful substances than do eggs developing in normal sea 
water. Sulfate seems to serve as a detoxifying agent. Swedmark 
(1954) demonstrated that the incorporation of 35 S-labelled sulfate 
increases at the stage when the sea urchin embryo commences to 
be sensitive to lack of sulfate. These studies tended to demons- 
trate that specific differences in metabolism prevail between animal 
and vegetal regions of developing sea urchin eggs. The red pig- 
ment thai appears in a number of mesenchyme cells is a typical 
produci of vegetal metabolism; its dependence on the presence 
of sulfate was earlier demonstrated by Herbst. One of these 
writers, [mmers (1961 a), has made a more elaborate study of the 
incorporation of 36 S-labelled sulfate and pointed out certain 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 23 

correlations between rate of incorporation and morphogenetic 
events. Moreover a combined autoradiographic and histochemical 
study (Immers, 1961 b) has allowed certain inferences concerning 
localization and role of sulfated compounds. These have essen- 
tially the character of macromolecular sulfated polysaccharides 
which combine with proteins and probably also with lipids. 

Lindahl's work was an attempt at characterizing the different 
metabolic patterns prevailing in the animal and vegetal regions of 
developing sea urchin eggs and larvae. When continuing this 
work it seemed in first place urgent to make observations on a 
larger scale of the differences in morphogenesis in animal and 
vegetal halves reared in normal or sulfate free sea water. These 
studies should appropriately be combined with observations on 
incorporation of isotopically labelled precursors. First, 14 C-amino 
acids were tested. Their incorporation should give an indication 
of the rate of protein synthesis in developing eggs or fragments. 
The rate of incorporation would inform about the direct or indirect 
effect of sulfated compounds (mainly sulfated polysaccharides 
according to Immers (1962)) on the protein metabolism which is 
the basic event in differentiation. Although the morphogenetic 
studies were carried to a certain completion, the incorporation 
experiments are more incomplete. Work is in progress with the 
aim of extending the present study. 



I. MATERIAL, METHODS and DESIGNATIONS 

The gametes of Paracentrotus lividus served as material. The 
eggs were filtered through bolting silk and washed repeatedly in 
sea water. Dry sperm was collected from testes; it was diluted 
before use. Some minutes after insemination, the fertilization 
membrane was removed mechanically from the eggs that were to 
be separated into animal and vegetal halves. The separation was 
carried out with the glass needle technique (cf. Hòrstadius, 1935. 
1949, 1950) in the 16-32 cell stage after previous transfer to Ca-free 
sea water. After the operation the halves were transferred to 
artificial sea water, containing or lacking sulfate. The artificial sea 
water had the composition indicated by Runnstròm (1928) on 
basis of personal communication from Bialascewicz. When sea 



■Vi 



J. RUNNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



water devoid of sulfate was prepared, MgS0 4 was replaced by an 
equivalent amount MgCl 2 . Hydrolyzed 14 C-labelled algal protein 
served as material for the study of the incorporation of amino 
acids. Each test contained 0.5 \±C 14 C per ml. The exposure 
lasted for 30 minutes at 19°. The eggs were thereafter fixed in a 
modified Kahle solution (cf. Immers 1961b); 5-10 minutes later 
the eggs were transferred to Carnoy's fixation liquid, thereafter 
in alcohol 95 per cent and finally in absolute alcohol. The embryos 
were thereafter put on round coverslips and dried (cf. Markman, 
1961). Furthermore they were extracted with water (for one hour) 
and subsequently with 5 per cent trichloracetic acid (70-80° C) for 
45 minutes. The number of embryos on the coverslip (varying 
between 20-40) was determined and the number of counts assayed 
in a gas flow counter. The number of counts was referred to 
100 larvae. 

The operated embryos or larvae were outlined with the help of 
a camera lucida. A number of operated larvae were also studied in 
phase contrast. The treatment of an embryo with sulfate-con- 
taining or sulfate-free sea water will often be indicated below by 
putting ( + SO4) or (-SO 4) behind the designation of stage etc. 
The " animal halves " and " vegetal halves " (sometimes abbre- 
viated An and Veg) were considered to represent half the volume 
of the original embryo. P is sometimes used as abbreviation of 
" polysaccharide ", PS of " polysaccharide sulfate " and Pr 1 of 
such proteins that combine with polysaccharide sulfate. 

It is proposed to regard all stages, with inclusion of the prism 
stage, as embryonic, whereas the larval stages begin with the 
appearance of arms (1. larval or pluteus stage). 

In the description of abnormal larvae, particularly vegetal 
halves in sulfate free sea water, certain difficulties arose. A 
region of the ectoderm that consists of continuous columnar epi- 
thelium will be called acron if it has an animal position and oral if 
it extends also in more vegetal direction. The remainder of ecto- 
derm that consists of a pavement epithelium of characteristic form 
will be called " aboral ectoderm ". The designations "oral" and 
" a bora I " may not seem appropriate in this context as the per- 
tinent larva do not develop a mouth, but the regions are certainly 
homologous bo the oral and aboral regions of normal larvae. 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 25 

II. RESULTS 

a) Development of whole eggs in S0 4 -free sea water 

This section presents some characteristic features in the effect 
of sulfate free sea water. 

Fig. 1 represents a control larva in normal sea water, 26 hours 
after fertilization. It is in the prism stage with clearly developed 
bilateral symmetry. Figs. 2-4, on the other hand, represent larvae 
of about the same age that had been transferred from normal sea 
water to artificial sulfate-free sea water without washing in this 
latter. This means that the medium still contained low concen- 
trations of sulfate ions. These larvae are rather radially symme- 
trical. This is manifested, for example, by the lack of the two 
symmetrical centers of skeleton formation. This agrees so well 
with Herbst's description that details are not necessary. Howe- 
ver, attention was paid to the fact that a considerable extension of 
the ciliary tuft may occur, although the archenteron seems to be of 
normal or almost normal size. The following experiment was 
carried out in order to assure that the endomesoderm had its 
normal delimitation. In the 64-cell stage, the 8 veg 2 cells -f- micro- 
meres (cf. Hörstadius, 1935) were separated from the rest of the 
egg, stained in Nile blue sulfate and then brought back to their 
normal place. Seven eggs so treated were reared to gastrulae and 
the boundary between ecto- and endoderm was found to be at the 
normal level as shown in Fig. 7a and b. Fig. 7b shows the extension 
of the ciliary tuft beyond the area it normally occupies. 

When the eggs were washed in sulfate free sea water before the 
final transfer to sulfate-free sea water the animalization of the 
larvae was much more pronounced than in the cases of Figs. 2-4 
and 7. The acron region was enlarged so that the ciliary tuft often 
covered about half the surface of the larva. The primary mesen- 
chyme cells remained attached to each other, and this group of 
cells detached themselves rather slowly from their site of immigra- 
tion. A narrow invagination was confined to the central part of the 
vegetal region. It represented a rudimentary archenteron, on the 
top of which the group of primary mesenchyme cells was located. 
The general form of the larvae is shown in Figs. 5 and 6. In the 



26 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 




.. 1. Bilateral late gastrula or prism stage from a culture reared in 
normal sea water. Fig. 2-4. — Gastrulae from a test culture transferred 
'".H after fertilization into sulfate free sea water. The last traces of sulfate 
had not been removed by washing the eggs. Fig. 5-6. — Animalized 
embryos from ;i culture transferred soon after fertilization into sulfate 
free sea water followed by a washing in this medium. Fig. 1-6 .'{20 x. 






AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



27 



latter some triradiate skeleton rudiments were distinguished. 
These arise when the primary mesenchyme cells eventually disso- 
ciate and spread from their original central position. 





Fig. 7. 

Staining of the veg 2 cell ring of an embryo treated with sulfate free sea 
water in the same way as the larve of Fig. 2-4; b, The whole endoderm 
stained in the late gastrula stage proving that no part of the presumptive 
endoderm has been converted into ectoderm. 320 x . 



b) Development of animal and vegetal halves 

IN SULFATE-FREE SEA WATER 



The first experiments were carried out in the spring of 1961, 
another series resulted from the work in the spring season of 1962. 
The two series were carried out by two different workers (M. Mas- 
trangelo 1961 and S. Hörstadius 1962). Different judgement 
seems to have influenced the results only to a slight extent. It 
was obvious, however, that in the two seasons the material behaved 
in slightly different ways. In 1961, the animalization tested by 
the extension of the ciliary tuft was in general strong even in the 
animal fragments reared in normal sea water. This gave no good 
opportunity for studying an increase in animalization which was 
expected to occur as a consequence of rearing the fragments in 
sulfate-free sea water. Nevertheless it was evident that, even in 
the experiments of 1961, a certain increase in animalization occurred 
in the animal halves reared in sulfate-free sea water. These latter 



28 



.1. RINNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



appeared darker in phase contrast than the animal halves reared 
in normal sea water. As earlier demonstrated (cf. Runnström 
(1957) and (1961 a)), the ectodermic cells become darker when the 
larva becomes animalized and there is a certain correlation bet- 
ween this *' darkening " and the degree of animalization. 

Tarle 1. 

Animal halves of Paracentrotus lividus (1962) reared in normal (+SO± ) 
and sulfate free sea water ( — SO± ) for about 24 hours. The figures 3/4, 
4 4 etc. indicate how great part of the area of the fragment was covered by 
acron and ciliary tuft. Their extension beyond the area found in normal 
whole larves is a measure of the degree of animalization. The figures 
indicate the number of embryos within the different categories. 





3 /*- 4 -t 


1 / 


1 , / 3 


1 /4 


Vs-Ve 


Total number 
of fragments 


+ so; 
— so; 


10 
109 


46 
45 


38 
23 


54 

1 


33 




181 

178 



Tarle 2. 

Animal halves of Paracentrotus lividus (1962) reared for about 45 hours 
in normal ( -\- SO4 ) and sulfate free ( — SO^ ) sea water. The ciliary 
tuft (cf. Table 1) was replaced by motile cilia. A : the acron region 
occupied the whole area, Ba: more than half the area, Bb : less than half 
the area of the animal fragment. C : a ciliary band surrounded an oral 
field. I) : as C but a stomodcum rudiment had appeared within the oral field. 
7' he figures indicate the number of embryos within the di lièrent categories. 





\ 


\\A 


l;t 


c 


1) 


Total number 
of fragments 


so; 


36 


45 
25 


90 
12 


32 



3 



206 
190 



The tendency i<> animalization was less strong in the following 
spring s<-;is(ni (1962). The degree of animalization was estimated 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



29 



by the degree of extension of the ciliary tuft (cf. Hörstadius, 
1935). It follows from Table 1, 4-SCXT, that about half the mate- 
rial has a comparatively weak extension of the ciliary tuft such as 
1/6-1/4. In only 5 per cent of the material did the expansion 
attain the degree %-4/4. It follows from the same table how 
different the differentiation was in the — SO4 -series where the lower 
degrees of extension were hardly represented, but 61 per cent of the 
embryos attained the maximum degree of extension of the ciliary 
tuft. 

Table 2 refers to the animal halves that in 1962 had been reared 
for about 42 hours, in normal and sulfate-free sea water. Again 
a considerable difference in distribution of the material between 
the different classes occurs. In + SO4 a more symmetrical distri- 
bution with highest frequency in Bb is found, whereas in — SO4 
the greatest part of the material belongs to the extreme category A. 



Tarle 3. 

Vegetal halves of Paracentrotus lividus reared in normal (-{- SO %) and 

sulfate free sea water ( — SO %) for about 45 hours. The figures indicate 

per cent of the different categories of larvae. 



Material 
1961 


a 
Exogastrulae 


b 

Ovoid larvae 


c 
Tendency to 

pluteus 
organization 


Total number 
of fragments 


— SO| 


3 
36 


I II 

35 35 1 

70 
60 4 

64 


27% 


66 
70 


Material 
1962 


I II 2 








— SO| 


11 9 

20 

50 19 

69 


60 
36 


20 

7 


170 
112 



1 I strictly ovoid, II transition forms of different degrees to category O. 

2 I full exogastrulation, II partial gastrulation. 



30 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

Table 3 gives a survey of the distribution of ca. 45 hours old 
vegetal halves among three classes. Both the material of 1961 
and that of 1962 were included in the table. The data demons- 
trate that the development of larvae with tendency to pluteus 
organization was kept back in —SO 4. Instead the number of 
exogastrulae is considerably greater in —SO J than in + SO 4. In 
the 1962 material the exogastrulae were divided into two subclasses : 
I. where the exogastrulation was complete, and II, where the exo- 
gastrulation was partial. The subclass I dominated in —SO 4, 
whereas in -+-SO4 the material was rather equally distributed 
between the two subclasses. In 1961, on the other hand, the ovoid 
larvae were subdivided into two subclasses: I, with less differen- 
tiation, and II which is intermediary between ovoid larvae and 
those with tendency to pluteus organization. The subclasses I 
and II were equal in +SO4 whereas the subclass I with less diffe- 
rentiation predominated in —SO 4. The higher organization in 
subclass II was manifested by the subdivision of the intestine, by 
a stronger development of the skeleton and by a tendency to for- 
mation of ciliary band. 

The tendency to vegetalization was greater in the material of 
1962 than in that of 1961. Even in + SO4 there was a fair number 
of exogastrulae in the first mentioned material. This was corre- 
lated with the lower tendency for animalization that was mentioned 
above, cf. further Horstadius (1935). 

/ 2 -tests showed that the differences between the distributions 
of the different classes of larvae was highly significant in Tables 
1, 2 and 3. The data presented in the Tables of this section thus 
show definitely that rearing of the fragment embryos in S0 4 -free 
sea water causes an additional animalization of the animal halves 
and a vegetalization of the vegetal halves. 

c) Some details concerning morphogenesis in animal 

\M> VEGETAL HALVES 

Tables I and 2 give sufficient information about the variation 
of the animal halves (+SO4) and (-SO4). The former were 
swimming more actively than (he latter. This is in correlation 
to the greater extension of the tufi of non inolile stercocilia in the 
animal halves (— SO4). Often the elimination of the stercocilia 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



31 




Fig. 8. 

Animal half separated in the 16-cell stage and then reared for ca. 42 hours 
in normal sea water. Ciliary tuft replaced by motile cilia. 330 x . 




Fig. 9. 

Animal half from the same egg material as that of Fig. 7. Separated in the 
16-call stage and thereafter reared for ca. 42 hours in sulfate free sea 
water. Ciliary tuft still present. 330 x . 



was delayed in the animal halves (—SO 4). Fig. 8 represents an 
animal half (+SO 4 ) about 45 hours after insemination in which the 
cilia of the acron cells were short and motile, whereas in the animal 
half ( —SOX) of Fig. 9 the stereocilia were still present, and the 
acron covered a greater part of the area of the embryo than in the 
animal half ( + SO4). In the acron of the latter (Fig. 9) dark 



32 



J. RINNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



patches were seen. These seemed to represent nuclei with surroun- 
ding dense material, as was born out by electron microscopic 
observations. 








Fig. 10. 

«, b, c represent animal halves reared in sulfate containing sea water; d, e, 
f represent some vegetal halves reared in sulfate free sea water. 320 x . 



The vegetal halves ( + SO4) and (-SO 4), see Fig. 10 upper 
and lower row, had a greater range of variation than the corres- 
ponding animal halves. Larvae with tendency to pluteus organi- 
zation and exogastrulae may be present within the same material. 
Fig. 10 upper row represents larvae ( + SO4) of the first men- 
tioned kind. An oral field but no stomodeum had developed. The 
skeleton was almost typical (a) or typical on one side and very 
atypical on I he other (b). A third larva (c) was ovoid with radially 
symmetrical arrangemenl of rudimentary skeleton pieces. The 
exogastrula ( | S() 4 ) represented in Fig. 11 was from a batch of 
also containing larvae of the type represented im the upper 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



33 



row of Fig. 10. An aggregate of immobilized mesenchyme cells 
without recognizable boundaries was present within the everted 
intestine. Other cells had succeeded, however, in immigrating 
into the ectodermal region. These cells were separate from each 
other and several of them showed indications of pseudopodia. 




Fig. 11. 

Vegetal half. Exogastrula with 
major part of the mesenchyme 
present beneath the ectodermic 
epithelium. An, Veg. animal and 
vegetal direction; a, ectoderm- 
endoderm boundary. 500 x . 




Fig. 12. 

Larva from a test culture trans- 
ferred 60 min. after fertiliza- 
tion to sea water containing 
0.04 M Li+ and 4 x 10~ 4 M 
glutathione, returned to sea 
water without washing after 
ca. 28 hours, fixed in 4 per 
cent formaldehyde 19 hours 
later; a, ectoderm- endoderm 
boundary. 500 x . 



The interaction between ectoderm and mesenchyme was studied in 
larvae which had undergone an exposure for 28 hours to sea water 
containing 0.04 M LiCl and 4 x 10~ 4 M glutathione. After this time 
the concentration of Li and glutathione was diluted to 1/5 by adding 
sea water to the culture. This treatment brought about a rather strong 
vegetalization of the larvae. These larvae offered good opportunities 
for studying the behavior of the mesenchyme cells. Fig. 12 shows the 
ectodermal and the adjacent endodermal region of one of these larvae 
in phase contrast. The whole endoderm is pale greyish. In the ecto- 
derm there is a cap of more cylindrical cells which appear rather dark 
in phase contrast. Furthermore, mesenchyme cells with numerous 
pseudopodia show a strong phase contrast effect. These mesenchyme 
cells had migrated into the ectodermic region. Their site of origin was 



34 



J. RUNNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRA NGELO 



within the endomesodermic region, where, as in the larvae of Fig. 10, 
aggregated pale mesenchyme cells without pseudopodia were visible. 
The immigration of the mesenchyme cells into the ectoderm was observed 
in a great number of larvae. Sometimes the neck between ectodermic 
and endomesodermic region was very narrow; the migrating mesenchyme 
cells were then elongated so as to assume a thread-like shape. This 
allowed the mesenchyme cells to pass through the neck. 



An. 




Fig. 13. 

Vegetal half separated in the 16-cell 
stage and reared for ca. 42 hours 
in sulfate free sea water. An, 
Veg, animal vegetal direction; 
a. ectoderm endoderm boundary. 
480 X. 







Vegetal half from the same test cul- 
ture as the fragment represented 
in Fig. 13. An, Veg, animal and 
vegetal direction; a, ectoderm- 
endoderm boundary. 400 x . 



This digression on the behavior of the mesenchyme cells in Li 
treated larvae had the scope of demonstrating a process that 
plays a role also in the vegetal halves reared in normal sea water. 
When these have the character of exogastrulae, an immigration 
of mesenchyme cells into the ectodermal region occurs as described 
above (Fig. 11). The immigrated cells have a dark appearance in 
phase contrast. A certain opaqueness of the vegetal halves, 
however, makes its photographic demonstration more difficult than 
m t tic case of I he Li larvae. 

The behaviour of the mesenchyme cells constitutes a very 

importarli difference between the vegetal halves in sea water with 

Or without sulfate. The careful examination of a number of 

bal halves showed that changes of form and migration of 

mesenchyme cells never or only rarely occurred in vegetal halves 






AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 35 

(—SO 4). The mesenchyme cells remained aggregated or, if some 
of them were dissociated, no formation of pseudopodia and no 
" darkening " in phase contrast occurred. In many cases, it was 
difficult to delimit ecto- and endomesoderm. This did not hold, 
however, for the vegetal half (—SO 4) represented in Fig. 13. In 
this case, the endomesoderm was extended at the expense of the 
ectoderm. The archenteron contained a large aggregate of mesen- 
chyme cells. Only a small number were separated from the rest 
of the cells, but even these formed no pseudopodia and their phase 
contrast appearance did not differ from that of the rest of mesen- 
chyme cells. The vegetal halves represented in Fig. 10 d, e and f 
were rather similar to that Fig. 13. They show some different 
degrees of vegetalization. A great part of the mesenchyme cells 
have not detached themselves from the archenteron. A certain 
number are found free in the blastocoel but they show no formation 
of filopodia and no contact with the ectoderm. The vegetal cells of 
the archenteron show beginning dissociation. 

Fig. 14 represents another vegetal half (—SO 4) where a com- 
parison with other cases makes it probable that the limit between 
ectoderm and endomesoderm corresponded to the shallow constric- 
tion (a). Again a dissociation of the cells had occurred in the more 
distal region of the endomesoderm. The mesenchyme formed a 
rather continuous pathological aggregate. 

This type of vegetal halves (—SO J) was rather common in 
certain egg batches. Sometimes the impression gained was that 
the development of the ectoderm had not lagged behind that of 
the endomesoderm but obviously there was no aboral pavement 
epithelium present in this type of larva. 

Fig. 15 represents another rather different example of a 
vegetal half (—SO J). It was elongated in the animal-vegetal 
direction. The boundary between ecto- and endomesoderm may 
be at a; the subsequent region a-b should then represent a hind 
gut with cylindrical epithelial cells. Also the delimitation of the 
midgut is conjectural; it may extend between b and c. The ter- 
minal (most vegetal) region corresponds to oesophagus and coelom 
rudiment. The main part of the mesenchyme was present as a 
great rather undifferentiated clump within the midgut. Only 
vaguely were some cell boundaries distinguishable within the 
clump. Some twelve cells had, however, detached themselves and 



J. RUNNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



immigrated into the anterior region of the larva. Their surface 
was somewhat irregular but no real lobo- or filopodia were distin- 
guished (by contrast, see Fig. 11 and 
12). Some of them had developed into 
pigment cells. No trace of skeleton 
was visible, not even in the polarization 
microscope. The more distal (vegetal) 
region of the everted endomesoderm 
presented a number of dissociated 
cells. The dissociation decreased along 
a vegetal-animal gradient, as was also 
the case in the vegetal half represented 
in Fig. 14. 

Only rarely was a pronounced bila- 
teral symmetry found in vegetal halves 
subjected to sulfate-free sea water. In 
these an oral (ventral) side was distin- 
guishable by its cylindrical cells, 
whereas the aboral side was covered by a 
flat epithelium. On the oral side of the 
invaginated endomesoderm there was 
an aggregation of spherical mesenchyme 
cells, pale in phase contrast. In the 
opposite (aboral) direction the mesen- 
chyme cells were fewer, darker in phase 
contrast and evidently capable of a 
certain movement. They had the cha- 
racteristic feature of secondary mesen- 
chyme. The same kind of bipolarity 
as that described was often observed in 
embryos reared from Polyspermie eggs 
(unpublished observations). Observa- 
tions of this kind indicate that the 
aboral pavement epithelium of the ectoderm has the main induc- 
bive effeel on movements and differentiation of the secondary 
mesenchyme cells. This would also explain the degenerate state of 
I he mesenchyme in embryos of the type represented in Fig. 13and 14. 
The type of vegetal half (— S() 4 ) represented in Kig. 16 was 




Veg. 



Fig. 15. 



Vegetal half separated in the 
16-cell stage and reared for 
ca. 42 hours in sulfate free 
sea water. An, Veg, animal 
and vegetal direction; a, b 
and c Boundaries between 
ectoderm and hind gut, 
between hind- and midgut, 
and between midgut and 
oesophagus region. 680 x . 



round in low frequency. In the 



I direction a rather large 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



37 



An. 



acron plate consisting of cylindrical cells was visible, whereas the 
aboral vegetal region was constituted of flat cells. In the interior 
a rather large endomesoderm was observed. It was subdivided 
into two compartments, oesopha- 
gus and midgut, which were thick- 
walled and bulging. They were 
very rich in cells. By striking 
contrast the hind gut was very 
small ; it was built up of a rather 
small number of thin flat cells. 
This disproportion between the 
two anterior and the hind intes- 
tinal compartments may be con- 
ceived of as a vegetalization 
within the endomesodermal region 
with a tendency of suppressing the 
most animal compartment, the 
hindgut. The mesenchyme cells 
in the animal region were large 
and disordered. The fewer mesen- 
chyme cells in the aboral region 

were at least one generation more advanced with respect to cell 
division. They showed also indications of form changes. 

In Table 3, the material of vegetal halves was roughly sub- 
divided into three to four different groups. As follows from this 
section the subdivision could have been carried further. The pur- 
pose of this section was, however, to give some examples of the diffe- 
rent types observed and to convey the impression of the great 
variability of the development of the vegetal halves, particularly 
when they were reared in sulfate-free sea water. 




Vegetal half separated in the 16-cell 
stage and reared for ca. 42 hours 
in sulfate free sea water. An, 
Veg, animal and vegetal direc- 
tion, oe oesophagus, m.g. midgut 
and eg. endgut. 450 x . 



d) Incorporation of labelled amino acids into whole 

EMBRYOS, AND INTO ANIMAL AND VEGETAL FRAGMENTS REARED 
IN NORMAL AND SULFATE-FREE SEA WATER 

As described in section I embryos ( + SO4) and (—SO 4) of 
various stages were exposed for 30 minute periods to labelled 
amino acids (hydrolysate of algal proteins). 



Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 



38 



.1. RINNSTROM, S. HORSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



Table 4 brings together a number of single experiments with 
whole embryos and with animal and vegetal halves. Each one 
of these categories of embryos was reared in normal ( + SO4) and 
in sulfate-free (—SO 4) sea water. Each horizontal line refers to 
material from one female and one male. Reading of the columns 
in a vertical direction gives the change of incorporation with 
advancing development. In this way, material from different 
animals is compared, which brings in the variation between different 
batches of eggs as an additional source of error. 



Table 4. 

Incorporation of u C-labeled amino acids (algal protein liydrolysate) into embryos 0} 
Paracentrotus lividus. The data are based on different experiments labeled 1 a, 1 b, 
2 a, 2 b, 3 a, 3 b, 4 a, 4b, 5 a, 5 b. Experiments with the same number were in the same 
stage: 1, early mesenchyme blastula, 2, middle mesenchyme blastula, 3, late mesenchyme 
blastula, 4, gastrula ~ 3/4 invagination, 5, late gastrulae. The experiments a were 
carried out in 1962, the experiments b in 1963. The figures represent counts per 

minute per 100 embryos. 





Whole 


?mbryos 


Animal 


halves 


Vegetal 


halves 


Exp. 
















+ SO| 


-SO| 


+ so = 


-SO| 


+ SO| 


— SOJ 


la 


670 


485 


310 


350 


225 


230 


lb 


678 


515 


465 


368 


320 


305 


2 a 


795 


780 


580 


490 


415 


400 


2 b 


840 


590 


690 


345 


480 


410 


3 a 


930 


630 


490 


445 


385 


380 


3 b 


1140 


1050 


675 


630 


420 


450 


4 a 


935 


645 


445 


350 


250 


260 


4 b 


940 


708 


830 


435 


358 


335 


Mean .... 


866 


682 


522 


427 


357 


346 


Slanciarci error 


± 58.8 


64.7 


± 44.3 


± 34.7 


± 32.6 


± 34.6 


Fiducial limits, 
5 per cent level 


727-1005 


529-835 


418-627 


341-510 


280-433 


264-428 j 


o a 


1175 


680 


570 


520 


480 


390 


5 b 


1205 


708 


830 


600 


460 


367 


Mean .... 


1190 


694 


700 


560 


470 


379 


Standard error 


15 


11 


130 


to 


± 10 


± 12 


l iducial limits, 














5 per «nit [eve] 


1151-1226 


661-721 


392- 1008 


520-600 


160- 1\(> 


367-391 



AN ANALYSIS OF THE ROLE ( 


DF SULFATE 






ÔV 


Table 5. 






Means of paired differences between values contained in Table 4. 


The different com- 


binations are given in column 1. The pairing was always made between 


values from 


one and the same material i.e. values found on the same horisontal lines in Table 4, 


Exp. 1 a-4 b. The Exp. 5 a and b have not been included in this table. 


Soma data 


about differences within Exp. 5 a and b are discussed in text. 


An, animal half ; 


Veg, vegetal half. 






Difference in C.P.M./100 embryos 


Mean of 
differ- 
ence 


Standard 
error 


t 


Signifi- 
cance 


1) between whole embryos 












} (+SO4) and (— SOJ) 


184 


± 34.5 


5.3 




X X 


2) " 2 x An (+ SO|) and 












whole embryos (+ S0 4 ) 


177 


± 73.0 


2.42 




X 


1 3) " 2 x An (+SO|) and 












whole embryos ( — SO|) 


361 


± 68.5 


5.3 




X X 


4) " 2 x An (— SO|) and 












whole embryos (+ SO J) 


— 102 


± 59.7 


1.7 







5) " 2 x An (— SO|) and 












whole embryos ( — SO % ) 


176 


± 28.4 


6.2 




X X 


6) " 2 x Veg(+SO|) and 












whole embryos (+ SOf ) 


— 153 


± 20.5 


7.5 




X X 


7) " 2 x Veg(— SO|) and 












whole embryos ( — SO | ) 




± 41.1 


0.31 







8) " 2 x An (+SO|) and 












2 x An (— SO = ) 


190 


± 78.1 (35) 


2.43 


(3) 1 


X 


9) " Veg (+ SOf ) and 












Veg (- S0 4 = 




10.4 


1 







1 The figures within parenthesis refer to the n 


3n doubled 


values of An ( + 


SO^) and An 


(— SO|=). 



In order to facilitate the statistical treatment of the material 
Exp. 1 a-4 b (Table 4) have been regarded as being one population. 
This is not strictly correct. Markman's (1961) curve shows that 
from the youngest stage included in the table (Exp. 1 a and b), 
the early mesenchyme blastula stage, to the gastrula stage with 
about 2 / 3 invagination (Exp. 4 a and b) there is an increase in 
incorporation of labelled amino acid into eggs in sea water. This 



40 J. RUNNSTRÒM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

follows also from an inspection of the second column of Table 4. 
Differences in mean values may thus partly be due to differences 
in rate of increase of the incorporation instead of differences bet- 
ween values belonging to the same level. The outcome of the 
statistical treatment justifies the procedure adopted. The values 
referring to embryos with achieved gastrulation (Exp. 5 a and b) 
have, however, not been included in the pooled material. It is 
included separately in the lower part of Table 4. The results 
presented in Table 4 has to be regarded as preliminary; the writers 
have, however, some supporting material at their disposal and, at 
the first opportunity, continued measurements will be carried out. 

In Table 5, the mean of differences paired in nine combinations 
have been recorded. The first mean refers, for example, to the 
differences between whole embryos reared in normal and in sulfate- 
free sea water (column 2 and 3 of Table 4). The members of one 
pair belong throughout to the same material. This means that 
only values recorded on the same horizontal line in Table 4 have 
been paired. 

The t value is a test of null hypothesis (see Snedecor, 1946, 
p. 66). The deviation from the value zero of the mean of differences 
was highly significant ( + + ), significant ( + ) or not significant (0). 
The incorporation values for the half embryos have been doubled 
in order to make them directly comparable to the whole larvae. 
This was not done, however, in the difference between vegetal 
halves ( + SOX) and (—SO 4) where even the difference between 
the non doubled values proved to be non-significant. 

For the embryos that had accomplished gastrulation only two 
pairs of values were available for each category of embryos (Exp. 5 a 
and 5 b). Thus they do not lend themselves to statistical treat- 
ment. However, it is obvious that the fiducial limits do not 
overlap in whole embryos +SO4 and whole embryos —SO 4 
(Table 4, column 2, and 3). This indicates a high significance of 
the paired differences. The mean of this is considerably higher 
Mi. m m the pooled material of Exp. 1 a-4 b. This does not mean 
a sudden increase of mean difference in the last stage of the incor- 
poration experiment (Exp. 5 a and b). It depends partly on the 
non-uniform character of the pooled material of the earlier stages. 

\ significant difference seemed also to prevail between vegetal 
halves ill Exp. 5 a and b. This could mean that, in isolated 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 41 

vegetal halves, the amino acid incorporation gradually becomes 
dependent on SO^. This does not seem incompatible with the 
morphogenetic events. This point has to be more carefully tested 
in future work. 

As above the combination 2 x An ( —SO 4) and whole embryo 
(+SOJ) presented no significant difference. The range of fiducial 
limits for An ( + SO 4) is very great in Exp. 5 a and b; the values 
are therefore useless for testing differences. 



III. DISCUSSION 

The uptake of sulfate ions begins to be pronounced approxi- 
mately 6 hours after fertilization. It increases then but not 
continuously. There is one peak soon after hatching, another in 
the second period of gastrulation (Immers, 1961 a). Histoche- 
mical work indicated that sulfate combines with polysaccharides. 
As a consequence, sulfated polysaccharides arise within the embryo 
and larva (Immers, 1961 b, 1962). These are strongly linked to 
proteins. Work in progress has shown that proteins must be 
removed by enzymic digestion in order to release the sulfated 
polysaccharides in homogenates of eggs. 

The main amount of sulfate taken up by the embryo probably 
becomes linked to polysaccharides. Most convincing in this 
regard is the experience that the acid polysaccharides of the hyaline 
layer do not appear in embryos reared in sulfate free sea water 
(Immers, 1956). Other sulfated substances may be present in low 
concentrations, among those intermediate donors of sulfate to the 
polysaccharides. 

It is unknown whether the polysaccharide molecule is built 
up prior to the formation of linkages with sulfate or whether this 
latter process is taking place by steps during the synthesis of the 
polysaccharide molecule. Even in the first case the non-sulfated 
polysaccharide will have physical-chemical properties widely 
different from those of polysaccharide sulfate. A macromolecule 
of the former type will not fit into the cytoplasmic organization: 
consequently, disturbances may arise. More work is needed to 
substantiate this view. In the following the conception will 
nevertheless be maintained that, in last instance, lack of sulfate 



L) 



J. RINNSTROM. S. HORSTADIl S, J. IMMERS, ML. FUDGE-MASTRANGELO 



prevents the formation of certain polysaccharide sulfate protein 
compounds. A role of sulfate as a precursor to sulfur-containing 
amino acids can be excluded. Like the chick embryo (Lash, 1963), 
the sea urchin embryo seems to lack the enzymes necessary for 
sulfate reduction. 

The most conspicuous effect of lack of sulfate on whole larvae 
is an animalization to variable extent. Evidently both immigra- 
tion of mesenchyme cells and invagination of the archenteron are 
inhibited in the vegetal region. This is in keeping with the con- 
clusions drawn by Immers (1961 b, 1962) concerning the role of 
polysaccharide sulfate (PS) in the formation of pseudo- or filopodia 
in mesenchyme cells and the particular importance of sulfate in 
the second period of gastrulation (Immers, 1961 a). According to 
the results on whole larvae the vegetal region is more sensitive to 
lack of sulfate than is the animal one. The animal region exerts a 
continuous induction pressure to which the vegetal region yields 
in absence of PS. The PS seem thus to exert a stabilizing action 
on the vegetal differentiation. 

In the animal region itself a displacement of boundaries occurs; 
the most obvious one is the displacement of the boundary between 
acron region and the region with motile cilia. Also within this 
latter, different regions may be distinguished; the most charac- 
teristic is the region to which the primary mesenchyme cells attach 
themselves. They are here induced to form the two bilaterally 
arranged groups united by an oral and an apical chain of cells. 
The extension of the acron brings about a change also in the region 
of ectoderm with motile cilia. This is no longer able to induce the 
bilateral arrangement of the primary mesenchyme cells. These 
and the resulting skeleton pieces become radially arranged (see 
Fig. 6). It is remarkable that an extension of the acron is possible 
even in embryos with such well developed archenterons as those 
represented in Figs. 3-5. Hòrstadius (1935) has shown that even 
the cell layer vegj (separated at the transition to 64 cell stages) is 
able bo arrest the extension of the acron and ciliary tuft (I.e. 
p. 323-4). The whole embryos of Figs. 3-5 contain more vegetal 
material (also veg 2 +micromeres). The disturbance of balance 
manifested in the acron extension may be due to an impairment 
of the vegetal " moderator " thai normally limits the extension of 
i In- acron region. 






AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 43 

The treatment of animal and vegetal halves with sulfate-free 
sea water had the effect of animalizing the former while vegetalizing 
the latter (Tables 1-3). In view of the results obtained with whole 
eggs an animalization of the animal halves should be expected. 
In the animal halves (+SO4) there is sufficient synthetic activity 
along vegetal pathways that the extension of the ciliary tuft is 
blocked to some extent. If lack of sulfate causes a further inhibi- 
tion of the vegetal pathways in the animal halves the animalization 
caused by the separation from the vegetal region will be enhanced 
(see Runnstrom, 1961 b). 

The enhancement of vegetalization of the vegetal halves 
( — SO 4) is probably due to several convergent factors. The 
number of exogastrulae was considerably higher in these vegetal 
halves than in those reared in normal sea water. This may indi- 
cate a decrease of the volume of the ectoderm but also an impaired 
activity of mesenchyme cells. After an initial autonomous phase 
of gastrulation there is a second phase in which pseudopodia are 
emitted from the tip of the archenteron. These pseudopodia fixing 
themselves at the ectoderm contribute to the invagination during 
the second phase of gastrulation (Gustafson and Kinander, 
1956). As shown above, lack of sulfate practically abolished 
the capacity of the mesenchyme cells for forming pseudopodia in 
vegetal halves (as also to a large extent in whole embryos and 
larvae). The contact with the ectoderm is thus not established 
or at least not to the same extent as in the vegetal halves ( + SO J). 
The migration of mesenchyme cells into the ectodermal region of 
these latter was described above; it was evident that the mesen- 
chyme cells are not only attracted by the ectoderm but also diffe- 
rentiate under the inductive influence of the ectoderm, an effect 
probably mediated by a secretion from the ectoderm (perhaps 
mainly from the aboral ectoderm). The similar conditions in Li 
treated larvae were referred to above (section II c). Runnstrom 
(1933, 1957) described further how ectodermic patches may arise 
within the evaginated endoderm of Li larvae. These patches 
attract primary and secondary mesenchyme cells and induce 
skeleton formation by the former. 

The intimate relations between ectoderm and mesenchyme 
are abolished by lack of sulfate; in particular this is pronounced 
in vegetal halves. 



44 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

As described above, lack of sulfate may cause a dissociation of 
the endomesoderm cells, a change progressing from the most 
vegetal region in animal direction. Markman (1963) brought 
vegetal halves ( — SO 4) into 4 x 10~ 4 M uridine. The exposure to 
this began 4 hours after insemination. Addition of uridine pre- 
vented fully the cell dissociation and conferred a more healthy 
appearance on the cells. On the other hand, the uridine treatment 
did not change the proportion of exogastrulae among the vegetal 
halves ( — SOX)- It was superior to the number of exogastrulae 
in vegetal halves ( + SOj) (Markman, personal communication). 

The number of exogastrulae was not only augmented in vegetal 
halves ( — SO 4) but these tended also to be more vegetalized than in 
vegetal halves ( + SO4). Hòrstadius (1935), Lindahl (1936) and 
v. Ubisch (1950) emphasized that a tendency to pluteus organiza- 
tion could become prevalent in vegetal halves only after readjust- 
ments of the opposite gradient systems. In the language adopted 
by Runnstrom (1961 b), the animal synthetic pathways have to 
be reinforced, whereas the vegetal synthetic pathways have to be 
moderated. As evident from Table 3 the tendency to pluteus 
organization was almost completely suppressed in vegetal halves 
( — SO 4). This means, in general terms, that the readjustments 
of the gradient systems is strongly inhibited in the vegetal halves 
( — SO 4 ). This may depend on several factors ; one very important 
is transportation that, in vegetal halves ( — SO 4), may be inhibited 
by the described behavior of the mesenchyme which, normally, 
is an important mediator of exchange processes within the embryo 
or larva. The cell movements are another factor to be considered. 
An accumulation and increased adhesion of the cells of the most 
animal region and a differentiation of the pavement epithelium 
of aboral region seem to be prerequisite for attainment of a fuller 
regulation in vegetal halves. When the action of these and pro- 
bably other factors is reduced, as in the vegetal half ( — SO 4), the 
original conditions are maintained. Consequently, the prevalence 
of the vegetal I rend of differentiation will remain. 

The data concerning the incorporation of amino acids (Table 4, 
Exp. La-4 I» and 5) have been condensed in a simplified manner in 
Fig. 17 where the differenl kinds of embryos are arranged on three 
differenl levels. The values for I he halves have, as in Table 5, 
been multiplied by two in order to make I hem directly comparable 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 



45 



with the whole embryos. The highest level of incorporation, 
~ 1000 c.p.m./100 embryos, was found in the animal halves 
(+SO4); the next level, ~ 850 c.p.m./100 embryos, was found in 
whole embryos (+SOX) and 2 x An ( — SO 4); the lowest level, 
~ 700 c.p.m., is represented by Veg (+SO 4), whole embryos 
( — SOX) and Veg ( — SOX). It may be allowed to consider the 



LEVEL 



III 




Fig. 17. 

A diagram representing the different levels of incorporation of amino acids 
in different categories of embryos. Level I corresponds to ca. 1000, level II 
to ca. 850 and level III to ca. 700 c.p.m. /100 embrvos. Based on the data 
of Table 4 and 5. 



incorporation data as a measure of the protein synthesis. It is 
then obvious that in animal halves and in whole embryos lack of 
sulfate brings about a decrease in protein synthesis, whereas there 
is no difference between the vegetal halves (+SO4) and ( — SO 4). 
As indicated previously in this section the sulfated polysaccharides 
are bound to proteins. An acceptable explanation of the difference, 
e.g. between whole embryo (+SO4) and whole embryo (— SO 4), 
would be that the proteins (called here Pr 1 ) normally bound to the 
polysaccharide sulfate (PS) are not formed in the latter embryos. 
The situation would be the same as in chondrogenic cells where 



tt> .1. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

according to Campo and Dziewiatkowsky (1962) the PS moitiés 
of the polysaccharide sulfate protein compounds (PSPr), and the 
protein component, Pr 1 , are synthesized simultaneously (cf. also 
Dorfman and Schiller, 1962). 

The increase in incorporation of amino acids in animal halves 
( + SO 4) above the level prevalent in whole embryos ( + SO4) was 
earlier found by Markman (1961). The diagram, Fig. 17. shows 
that the level of incorporation in animal halves ( — SO J) is lowered 
by one step but is still one step above the level in whole embryos 
( — SO 4). This tends to show that the increase in protein syn- 
thesis in the animal halves is due to partial release from a modera- 
ting agent produced in the vegetal region of the embryo (Runn- 
ström, 1957) and not directly related to PSPr 1 . 

It may be a mere coincidence that the vegetal agent decreases 
the incorporation of amino acids approximately to the same extent 
as does lack of sulfate. When, in whole embryos (--SO 4), the 
effect of the vegetal agent and of lack of sulfate are combined the 
incorporation is at its lowest level. 

The vegetal halves are also found at this low level. As already 
pointed out, no difference prevailed between Veg ( + SO4) and 
Veg ( — SO 4), at least not in the stages concerned. Markman (1961) 
described earlier the low rather constant incorporation of both 
14 C-adenine and 14 C-leucine in the vegetal halves in stages ranging 
from early cleavage to gastrula. Runnstròm (1961 a) presented 
the view that from about the stage of late mesenchyme blastula 
or early gastrula stage the vegetal region is supplemented from the 
animal region with some agent that the endomesoderm and mesen- 
chyme are unable to build up. The scheme, Fig. 17, suggests that 
the supplementing agent directly or indirectly has to do with the 
protein synthesis. One attractive possibility is that the supple- 
mentation may primarily concern agents necessary for the 
binding of sulfate to polysaccharide. In the absence of these 
agents no sulfated polysaccharides would be synthesized and con- 
sequently the proteins Pr 1 would l'ail to appear. 

In vegetal halves ( + SO4) a certain amount of PSPr 1 may 

gradually be built up by a regulation leading to the differentiation 

of a functioning ectoderm. This regulation does not occur in the 

tal halves ( SO 4). The possibility of a regulation of the 

amino acid incorporation is to some extenl supported by data of 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 47 

Table 4, Exp. 5 a and b (cf. comments in section lid, last para- 
graph but one). 

According to the suggestion made the lack of sulfate should 
specifically eliminate certain proteins Pr 1 . The relative high 
incorporation of amino acids prevailing even at level III favours 
the view that the decrease in incorporation is a specific and not 
a general one. 

The vegetal halves ( + SOX) cannot incorporate more than do 
the vegetal halves ( — SOf) because of their isolation from the 
animal region. In the vegetal halves ( + SOX) the low incorpora- 
tion is due to lack of supplementing agents. In the whole larvae 
( — SO 4) the incorporation is at the same level but in this case the 
reduced incorporation depends on lack of sulfate. 

Substances of the type PSPr 1 , heparin, chondroitin sulfate etc. 
have been shown to be inhibitors of blood clotting (cf. for references 
Jorpes, 1946; GiBiAN, 1954). The jelly coat of the sea urchin 
egg (a PSPr 1 compound) was shown to inhibit blood clotting (I ti- 
mers and Vasseur, 1949). This substance was also shown to 
delay or inhibit the fertilization or the elevation of the fertilization 
membrane in sea urchin eggs (Runnstrom and Wicklund, 1950; 
Harding, 1951). In blood clotting, these substances inhibit the 
activation and the activity of the proteolytic enzyme thrombin. 
The PSPr 1 compounds also act, however, on other proteolytic 
enzymes like cathepsin, trypsin and pepsin. Lundblad (1954) 
showed that heparin inactivates the proteolytic enzyme E II in sea 
urchin eggs. Lundblad and Runnstrom (1962) considered that 
E II is the enzyme causing cytoplasmic gelation. A number of non 
proteolytic enzymes are also inhibited, among those ribonuclease 
(cf. GiBiAN, 1959, Table p. 83). 

An important consequence of absence of PSPr 1 may thus be an 
increased release or activation of hydrolytic, particularly proteo- 
lytic enzymes. The morphogenetic effect of lack of sulfate resembles 
in several respects that obtained by pretreatment of the eggs with 
low trypsin doses (Runnstrom, 1961 c and 1962). This pretreat- 
ment brings about the activation of a gelating enzyme. Lack of 
sulfate may likewise cause activation or release of enzymes that 
cause slight changes in the structure of proteins that are products 
of vegetal synthetic pathways (Runnstrom, 1961 b). Owing to 
these changes they lose some property necessary for their inter- 



48 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

action in the embryo. In this way the vegetal region becomes less 
protected, certain of its molecular groups losing their capacity 
of producing the moderator of animal pathways. Results reported 
in section Ha prove definitely that this must be the first change that 
occurs as a consequence of lack of sulfate. In the larvae repre- 
sented in Figs. 2, 3, 4 and 7, the endomesoderm has its normal 
extent but, nevertheless, an extension of the acron beyond its 
normal area (cf. Fig. 1) has occurred. Moreover this extension has 
disturbed the balance within the ectoderm as evidenced by the 
lacking capacity of the posterior region of the ectoderm to induce 
a bilaterally symmetric arrangement of the primary mesenchyme 
cells. Also groups of " vegetal " components that are present in the 
animal half are attacked by the activated and released enzymes. 
The effect of this is visualized, for example, by the increased degree 
of animalization in the animal halves ( — SO|). 

This gives evidence of a basic assumption involved in the double 
gradient concept. Products of vegetal pathways — primarily pro- 
teins or products of their activity or transformation — are present 
also in the animal half of the embryo in concentrations decreasing 
in animal direction. The conditions of stability of these vegetal 
products seem to be the same as when they are present in the vege- 
tal region of the embryo. This points to the conclusion that at a 
certain level a mixture of products of animal (an) and vegetal 
pathways (veg) are present side by side. In early development 
the an/veg quotient may be decisive for the differentiation at the 
difîerent levels in the embryo, as was postulated by Runnström 
(1957 and 1961 a). From a certain stage — probably corresponding 
to the mesenchyme blastula stage — the situation becomes more 
complicated by secondary interactions. One of these is visualized 
by the necessity for a factor from the animal region to facilitate 
the growth and differentiation of the vegetal region. 

The protein molecules which are products of the animal syn- 
dic! i<- pathways must be more resistent to hydrolytic enzymes 
than are the protein molecules built up through vegetal pathways. 
This striking difïcrcnce in resistance is found also after pretreat- 
nicni of the eggs with low doses of trypsin (Runnström, 1961c, 
I'ii 12). 

The increased tendency lo hydrolytic processes in the embryos 
reared without sulfate may not essentialia influence the amino 









AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 49 

acid incorporation. On the other hand they may, e.g. by causing 
gelation, inhibit the morphogenetic movements, diffusion processes, 
etc., as discussed above. 

An unpublished experiment (carried out with kind assistance of 
Dr. T. Hultin) showed that the gelation caused by pretreatment 
of the eggs with low trypsin doses did not inhibit the strong rise 
in incorporation of amino acids that occurs on fertilization (cf. Hul- 
tin, 1961). It is admitted that a prolonged lack of sulfate will 
cause damage that may have a more unspecific effect on protein 
synthesis. A release of nucleases occurs also as a consequence of 
treatment with sulfate-free sea water but this phenomenon will be 
described and discussed elsewhere. 

According to Lindahl (1936) whole embryos reared in sulfate 
free sea water showed no change in respiration until the late blas- 
tula stage (about 12 hours after fertilization). In the next four 
hours these embryos showed a respiration that was at the most 
10-15 per cent lower than in the control embryos. It is essentially 
a slowing down of the increase in respiration that occurs during 
this period (I.e. Fig. 106, p. 324). This decrease may correspond 
to a decreased drain on ATP (cf. Immers and Runnström, 1960) 
as a consequence of the decrease in protein synthesis occurring 
in sulfate-free sea water. Thus the figures of Lindahl do not 
prove that a delay in the formation of the respiratory enzymes 
occurs. The slight decrease may rather be due to an increased 
control of respiration. The results obtained by Lindahl thus 
rather support the view that lack of sulfate has not primarily a 
general inhibitory effect of protein synthesis but merely inhibits 
the synthesis of a special fraction of embryonic proteins. 



SUMMARY 

An attempt has been made to analyze the role of sulfate ions 
in the developing sea urchin embryo. Sulfate is stored mainly in 
bound form within the egg but an uptake of sulfate ions from the sea 
water begins to be pronounced approximately 6 hours after fertili- 
zation. With respect to whole larvae the study confirmed that a 
radialization or animalization of the larvae takes place when they 



50 J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 

are reared in sulfate-free sea water. The first effect of lack of 
sulfate is a weakening of the vegetal factor (moderator) that 
prevents the extension of the acron region beyond its normal area. 
Animal halves separated in the 16-32 cell stage became more 
strongly animalized in sulfate-free than in sulfate-containing sea 
water (cf. Tables 1 and 2); the vegetal halves, on the other hand, 
became more vegetalized in sulfate-free than in sulfate-containing 
sea water (cf. Table 3). 

The incorporation of 14 C-labelled amino acids (hydrolysate of 
algal proteins) into the different categories of embryos was tested, 
beginning with the early mesenchyme blastula and ending with 
a late gastrula stage. The original values are given in Table 4. 
The first four of the five stages tested were treated as a uniform 
material and the differences caused by different treatments were 
examined statistically (cf. Table 5). The results are represented 
in a simplified way in Fig. 17. Three different levels of incorpora- 
tion of amino acids were distinguished. Two main factors seem 
to be at work: 1) the moderator built up in the vegetal region of the 
embryo and spreading from there, and 2) sulfated polysaccharides 
(PS) that increase the incorporation because they influence the 
protein synthesis in the direction of certain proteins Pr 1 , which 
combine with polysaccharide sulfate to form PSPr 1 . It is contended 
that some link necessary for building up PS originates in the 
animal embryonic region and spreads from there. Thus early 
isolation of a vegetal half should leave this with a low content 
of PS. The amino acid incorporation is in fact — at least until 
an advanced gastrula stage — equal in vegetal halves reared 
in sulfate-free or sulfate-containing sea water. Later a regulation 
may possibly occur in the former. The stronger vegetalization 
in vegetal halves in sulfate-free medium, Veg ( — SO J), is accounted 
for by the decrease in motility of the cells necessary in regulation 
processes. The mesenchyme cells that play a role in gastrulation 
and in connecting the different germ layers are mostly not motile 
and lend to aggregate with consequences for transportation and 
interactions. The morphogenetic difference between Veg ( — SOf) 
and Veg ( SO|) is thus due to the lower capacity of regulation 
in the former. This leaves the vegetal halves ( — SOf) mostly in a 
state of animal-vegetal unbalance similar to that prevailing imme- 
diately after I he operation. Conversely, the vegetal halves (+SOjr ) 



AN ANALYSIS OF THE ROLE OF SULFATE 51 

are capable of a regulation which may bring about a tendency to 
normal animal-vegetal balance (cf. Table 3). 

The basic role of PSPr 1 is a protection of structure particularly 
in the vegetal region of the embryo. The protection may be 
based on the well known property of compounds of this type 
(e.g. heparin, chondroitin sulfate) to inhibit activation or activity 
of proteolytic and other hydrolytic enzymes. 

When sulfate is lacking these enzymes may be relased and cause 
structural changes e.g. gelation of the cytoplasm. Moderate 
changes of this kind may not influence amino acid incorporation 
but cause pronounced changes in morphogenesis as evidenced by 
a comparison of vegetal halves (+SO %) and ( — SO % ). 

The animalization of whole larvae and of animal halves in 
sulfate-free medium is explained as being due to a high sensitivity 
of certain vegetal proteins to the activated or released enzymes 
whereas the " animal " proteins are resistent to the attack of these 
enzymes. 

ACKNOWLEDGEMENT 

The experimental part of this work was carried out in the spring 
seasons 1961-63 at the Stazione Zoologica, Naples. We are very much 
obliged to the Director, Dr. Peter Dohrn, and to the staff of the Sta- 
zione for effective support and help in our work. We are grateful to 
Mrs. G. Hörstadius and Mrs. A. Runnström for skilful technical assist- 
ance. Financial help which is gratefully acknowledged was received 
from the Swedish Natural Sciences Research Council and from the 
Swedish Cancer Society. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Aus Seewasser aufgenommenes Sulfat wird von Seeigelem- 
bryonen hauptsächlich an Polysaccharide gebunden. Ein Mangel 
an sulfathaltigen Polysacchariden äussert sich morphogenetisch 
— im Vergleich zu in normalem Seewasser gezüchteten Hälften — 
in der weiteren Animalisierung von isolierten animalen bzw. in der 
Vegetativisierung isolierter vegetativer Hälften. 

Die verminderte Aufnahme von 14 C-markierten Aminosäuren 
beruht wahrscheinlich auf dem Verlust von Proteinen, die normaler- 
weise mit sulfathaltigen Polysacchariden konjugiert sind. 



J. RUNNSTRÖM, S. HÖRSTADIUS, J. IMMERS, M. FUDGE-MASTRANGELO 



RÉSUMÉ 

Les embryons d'oursin fixent à des polysaccharides les sulfates 
qu'ils absorbent de l'eau de mer. Comparées à des moitiés d'em- 
bryon isolées dans de l'eau de mer normale, les moitiés animales 
sont animalisées et les moitiés végétatives végétativisées par un 
manque de polysaccharides sulfatés. 

L'incorporation réduite d'acides aminés marqués au C 14 est 
probablement due à un déficit en protéines normalement conjugées 
aux polysaccharides sulfatés. 



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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 55 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 2. — Mars 1964 



Nouvelles observations 

sur les hybrides létaux 

entre Batraciens et entre Echinodermes 

par 

J. BRÄCHET 

Laboratoire de Morphologie animale, 
Université libre de Bruxelles, Belgique 



Au Professeur Fritz Baltzer, 
en hommage de respectueuse et 
affectueuse admiration. 



I. INTRODUCTION 

C'est à Fritz Baltzer et à son école qu'on doit d'avoir attiré 
l'attention sur l'intérêt des hybrides létaux, tant chez les Batra- 
ciens que les Echinodermes: il est, en effet, surprenant que l'intro- 
duction d'un noyau étranger dans un œuf suffise à provoquer l'arrêt 
du développement à un stade aussi précoce que la fin de la segmen- 
tation ou le début de la gastrulation, dans de nombreuses combi- 
naisons hybrides (Baltzer, 1940). Il est plus surprenant encore que 
la transplantation, dans un hôte normal, d'un fragment d'un 
embryon létal provoque sa «revitalisation» (Hadorn, 1932). Les 
raisons du blocage du développement, chez les hybrides létaux, 
et de sa reprise, après transplantation dans un hôte normal, 
même d'espèce étrangère, restent inconnues malgré de nombreux 
efforts. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 5 



J. BRÄCHET 

Nous avons, surtout, porté nos efforts sur les hybrides entre 
Batraciens (Brächet, 1944, 1954; Brächet, Bieliavsky et 
Tencer, 1962) que nous avons essayé d'étudier sur le plan bio- 
chimique; un effort parallèle a été effectué par Baltzer et ses 
élèves (Baltzer, Chen et Tardent, 1961; Chen, Baltzer et 
Zeller, 1960) dans le cas des hybrides entre oursins. 

Il serait impossible, dans le cadre de ce travail, de présenter 
tous les faits qui ont été acquis dans ce domaine: nous nous conten- 
terons donc d'en rappeler l'essentiel (pour plus de détails, voir 
Brächet, 1961). 

Qu'il s'agisse d'Echinodermes ou de Batraciens, la produc- 
tion d'énergie est anormale dans les hybrides létaux: la con- 
sommation d'oxygène, lors du blocage du développement, devient 
manifestement inférieure à la normale. Chez les Batraciens, on sait 
que c'est surtout le métabolisme glucidique qui est défaillant (voir 
la revue de Gregg, 1957): la glycogénolyse et la glycolyse sont 
fortement inférieures à la normale; les hybrides n'ont qu'une capa- 
cité diminuée de maintenir l'acide adénosinetriphosphorique 
(ATP) sous sa forme phosphorylée, riche en énergie. Récemment, 
Cohen (1962) a montré que les hybrides létaux entre grenouilles 
contiennent des quantités anormalement élevées de malonate, qui 
pourrait inhiber les oxydations cellulaires en bloquant la déshydro- 
génase succinique. 

D'autres anomalies portent sur la synthèse des acides 
nucléiques; de nouveau, les hybrides entre Echinodermes et 
entre Batraciens présentent de grandes similitudes. La synthèse de 
l'acide désoxyribonucléique (DNA) présente, dans les 
deux cas, une évolution identique à celle de la consommation 
d'oxygène: de type maternel au début, elle se ralentit à mesure 
que le blocage du développement se prolonge. Il est clair, cependant, 
que le blocage du développement ne peut être expliqué par l'arrêt 
de la synthèse du DNA; celle-ci, de même que l'activité mitotique, 
Be poursuit après que le blocage s'est établi. La situation est plus 
complexe en ce qui concerne les acides ribonucléiques 
(RNA): comme nous avons pu le montrer (Brächet, 1954) et 
''»m me l'a confirmé Zeller (1956), l'hybridation a pour consé- 
quence <!•' produire une mosaïque de noyaux inégalement riches en 
RNA, tanl chez les Anoures que les Urodèles. Tout récemment, 
nous avons retrouvé celle mosaïque de noyaux inégalement colo- 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINOD ERMES 57 

rabies au vert de méthyle (DNA) et à la pyronine (RNA) dans les 
hybrides létaux Paracentrotus Ç x Arbacia $ (Ficq et Brächet, 
1963). 

Nous avons essayé d'analyser ces altérations de la synthèse 
des acides nucléiques par la méthode autoradiographique. Les 
expériences ont montré que les deux types d'acides nucléiques sont 
anormaux chez l'hybride Paracentrotus $ x Arbacia <$: le DNA 
présente, lors du blocage du développement, une labilité excessive, 
lorsqu'on reporte des embryons marqués à la thymidine tritiée 
dans un milieu « froid ». En outre, on trouve parfois du DNA marqué 
dans le cytoplasme: il s'agit, sans doute, d'une élimination discrète 
de chromatine. Quant au RNA qui se synthétise à partir d'uridine, 
il est accumulé dans les noyaux; mais il ne migre pas vers le cyto- 
plasme, lors du report dans le milieu « froid », comme cela se pro- 
duit chez les témoins: le RNA, chez les hybrides, semble donc être 
immobilisé dans les noyaux, comme s'il y était pris au piège (Ficq 
et Brächet, 1963). 

Dans le cas de l'hybride Rana esculenta Ç X Rana temporaria <J, 
l'incorporation de thymidine et d'uridine se poursuit dans le 
DNA après le blocage du développement. Mais elle diminue pro- 
gressivement d'intensité à mesure que ce blocage se prolonge. 
C'est surtout l'incorporation d'uridine qui est touchée: diminuée 
dans le RNA, elle devient très faible dans le DNA. Il semble donc 
que l'hybride létal soit incapable de transformer l'uridine en thymi- 
dine, soit que la réduction du ribose y soit devenue impossible, 
soit que la méthylation de Furacile ne puisse plus s'y faire (Brächet, 
Bieliavsky et Tencer, 1962). 

Il est bien établi que la réduction du ribose en désoxyribose 
exige, comme agent réducteur, la forme réduite du triphosphopyri- 
dinenucléotide (TPNH). Puisque le métabolisme glucidique des 
embryons de Batraciens est anormalement bas, on pourrait ima- 
giner l'existence d'un lien entre les deux phénomènes: une pro- 
duction insuffisante de TPNH, chez les hybrides, aurait pour consé- 
quence que l'uridine — dont le ribose ne pourrait plus être réduit — 
ne serait plus utilisable pour la synthèse du DNA. Des expériences 
destinées à éprouver cette hypothèse ont consisté à ajouter diverses 
substances (surtout des intermédiaires du cycle tricarboxylique) 
aux embryons bloqués et à examiner cytochimiquement (par la 
coloration de Unna) la proportion de noyaux riches en DNA et en 



58 J. BRÄCHET 

RNA. Ces expériences ont montré que le citrate et Foxaloacétate 
diminuent la proportion des noyaux riches en RNA, alors que le 
succinate et F ATP l'augmentent (Brächet, Bieliavsky et Tencer, 
1962). Or le citrate est, dans le cycle tricarboxylique, générateur 
de TPNH. 

Le but du présent travail est d'apporter quelques compléments 
à ces questions: nous examinerons d'abord les effets de diverses 
substances (notamment ceux de divers nucleosides et nucleotides) 
sur le développement et sur l'aspect cytochimique des noyaux chez 
les hybrides traités. Ceux-ci appartiennent à deux combinaisons 
létales: Paracentrotus Ç X Arbacia $ et Bufo arenarum Ç X Rana 
temporaria çj. Cette dernière ne semble pas avoir été étudiée jusqu'à 
présent. Nous examinerons ensuite, dans le cas de cette combinaison 
entre crapaud et grenouille, les résultats de quelques expériences 
d'autoradiographie et ceux de « pulse experiments » au 32 P, destinés 
à établir la composition en bases du RNA néosynthétisé. 



IL MATÉRIEL ET TECHNIQUES 

Les oursins, Paracentrotus lividus et Arbacia lixula, nous ont été, 
très aimablement, envoyés de Villefranche-sur-Mer à Bruxelles en 
avion par le D r R. Lallier, auquel vont nos plus sincères remer- 
ciements. L'hybridation a été réalisée selon la méthode décrite par 
Baltzer et Bernhard (1955) et Baltzer, Chen et Tardent 
(1961). 

En ce qui concerne les hybrides entre Batraciens, le croisement 
Bufo vulgaris $ X Rana temporaria <$ a été effectué selon la tech- 
nique indiquée précédemment (Brächet, 1954). 

Nous donnerons un peu plus de détails au sujet de la combi- 
naison hybride Bufo arenarum Ç x Rana temporaria <J, parce 
qu'elle présente de réels avantages pour le travail biochimique. 
Los individus de Bufo arenarum nous sont parvenus d'Argentine, 
grâce à l'obligeance du D r E. Mariano qui travaille actuellement 
dans notre laboratoire. L'ovulation s'obtient aisément par l'in- 
jection, par voie intrapéritonéale, du broyât d'une hypophyse de 
Bufo arenarum. En général, la femelle injectée pond moins de 
24 heures après l'injection. Les pontes sont extrêmement abon- 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 59 

dantes (environ 10.000 œufs) et la fécondation artificielle par du 
sperme homologue ou hétérologue (Rana temporaria) n'offre pas 
de difficultés spéciales: le sperme est dilué dans du liquide de Holt- 
freter et laissé pendant 20-30 min. au contact des œufs. Il semble 
qu'il ne soit pas souhaitable de laisser le sperme hétérologue en 
présence des œufs pendant plus de 20 min., la Polyspermie étant 
assez fréquente dans le cas des hybrides. Parmi les quelques fécon- 
dations tentées, 3 ont donné un pourcentage élevé (allant de 50 à 
80%) d'hybrides monospermiques : leur développement est normal 
— à part un certain ralentissement de la segmentation — jusqu'au 
stade blastula avancée. Il se bloque à ce moment et la cytolyse 
débute 1 à 2 jours après, à la température du laboratoire. Les fécon- 
dations hétérospermiques n'ont plus donné de bons résultats après 
le mois de mai. Malgré cet inconvénient, les avantages de la combi- 
naison Bufo arenarum Ç X Rana temporaria $ sur beaucoup 
d'autres sont évidents: le nombre très élevé d'œufs pondus et le 
pourcentage très satisfaisant des fécondations réussies en font un 
matériel exceptionnellement favorable. 

Il y a peu de choses à dire des techniques cytochimiques utilisées 
pour Y autoradiographie: les embryons ont été fixés à l'alcool 
acétique (5: 1) et les coupes à la paraffine ont été soumises au pro- 
cédé décrit par Ficq (1959). Pour la détection cytochimique des 
acides nucléiques, les embryons ont été fixés au Zenker acétique; 
les lames ont été colorées alternativement à l'Unna (vert de méthyle- 
pyronine) et au Feulgen. 

Quant aux « pulse experiments », ils ont été effectués sur 20 blas- 
tulas bloquées de l'hybride B. arenarum Ç X R. temporaria $ 
ou sur un nombre égal de blastulas témoins de Bufo arenarum. La 
durée du traitement au 32 P (1 mC dans 3 ml.) a été de 30 min. 
Après extraction répétée des substances acidosolubles par l'acide 
perchlorique et délipidation intensive, le RNA a été hydrolyse 
à la potasse; les nucleotides ont été adsorbés sur du noir animal, 
puis élues avec un mélange pyridine-alcool. Les nucleotides ont été 
ensuite purifiés sur une colonne Dowex 1, l'élution se faisant avec 
de l'HCl 0.1 N. La détermination du spectre U.V. des diverses 
fractions provenant de la colonne et celle de leur radioactivité ont 
été effectuées et enregistrées automatiquement. 



60 J. BRÄCHET 

III. RÉSULTATS DES EXPÉRIENCES 

1. Effet de nucleosides et de nucleotides 

a) Echinodermes. 

En ce qui concerne l'hybride Paracentrotus Ç X Arbacia çj, 
seuls les effets d'un mélange des 4 désoxyribonucléosides 
(100 ^g/ml de chacun), de F ATP (100 /xg/ml) et du mélange des 
4 désoxyribonucléosides -+- l'ATP, ont été étudiés. 

Nous avons noté, chez les témoins, un effet initialement favo- 
rable de l'ATP sur la gastrulation, qui est accélérée. Mais le dévelop- 
pement ultérieur est soit bloqué, soit anormal. En présence des 
4 désoxyribonucléosides et, surtout, du mélange de ceux-ci avec 
l'ATP, le développement est influencé dans un sens franchement 
défavorable, se manifestant surtout par un retard du développement 
et des anomalies. 

Un résultat intéressant a été obtenu dans le cas des hybrides: 
à deux reprises, des effets favorables sur le développement ont été 
obtenus en présence des 4 désoxyribonucléosides, surtout s'il y avait 
eu addition d'ATP: en effet, alors que la majorité des témoins 
étaient bloqués au stade blastula avancée, la fréquence des gas- 
trulas normales était fortement augmentée dans ces conditions. 
Toutefois, le développement n'a pas dépassé ce stade. On notera 
que les désoxyribonucléosides exercent des effets opposés, au 
début, sur les témoins et sur les hybrides: mais, finalement, le 
développement se bloque, dans les deux cas, presqu'au même 
stade. 

L'examen cytochimique (Feulgen et Unna) n'a pas révélé d'effets 
importants des substances ajoutées dans le cas des témoins. Par 
contre, chez les hybrides, on note, quel que soit le traitement, un 
ini affaiblissement d<> la coloration au Feulgen et, surtout, au vert 
de méthyle; au contraire, les noyaux se colorent si intensivement 
a la pyronine qu'ils ne tranchent presque plus sur le cytoplasme. 
Ces changements n'ont, toutefois, pas été observés dans les expé- 
riences où le mélange des \ désoxyribonucléosides et d'ATP avaient 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 61 

provoqué une gastrulation sensiblement normale: dans ce cas, les 
noyaux après coloration à l'Unna, ressemblaient à ceux des témoins; 
cette « normalisation» n'était, cependant, qu'apparente, le Feulgen 
montrant bien que la chromatine « malade » avait conservé une 
distribution anarchique dans les noyaux. 

En somme, les résultats montrent que, chez les oursins comme 
chez les Batraciens (Brächet, Bieliavsky et Tencer, 1962) 
les noyaux des hybrides sont mal « tamponnés » en ce qui concerne 
l'équilibre des synthèses respectives du DNA et du RNA: un trai- 
tement par des substances exogènes tend à inhiber la synthèse du 
DNA et à stimuler celle du RNA nucléaire. On ne peut, toutefois, 
exclure que la forte pyroninophilie des noyaux, dans les hybrides 
traités, puisse être due à une dépolymérisation du DNA. Cette 
interprétation des observations paraît, cependant, moins probable 
que la première. 



b) Batraciens. 

Les expériences sur les combinaisons Bufo vulgaris $ x Rana 
temporaria $ et Bufo arenarum Ç X Rana temporaria $ ont été 
beaucoup plus nombreuses et plus variées que celles qui ont été 
effectuées sur les hybrides entre oursins. Les essais, dans le cas de 
la seconde des deux combinaisons (B. arenarum Ç x R. tempo- 
raria $) ont été exactement identiques à ceux qui viennent d'être 
décrits à propos des oursins (F ATP, les 4 désoxyribonucléosides 
et le mélange des deux). En outre, des traitements par un 
mélange des 4 désoxyribonucléoside triphosphates ont été effectués 
aussi. 

Dans le cas de la combinaison Bufo vulgaris ?xü. temporaria (J, 
les essais ont été plus nombreux encore: à la liste des substances 
étudiées, il convient d'ajouter le TPNH et un mélange des 4 ribo- 
nucléosides. 

Il serait fastidieux de décrire chacun des résultats obtenus et 
il nous semble préférable de les rassembler dans le tableau 
(Tableau I ) ci-après. 

Toutes les substances ont été essayées à la concentration de 
100 //g/ml. Le signe signifie qu'aucune différence par rapport aux 
témoins n'a été observée. 



62 



J. BRÄCHET 



Tableau I. 

Traitement au stade morula pendant 36 h. 

a) Bufo vulgaris Ç x Rana temporaria çj = blocage au stade blastula. 
Les témoins Bufo vulgaris X Bufo vulgaris se sont bien développés 
jusqu'à Téclosion. 



Substances ajoutées 


Effets sur les témoins 


Effets sur les 
hybrides 


Mélange des 4 désoxy- 
ribonucléosides 


0, retard après la 
neurulation 





ATP 


Accélération de la 
neurulation 





ATP + les 4 désoxyribo- 
nucléosides 


Accélération de la 
neurulation 


2 gastrulas 


TPNH 








ATP + TPNH 





2 gastrulas 


Mélange des 4 ribo- 
nucléosides 


Accélération nette 


2 gastrulas 


Idem + ATP 





2 gastrulas 


Idem + TPNH 


Accélération nette 





Idem + ATP + TPNH 


Légère accélération 






b) Bufo arenarum $ x Rana temporaria <J. Blocage au stade blastula. 
Bon développement, jusqu'à l'éclosion, des témoins Bufo arenarum 
X Bufo arenarum. 



Substances ajoutées 


E Ilei s sur les témoins 


Effets sur les 

hybrides 




ATP 








Mélange des \ désoxy- 
ribonucléosides 


Retard de la neu- 
rulation 


8 gastrulas * 




Idem + ATP 










Mélange des '■ désoxy- 





1 gastrula 




ribonucléosidetriphos- 








phates 








♦ Deux de eea gastrulas onl coi 
mél <■ Ique. 


itinué à se développer e1 on1 t 


)urni un système ner- 





HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 63 

Il est assez remarquable que, comme dans le cas des hybrides 
létaux entre les oursins, un mélange des 4 désoxyribonucléosides 
(éventuellement additionné d'ATP) ait toujours exercé un effet 
favorable sur les hybrides et ralenti le développement des témoins. 
A vrai dire, l'effet favorable sur les hybrides est modéré et il se 
limite, en général, à l'apparition d'une encoche blastoporale peu 
profonde. Cependant, dans deux cas, le mélange des 4 désoxyri- 
bonucléosides a provoqué, chez les hybrides Bufo arenarum Ç X Rana 
temporaria <J, une neurulation atypique : le système nerveux formé 
était fortement asymétrique, ce qui laisse à penser qu'une moitié 
seulement de la lèvre dorsale du blastopore ait agi comme inducteur. 

Les embryons de la combinaison Bufo arenarum $ X Rana 
temporaria <? n'ont pas encore été étudiés au point de vue cyto- 
chimique, les expériences n'ayant eu lieu qu'au printemps dernier. 
Par contre, les hybrides entre Bufo vulgaris $ X Rana temporaria $ 
ont été examinés après coloration au Feulgen et à l'Unna. Dans le 
tableau II, on trouvera un résumé des observations qui ont pu 
être faites. Le signe -J- signifie qu'on a pu noter une augmentation 
de la coloration et le signe — que celle-ci a diminué d'intensité. 
Comme dans le cas des hybrides entre oursins, les effets sur les 
témoins ont été trop faibles pour que les méthodes cytochimiques 
permettent de tirer des conclusions. Mais il est clair que l'accélé- 
ration du développement (cfr. Tableau I) qui se produit dans 
certains cas (ATP, ATP -f les 4 désoxyribonucléosides, mélange 
des 4 ribonucléosides, avec ou sans ATP) va de pair avec une 
augmentation de la fréquence des mitoses, indice d'une synthèse 
accrue de DNA. 

Il n'en va pas de même pour les hybrides: comme le montre 
le tableau II, la teneur en RNA des noyaux (ou, tout au moins, 
leur colorabilité par la pyronine) peut être fortement modifiée. 

Ce tableau appelle quelques commentaires: tout d'abord, sauf 
pour le mélange des 4 ribonucléosides, les traitements qui ont 
produit l'apparition sporadique de gastrulas (donc, un léger progrès 
du développement) ont fortement amélioré l'aspect des noyaux: 
comme chez les témoins, la chromatine se colore en bleu à l'Unna 
et les nucléoles sont bien colorés après ces traitements (ATP + 
4 désoxyribonucléosides; ATP + TPNH; ATP -\- 4 ribonucléo- 
sides). Il n'y a pas de surcharge en RNA des noyaux et les mitoses 
sont fréquentes après un traitement de 1 à 2 jours. 



04 



J. BRÄCHET 



Tableau IL 



Affinité pour la pyronine (RXA) des noyaux dans les hybrides létaux 
Bufo vulgaris Ç x Rana temporaria <J. 



Traitement 


Augmentation ( + ), 

statu quo (0) 
ou diminution ( — ) 


4 désoxyribonucléosides 


+ 


ATP 


— OU + 


ATP + 4 désoxyribonucléosides 


o (normalisation) 


TPNH 


— 


ATP + TPNH 


o (normalisation) 


4 ribonucléosides 


+ 


4 ribonucléosides + ATP 


o (normalisation) 


4 ribonucléosides + TPNH 


+ 


4 ribonucléosides + ATP + TPNH 


+ 



L'augmentation de la teneur en RNA après addition des 4 ribo- 
nucléosides est évidemment logique; mais cette augmentation se 
produit aussi en présence des 4 désoxyribonucléosides: 
ce résultat est imprévu, mais on se souviendra de ce que nous 
l'avons également observé dans le cas des hybrides entre oursins. 
Des observations autoradiographiques, actuellement en cours, 
indiquent que le mélange des 4 désoxyribonucléosides semble 
exercer un effet défavorable sur la synthèse du DNA: les 
mécanismes de synthèse des acides nucléiques pourraient dès lors 
être orientés vers la synthèse du RNA plutôt que vers celle du 
DNA. (Test d'une manière analogue qu'on peut interpréter les 
elìci s du TPNH: celui-ci favorise la réduction du ribose en désoxy- 
ribose et, par conséquent, la synthèse du DNA par rapport à celle 
du RNA. Effectivement, nous avons observé une très sensible 
diminution de la teneur en KNA des noyaux chez les hybrides 
traités au TPNH où les mitoses sont nombreuses. Quant à l'ATP, 
ses effets soni variables (Tune expérience à l'autre: selon les pontes, 
il augmente ou diminue la teneur en KNA des noyaux. Cette varia- 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 65 

bilité est, vraisemblablement, en rapport avec l'état physiologique 
des hybrides, en particulier avec leur production d'énergie. 

Quant aux résultats obtenus en traitant les embryons par des 
mélanges plus complexes, il nous paraît dangereux de chercher 
à les interpréter sur le plan biochimique: des différences de perméa- 
bilité aux divers composants de ces mélanges suffiraient, à elles 
seules, pour compliquer les faits de façon excessive. Notons, cepen- 
dant, une tendance à la neutralisation des effets des ribo- et des 
désoxyribonucléosides lorsqu'on leur ajoute de l'ATP; les consé- 
quences en sont heureuses en ce qui concerne le développement. 

Mentionnons, pour terminer, les premiers résultats d'une étude 
autoradiographique de la combinaison Bufo arenarum Ç X Rana 
temporaria <J. Elle a porté sur les effets du citrate, dont nous avons 
montré, précédemment, qu'il tend, comme le TPNH, à inhiber la 
synthèse du RNA nucléaire (Brächet, Bieliavsky et Tencer, 
1962). Les expériences ont montré que la synthèse du DNA (incor- 
poration de thymidine) diminue à mesure que le blocage du déve- 
loppement se prolonge; le citrate stimule cette incorporation de la 
thymidine dans le DNA au début, mais il perd ensuite son efficacité. 
Quant à l'uridine, elle s'incorpore uniquement dans le RNA en 
l'absence de citrate; en présence de celui-ci, l'uridine devient un 
bon précurseur du DNA, à condition que la durée du blocage du 
développement ne soit pas excessive. Ces expériences confirment 
la conclusion que la synthèse des acides nucléiques, chez les hybrides 
létaux, est anormalement influençable par l'addition de substances 
exogènes, susceptibles de modifier l'équilibre TPN:TPNH; elles 
montrent aussi que la durée du blocage du développement cons- 
titue un facteur très important, qu'il conviendra d'étudier de plus 
près, dans le contrôle de la synthèse des acides nucléiques. 

2. Nature des RNA synthétisés («pulses» au 32 P) 

PAR LES HYBRIDES. 

Nos expériences n'en sont encore qu'à leurs débuts et les seuls 
résultats qui méritent d'être rapportés ici portent sur la combi- 
naison Bufo arenarum Ç x Rana temporaria J. Quelques essais 
effectués sur l'hybride Paracentrotus $ X Arbacia <J n'ont, en effet, 
donné qu'un marquage tellement faible du RNA qu'aucune conclu- 
sion n'a pu en être tirée; ces tentatives mériteraient, cependant, 



66 



J. BRÄCHET 



d'etre reprises sur un matériel biologique plus abondant que celui 
dont nous disposions. 

Le tableau III résume les expériences faites sur l'hybride Bufo 
arenarum Ç X Rana temporaria (J. Rappelons qu'il s'agissait de 
puises de 30 min. (sauf dans l'expérience III, où le puise n'était 
que de 10 min.) et qu'on ajoutait 1 me de 32 P dans 3 ml. à des 
blastulas bloquées (hybrides) ou à des témoins (Bufo arenarum Ç 
X Bufo arenarum $). 



Tableau III. 

Signification des symboles: 



A = % acide adénilique; C = % 
guanvlique; U 
Hv = 



acide cytidylique; G = % acide 
= % acide uridylique. Pu = purines; Py = pyrimidines. 
hybrides. T = témoins, c.min = coups/minute. 



c. min. totaux 



c. min. 
dans 

le RNA 
global 



Radio- 
activité 

du RNA 
en % 

du total 



% C 



% U 



Pu 
Pv 



Exp. I 

Hy 74.000 
T" 125.000 



Exp. 



Exp 



II 

Hy 

Hy 

Hy 

T 

T 

T 



92.000 
110.000 
108.000 
120.000 
130.000 
112.000 



III 

llv 138.000 
T 137.000 



6.082 


9% 


15,0 


28,0 


28,0 


29,0 


3.094 


2,4% 


20,1 


26,3 


29,6 


24,0 


915 


1% 


14,8 


24,6 


39,1 


21,3 


1.058 


1% 


23,0 


31,9 


27,3 


17,9 


1.217 


1% 


17,2 


24,7 


37,5 


20,8 


2.874 


2% 


22,1 


25,0 


30,1 


22,8 


2.500 


2% 


22,3 


25,3 


30,6 


21,8 


4.800 


3% 


23,3 


25,3 


30,6 


21,8 


6.022 


5% 


22,2 


21,0 


31,3 


24,5 


714 


0,7% 


20,0 


28,9 


26,0 


25,0 



1,03 
L27 



1,76 
1,60 
1,64 
1,23 
1.23 
1.23 



1.15 
1.22 



Il serait prématuré de vouloir tirer des conclusions définitives 
de ces premières expériences, qui devront être multipliées et prè- 
di séparant sur colonnes les diverses formes de RNA synthé- 
tisées. Les résultats actuels ne portent donc encore que sur le RNA 
global synthétisé en un temps court. Ils montrent que, alors 
que la composition de ce RNA est très constante chez les témoins 



HYBRIDES LETAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHIX0D ERMES 0/ 

Pu 
(le rapport — ne varie que de 1.22 à 1,27), elle est très variable chez 

-L V T-v 

Pu 

les hybrides (le rapport — oscille entre 1,03 et 1.76). En aucun cas. 

la composition en bases du RNA synthétisé par les hybrides n'a 
été identique à celle du RNA formé par les témoins. On remarque. 
en outre, que. clans les expériences I et III. les hybrides ont synthé- 
tisé plus activement que les témoins; dans ces deux expériences, les 

. Pu 

RNA formés par les hybrides avaient un rapport — bas. inférieur 
* Py 

à la normale (1.03: 1.15). Au contraire, dans l'expérience II, l'in- 
corporation du 32 P dans le RNA a été plus faible chez les hybrides 

Pu 

que chez les témoins: dans ce cas. le rapport — a été exagérément 

élevé (1,60 à 1,76). 

Nous pensons que cette différence, si elle se confirme, pourrait 
être en rapport avec l'état physiologique des hybrides (durée du 
blocage, proportion de noyaux exagérément riches en RNA) dont 
nous avons déjà vu plus haut l'importance. Quoiqu'il en soit, une 
chose est certaine: le RNA global synthétisé par les 
h y b r i d e s pendant un temps court est anormal dans 
sa composition. 

3. Effets d'inhibiteurs du métabolisme 

sur le développement de l'hybride letal 

bufo arexarum ç x rana temporaria j- 

Partant de l'idée que les acides nucléiques (DNA. RNA) synthé- 
tisés par les hybrides seraient anormaux et que. par voie de consé- 
quence, les protéines synthétisées seraient également anormales. 
nous avons étudié récemment les effets d'inhibiteurs des synthèses 
nucléoprotéiques sur les hybrides létaux. On ne pouvait, évidem- 
ment, pas attendre des résultats miraculeux de ces essais, puisque 
les substances que nous avons employées bloquent le dévelop- 
pement normal. En effet, nous n'avons rien trouvé de très remar- 
quable: mais il se pourrait que l'analyse cytochimique des embryons 
(qui reste à faire) apporte des surprises intéressantes. 

Voici les substances qui ont été utilisées et les raisons pour 
lesquelles elles ont été choisies: pour le blocage de la synthèse des 



68 J. BRÄCHET 

RNA nucléaires, l'emploi de l'actinomycine D s'imposait. 
La ribonucléase (RNase) a été utilisée avec l'espoir de 
détruire, en partie tout au moins, les RNA préexistants. En ce qui 
concerne le DNA, nous avons utilisé le phényléthylalcool 
dans l'espoir d'empêcher sa synthèse et la désoxyribonu- 
cléase (DNase) dans celui de démolir cet acide nucléique. 
La p u r o m y e i n e a été essayée en tant qu'inhibiteur des 
synthèses de protéines. La form ami de permet de rompre 
les liaisons hydrogènes et, par conséquent, de séparer l'une de 
l'autre les deux hélices du DNA: elle pourrait, peut-être, empêcher 
la formation de molécules hybrides entre les DNA de deux espèces 
parentales. Enfin, des embryons normaux et hybrides ont été sou- 
mis à un choc thermique (1 h. à 37°): en effet, les œufs 
de Rana temporaria sont beaucoup plus sensibles à la chaleur que 
ceux de Bufo arenarum; on pouvait donc espérer que le choc ther- 
mique inactiverait certains processus biochimiques défavorables, 
induits par le spermatozoïde de Rana temporaria après sa péné- 
tration dans l'œuf de Bufo arenarum: il aurait pu en résulter un 
meilleur développement de l'hybride. Rappelons, toutefois, que des 
essais précédents, effectués sur la combinaison Rana esculenta Ç 
X Rana temporaria <J, s'étaient soldés par un échec complet 
(Brächet, 1954). 

Nous n'entrerons pas ici dans les détails en ce qui concerne les 
effets exercés sur les embryons normaux par les diverses 
substances que nous avons essayées: l'actinomycine (Brächet et 
Denis, 1963) et la puromycine (Brächet, 1963) n'ont guère d'effets 
avant la gastrulation ; elles empêchent, par la suite, la différencia- 
tion des embryons traités. La ribonucléase (Brächet et Ledoux, 
1955) inhibe la segmentation des embryons de Batraciens; elle 
n'a guère d'effets aux stades ultérieurs, sans doute en raison d'une 
mauvaise pénétration. La formamide, qui est actuellement à 
l'étude dans notre laboratoire, arrête, à fortes concentrations (1 M) 
la segmentation en détruisant les fuseaux; à concentrations plus 
faibles (0,3 M-0,1 M), elle permet l'obtention de têtards, où l'utili- 
sation du vitellus e1 le développement des branchies sont fortement 
inhibés. 

Le tableau IV résume les résultats obtenus, tant sur les 
témoins que sur les hybrides, après un traitement de 24 heures 



2\ (> . 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 69 



Tableau IV. 



Substance ajoutée 


Témoins 


Hybrides 


Actinomycine D 30 fi.g/ml 


Retard 


Cytolyse retardée 


Actinomycine D 15 [xg/ml 


Retard modéré 


Pas d'effets 


Puromycine 30 fjig/ml 


Retard 


Pas d'effets 


Puromycine 15 [J-g/ml 


Retard modéré 


Pas d'effets 


RNase 1 mg/ml 


Gytolyse 

(st. blastula) 


Cytolyse rapide 


RNase 300 ng/ml 


Id. 


Id. 


RNase 100 [xg/ml 


Retard 


Cytolyse retardée 


RNase 30 {xg/ml 


Pas d'effets 


Pas d'effets 


DNAase 1 mg/ml 


Gros retard 


Cytolyse rapide 


DNAase 300 ng/ml 


Gros retard 


Pas d'effets 


DNAase 100 fxg/ml 


Pas d'effets 


Pas d'effets 


DNAase 30 {zg/ml 


Pas d'effets 


Pas d'effets 


Formamide IM. 


Arrêt au 
st. blastula 


Cytolyse retardée 


Formamide M/3 


Retard 


Cytolyse accélérée 


Formamide M/6 


Pas d'effets 


Cytolyse accélérée 


Phényléthylalcool 0.1% 


Retard 


Pas d'effets 


Choc thermique (1 h., 37°) 


Pas d'effets 


Cytolyse accélérée 



On ne peut guère tirer de conclusions de ces premiers essais: 
il est, cependant, curieux de constater que les substances qui 
empêchent la synthèse du RNA (actinomycine D) ou qui le 
détruisent (RNase, 100 jug/ml) ont très nettement retardé la 
cytolyse des hybrides létaux. Il semble donc que la production des 
RNA anormaux soit défavorable pour ceux-ci. Mais il ne suffît pas 
d'empêcher leur production (ou de les détruire) pour que le dévelop- 
pement se poursuive au delà du stade blastula: c'est donc uni- 
quement la durée de survie des hybrides qui est favorablement 
influencée par l'actinomycine D et par la RNase. Ajoutons qu'un 
premier examen cytochimique des hybrides traités à l'actinomy- 
cine D a montré que leurs noyaux ne contiennent plus aucune 
trace de matériel colorable à la pyronine: l'inhibition de la synthèse 
du RNA nucléaire par l'actinomycine paraît être beaucoup plus 
profonde dans le cas des hybrides que dans celui des témoins. 

Une autre substance a, également, protégé les hybrides létaux 
contre la cytolyse: c'est la formamide concentrée (1 M). Un examen 
cytochimique poussé s'impose avant qu'on puisse établir si l'effet 
de la formamide a porté sur le DNA plutôt que sur les protéines. 



70 J. BRÄCHET 

Notons encore les effets défavorables du choc thermique sur les 
hybrides, résultat qui confirme celui que nous avions obtenus pour 
les hybrides entre grenouilles. Signalons, à propos des effets de ce 
choc sur les témoins, une observation curieuse: c'est que les em- 
bryons qui avaient été soumis au chauffage, au stade blastula, ont 
donné naissance à des embryons normaux, sauf que leur queue 
était absente ou double. Il semblerait donc que, chez Bufo arenarum, 
un choc thermique au stade blastula exerce un effet inhibiteur 
spécifique sur l'induction spinocaudale. 

Il n'y a rien à dire, pour l'instant, des autres substances que nous 
avions essayées, puisqu'elles n'ont pas exercé d'effets appréciables. 



IV. RÉSUMÉ ET DISCUSSION 

Les résultats obtenus peuvent se résumer en quelques 
lignes: 

1) la nouvelle combinaison létale (Bufo arenarum $ x Rana 
temporaria $) que nous avons utilisée devrait être fructueuse pour 
les recherches biochimiques, en raison de l'abondance d'un matériel 
qu'on peut aisément obtenir. 

2) Tant chez les Echinodermes que ches les Batraciens, les 
noyaux des hybrides létaux réagissent de façon excessive à l'addi- 
tion de nucleosides et de nucleotides: à cet égard, ils sont beaucoup 
moins bien « tamponnés » que ceux des témoins. 

3) Nos expériences confirment l'idée que la réduction du ribose 
en désoxyribose, qui est contrôlée par l'équilibre TPNH:TPN, 
joue un rôle important dans la régulation de la synthèse du DNA 
chez les Batraciens. Cette régulation est défaillante chez les 
hybrides, surtout quand le blocage du développement se prolonge. 
Toutefois, les arguments actuels en faveur de cette interprétation 
demeurent indirects: une attaque biochimique directe (dosage 
de l'équilibre TPN:TPNH, étude des mécanismes enzymatiques 
de réduction du ribose) est indispensable pour arriver à une conclu- 
sion solidement établie. 

4) Le RNA global synthétisé par les hybrides létaux est fran- 
chemenl anormal en ce qui concerne sa composition en bases; mais 
la suppression de sa synthèse par l'actinomycine D ne suffit pas 



HYBRIDES LÉTAUX ENTRE BATRACIENS ET ENTRE ECHINODERMES 71 

à améliorer le développement des hybrides létaux : cette suppression 
ne fait que prolonger leur durée de vie. Dans ce cas encore, une 
analyse biochimique approfondie s'impose: il faudra fractionner 
sur colonnes les divers types de RNA synthétisés pendant les 
« puises », rechercher les DNA et les RNA polymerases dans les 
noyaux isolés, etc. 

Dans des travaux antérieurs (Brächet, Bieliavsky et Tencer, 
1962; Ficq et Brächet, 1963), nous avons discuté de nombreuses 
hypothèses destinées à expliquer, à l'échelle moléculaire, le blocage 
des hybrides létaux : union illégitime entre les DNA des deux espèces 
parentales (conduisant à la production de molécules hybrides de 
DNA), formation d'hybrides entre du DNA à une hélice et du RNA 
(dont celui-ci ne peut se dégager), production par le RNA anormal 
des hybrides létaux de protéines cytoplasmiques inactives (au 
point de vue enzymatique, par exemple), production par le noyau 
des hybrides d'histones anormales qui réprimeraient l'activité des 
gènes, etc. Nous n'y revenons que pour montrer que les problèmes 
que posent les hybrides létaux ne seront résolus qu'en faisant appel 
aux méthodes et aux concepts de la Biologie moléculaire. En ce qui 
concerne les Batraciens, nous espérons que la nouvelle combinaison 
Bufo arenarum Ç x Rana temporaria $ permettra d'aborder 
l'énigme de la létalité en suivant cette voie; en ce qui concerne les 
Echinodermes, il suffit de faire confiance à la perspicacité et à 
l'ardeur au travail de Fritz Baltzer et de ses élèves. 



SUMMARY 

1. A new lethal hybrid combination (Bufo arenarum Ç X 
Rana temporaria $) is described. Its development stops at the 
late blastula stage. Very large numbers of blocked blastulae 
can be obtained in the case of this combination. 

2. Addition of nucleosides or nucleotides markedly shifts 

, DNA 
the — — ratio in the nuclei of lethal hybrids. The results suggest 

that the reduction of ribose into desoxyribose plays an important 
regulatory role in the synthesis of DNA in amphibian eggs. This 
regulatory mechanism is deficient in lethal hybrids. 






72 J. BRÄCHET 

3. Blocked lethal hybrids still produce RNA; but the base 
composition of the newly synthesized RNA is very abnormal. 
Inhibition of nuclear RNA synthesis by actinomycin D does not 
improve the further development of lethal hybrids. 

4. The significance of these results is briefly discussed. 



ZUSAMMENFASSUNG 

1. Eine neue letale Bastardkombination (Bufo arenarum $ x 
Rana temporaria <$) wird beschrieben; die Entwicklung wird im 
späteren Blastula-Stadium eingestellt. Mit Hilfe dieser Kombination 
können blockierte Blastulae in grosser Zahl gewonnen werden. 

2. Zufuhr von Nukleosiden oder Nukleotiden verändert das 

DNS 

Verhältnis in den Kernen der letalen Bastarde markant. Die 

Resultate machen wahrscheinlich, dass die Reduktion von Ribose 
zu Desoxyribose regulatorisch in die DNS-Synthese von Amphibien- 
eiern eingreift. Dieser Regulationsmechanismus ist bei letalen 
Bastarden gestört. 

3. Blockierte Letalbastarde bilden immer noch RNS; aber die 
Basen-Zusammensetzung der neu synthetisierten RNS ist abnorm. 
Hemmung der RNS-Synthese im Kern durch Actinomycin D 
verbessert die weitere Entwicklung der Letalbastarde nicht. 

4. Die Bedeutung dieser Befunde wird kurz diskutiert. 



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rung in trans plantierten merogonischen Bastardgeweben 
(Triton palmatus Ç x Triton cristatus $). Wilhelm 
Roux' Arch. Entwicklungsmech. Organ. 125: 496. 

Zeller, C. 1956. Über den Ribonucleinsäure Stoffwechsel des Bastard- 
merogons Triton palmatus Ç x Triton cristatus <£. Roux' 
Arch. Entwicklungsmech. Organism. 148: 311-335. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 75 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 3. — Mars 1964 



Le rôle de facteurs auto-inhibiteurs 
dans la régénération des Planaires 

(Une interprétation nouvelle de la théorie des gradients 
physiologiques de child) 

par 

Etienne WOLFF \ Théodore LENDER 2 et 
Catherine ZILLER-SENGEL * 

Avec 14 figures dans le texte. 



La théorie des gradients physiologiques, élaborée par Child 
(1920) a connu, au cours des quarante dernières années, un succès 
considérable. D'abord appliquée par son auteur aux processus de 
régénération, cette notion a été étendue par de nombreux biolo- 
gistes à des phénomènes du développement normal. Les bases 
physiologiques de cette théorie ont été longuement discutées; 
mais les notions de gradients, de dominance, ont été confirmées 
par de nombreuses recherches de morphologie expérimentale. Il 
ressort de ces données que certains facteurs, actifs dans la morpho- 
génèse, sont répartis d'une manière décroissante le long de certains 
axes, à partir d'un centre où ils ont leur effet maximum. Cette 
notion s'est révélée adéquate pour grouper des propriétés communes 
à beaucoup de phénomènes du développement. Elle est actuellement 
employée par la plupart des auteurs qui cherchent à donner une 
explication générale des mécanismes inducteurs qui interviennent 



1 Laboratoire d'Embryologie expérimentale du Collège de France et du 
CNRS à Nogent-sur-Marne (Seine). 

2 Laboratoire de Biologie animale de la Faculté des Sciences de Paris 
(Orsay). 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 6 



76 E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 

dans l'organisation primaire d'un embryon (Dalcq et Pasteels 
1938, Yamada 1958, Toivonen et Saxén 1955). 

Ces recherches permettent de supposer qu'il existe des relations 
quantitatives entre certains facteurs morphogénétiques. Mais 
celles-ci sont encore mal élucidées. 

Nous avons cherché à expliquer d'une manière concrète les 
phénomènes de dominance et d'inhibition qui se manifestent dans 
la régénération d'un groupe qui a été le point de départ des 
recherches de Child, les Turbellariés Triclades. Nous sommes 
heureux de dédier cette contribution au professeur Fr. Baltzer, 
dont les remarquables travaux ont élucidé tant de problèmes de 
morphogénèse, chez les Invertébrés comme chez les Vertébrés. 

* 

L'étude des Planaires d'eau douce douées du pouvoir de régéné- 
ration totale (Dugesia lugubris, Polycelis nigra, Dugesia tigrina) 
a permis d'élucider deux catégories de facteurs qui jouent un rôle 
prépondérant dans la régénération. La morphogénèse des tissus et 
organes régénérés peut être expliquée par une succession d'induc- 
tions et d'inhibitions. Le problème général des inductions a été 
traité dans des travaux antérieurs (E. Wolff 1962; E. Wolff et 
Th. Lender 1962). 

Nous étudierons ici des mécanismes inhibiteurs qui empêchent 
qu'un même organe soit plusieurs fois régénéré au cours des pro- 
cessus de reconstitution du corps. 

Ces mêmes facteurs empêchent que, dans un organisme intact, 
les cellules de régénération totipotentes ne forment des organes 
supplémentaires, à la moindre lésion provoquant un appel de 
néoblastes. 

Des recherches effectuées dans nos laboratoires ont mis en 
évidence l'existence de substances inhibitrices dans le cas de deux 
organes précis: le cerveau et le pharynx. 



1. ACTION [NHIBITRICE DU CERVEAU 

Plusieurs auteurs ont montré que le cerveau d'une Planaire 
exerce une puissante Inhibition vis-à-vis de la différenciation d'une 






REGENERATION DES PLANAIRES 



77 



tête supplémentaire greffée dans la région antérieure (Rand et 
Browne 1926, Miller 1938). 

Ghevtchenko (1937) a montré que cette activité inhibitrice 
diminue, lorsqu'une tête est greffée à des distances variables de la 
région antérieure. Elle est pratiquement nulle, lorsque le greffon 
est implanté dans la région caudale. De même, chaque zone d'une 
planaire inhibe puissamment la différenciation d'une région homo- 
logue greffée à ce niveau. L'intensité de l'inhibition décroît avec 
la distance. 

L'un de nous (Lender, 1955, 1956, 1960) a précisé la nature et 
les conditions de l'inhibition exercée par le cerveau à l'aide d'expé- 
riences de greffes et d'extraits de cerveau. 

A. Greffes 

Un cerveau est implanté dans la région antérieure de Dugesia 
lugubris. 



Reg. 



Gr. 




Fig. 1. 

Schéma montrant l'inhibition du cerveau d'un régénérât de tête par le cerveau 
d'un greffon. 

Gr. = cerveau greffé (en quadrillé) ayant organisé une tête secon- 
daire II. 
Reg. = bourgeon de régénération de tête après une amputation de la 
tête normale I. Pas de cerveau régénéré; mais amas de néo- 
blastes indifférenciés entre les yeux. 



78 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



Après décapitation de la Planaire hôte, le greffon peut évoluer 
de deux façons différentes. 



100%. 



50% 



t 



100 200 300 400 500 

DUGESIA LUGUBRIS 
Régénération du cerveau 

W:\ en présence d'un greFFon de cerveau 
hH témoins 

Fig. 2. 

Histogramme montrant les classes de répartition des longueurs de cerveau 
chez les témoins (traits horizontaux) et chez les sujets traités (pointillé) 
d'après Th. Lender 1960). 



1. Dans 10 cas, h; cerveau greffé devient le cerveau de la tête 
régénérée. La forme de la tête est normale, et les deux yeux sont 
reconsl il nés. 



REGENERATION DES PLANAIRES 



79 



2. Dans 10 autres cas, l'hôte régénère une tête distincte du 
greffon, autour duquel s'organise une seconde tête. Mais la tête 
de l'hôte, dans laquelle se différencient des yeux, ne contient pas 
trace de cerveau (4 cas, fig. 1) ou reconstitue une masse nerveuse 
peu importante (longueur moyenne: 49 (x, contre 326 \i chez les 
témoins) (fig. 2). On trouve une accumulation importante de néo- 
blastes non différenciés, à la place du cerveau, dans les cas où 
celui-ci n'est pas régénéré. Ce résultat apporte une preuve supplé- 
mentaire de l'inhibition exercée par un cerveau différencié sur une 
ébauche non différenciée de ce même organe. 

B. Extraits 



Des Planaires Polycelis nigra, Dugesia lugubris sont privées de 
cerveau et élevées dans de l'eau contenant des broyats de têtes soit 
à l'état brut, soit à l'état de surnageant après centrifugation à 
10 000 g. L'extrait est utilisé à raison de 20 têtes par récipient de 



Té m 



Homog. 





Fig. 3. 

Schéma représentant l'action des extraits de tête surla régénération du cerveau. 
Tém. = témoins: régénération d'un cerveau normal. 
Homog. = deux types de résultats de la régénération céphalique après 
action des extraits. 

Au milieu: cerveau très réduit entre 2 yeux normaux. 
A droite: pas de cerveau; accumulation de néoblastes 
indifférenciés entre les deux yeux. 



80 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



10 ml d'eau. 4 individus opérés sont placés dans chaque récipient. 
(Pour le détail de l'expérience, voir Lender 1960). Les témoins 
sont fournis par des animaux élevés dans les mêmes conditions 
sans broyats, et par des animaux élevés en présence d'extraits de 
queue préparés dans les mêmes conditions. 



100% 



50% 




DUGESIA LUGUBRIS 
Régénération du cerveau 



a/ en présence de broyats de têtes 

broyats bruts 

surnageant de la centriFugation 

culot de la centriFugation 
b/en presence de broyats de queues 

broyats bruts 

surnageant de la centriFugation 
c/ témoins 






FlG. 4. 

Courbes représentant les pourcentages de planaires en fonction des longueurs 
de cerveaux régénérés chez Dugesia lugubris. Les courbes des Planaires 
traitées par les extraits de tête sont considérablement décalées par rapport 
aux courbes témoins (non traités et traités par des broyats de queues). 
(d'après Th. Lender 1960). 



Résumons brièvement les résultats. 

Sur 30 Planaires D. lugubris mises en présence de l'extrait brut, 
5 n'onl pas régénéré de cerveaux, la majorité des autres ne diiïé- 
rencienl qu'une faible masse de tissu nerveux (97 \l en moyenne) 
(fig. 3 et 4). 



REGENERATION DES PLANAIRES 



81 



Sur 41 individus de la même espèce mis en présence du liquide 
surnageant, 7 ne régénèrent pas de tissu nerveux, 34 ont régénéré 
du tissu nerveux sur une longueur de 20 [i en moyenne. Les témoins 
non soumis à l'extrait de cerveau régénèrent un cerveau d'une 
longueur moyenne de 219 \l. Les témoins soumis à des broyats de 
queue régénèrent, comme les témoins ordinaires, des cerveaux de 
309 à 332 [x (fig. 4). 



100%. 



50% 




50 



100 



150 



200 



250 



A 



POLYCELIS NIGRA 
Régénération du cerveau 



en présence de broyats bruts de tête 

en présence du surnageant du broyât de tête 

en présence du broyât brut de queue 

témoins 

Fig. 5. 

Mêmes courbes chez Polycelis nigra. La diminution de longueur des cerveaux 
traités est encore très nette, (d'après Th. Lender 1960). 



Des Planaires de l'espèce Polycelis nigra soumises au même 
traitement ont donné des résultats analogues. Un plus grand 
nombre encore ne régénèrent pas de cerveau (fig. 5). 

Ces recherches démontrent que l'inhibition d'un deuxième 
cerveau est due à une substance diffusible contenue dans la tête 
greffée, très probablement dans le cerveau lui-même. 



82 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



II. ACTION INHIBITRICE DE LA RÉGION 
PHARYNGIENNE 

Des recherches récentes de C. Ziller-Sengel (résultats inédits) 
montrent que des extraits de régions pharyngiennes exercent une 

action inhibitrice sur la régéné- 
ration du pharynx. 

Les expériences ont été con- 
duites de la manière suivante: les 
Planaires donneuses de broyât 
sont divisées en 3 régions : cépha- 
lique, pharyngienne et caudale 
(fig. 6). Les tronçons de chaque 
catégorie ont été pesés, après 
séchage, de manière à obtenir un 
poids égal de têtes, de régions 
pharyngiennes et de queues dans 
chaque catégorie de broyats. Le 
broyât est centrifugé à 11 000 
tours (10 000 g) pendant 10 mi- 
nutes. Le surnageant est réparti 
dans des cristallisoirs de 10 à 15 ml 
d'eau où séjournent 6 à 12 ani- 
maux soumis à l'expérience. La 
quantité d'extrait additionné à 
l'eau des cristallisoirs correspond 
à 18 à 30 têtes, régions pharyn- 
giennes ou queues de planaires. 
Les Planaires sont soumises à 




Fig. 6. — Préparation des extraits. 
Planaire divisée en trois tronçons. 



T. 
Ph. 

Q. 

S. 



région céphalique. 
région pharyngienne, 
région caudale, 
niveaux des sections 
transversales. 



l'action des extraits pendant 12 à 20 jours 1 . 

A. Premières séries expérimentales 

\nimaux d'expérience: Dugesia lugubris. 
Broyats centrifugés, non filtrés. 



1 Le détail de ces expériences sera donné dans un travail in extenso de 
C. Ziller-Sengel. 



REGENERATION DES PLANAIRES 



83 



Des courbes 1 et 2 (fig. 7 et 8), il résulte que les 3 types d'extraits 
ont une action inhibitrice par rapport aux témoins, mais l'action 
inhibitrice est beaucoup plus forte dans le cas des extraits pharyn- 
giens. Les différences sont les plus importantes entre le 10 e et le 
15 e jour du traitement. Après quoi, les 3 courbes tendent à se 
rejoindre. 

Série (?) 
Duqesia lu q ubris 




20 21 jours 



Fig. 7. 

Régénération du pharynx en présence d'extraits non filtrés de têtes et de 
régions pharyngiennes. 
Nombre total d'animaux en fin d'expérience: 

— dans l'extrait de têtes, 62; 

— ■ dans l'extrait de régions pharyngiennes, 52; 

— ■ témoins, 45. 



On peut attribuer une partie de Faction inhibitrice à un effet 
toxique commun aux trois extraits. Cependant le fait que l'extrait 
pharyngien, provenant d'une même quantité de tissus, est toujours 
plus inhibiteur que les extraits de tête ou de queues, tend à prouver 
que la région pharyngienne a une action inhibitrice spécifique. 



Si 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



Série (2) 
Duq esia lugubris 




21 jours 



Fig. 8. 
Régénération du pharynx en présence d'extraits non filtrés de queues et de 



régions pharyngiennes. 

Nombre total d'animaux en fin d'expérience: 

— dans l'extrait de queues, 88; 

- dans l'extrait de régions pharyngiennes, 85 

— témoins, 70. 



B. Nouvelles séries expérimentales (Séries 3, 4 et 5) 

Afin d'éliminer l'effet toxique des solutions, dû principalement 
à des pullulations bactériennes, les extraits ont été filtrés sur filtres 
m il li pores à pores de 0,45 (jl, avant d'être ajoutés aux milieux. Les 
expériences ont été effectuées sur Polycelis nigra et sur Dugesia 
tigrina l . 

L a courbe de la fig. 9 donne les résultats obtenus avec Polycelis 
nigra, la courbe de la fig. 10, les résultats obtenus avec Dugesia 



En raÎSOIl «l'une pénurie de planaires Dugesia lugubris. 






REGENERATION DES PLANAIRES 



85 



Pour éprouver si Faction inhibitrice est due au pharynx en tant 
qu'organe ou à la zone pharyngienne qui le contient, on a soumis 
les animaux en expérience à deux extraits différents de zone pharyn- 
gienne: les extraits de régions pharyngiennes totales, les extraits 

Série (3) 
Polycelis nigra 



c 
o 

■ühoo. 

L 
MU 

c 



60 



40 



20 



i 
action des extraits 


queues ^. 










~----~~ " "2#r^+ 






-~-- + -""' iê^--^ïr^V^* 






-" "" _^^^* ^^^ 






^-' + ....* ^^^ 




y' 


+ ^*^^^^ 




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<^^f ____ r. pharyngiennes 








fr j>i^^ 


s' _ «. _ r. ph.sans pharynx 




t S%^S ' 






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1 Ji ' 






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■ •ili 




-r> 



5 6 



8 9 IO 



12 



14 



16 



18 



20 



jours 



25 



FiG. 9. 

Régénération du pharynx en présence d'extraits filtrés de têtes, de queues, 
de régions pharyngiennes totales et de régions pharyngiennes sans pharynx. 
Nombre total d'animaux en fin d'expérience: 

— dans l'extrait de têtes, 22; 

— dans l'extrait de queues, 26; 

— dans l'extrait de régions pharyngiennes totales, 19; 

— dans l'extrait de régions pharyngiennes sans pharynx, 22; 

— témoins, 33. 



de régions pharyngiennes sans pharynx. Ceux-ci sont plus actifs 
que ceux-là (fig. 9 et 10), ce qui semble indiquer que la substance 
inhibitrice n'est pas contenue dans le pharynx lui-même, mais dans 
les tissus qui l'avoisinent. Des recherches nouvelles montreront 
si le pharynx proprement dit est ou n'est pas inhibiteur. 

Ces séries expérimentales montrent un fait nouveau: c'est que 
les extraits de têtes et de queues ont une action stimulatrice par 



X,, 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



rapport aux témoins. L'action inhibitrice des extraits pharyngiens 
totaux est diminuée dans le cas de Polycelis nigra (fig. 9), elle reste 
significative chez Dngesia tigrina (fig. 10). Mais l'extrait pharyngien 
n'a jamais aucun effet stimulateur. Dans les deux cas, en outre, 

Série (4) 
Dugesia N g rina 




15 jours 



Fig. 10. 



Régénération du pharynx en présence d'extraits filtrés de queues, de régions 

pharyngiennes totales et de régions pharyngiennes sans pharynx. 

\Oinbre total d'animaux en fin d'expérience: 

dans l'extrait de queues, 59; dans l'extrait de régions pharyngiennes 
totales, 59; dans l'extrait de régions pharyngiennes sans pharynx, 38; 
témoins, 57. 

br. R. Ph. (1) == broyât de régions pharyngiennes totales; 

br. R. Ph. (2) == broyât de régions pharyngiennes sans pharynx. 



l'action inhibitrice des extraits pharyngiens sans pharynx est très 
nette. 

On no peut encore donner um 4 interprétation décisive de ce 
phénomène. Des expériences sont en cours pour l'expliquer. En 
<•<• qui concerno rollet accélérateur de certains extraits, on peut 
admettre qu'une substance stimulatrice, ou trophique, existe dans 
•i i-ai! s do lòto oi do queue. La même substance coexisterait 
avec un«' substance inhibitrice dans los extraits de zones pharyn- 



REGENERATION DES PLANAIRES 



87 



giennes. L'effet inhibiteur dominerait nettement l'effet stimulateur 
dans les extraits de zones pharyngiennes. 

L'action stimulatrice des extraits est du reste variable. Elle 
dépend très vraisemblablement de l'état de nutrition des planaires 
au moment de l'expérience. Une série nouvelle (série 5, fig. 11) 
faite avec des extraits de queue n'a plus montré d'effet stimulant; 

Série (S) 
Polycelisni g pq 



c 



^ioo. 

c 
#80 




TI 

o\° 6 ° 



40. 



20. 




12 



15 16 jours 



FlG. 11. 

Régénération du pharynx en présence d'extraits filtrés de queues et de régions 
pharyngiennes sans pharynx. 
Nombre total d'animaux en fin d'expérience: 
— ■ dans l'extrait de queues, 18; 

— dans l'extrait de régions pharyngiennes sans pharynx, 33; 

— témoins, 35. 

br. ph. = broyât de régions pharyngiennes sans pharynx. 



mais l'action inhibitrice des extraits de régions pharyngiennes est 
toujours énergique. Ce résultat tend à confirmer que l'effet stimula- 
teur des extraits de tête et de queues de certaines séries est bien dû 
à un facteur trophique. Bien que toutes les expériences aient été 
faites sur des Planaires soumises au jeûne depuis 7 jours, le facteur 
stimulateur dépend vraisemblablement de l'état de la Planaire au 
moment de l'expérience. 



88 E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 

Peut-on mettre en évidence d'autres actions inhibitrices relatives 
à d'autres régions des Planaires? Peu d'autres organes sont assez 
localisés ou assez importants pour se prêter facilement à des expé- 
riences. Des recherches sont entreprises dans notre laboratoire sur 
la régénération de l'appareil copulateur en présence d'extraits de 
cette région. D'autres pourront être effectuées sur l'appareil testi- 
culaire, sur les yeux. 1 

Mais ces recherches présentent certaines difficultés techniques, 
qui ne sont pas entièrement surmontées. 



III. DISCUSSION ET CONCLUSIONS: 

UNE NOUVELLE INTERPRÉTATION 

DE LA THÉORIE DES GRADIENTS PHYSIOLOGIQUES 

DANS LA RÉGÉNÉRATION DES PLANAIRES 

Lorsqu'une Planaire régénère un organe manquant, plusieurs 
conditions sont nécessaires pour que la reconstitution soit complète 
et normale. 

1. L'existence de cellules de régénération (néoblastes), qui, 
dans les planaires à régénération totale, sont capables de régénérer 
n'importe quelle partie du corps. Les propriétés et les déplacements 
de ces cellules ont été étudiés dans notre laboratoire par F. Dubois 

(1949). 

2. Des facteurs inducteurs, qui déterminent la qualité de la 
différenciation. Ces facteurs sont contenus dans les territoires 
voisins de l'organe à régénérer: cerveau pour les yeux (Lender 
1952); région prépharyngienne pour le pharynx (Santos 1929, 
Okada et Sugino 1937, Ph. Sengel 1953, E. Wolff, Ph. Sengel 
et C. Sengel 1958, C. Sengel 1959); la région testiculaire pour 
l'appareil copulateur, (Kenk 1941, Okugawa 1957 et Fedeka- 
BRi mi', (résultats inédits))... 

Nous avons développé cette question dans d'autres travaux 



1 Pentz e1 Seilern Aspang (1961) ont montré chez Polycelis nigra que 
la distance entre deux yeux voisins est constante. Dans cet intervalle on 
n'observe pas I;» formation de nouvelles taches oculaires. Si on écarte expéri- 
mentalemenl deux yeux voisins, de nouvelles formations oculaires se diffé- 
rencient . Donc chaque nil serait entouré (V\\\\ champ inhibiteur qui détermine 
i '■' .ni emen I des vexa \ . 



REGENERATION DES PLANAIRES 



89 



(1962a et b). Nous donnons ci-joint le schéma qui récapitule les 
inductions successives démontrées ou présumées dans le cas de la 
régénération de la région antérieure du corps (fig. 12 et 13a). 






C.Or 



u 



^A 




CR. 



Fig. 12. 

Représentation schématique des inductions successives qui interviennent au 
cours de la régénération antérieure du corps d'une Planaire (de type 
Polycelis nigra). 

1. Induction du cerveau par la base; 

2. Induction des yeux par le cerveau; 

3. Induction de la région prépharyngienne par la tête; 

4. Induction de la région pharyngienne par la région prépharyngienne; 

5. Induction du pharynx par la zone pharyngienne; 

6. Induction des organes copulateurs par les follicules testiculaires 
contenus dans la région antérieure. 

B. = cerveau; c. o. = organes copulateurs; CR. = région copulatrice; 
H. = tête; e = yeux; Ph. R. = région pharyngienne; Ph. = pharynx; 
P.R. = région prépharyngienne, 
(d'après Et. Wolff 1962). 



90 



E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 



3. Des facteurs inhibiteurs qui, au moment où une mutilation 
est faite à l'organisme, empêchent généralement qu'un organe ou 
un appareil soit reconstitué en plusieurs exemplaires. Ce sont eux 
qui empêchent aussi que la régénération ne dépasse les besoins de 
la réparation. Ces facteurs jouent un rôle important quand on greffe 





Fig. 13. 

a) Schéma récapitulatif des processus d'induction au cours de la régénération 
antérieure. 

b) Schéma récapitulatif des processus d'inhibition présumés au cours de la 
régénération antérieure. 

L'épaisseur des flèches indique l'intensité du gradient d'inhibition, (d'après 
Et. Wolff, 1962). 



une partie supplémentaire (tête, queue, région pharyngienne) à 
différents niveaux d'une planaire. Les actions inhibitrices se mani- 
festent toutefois avec plus d'intensité dans les régions proches 
de l'organe régénéré; à une certaine distance, elles ne peuvent 
contrecarrer Taction des facteurs inducteurs. C'est ce qu'ont 
montré les expériences de dédoublement de têtes, de greffes de 
têtes ou de queues (Chevtchenko 1937, Santos 1929). 

Nous interprétons ces inhibitions comme résultant de l'action 
de substances élaborées au niveau <le certains organes et diffusant 



REGENERATION DES PLANAIRES 



91 



à travers le corps de la Planaire en quantités d'autant plus faibles 
qu'on s'éloigne de la région sécrétrice (fig. 13b). Nous avons mis 
en évidence de telles substances, en préparant des extraits à partir 
des tètes et des régions pharyngiennes. On peut considérer que les 
gradients d'inhibition établis par Child sont dus en grande partie 




InhPh 



1 





Fig. 14. 

Gradients de diffusion de substances inhibitrices à partir du pharynx. 
Inh. Ph. = inhibition du pharynx. 

Antagonisme entre les facteurs inducteurs et les facteurs inhibiteurs, au 
cours d'une régénération antérieure aux organes copulateurs. De l'équi- 
libre entre ces facteurs résulte la reconstitution d'une planaire normale, 
ind. = facteurs inducteurs; inh. = facteurs inhibiteurs. 



à la diffusion de substances inhibitrices qui sont plus ou moins 
diluées suivant la distance de la source (fig. 14a). Ainsi les gradients 
physiologiques seraient dus initialement à des gradients de diffusion 
de substances actives (Wolff 1962, Wolff et Lender 1962). Les 
effets métaboliques, tels que gradients d'intensité respiratoire, de 
réduction, etc., qui ont été étudiés par Child et ses collaborateurs 
ne seraient que des manifestations secondaires des réactions déclen- 
chées par de telles substances. 



Rev. Suisse de Zool.. T. 71. 19lV 



92 E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 

La nature de ces substances reste entièrement à élucider. Il 
convenait dans un premier temps d'en démontrer l'existence. Nous 
pensons toutefois avoir apporté une contribution à la compré- 
hension des mécanismes de la régénération et à la théorie si sédui- 
sante et si discutée de Child. 

Remarquons enfin que le schéma et l'ordre des processus de la 
reconstitution réparatrice sont un peu différents des mécanismes 
généralement admis dans d'autres groupes animaux (par ex. chez 
les Amphibiens). Ces différences concernent le rôle de la partie 
restante (ou « base ») du corps. On admet généralement que celle-ci 
joue un rôle organisateur dans la différenciation du régénérât, 
sans que ce rôle ait d'ailleurs été nettement défini. 

En ce qui concerne les Planaires, la base joue certainement un 
rôle primordial dans la détermination de la polarité du régénérât. 
C'est elle qui donne au régénérât sa qualité « antérieure » ou « posté- 
rieure ». Ce fait a été confirmé par l'un de nous (C. Sengel 1960) 
dans les expériences de cultures de bourgeons de régénération. 
S'il s'agit d'un régénérât antérieur se reconstituant à partir d'une 
queue, le premier organe qui se différencie est le cerveau. On peut 
admettre que cette différenciation est induite par la base. Mais à 
partir de ce moment, la suite des processus de reconstitution est 
indépendante de la base. Ainsi que nous l'avons démontré dans des 
travaux antérieurs (voir plus haut p. 000), les inductions successives 
se font du cerveau vers la base, et c'est à l'intérieur même du 
régénérât que les facteurs inducteurs doivent être recherchés. 
Ainsi, la régénération se fait par appositions successives d'organes, 
de la région antérieure vers la région postérieure. La base intervient 
à nouveau pour mettre un terme à la morphogénèse régénératrice, 
en imposant un veto aux inductions qui tendraient à reproduire 
des parties déjà existantes. C'est à ce moment que les substances 
inhibitrices dont traite cet article jouent un rôle prépondérant, en 
contrecarrant la tendance à la reconstruction totale du régénérât. 
Le schéma de la fig. 146 représente l'équilibre qui s'établit entre 
les facteurs inducteurs et les facteurs inhibiteurs. En résumé, la 
<t base» ne paraît jouer un rôle actif qu'au début et à la fin 
des processus de régénération: au début, en imposant au régé- 
riéral sa polarité et sa qualité; à la fin, en arrêtant les pro- 
cessus de régénération au moment où ils tendraient à dépasser 
leur but. 



REGENERATION DES PLANAIRES 93 

Nous proposons l'hypothèse de la formation et de la diffusion de 
substances inhibitrices comme une explication générale plausible 
des phénomènes de dominance et des gradients physiologiques au 
cours de la régénération des planaires. Cette hypothèse peut aussi 
s'appliquer à des processus du développement normal, dans les- 
quels des facteurs inhibiteurs s'opposent à l'expression des poten- 
tialités multiples de certaines ébauches embryonnaires. 

Ces notions trouvent ainsi une explication concrète, fondée sur 
la concentration des substances inhibitrices, qui sont diffusées à 
partir d'un centre ou d'un territoire formateurs. Nous soulignons 
que, dans le cas des Planaires d'eau douce, l'existence de telles 
substances est démontrée dans le cas de deux des régions essen- 
tielles et les mieux caractérisées de l'organisme: la tête et la région 
pharyngienne. Elle est soupçonnée, mais non démontrée, dans le 
cas d'autres organes ou régions du corps. Bien qu'il soit difficile 
d'effectuer des expériences analogues sur des organes comme les 
yeux ou l'appareil copulateur, nous espérons que de nouvelles 
recherches viendront confirmer notre hypothèse. 

Nous sommes conscients que certains faits connus paraissent 
ne pas entrer dans le cadre de la théorie. Nous en citerons deux 
exemples. Dans les expériences de Santos, reprises et complétées 
par Okada et Sugino, puis par Ph. Sengel, un pharynx supplé- 
mentaire peut être induit dans la région caudale par la greffe d'une 
tête. Pourquoi la substance inhibitrice du pharynx n'agit-elle pas 
dans cette région? On peut admettre que, par l'effet du gradient de 
diffusion, la concentration de cette substance est trop faible dans 
cette zone pour s'opposer à l'action d'une puissante substance 
inductrice qui normalement n'existe pas à ce niveau. 

D'autre part, la théorie peut paraître, ne pas s'appliquer aux cas 
d'hétéromorphose, où une étroite zone, isolée par deux sections, 
peut régénérer une tête à ses deux extrémités. C'est encore ce qui 
se produit, lorsqu'une tête, sectionnée immédiatement en arrière 
des yeux, commence par régénérer des yeux au niveau de cette 
section, ou lorsque des substances chimiques, telles la démécolcine, 
provoquent une inversion de polarité au niveau d'une section 
postérieure. Ces exceptions apparentes peuvent s'expliquer par 
le fait qu'il n'y a pas encore de substance inhibitrice de tête dans le 
fragment (premier cas), qu'elle est contrariée par l'intensité des 
inductions dans un territoire compétent (deuxième cas) ou que sa 



94 E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGE L 

sécrétion est affaiblie par ces substances toxiques (troisième cas). 
Mais ce sont là des explications théoriques; elles montrent qu'on 
peut trouver une solution à des exceptions apparentes, mais elles 
n'ont de valeur que si elles sont démontrées expérimentalement. 
Nous pensons que notre hypothèse peut cependant donner une 
explication valable de la plupart des faits connus, qu'elle pourra 
être confirmée par de nouvelles recherches sur les Planaires et 
étendue à d'autres organismes. Nous devons souligner que, dès 
maintenant, elle est appuyée par d'importantes recherches de 
Rose et de ses collaborateurs sur la régénération des Tubulaires 
(1955, 1957) des Némertes et des Annélides Polychètes (résultats 
inédits), et par les travaux de divers auteurs (Rose 1955 et Lénique 
1961) sur l'influence inhibitrice d'extraits d'organes sur le dévelop- 
pement des ébauches correspondantes, au cours du développement 
des Vertébrés. 

RÉSUMÉ 

1. L'effet inhibiteur d'extraits d'organes au cours de la régé- 
nération de Planaires d'eau douce (Dugesia lugubris, Polycelis 
nigra, Dugesia tigrina) a été démontré dans le cas de deux régions 
du corps: la tête et la région pharyngienne. 

2. Des greffes de cerveau ou des extraits de tête empêchent ou 
retardent la reconstitution du cerveau dans un régénérât antérieur 
de tête (fig. 1 et 3). Le liquide surnageant des extraits centrifugés 
a le même effet inhibiteur que l'extrait total. Les extraits de queue 
n'ont aucune action retardatrice sur la régénération de la tête. 

3. Le surnageant d'extraits de régions pharyngiennes exerce 
une inhibition spécifique sur la régénération du pharynx, après 
extirpation de cet organe (fig. 10 et 11). Ni les extraits de tête, ni 
les extraits de queue n'ont d'action inhibitrice spécifique sur la 
régénération du pharynx; ils ont au contraire, dans certaines expé- 
riences, une action accélératrice sur ce processus (fig. 9 et 10). 

4. Les auteurs formulent l'hypothèse que des substances inhi 
bitrices spécifiques, émanées d'un organe ou d'une région, 
empêchenl que cet organe ou cette région puisse être édifié plusieurs 
luis, au cours des processus de régénération. Ce sont elles qui 
limit eut la régénération à la reconstitution de la partie manquante. 



RÉGÉNÉRATION DES PLABAIRES 95 

5. La régénération des parties manquantes d'une Planaire est 
due à une série d'inductions et d'inhibitions (fig. 13 et 14a), entre 
lesquelles s'établit un équilibre. Dans le cas de la régénération 
antérieure, une succession d'inductions en chaîne se produit d'abord 
en direction céphalo-caudale (cerveau, yeux, région prépharyn- 
gienne, pharynx, appareil copulateur) (fig. 13a). Elle s'arrête sous 
l'influence de facteurs antagonistes émanés de la partie restante 
et dirigés en sens inverse (fig. 146). 

6. La théorie des gradients axiaux et la notion de dominance 
(Child) peuvent être expliqués par la diffusion de substances 
inhibitrices spécifiques à partir d'un centre où elles ont leur concen- 
tration maximum, vers les régions éloignées où leur concentration 
est minimum (fig. 14a). 



ZUSAMMENFASSUNG 

1. Es wurde die Hemmwirkung von Extrakten der Kopf- und 
Pharynxregion auf die Regeneration bei Süsswasserplanarien 
(Dugesia lugubris, Polycelis nigra, Dugesia tigrina) nachgewiesen. 

2. Verpflanzung von Gehirn oder Extrakte der Kopfregion 
unterdrücken oder verzögern die Regeneration eines Gehirns 
in einem vorderen Kopfblastem (Abb. 1 und 3). Der Ueberstand 
von zentrifugierten Extrakten zeigt die gleiche Wirkung wie Total- 
extrakt. Schwanzextrakte verzögern die Kopfregeneration nicht. 

3. Der Ueberstand von Extrakten der Pharynxregion hemmt 
die Regeneration der Pharynxregion nach deren Entfernung 
spezifisch (Abb. 10 und 11). Weder Kopf- noch Schwanzextrakte 
zeigen eine solche spezifische Hemmwirkung auf die Pharynx- 
regeneration; einzelne Experimente ergaben im Gegenteil eine 
gewisse Förderung dieses Prozesses (Abb. 9 und 10). 

4. Die Verff. entwickeln folgende Hypothese: spezifische Hemm- 
stoffe werden in regenerierenden Organen oder Körperteilen 
gebildet und verhindern, dass gleiche Organe bzw. Körperteile 
mehrmals regeneriert werden. Auf diese Weise bleibt der Regene- 
rationsprozess auf die fehlenden Teile beschränkt. 

5. Die Regeneration fehlender Körperteile bei Planarien beruht 
auf einer balancierten Folge von Induktions- und Hemmwirkungen 



96 E. WOLFF, T. LENDER ET C. ZILLER-SENGEL 

(Abb. 13 und 14). Im Falle der Regeneration des Vorderkörpers 
wird vermutet, dass eine Folge von Induktionswirkungen, vom 
Kopf zum Schwanz (Gehirn, Augen, Pharynxregion, Pharynx, 
Copulationsorgan) abläuft; diese werden gesteuert durch anta- 
gonistisch wirkende Faktoren, welche in den verbleibenden Körper- 
teilen vorhanden sind und eine entgegengesetzte Wirkung ent- 
falten (Abb. 146). 

6. Die Theorie der Axialgradienten (Child) lässt sich erklären 
durch die Annahme von spezifischen Hemmstoffen, deren Konzen- 
tration von einem Zentrum aus allmählich abnimmt (Abb. 14a). 



SUMMARY 

1. The inhibitory effect of organ extracts during the regenera- 
tion of fresh water planarians (Dugesia lugubris, Polycelis nigra, 
Dugesia tigrina) has been demonstrated for two regions of the body: 
the head and the pharyngeal region. 

2. Graft of brain, or head extracts prevent or delay the regene- 
ration of the brain in an anterior head blastema (fig. 1 and 3). 
The supernatant of the centrifuged extracts has the same effect 
as the whole extract. The tail extracts do not delay the regene- 
ration of the head. 

3. The supernatant of extracts of the pharyngeal region has a 
specific inhibitory effect on the regeneration of the pharynx, after 
this organ has been excised (fig. 10 and 11). Neither the head 
extracts, nor the tail extracts have such specific inhibitory action 
on the regeneration of the pharynx; on the contrary, in some expe- 
riments, they have an entrancing action on this process (fig. 9 
and 10). 

4. The authors formulate following hypothesis: specific inhibi- 
tory substances are produced by a regenerating organ or region, 
and prevent this organ or this region from being regenerated several 
limes. Thus the regeneration is restricted to the reconstruction 
of i he missing part. 

5. The regeneration of the missing parts of a planarian results 
from a balanced succession of inductions and inhibitions (fig. 13 
and 14), In the case of the anterior regeneration, a sequence of 



RÉGÉNÉRATION DES PLANAIRES 97 

inductions proceeding from the head towards the tail (brain, eyes, 
pharyngeal region, pharynx, copulatory apparatus) (fig. 13a) is 
controlled by antagonistic factors which are present in the remai- 
ning part and which act in the opposite direction (fig. 14Ò). 

6. The theory of axial gradients (Child) and the concept of 
dominance can be explained by the presence of specific inhibitory 
substances which diffuse from a center where their concentration 
is maximum, to distant regions where their concentration is 
minimum (fig. 14a). 



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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 99 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 4. — Mars 1964 



Bedeutungseigene und bedeutungsfremde 

Entwicklungsleistungen proliferierender 

Primordien von Drosophila nach Dauer- 

kultur in vivo 

von 

Ernst HADORN 

Zoologisch- vergi, anatomisches Institut der Universität Zürich * 

Mit 6 Textabbildungen. 



Meinem verehrten Lehrer, Herrn 
Prof. Dr. F. Baltzer, in Dankbarkeit 
zum 80. Geburtstag gewidmet. 

Wie bereits kurz mitgeteilt wurde, gelingt es, Teilstücke lar- 
valer Imaginalscheiben von Drosophila melanogaster im Abdomen 
adulter Fliegen zu kultivieren und zum regenerativen Wachstum 
zu bringen (Hadorn 1963). Dabei bleibt der larvale Zustand dau- 
ernd erhalten. Werden Fragmente solcher Zellverbände in Larven 
rücktransplantiert, so können sie gemeinsam mit dem Wirts- 
organismus die Metamorphose durchführen und sich zu normalen 
Adultstrukturen ausdifferenzieren. Erstaunlicherweise entstehen 
dabei neben jenen Körperbereichen, für die das larvale Blastem 
ursprünglich bestimmt ist, auch ..bedeutungsfremde" Bildungen, 
die dem Differenzierungsinventar ganz anderer Imaginalscheiben 
angehören. So konnten wir zeigen, dass die proliferierenden Zellen 



* Ausgeführt und herausgegeben mit Unterstützung der Georges und 
Antoine Claraz-Schenkung. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71. 196't 8 



100 E. HADORN 

der männlichen Genitalscheibe u. a. Kopfteile, wie völlig normale 
Antennen liefern (Hadorn 1963). Andererseits sind die Augen- 
Antennenscheiben unter den Bedingungen unserer Versuchsan- 
ordnung fähig, die Differenzierung von Flügelteilen zu vollenden 
(Schläpfer 1963). 

In der vorliegenden Arbeit berichte ich über den gegenwärtigen 
Stand der Kulturen, sowie über einige Befunde und Erfahrungen, 
wie sie sich nun nach einer nahezu einjährigen Versuchsdauer 
ergeben. Über den Determinationszustand, den Anlageplan, sowie 
die normalen bedeutungseigenen Leistungen der für die vorlie- 
genden Hauptversuche verwendeten männlichen Genital-Imaginal- 
scheibe geben frühere Arbeiten Auskunft (Hadorn und Gloor 
1946, Hadorn, Bertani und Gallerà 1949, Ursprung 1959). 
Dort finden sich auch genauere Beschreibungen der Einzelelemente 
des inneren und äusseren Geschlechtsapparates von Drosophila 
melano gaster. 

1. Zur Methodik (vergi. Abb. 2 bei Hadorn 1963). 

Die männliche Genital-Imaginalscheibe wird aus 
einer verpuppungsreifen Larve herausseziert und median halbiert 
(Abb. 1, oben). Die Teilstücke injizieren wir in das Abdomen einer 
frisch geschlüpften weiblichen Fliege. Nach 1 — 2 Wochen „Kultur- 
dauer in vivo" werden die Implantate wieder frei präpariert. Das 
eine Stück implantieren wir nun in eine Larve des 3. Stadiums 
und schicken es mit dem neuen Wirt durch die Metamorphose. 
Das andere Stück wird wiederum halbiert, und die Fragmente 
implantieren wir zur erneuten Regeneration je in einen weiteren 
Adultwirt. Nach 8—14 Tagen prüfen wir wieder im Metamorpho- 
setest die Differenzierungsleistungen des einen Teilstückes, während 
der Partner nach Aufteilung dazu bestimmt ist, in adulten Wirten 
den Zellstamm weiterzuführen. In weiteren „Transfergenerationen" 
proliferieren viele Implantate so stark, dass es leicht wird, zuneh- 
mend mehr Fragmente zu gewinnen. So lassen sich Unterlinien = 
Subkulturen abzweigen. 

Die Abb. 1 gibt Aufschluss über die Nachkommenschaft einer 
einzigen männlichen Imaginalscheibe (Mg. 9), deren Zellen wir 
nun wählend 11 Monaten durch fortgesetztes Übertragen auf je 
neue Wirte (Transfer I XXIX) kultiviert haben. Da im Verlaufe 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 



101 



TG 



I 

II 

III 

IV 

V 

VI 

VII 

VIII 

IX 

x r 

XI 

XII [ 

XIII 

XIV 

XV 

XVI 

XVII 

XVIII 

XIX 

XX 

XXI 

XXII 

XXIII 

XXIV 

XXV 

XXVI 

XXVII 

XXVIII 

XXIX 



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Mg 9 



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Abb. 1 



Genealogie der Nachkommenschaft einer einzelnen männlichen Genitalscheibe 
(oben, Mg 9), die während 11 Monaten über XXIX Transfergenerationen 
verfolgt wurde. Die blind endigenden senkrechten Teilstücke bezeichnen 
je ein metamorphosiertes und untersuchtes Implantat. Die in Adultwirten 
in Dauerkultur geführten Zellstämme sind durch ununterbrochene Linien 
charakterisiert. Stark ausgezogen ist eine Subkultur, über deren Differen- 
zierungsleistungen die Tab. 1 (linke Hälfte) Aufschluss gibt. 



von zwei Wochen die kleinen implantierten Blastemstücke bis 
auf das Fünfzigfache an Masse zunehmen können, wobei sie die 
Grösse eines vollausgereiften Ovars übertreffen, führen wir nur 



102 E. HADORN 

relativ kleine Proben von 2 — 3 Fragmenten je einzeln in Adult- 
wirten weiter. Zur Prüfung der imaginalen Differenzierungslei- 
stungen beschränken wir uns meist auch auf 3 — 6 Implantate, die 
auf ebenso viele Larven verteilt werden und zur Metamorphose 
bestimmt sind. Da die operativ bedingte Sterblichkeit der Larven 
bedeutend grösser ist als diejenige der Fliegenwirte, gibt es Transfer- 
generationen, für die wir nur eine oder überhaupt keine metamor- 
phosierte Probe untersuchen konnten (Tab. 1). Gelegentlich wurde 
auch versucht, alle Zellen eines stark proliferierenden Implantats 
zu prüfen. Dabei wird das Proliferat in annähernd gleichgrosse 
Fragmente aufgeteilt. Die Differenzierungen der Einzelstücke geben 
dann Auskunft über die Topographie im Anlagemosaik der Kultur. 
Ein solcher „Schachbrett-Test" ist in der Abb. 1 für den XXV. 
Transfer angegeben (siehe „31"). Hier konnte das aus der Fliege 
herauspräparierte Proliferat in 41 Teilstücke zerlegt werden, davon 
entwickelten sich 31 larvale Implantatsträger über die Metamor- 
phose hinaus. 

Alle metamorphosierten Implantate wurden zu Totalpräpa- 
raten verarbeitet, wobei wir Stücke, die viel Weichteile enthalten, 
nach Gomori färbten, während die vornehmlich chitinisierten 
Implantate direkt in FAURE'sche Lösung eingeschlossen wurden. 

2. Das Gesamtmaterial 

Bis zum Abschluss dieser Mitteilung (Ende September 1963) 
wurden Zellen aus 6 männlichen Genitalscheiben in 29 Transfer- 
generationen weitergeführt. Dabei lieferten diese verschiedenen 
Stämme je eine Anzahl von Unterlinien. Aus Abb. 1 unten ist 
ersichtlich, dass z.B. von der Stammlinie Mg 9 nun 12 solche 
Subkulturen zur XXX. „Generation" überleiten. Darunter gibt es 
Zellfolgen, die schon beim X. Transfer getrennt wurden, während 
andere Abzweigungen jüngeren Datums sind. Einzelne Linien 
starben aus. Solche Abbruche sind teils operativ bedingt, teils 
aber konnte eine Subkultur auch deshalb nicht weitergeführt 
werden, weil die Proliferation aus noch ungeklärten Ursachen 
ungenügend wurde. 

Aus den li Originalstämmen mil ihren rund 40 heute lebenden 
Subkulturen konnten wir gegen 1000 erfolgreich metamorphosie- 
rende Implantate abzweigen und untersuchen. Trotzdem uns ein 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 



103 



so grosses Material zur Verfügung steht, müssen viele Fragen zur 
Zeit noch offen bleiben. Wir beschränken uns daher nachfolgend 
auf die Darstellung einiger Beispiele von möglichen Differenzie- 
rungsleistungen. 

3. Zwei charakteristisch verschiedene Linien 

In der Tab. 1 (links) geben wir für die in Abb. 1 stark ausgezo- 
gene Subkultur von Mg 9 übersichtsweise an, was die einzelnen 
Implantate an imaginalen Differenzierungen geliefert haben. 




^iSSÏF 



Abb. 2. 

Anschnitt aus dem Implantat Mg XX 9a 12 zeigt zahlreiche Bläschen mit 
Clasperdornen, dazwischen Weichteile vom Typus des Ductus ejaculato- 
rius. Vergr. 105 x. 



Typisch für diese Zellfolge ist eine im Adultwirt mit der IX. Gene- 
ration sehr stark einsetzende Mitoseaktivität. Dabei werden vor 
allem die Weichteile des inneren Geschlechtsapparates, wie Ductus 
ejaculatorius, Paragonien und Samenpumpenwände ausgiebig ver- 
mehrt. Ausserdem erscheinen weitere epithelartige Zellverbände, 
deren Zuordnung zu bestimmten Teilen des Genitalapparates 
nicht klar ist. 



104 



E. HADORN 



Tabelle 1. 



Dilìerenzierungsleistungen von je einer Subkultur aus den beiden männlichen Genital- 
scheiben Mg 9 und Mg 3. Genealogie einer Linie von Mg 9 in Abb. 1 stark ausgezogen. 

TG = I. — XXIX. Transfergeneration, n = Zahl der untersuchten Implantate. Bedeu- 
tungseigene Differenzierungen: W = Weichteile, exklusive Enddarm; P = Penisapparat; 
C = Clasper; A = Analplatte. Bedeutungsfremde Differenzierungen: K = Kopfstruktu- 
ren; B = Beinteile: F = Flügel. Für jede „Generation" ist die Zahl der Implantate 
angegeben, welche die betreffende Struktur geliefert haben. 











Mg 9 












Mg 


3 








TG 


































11 


\Y 


P 


C 


A 


K B F 


n 


W 


P 


C 


A 


K 


B 


F 


I 


1 


1 


! 


1 








1 


1 


1 


1 


1 








II 


1 


— 


1 


1 


1 


— - 


- — 


1 


1 


1 


1 


1 


1 


— 


— 


III 


2 


1 


1 


1 


1 


1 - 


- — 


1 


1 


1 


1 


1 


— 


— 


— 


IV 


1 





1 


1 


1 


— _ 


_ — 


1 


— 


— 


— 


1 











V 


1 


— 


1 


1 


1 


— - 


- — 



















VI 


1 


1 


1 


1 


— 


— - 


- — 


3 


1 


— 


— 


3 


3 


2 


— 


VII 

















1 


1 


— 


— . 


— . 


1 


— . 


— 


VIII 


1 


1 


1 


1 


— 


— . - 


- — 



















IX 


4 


4 


1 


1 


1 


— - 


- — . 



















X 


3 


3 


— ■ 


1 


1 


— - 


__ — 



















XI 


1 


1 


— 


— 


— 


— - 


- — 


1 


— 


— 


— 


1 


— 


1 


— 


XII 


2 


2 


2 


2 


1 


1 - 


- — 


1 


— 


— 


— 


1 


1 


1 


— 


XIII 


1 


1 


1 


1 


1 


— - 


- — 


1 


— 


— 


— 


1 


1 


— 


— 


XIV 

















1 


— 


— 


— 


1 


1 


— 


— . 


XV 


2 


2 


— 


— 


— 


— - 


- — 


2 


— 


— 


— 


2 


2 


1 


— 


XVI 


2 


2 


— 


1 


— 


1 - 


- — 


2 


— 


— 


— 


2 


2 


1 


1 


XVII 


3 


3 


2 


2 


— 


1 - 


1 


2 


— 


— 


— 


2 


1 


2 


— 


XVIII 


3 


3 


— . 


2 


— 


— - 


- — 


2 


— , 


— 


— 


1 


2 


1 


— 


XIX 

















11 


— 


— 


— 


2 


10 


9 


4 


XX 


3 


3 


3 


3 


2 


— - 


- 1 


2 


— 


— 


— 


2 


2 


1 


— 


XXI 


3 


3 


— 


— 


3 


— - 


- — 


10 


— 


— 


— 


10 


9 


8 


2 


XXII 


3 


3 


— 


— 


3 


— - 


- — 


2 


— 


— 


— 


1 


2 


1 


— 


XXIII 


1 


1 


— 


— 


1 


— - 


- — 


2 


— 


— 


— 


2 


2 


1 


— 


XXIV 


2 


2 


— 


— 


2 


— . - 


- — 


2 


— 


— 


— 


2 


1 


— 


— 


X XV 


36 


36 


— 


— 


35 


6 


7 


1 


— 


— 


— 


1 


1 


— 


— 


XXVI 


5 


5 


— 


— 


4 


— - 


_ 2 


1 


— 


— 


— 


1 


1 


1 


— 


XXVII 


5 


5 


— 


— 


5 


1 


4 


1 


— 


— 


— 


1 


1 


— 


— 


\ \\ III 


5 


5 


— 


— 


4 


1 


1 


3 


— 


— 


— 


3 


2 


2 


1 


X X 1 X 


6 


6 


— 


— 


6 


4 


- 5 


1 


— 


■ — - 


— 


1 


1 


— 





Die bedeutungseigenen Weichteile treten bis zur XXIX. Gene- 
ration fast ausnahmslos in allen Testimplantaten auf. Von den 
Hartgebilden des äusseren Geschlechtsapparates halten sich recht 
lange die Penis! eile (P) sowie die Glaspers (C), deren Primordien 
sirh teils ausserordentlich stark vermehren konnten. So zählen 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 105 

wir in einzelnen metamorphosierten Implantaten bis zu 30 Clasper- 
blasen (Abb. 2). Von Generation XXI an verschwinden dann aller- 
dings in unserer Sublinie die Claspers. Ein solcher Ausfall beruht 
nicht auf einem alters- oder kulturbedingten Kompetenzverlust; 
denn in anderen Linien werden Claspers bis zur XXIX Generation 
gebildet. Es ist vielmehr anzunehmen, dass in derjenigen Probe, 
die zur Weiterzucht verwendet wurde, nur zufällig die Clasper- 
qualitäten gefehlt haben. Ob sich später in dieser Kultur doch 
wieder Claspers einstellen können, wissen wir noch nicht. 

Die Analplatten (A) sind bedeutungseigene Differenzierungen, 
die in vielen Linien dauernd erhalten bleiben. Wenn sie in den 
Implantaten I, VI, VIII und XI fehlen, so könnte dies wiederum 
darauf beruhen, dass das Analplattenblastem infolge zufällig 
ungünstiger Schnittführung der zur Metamorphose bestimmten 
Probe nicht zugeteilt wurde. Anders zu beurteilen ist der Ausfall 
von XV — XVIII (Tab. 1). Hier besitzen wir Informationen aus 
immerhin 10 grösseren Implantaten. Es scheint daher festzustehen, 
dass in einer Linie die Ausbildung von Analplatten während län- 
gerer Zeit verschwinden kann, dass aber später diese Strukturen 
wieder auftreten können. Tatsächlich finden wir in der hier berück- 
sichtigten Linie ab XX die Analplatten wieder regelmässig. So 
fehlen sie bei keinem der 31 Implantate des Schachbrett-Versuchs 
in XXV. Andere Linien bestätigen den Befund, wonach Anal- 
platten nach einem längeren transitorischen Ausfall erneut erschei- 
nen können. 

Unsere Linie — und dies gilt für alle Abkömmlinge der Scheibe 
Mg 9 — liefert nur relativ wenig bedeutungsfremde Strukturen. 
Zunächst erscheinen nur sporadisch einzelne Kopfteile (K in III, 
XII, XVI, XVII). Auch später bleiben diese Differenzierungen 
selten; sie finden sich z.B. in XXV nur bei 6 von 36 Implantaten. 
Erst im Material des letzten Transfers (XXIX) werden Kopf- 
organe mit grösserer Häufigkeit festgestellt. Für Flügelteile (F) 
ergeben sich durchaus ähnliche Befunde wie für Kopfteile. Die 
Tatsache, dass Flügel allerdings erst ab XVII zu finden sind, 
könnte erst unter Berücksichtigung des Gesamtmaterials bewertet 
werden. Beinbildungen (B) wurden in der vorliegenden Subkultur 
nie beobachtet. 

Die zweite in Tabelle 1 (rechts) charakterisierte Linie unter- 
scheidet sich leistungsmässig wesentlich von der eben besprochenen 



106 E. HADORN 

Subkultur aus Mg 9. Zwar liefern die Abkömmlinge von Mg 3 
zunächst ebenfalls alle Teile des männlichen Geschlechtsapparates. 
Recht bald aber verschwinden jene Elemente des Genitalapparates 
vollständig und endgültig, die aus zentral in der Scheibe lokali- 
sierten Feldbereichen hervorgehen (vergi, den Anlageplan bei 
Hadorn, Bertani u. Gallerà 1946, sowie bei Ursprung 1959). 
Neben den Weichteilen des Ductus ejaculatorius und den Para- 
gonien fehlen dann auch die Penisteile und die Claspers. Von den be- 
deutungseigenen Strukturen bleiben lediglich die Analplatten (A), 
sowie die Borstenfelder des Genitalbogens und seiner Umgebung 
erhalten. Analplatten treten fast überall in allen Implantaten auf. 
Einzig in den Proben des XIX. Transfers fehlen sie häufig. Die 
Analplatten sind in der Mehrzahl der Implantate von Partien des 
terminalen Enddarmes begleitet. Offenbar liegen in der Genital- 
scheibe die beiden Blasteme sehr nahe beieinander. 

Der Unterschied zwischen Mg 9 und Mg 3 ist sehr wahrschein- 
lich darauf zurückzuführen, dass in der Frühgeschichte der Linien, 
da noch relativ kleine Implantate aufgeteilt werden mussten, die 
zentralen Primordien der Genitalscheibe zufällig für Mg 3 nicht 
als „Stammhalter" verwendet wurden, während bei Mg 9 die 
Zuteilung von Analplattenblastem ungenügend war. 

Im Gegensatz zu Mg 9 liefert Mg 3 mit viel grösserer Regel- 
mässigkeit zahlreiche bedeutungsfremde Strukturen. Dabei ent- 
stehen nicht nur Kopfteile (K, Abb. 6) und Flügel (F, Abb. 5), 
sondern sehr häufig auch Beinpartien (B, Abb. 5, sowie T in Abb. 6). 
In einzelnen metamorphosierten Stichproben finden wir überhaupt 
keine Genitalstrukturen mehr. So lieferten von den 11 Implantaten 
in XIX deren 9 lediglich rein bedeutungsfremde Differenzierungen. 
Ein entsprechender Fall aus einer anderen Linie, der nur Kopfteile 
ausdifferenziert hat, ist in Abb. 3 dargestellt. Wir wissen zur Zeit 
im ich nicht, ob es gelingen wird, eine Subkultur abzuzweigen, die 
dauernd und ohne Rückschläge nur noch bedeutungsfremde 
Strukturen liefern wird. 

Die beiden hier besprochenen Subkulturen geben die ausseror- 
dentlich variantenreiche Mannigfaltigkeit, wie sie sich im Gesamt- 
materia] äussert nur unvollkommen wieder. Immerhin sind sie 
charakteristisch für zwei Haupttypen. Bei den Nachkommen von 
1 Vusgangsscheiben (Mg 9 und Mg 12) proliferieren vornehmlich 
und sehr ausgiebig die /eufralia der ursprünglichen Anlage. Bedeu- 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 



107 



tungsfremde Leistungen treten hier nicht regelmässig und auch 
nicht in allen Subkulturen auf. Beim zweiten Typus, vertreten durch 
4 Hauptlinien (Mg 3, Mg 17, Mg 30 und Mg 31), werden die bedeu- 
tungseigenen Leistungen frühzeitig auf Analplatten und Enddarm 




Abb. 3. 

Rein bedeutungsfremdes Implantat (Mg XV 30a 5) mit Kopf teilen (K), dazu 
zwei Antennen, deutlich das 3. Glied (3 G), Sacculus (S) und Arista (Ar.). 
Vergr. 125 x. 

eingeschränkt. Gleichzeitig setzen aber die bedeutungsfremden 
Differenzierungen in ununterbrochener Sequenz und formenreicher 
Ausgestaltung ein. 



4. Zum bedeutungseigenen Leistungsinventar 



Trotz der langandauernden Kultur im Adultwirt verharren die 
sich vermehrenden Zellen der implantierten Blasteme in larvalem 
Zustand. Irgendwelche deutlich imaginale Differenzierungsvor- 
gänge wurden nie festgestellt. Dieser Befund, der für die Genital- 



108 E. HADORN 

seheibe gilt, steht in einem gewissen Gegensatz zu dem, was Schläp- 
fer (1963) für Material der Augenscheibe gefunden hat. Dort 
werden im Adultmilieu stark verzögerte, erste Metamorphose- 
schritte eingeleitet (Bildung von Ommochrompigment und gele- 
gentlich etwas Adultcuticula). Wie unsere Rücktransplantationen 
zeigen, beeinträchtigt die monatelange Kultur in vivo, die Fähig- 
keit zur Durchführung einer völlig normalen Metamorphose keines- 
wegs. So finden wir selbst im Material aus den letzten Transfer- 
generationen alle Elemente des männlichen Geschlechtsapparates 
im histologisch ausdifferenzierten Endzustand: Kontrahierende 
Teile des Ductus ejaculatorius, Paragonienblasen mit Sekret, 
Penisteile, Claspers, Lateralplatten, Peripherborsten, Analplatten 
und Enddarmteile. Allerdings gibt es keine Subkultur, die noch 
allein das ganze Inventar liefern könnte. Die Linien sind vielmehr 
auf eine mehr oder weniger eingeschränkte Auswahl spezialisiert. 
Diese Einengung ist höchst wahrscheinlich zur Hauptsache zurück- 
zuführen auf das angewandte Fragmentationsverfahren, das 
zwangsläufig dann zum Abzweigen spezialisierter Linien führen 
müsste, wenn in unseren Blastemen determinierte Areale mosaik- 
artig verteilt wären. Für diese Auffassung sprechen Erfahrungen 
aus Schachbrettversuchen, sowie die Tatsache, dass bereits in der 
Ausgangsscheibe ein Anlagemosaik vorliegt (Hadorn, Bertani 
und Gallerà 1949, Ursprung 1959). 

Im Gegensatz zur histologischen Ausgestaltung wird die Morpho- 
logie und Mustergliederung vieler Teile des Geschlechtsapparates 
mit der zunehmenden Aufteilungsstufe recht unvollkommen. Dies 
gilt u.a. für die Elemente des Penisapparates und für das Borsten- 
muster der Claspers (Abb. 2). In unserer Aufzählung haben wir 
zudem die Samenpumpen nicht erwähnt. Tatsächlich finden wir in 
späteren „Generationen" keine vollständigen Samenpumpen mehr, 
die noch einen typischen Sklerit einschliessen. Anscheinend sind 
die morphogenetischen Voraussetzungen für diese Organogenese 
doch zu sehr gestört. Dagegen treten noch Gewebskomplexe auf, 
die wie Wandteile der Samenpumpen aussehen. Sodann fehlen uns 
Informationen über das Vorkommen der Vasa deferentia in meta- 
morphosierten Proben ans älteren Kulturen. Solche epitheliale 
Bildungen wären aber i n ungeordneten Implantationsverband 
rechi schwierig zu erkennen. 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 109 



5. Die Tendenz zur Monokultur 

In der ersten Mitteilung (Hadorn 1963) habe ich auf Grund 
der damals vorliegenden Erfahrungen nachgewiesen, dass das 
fortgesetzte Fraktionierungsverfahren zum Verarmen des Inventars 
in Richtung einer Monokultur führt, wobei sich die verbleibenden 
Elemente stark vermehren können. Dieser Befund wird durch das 
nun viel weitreichendere Material voll bestätigt. Doch sind reine 
Monokulturen, die stets nur entweder Analplatten, Penisteile, 
Ductus oder Claspers liefern würden, bis heute nie festgestellt 
worden. Abgesehen von den bedeutungsfremden Bildungen, die 
aus Genitalprimordien aussprossen, sind vielleicht elementsspezi- 
fisch determinierte Zellen benachbarter Feldbereiche überlappend 
so eng vermengt, dass es unwahrscheinlich wird, in einer Probe 
nur eine Qualität isolieren zu können. Oder es wäre auch möglich, 
dass der Determinationszustand im Zeitpunkt des Aufteilens über- 
haupt noch nicht auf nur eine Entwicklungsrichtung festgelegt 
wäre. Dann könnten kompetative Gleichgewichtsreaktionen dazu 
führen, dass in einem solchen Blastem stets mehrere Strukturen 
nebeneinander entstehen würden. 



6. Zur Morphogenese in stark vergrösserten 
Einheitsblastemen 

Wenn in partiellen Monokulturen die Zellzahl eines Blastems, 
das für eine Qualität elementsspezifisch determiniert ist, über- 
mässig proliferiert, so fragt es sich, ob und in welchem Ausmasse 
nun überdimensionierte Organe oder Organteile entstehen. In 
der Abb. 2 ist ein Teilbereich eines Clasperproliferates dargestellt. 
Wir sehen, dass hier nicht ein beliebig grosser „Riesenclasper** 
erscheint. Es stehen vielmehr Dutzende von gegenseitig abge- 
trennten Platten und Blasen nebeneinander, die je eine recht 
variable, aber doch beschränkte Anzahl von Clasperdornen tragen. 
Noch deutlich wird die Tendenz zur „Ar e ali si e run g *' in 
proliferierenden Analplattensystemen. So ist beispielsweise die 
Mittelpartie des Implantats der Abb. 4 von 12 mehr oder weniger 
vollständigen Analplatten (A) besetzt. 



no 



HADORN 



Gelegentlich können allerdings auch grössere zusammenhän- 
gende Analplattenkomplexe beobachtet werden, deren Borsten- 
zahl das zwei- bis vierfache einer Normalplatte erreicht. Doch 
zeichnen sich dann in der internen Mustergliederung immer noch 
Regionen ab, die einer Einzelplatte entsprechen. Solch übergrosse 




Abb. 4. 

Implantat (Mg X 30a 2) mit zahlreichen Analplatten (A), zwei Kopfpartien 
(K), je mit Arista; ausserdem noch Beinteile (B). Vergr. 75 x. 



Bildungen würden dann verwirklicht, wenn eine endgültige Aus- 
sonderung der Areale behindert wäre. Vielleicht kommt es anderer- 
seil s unter den morphogenetischen Bedingungen eines Implantâtes 
auch zu sekundären Fusionen ursprünglich gesonderter Platten- 
anlagen. 

Jedenfalls manifestiert sich in den vergrösserten Blastemen 
eine dem Material inhärente Tendenz zur Aussonderung und Bil- 
dung normal dimensionierter Elemente des Geschlechtsapparates. 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 



111 



7. Einiges über die bedeutungsfremden Leistungen 

Eine ausführliche Darstellung oder gar Deutung aller bisherigen 
Ergebnisse muss späteren Mitteilungen vorbehalten bleiben; dies 
umso mehr, als künftig zu erwartende Befunde manche sich jetzt 
anzeigende Gesetzmässigkeit verdeutlichen werden. So beschränken 




Abb. 5. 

Ausschnitt aus Implantat Mg XV 3a 5. Dargestellt eine umfangreiche Flügel- 
partie (F) und zwei Reihen von Randborsten (R). Basal eingefügt sind 
Beinteile (B). Die bedeutungsfremden Strukturen stehen in Verbindung 
mit einer nur randlich dargestellten Analplattenregion (A).Vergr. 110 x. 



wir uns hier auf einige Aussagen, die als gesichert gelten können 
und die wir durch einige Abbildungen belegen. Zur Identifizierung 
der bedeutungsfremden Einzelstrukturen dient uns u.a. die Borsten- 
morphologie (gestreift oder glatt, schlank oder dicklich zugespitzt). 
Wichtig ist sodann das von feinen Härchen gebildete Grundmuster, 
zwischen den Makrochaeten. Beinteile erkennen wir, abgesehen 
von der Verteilung und Form der Borsten, am Vorkommen von 
kleinen Schüppchen („bracts"), die die Borsten begleiten (vergi. 
Hannah-Alava 1958). 



112 



HADORN 



a) Männliche Genitalprimordien liefern je nach dem Charakter 
der Kultur gelegentlich, häufig oder regelmässig bedeutungsfremde 
Differenzierungen. 

b) Beobachtet wurden u.a. folgende Strukturen: Köpft eile, 
wie Stirnbereiche. Antennen (Abb. 3. 4 und 6) und Palpus (Abb. 6); 
Partien der Flügelspreite, gelegentlich mit Randborstenreihen 
(Abb. 5): Beine und zwar sowohl Ganzbildungen, die von der 
Coxa bis zum Endtarsus reichen, wie auch nur proximale (Abb. 4, 5) 
oder distale Teilstücke (Abb. 6). 




Abb. 6. 

Ausschnitt aus Implantat Mg XXVIII 3a 1. Neben bedeutungseigener Anal- 
platte (A) und einer Blase mit Peripherborsten (Pe) sind gestreifte Kopf- 
borsten (K), ein Palpus (Pa), ein 3. Antennenglied (3 G) mit Saeculus (S) 
sichtbar. Das Antennenglied trägt wie bei der Mutante aristapedia einen 
Tarsus (T). Vergr. 220 x. 



c) Die bedeutungsfremden Organe stehen häufig in unmittel- 
barem Kontakt mit bedeutungseigenen Leistungen. So erscheint 
der Flügel in Abb. 5 als Auswuchs aus einem grösseren anschlies- 
senden Xrmlplattenareal. 

(I ) Ein und dasselbe Testimplantat kann nebeneinander sowohl 
Kopf-, Bein-, wie Flügelteile liefern. Doch gibt es auch Sublinien 
mit Tendenzen zur bedcut imgsfremden Monokultur. 



ENTWICKLÜNGSLEISTUNGEN YON DROSOPHILA 113 

e) Die bedeutungsfremden Differenzierungen sind in jeder 
Hinsicht regions- und mustertypisch ausgestaltet: gestreifte 
Kopfborsten (Abb. 3 und 6), Beinborsten mit Nebenschuppen = 
„bracts", Tarsus mit Klauen (Abb. 6); drittes Antennenglied mit 
Sensilla und Sacculus (Abb. 3). sowie Aristae (Abb. 3 und 4). 

Die an den bedeutungsfremden Differenzierungen beteiligten 
Zellen stammen ausnahmslos aus den implantierten Genitalpri- 
mordien selbst. Sie sind also nicht etwa auf zugewanderte Zellen 
aus der Kopf-. Bein- oder Flügelanlage des Wirtes zurückzuführen. 
Diese Aussage stützt sich auf eine besondere Versuchsanordnung, 
wobei Genitalprimordien der Mutante yellow in sepia-Fiiegen zur 
Proliferation und Metamorphose gebracht werden. Ausserdem 
haben wir Geschlechtskammzähne in bedeutungsfremden Vorder- 
beinen festgestellt, und zwar bei Implantaten, die sich nur in 
weiblichen Wirten entwickelt haben. 

7. Schlussbemerkungen 

Das imaginale Abdomen hat sich als ein ausgesprochen günstiges 
Medium erwiesen, das uns erlaubt, larvale Primordien wohl unbe- 
schränkt lange zu kultivieren. Damit ergeben sich zahlreiche 
Möglichkeiten für neue entwicklungsphysiologische und genetische 
Versuchsanordnungen. Mit dem eben mitgeteilten Verfahren, das 
überraschende Entwicklungspotenzen in larvalen Imaginalscheiben 
aufgedeckt hat, konnten wir u.a. auch zeigen, dass im Adultmilieu 
die larvalen Riesenchromosomen der Speicheldrüsenkerne über- 
mässig gross werden können (Hadorn, Gehring und Staub 1963). 

Aus den bedeutungseigenen Differenzierungen der kultivierten 
und rücktransplantierten Primordien ergeben sich mannigfache 
Aufschlüsse über den Determinationszustand, die Feldorganisation. 
die Organogenese und die Rolle kleiner Zellgruppen in der Muster- 
bildung. 

Auf eine Interpretation der interessanten bedeutungsfremden 
Differenzierungen möchten wir in dieser Mitteilung verzichten. Es 
sei lediglich hervorgehoben, dass das proliferierende Wachstum 
der Blasteme als eine notwendige Voraussetzung des ..Bedeutungs- 
wandels" erscheint. Im übrigen dürfen wir auf Grund weiterer 
Beobachtungen annehmen, dass ausser den hier erwähnten Kopf-. 
Bein- und Flügelbildungen noch weitere Körperpartien aus Zellen 



114 E. HADORN 

der Genitalprimordien hervorgehen können. Zudem wissen wir 
bereits, dass auch weibliche Genitalscheiben, sowie Augen- Anten- 
nenscheiben bedeutungsfremde Strukturen liefern. In weiteren 
Versuchen wird nun geprüft, wie weit, nach welchen Richtungen 
hin und in welcher Sequenz die übrigen larvalen Primordien 
bedeutungsfremde Leistungen vollbringen. 

Auf die Beziehungen unserer Befunde zu den bei Drosophila 
bekannten homoeotisch Mutationen sei lediglich hingewiesen. 
Schliesslich interessieren wir uns für den allfälligen Nachweis von 
somatischen Mutationen in Zellen, deren Gene sich nun fortgesetzt 
replizieren. 

ZUSAMMENFASSUNG 

Larvale Zellverbände aus der männlichen Genital-Imaginal- 
scheibe von Drosophila melanogaster wurden nun während 11 Mona- 
ten im Abdomen adulter Weibchen kultiviert. Die Implantate 
proliferieren in diesem Milieu sehr stark; dabei bleibt sowohl der 
larvale Zustand, wie auch die latente Fähigkeit zur imaginalen 
Differenzierung dauernd erhalten. Nach Rücktransplantation in 
larvale Wirte liefern Teilstücke der Zellkulturen unter dem Ein- 
fluss der Metamorphosehormone ausser normalen Adultstrukturen, 
die der ursprünglichen und eigenen prospektiven Bedeutung der 
Blasteme entsprechen, sehr häufig auch bedeutungsfremde Diffe- 
renzierungen, wie imaginale Kopf-, Flügel- und Beinstrukturen. 



SUMMARY 

Groups of larval cells from the male genital-imaginal disc of 
Drosophila melanogaster up to the present have been cultivated 
in the abdomen of adult females for eleven months. In this milieu 
t hf implants exhibit a strong proliferating activity. The larval 
state of the implanted cells as well as their latent capacity for 
Imagina] differentiation is permanently maintained. Fragments of 
the cull urcs which have been retransplanted into larval hosts 
differentiate, under the influence of the hormones of metamor- 
phosis, normal aduli organs. These include not only structures 
which are in accordance with the prospective significance of the 
origina] genital blastemas. In addition such implants form struc- 



ENTWICKLUNGSLEISTUNGEN VON DROSOPHILA 115 

tures of foreign significance such as parts of the adult head, wings 
and legs. 

RÉSUMÉ 

Des groupes de cellules larvaires du disque imaginai mâle de 
Drosophila melanogaster ont été cultivés pendant 11 mois dans 
l'abdomen de femelles adultes. Dans ce milieu les cellules prolifèrent 
activement en conservant non seulement leur état larvaire, mais 
aussi la faculté latente de differentiation imaginale. Des fragments 
de ces cultures sont réimplantés dans des hôtes larvaires. Sous 
l'influence des hormones de la métamorphose ils produisent très 
souvent, en dehors des structures adultes normales — conformes à 
leur signification prospective de blastème génital — des differen- 
tiations étrangères à cette signification primordiale, c'est-à-dire 
des structures appartenant à la tête, aux ailes et aux extrémités. 

LITERATUR 

Hadorn, E. 1963. Differenzierungsleistungen wiederholt fragmentierter 
Teilstücke männlicher Genitalscheiben von Drosophila me- 
lanogaster nach Kultur in vivo. Developmental Riology 
7: 617-629. 

— Rertani, G. und Gallerà, J. 1949. Regulations fähigkeit und 

Feldorganisation der männlichen Genital- Imaginalscheibe 
von Drosophila melanogaster. Roux' Archiv 144: 31-70. 

— und Gloor, H. 1946. Transplantationen zur Bestimmung des An- 

lagemusters in der weiblichen Genital- Imaginalscheibe von 
Drosophila. Rev. suisse Zool. 53: 495-501. 

— Gehring, W. und Staub, M. 1963. Extensives Grössenwachstum 

larvaler Speicheldrüsenchromosomen von Drosophila me- 
lanogaster im Adultmilieu. Experientia 19: 530-531. 

Hannah-Alava, A. 1958. Morphology and chaetotaxy of the legs of Dro- 
sophila melanogaster. J. Morph. 103: 281-310. 

Schläpfer, Th. 1963. Der Einfluss des adulten Wirtsmilieus auf die 
Entwicklung der Augen- Antennenscheiben von Drosophila 
melanogaster. Roux' Archiv 154: 378-404. 

Ursprung, H. 1959. Fragmentierungs- und Bestrahlungsversuche zur 
Bestimmung von Determinationszustand und Anlageplan 
der Genitalscheiben von Drosophila melanogaster. Roux' 
Archiv 151: 504-558. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 117 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 5. — Mars 1964 



Das Induktionsvermögen gereinigter Induk- 
tionsfaktoren im Kombinationsversuch 



von 



Hildegard TIEDEMANN und Heinz TIEDEMANN 

Heiligenberg-Institut, Heiligenberg/Bodensee 1 

Mit 6 Textabbildungen. 



Herrn Professor Dr. F. Baltzer zum 
80. Geburtstag in Verehrung gewidmet. 

A. EINLEITUNG 

Durch verschiedene Abschnitte des praesumptiven Mesoderms 
der Gastrula und Neurula (Mangold 1933, Holtfreter 1936) 
kann noch undeterminiertes Ectoderm der Amphibiengastrula 
veranlasst werden, Vorderkopforgane, Hinterkopforgane oder 
Rümpfe und Schwänze zu bilden. Versuche mit sogenannten hete- 
rogenen Induktoren, insbesondere Geweben adulter Organismen, 
zeigten, dass einzelne Organe ebenfalls vorwiegend bestimmte 
regionsspezifische Strukturen induzieren können (Holtfreter 
1934, Toivonen 1938, Chuang 1938, 1939, Toivonen 1953), so z. B. 
Mäuseniere vorwiegend Vorderkopf- und Hinterkopforgane, Meer- 
schweinchen-Knochenmark dagegen vorwiegend Chorda und 
Muskulatur. Diese Ergebnisse machten es wahrscheinlich, dass 
nicht nur ein einziger, sondern mehrere Induktionsfaktoren vor- 
handen sind, und es ergab sich die Frage, ob für jeden der einzelnen 
Körperabschnitte ein bestimmter Induktionsfaktor verantwortlich 



1 Derzeitige Anschrift: Carnegie Institution of Washington, Department 
of Embryology, 115 W. University Parkway, Baltimore 10, (MD) USA. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 9 



118 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

ist, oder ob die regionalen Verschiedenheiten etwa durch das 
Zusammenwirken von nur 2 Faktoren hervorgerufen werden. 

In den letzten Jahren konnte aus Meerschweinchen- Knochen- 
mark (Yam ad a 1961) und aus 9 Tage alten Hühnerembryonen 
(Tiedemann 19636) ein ausschliesslich mesodermale Organe (Mus- 
kel, Chorda, Niere) induzierender Faktor angereichert werden. 
Bei der Reinigung des mesodermalen Faktors aus Hühnerem- 
bryonen wurde nun festgestellt, dass die wenig gereinigten Frak- 
tionen vollständige Schwänze mit Neuralrohr, der hochgereinigte 
Faktor aber nur Muskulatur, Chorda und Nieren induzierten 
(Tiedemann 1959). Es war deshalb zu vermuten, dass bei der 
Induktion vollständiger Schwänze mit Neuralrohr der mesoder- 
male Faktor mit einem Neuralgewebe induzierenden Faktor zusam- 
menwirkt, und dass nach dessen Abtrennung bei der weiteren 
Reinigung nur noch mesodermale Induktionen hervorgerufen 
werden. Kombinationsversuche von Toivonen und Saxén (1955), 
die vorwiegend archencephal — deuterencephal und vorwiegend 
mesodermal induzierende Gewebe gemeinsam auf Gastrulaectoderm 
einwirken liessen, hatten schon die Annahme verstärkt, dass zwei 
Faktoren bei der Induktion vollständiger Schwänze zusammen- 
wirken. Kürzlich konnte eine aus Hühnerembryonen isolierte, vor 
allem deuterencephal induzierende Substanz chromatographisch 
in eine spinocaudal — mesodermal und eine vorwiegend archen- 
cephal induzierende Fraktion zerlegt werden (Tiedemann, Becker, 
Tiedemann 1963). Es war deshalb zu vermuten, dass auch kom- 
plexe Hinterkopfinduktionen durch das Zusammenspiel zweier 
Faktoren entstehen. Um diese Hypothese weiter zu prüfen, kom- 
binierten wir eine angereicherte, mesodermal induzierende Fraktion 
mit einer angereicherten, neural-archencephal induzierenden Frak- 
tion in verschiedenen Mengenverhältnissen und untersuchten die 
Induktionswirkung der Kombinationen. 



B. BESCHREIBUNG DER VERSUCHE 

1. Darstellung des mesodermalen Faktors: Die mesodermal indu- 
zierende Fraktion wurde aus 9 Tage allen Hühnerembryonen durch 
Extraktion mit Pyrophosphatpuffer sowie Fraktionierung mit Ammo- 
niumsulfal und Protaminsulfat gewonnen. Der Überstand der Protamin- 
Bulfatfällung wurde dann in Gegenwart von Harnstoff an Diaethyl- 






INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 119 

aminoaethylcellulose chromatographiert. Verwendet wurde die mit 0,1 m 
Phosphat- 0,2 m NaCl-Puffer (pH 6,5) eluierte Fraktion (Tiedemann 
1963&). Nach 36 std. Dialyse gegen Wasser wurde die Fraktion in ge- 
frorenem Zustand getrocknet. Die gefriergetrocknete Substanz wurde 
in wenig 0,1% NaCl aufgenommen, zur Entfernung von Luftbläschen 
im Exsiccator bis 30 mm Hg evakuiert, mit 2 — 3 Vol. Aethylalkohol 
gefällt und zentrifugiert. Der Rückstand wurde noch 1 mal mit 96% 
Alkohol und 1 mal mit 66% Alkohol gewaschen und dann im Exsiccator 
an der Wasserstrahlpumpe getrocknet. 

2. Darstellung des neuralen Faktors: Aus 9 Tage alten Hühnerem- 
bryonen gewonnene Ribosomen wurden mit Pyrophosphatpufîer ex- 
trahiert. Die extrahierten Proteine und Nucleoproteide wurden dann 
an Diaethylaminoaethylcellulose chromatographiert (Tiedemann, Kes- 
selring, Becker, Tiedemann 1962, Tiedemann, Becker, Tiedemann 
1963). Mit 0,5 m NaCl-0,1 m Orthophosphat (pH 6,5) wird zunächst 
ein Ribonucleoproteid und dann reine Nucleinsäure extrahiert. Induk- 
tionswirkung besitzt nur das Ribonucleoproteid. Die inaktive Ribo- 
nucleinsäure wurde verworfen. Um die geringe Ribonucleoproteidmenge 
besser handhaben zu können, wurde y-Globulin, welches selbst keinerlei 
Induktionswirkung besitzt, hinzugefügt (etwa 3-fache Gewichtsmenge). 
Die weitere Präparation erfolgte wie beim mesodermalen Faktor. 

3. Kombination der beiden Faktoren: Die mesodermal induzierende 
Substanz und die neural induzierende Substanz (einschliesslich y-Glo- 
bulin) wurden im Gewichtsverhältnis 1:1, 1:10, 1:50 vermischt, in 
Wasser suspendiert und im Teflon- Homogenisator homogenisiert. An- 
schliessend wurde mit Alkohol gefällt und wie oben beschrieben weiter 
verarbeitet. 

4. Ausführung der Testversuche: Alle Substanzen wurden an Tri- 
turus alpestris nach der Einsteckmethode (Mangold 1923) ausgetestet. 
Die Keime wurden ca. 15 Tage in Cibazol-haltiger Holtfreterlösung auf- 
gezogen, fixiert und in Serien geschnitten. Bei der histologischen Aus- 
wertung wurde die Menge der jeweils induzierten verschiedenen Gewebe 
in 3 Kategorien „viel", „mittel", „wenig" eingeteilt. Auf dem Block- 
diagramm Abb. 5 wurde die jeweils induzierte Gewebemenge durch die 
Breite der Blocks dargestellt. 



C. ERGEBNIS DER TESTVERSUCHE 

1. Induktionsleistungen der Ausgangsfraktionen 

Die mesodermale Ausgangsfraktion E 351/5 induzierte in 58 % 
der Fälle durchweg grosse Rümpfe, die sich ventral-median oder 
seitlich am Wirtsrumpf hinzogen. 



120 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

Die induzierten Rümpfe enthielten nur mesodermale Organe. 
In allen Fällen besassen sie umfangreiche Vornierenbildungen, die 
die normalen Organe der Wirtslarve an Grösse weit übertrafen. 
Eine Larve enthielt als einziges induziertes Organ einen Vornie- 
rengang mit sehr weitem Lumen. In den übrigen Fällen traten aus- 
serdem grosse Pakete von Rumpfmuskulatur auf, die stets deutlich 
in Myomeren gegliedert waren, obwohl nur in 2 Fällen gleichzeitig 
eine induzierte Chorda vorhanden war. In einem Fall begann der 
induzierte Organkomplex cranial mit einer kleinen, ventral-median 
gelegenen Extremitätenknospe. 

In keinem Fall war ein Neuralrohr induziert worden. Keine der 
Rumpfbildungen lief in ein Schwänzchen aus. Flossensaumbil- 
dungen fehlten ebenfalls vollständig. Die induzierten Rümpfe 
waren nicht oder nur sehr schwach pigmentiert. 

Abb. 1 zeigt einen Querschnitt durch die Larve E 351/5-3, 
welche eine grosse mesodermale Induktion trägt. Sie liegt ventral- 
median im hinteren Rumpfbereich und beginnt mit einer kleinen 
secundären Beinknospe. Ihr folgen eine Anzahl von Vornieren- 
gängen, welche den Bauchraum zwischen Darm und Bauchwand 
füllen, und dann umfangreiche Pakete myomer gegliederter Rumpf- 
muskulatur. Die induzierten Organe verdrängen einen Teil der 
Wirtsorgane und unterdrücken sie sogar, wie auf der Abbildung 
zu sehen ist; das Neuralrohr und die Rumpfmuskulatur des Wirtes 
sind noch vorhanden. Der Darm der Wirtslarve endete noch vor 
dem Rumpfende blind, ohne Afterbildung. Die primäre Chorda 
und das primäre Nierensystem sind hier an der abgebildeten Stelle, 
an welcher die Induktion ihre grösste Ausdehnung erreicht, unter- 
brochen; die Chorda tritt weiter caudal wieder auf. Der Rumpf- 
querschnitt der Larve ist angefüllt mit der induzierten Muskulatur. 
Links auf dem Schnitt befinden sich induzierte Nierenkanälchen. 

Die neurale Ausgangsfraktion E 335/12 induzierte in 50% der 
Fälle mittelgrosse bis grosse Köpfchen, von welchen 82% archen- 
cephale und nicht näher bestimmbare neurale und 36% deuteren- 
cephale Organe enthielten. 

In 9 von 11 positiven Fällen traten mittelgrosse bis grosse 
Gehirnkomplexe auf. Sie Hessen sich teilweise als Vorderhirne und 
Zwischenhirne identifizieren. In einem Fall erschien ein kleines, 
undefinierbares Neuralgebilde. 3 Buckel enthielten Nasen, 4 Buckel 
tagen, einzeln oder in Mehrzahl. Die induzierten Augen besassen 



INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 



121 



keine Linsen; sie waren teilweise fast normal gross, teilweise be- 
standen sie nur aus kleinen Zellgruppen in der Wand des Zwischen- 



Ni.i, 




JFU t \y, ,,% v -V • -;-,.- «Sì 

? fò. '...*; ■ > : < \ 







M.u. 



X**w*f >*♦-<**'' 



Abb. 1. 

Querschnitt durch eine Larve der Serie E 351/5 (mesodermale Ausgangs- 
fraktion). Von den primären Achsenorganen sind Neuralrohr (N.R.) und 
Rumpf muskulatur (Mu) erhalten. Primäre Chorda, Nierengänge und Darm 
sind durch die induzierte Muskulatur (Mu.i.) verdrängt. Links ein Gang 
der induzierten Vornieren (Ni.i.). Vergr. ca. 53 x. 



hirnes und waren nur durch den charakteristischen Tapetumfleck 
als Augen gekennzeichnet. Gehörblasen erschienen in 4 Fällen und 
hintere Gehirnabschnitte in 2 Fällen. Sie waren alle klein. Ein 
Köpfchen trug einen Balancer. 



122 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

In 5 Fällen reagierte der Darmtraktus des Wirtes auf die Nach- 
barschaft der induzierten Kopforgane. Reaktionen wurden im 
Kiemendarm — , im Oesophagus — und im Dünndarmbereich be- 
obachtet. Sie konnten bestenfalls in der Ausbildung regelrechter 
zusätzlicher Kiemenspalten bestehen, oder beschränkten sich nur 
auf eine Regionsänderung des benachbarten Darmepithels, etwa 
von Dünndarmepithel zu Oesophagus- oder Magenepithel. In der 
Nachbarschaft secundärer Kiemendarmbildungen wurden in 4 Fäl- 
len induzierte Knorpelspangen gefunden. 

Als Beispiel wurde die Larve E 335/12-1 gewählt. Sie trägt ein 
induziertes Köpfchen, das ventral-median von der Augenregion 
bis in die Herzgegend reicht. Es enthält einen grossen Gehirnteil, 
welcher aus Zwischenhirn mit Augen und einer Epiphyse, möglicher- 
weise Vorderhirn (Lumen und Faserkerne) und wohl mittleren 
Gehirnabschnitten besteht. An Sinnesorganen sind 2 grosse Nasen, 
2 Augen und 2 Augenfragmente vorhanden. 

Unser Schnitt auf Abb. 2 ist durch die Ohrregion der Wirtslarve 
geführt. Ventral in dem induzierten Köpfchen sind ein grosser 
Gehirnkomplex, eine Nase und 2 Augen zu sehen. An der Basis des 
Höckers sind zusätzliche, aus dem Kiemendarm zu dem induzierten 
Höcker führende Kiementaschen zu erkennen. 



2. Induktionsleistungen der kombinierten Fraktionen 

a) Kombination der mesodermalen und der neuralen Fraktion 
im Verhältnis 1:1 (Ko. 1). 

Eine durch Kombination der mesodermalen mit der neuralen 
A.usgangsfraktion im Verhältnis 1: 1 gewonnene Substanz (Ko. I) 
induzierte in 67% der Fälle mittelgrosse bis grosse Organkomplexe. 
Sie bestanden aus Rumpf- und Schwanzbildungen und wenigen, 
kleinen 1 1 int .erkopf Bildungen. 

Die Rumpf- und Schwanzbildungen (12 von 15 Fällen = 80%) 
waren mittelgross bis gross. Die induzierten Rümpfe (6 Fälle) 
enthielten 4 mal eine Chorda, 5 mal Rurnpfrnuskulatur, in 2 Fällen 
ein Neuralrohr (1 mal nur sehr klein) und in 2 Fällen einen End- 
darm. 5 Rümpfe liefen in ein Schwänzchen aus. 

Von den 12 induzierten Schwänzchen besassen nur 5 Achsenor- 
gane (Chorda 2, Muskulatur 5, Neuralrohr 3). 7 Schwänzchen 



Ki.i. 



Geh. i. 



INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 123 

Gb. R.H. Gb. 





o /.^Jf^l' 





K.D. 



Na.i. 



Querschnitt durch eine Larve der Serie E 335/12 (neurale Ausgangsfraktion). 
Ventral-median das induzierte Köpfchen mit einer Nase (Na.i.), 2 Augen 
(Au.i.), einem grossen Gehirnteil (Geh.i.) und zusätzlichen Kiemenspalten 
(Ki.i). Dorsal das Rautenhirn (R.H.), die Gehörblasen (Gb.) und der 
Kiemendarm (K.D.) der Wirtslarve. Vergr. ca. 145 x. 

enthielten ausschliesslich lockeres Mesenchym. Alle Schwanz- 
bildungen besassen gut ausgebildete Flossensäume. 

Die Hinterkopf bildungen (4 von 15 Fällen = 27%) erschienen 
3 mal als einzige Induktionsleistung und 1 mal als cranialer Beginn 



124 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

einer komplexen Kopf- Rumpf-Schwanzinduktion. Sie waren alle 
nur klein und bestanden aus einer winzigen, primitiven Gehörblase, 
etwas Mesenchym und Melanophoren. 3 mal wuchsen vom benach- 
barten Wirtsdarm Kiementaschen nach der Induktion hin aus. 
In der Nähe der Kiementaschen waren Knorpelspangen induziert 
worden. Gehirnteile fehlten vollständig. In einem Fall war etwas 
neuroides Gewebe vorhanden. 

Gemeinsam mit den induzierten Organkomplexen traten stets 
Mesenchym und Melanophoren auf, häufig in grösseren, das normale 
Mass überschreitenden Mengen. 

b) Kombination der mesodermalen und der neuralen Fraktion 
im Verhältnis 1: 10 (Ko. II). 

Die durch Kombination im Verhältnis 1 : 10 gewonnene Sub- 
stanz Ko. II induzierte bei 56% der Larven meist auffallend grosse 
und reichhaltige Organkomplexe. Sie bestanden aus Kopf-, Rumpf- 
und Schwanzbildungen. 4 kleine Induktionen (31%), die aus 
unbestimmbarem neuralem oder neuroidem Gewebe, etwas Knorpel, 
Mesenchym und Melanophoren bestanden, waren keiner bestimm- 
ten Körperregion zuzuordnen. 

Eine Vorderkopfinduktion war nur in einem einzigen Fall zu 
beobachten. Sie bestand aus Vorderhirn, Zwischenhirn, einem 
Auge mit einer Linse, die möglicherweise vom Irisrand abgeschnürt 
worden war, 2 Nasen und einer freien Linse. 

Hinterkopfbildungen waren in 7 von 13 Fällen (54%) auf- 
getreten. Sie enthielten alle grosse Gehirne, von welchen 2 ein- 
wandfrei als Rautenhirne zu identifizieren waren, und 1 bis 4 grosse 
Gehörblasen. Kopfmuskulatur (2 Fälle), Knorpelspangen (3 Fälle) 
und vom Wirtsdarm zum Induktionskomplex hinziehende zusätz- 
liche Kiemenspalten (4 Fälle) ergänzten die neuralen Organe, 
sodass vollständige, komplexe Hinterkopfbildungen entstanden. 
In 5 Füllen wurden die Hinterkopfinduktionen durch Rümpfe und 
Schwänze zu secundären Embryonen ergänzt. 

Rumpf- und Schwanzbildungen erschienen in 6 Fällen (46%). 
Die induzierten Rümpfe waren oft kurz gestaucht. Sie enthielten 
ein Neuralrohr, in Myomeren gegliederte Rumpfmuskulatur, 
Fällen eine Chorda und einmal auch Vornierenkanälchen und 
eine Ex1 remitätenknospe. 






INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 



125 



Geh.i. 



Gb.i. 



ft 



r3ms 

i . • '««MB **#. i 



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v^sf 



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'^ 



jHr'- 



Mu.i. 



CH.i. N.R.i. 

Abb. 3. 

Querschnitt durch eine Larve der Serie Ko. II (neural: mesodermal = 10: 1). 
Ventral-median die grosse Hinterkopf-Rumpf-Schwanzinduktion mit Ge- 
hirn (Geh.i.), Gehörblase (Gb.i.), Neuralrohr (N.R.i.), Chorda (Ch.i.) und 
Rumpfmuskulatur (Mu.i.). Vergr. ca. 115 x. 

Die induzierten Schwänze (5 Fälle) enthielten ebenfalls alle 
ein Neuralrohr, 4 mal eine Chorda und 4 mal Skelettmuskulatur. 
Alle induzierten Schwänze besassen ausgeprägte Flossensäume. 
Ein Schwänzchen enthielt ausser einem Neuralrohr nur lockeres 
Mesenchym. 



126 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch die Larve Ko. II-l. Sie besitzt 
im Dünndarmbereich ventral-median eine grosse, vom Wirtsrumpf 
abstehende Hinterkopf-Rumpf-Schwanzinduktion. Der Köpfchen- 
teil enthält ein mittelgrosses Gehirn, an dessen Seiten 2 grosse 
Gehörblasen liegen. Das Gehirn läuft in ein Neuralrohr aus, welches 
durch den Rumpf- und Schwanzteil führt. Als weitere Achsen- 
organe sind Chorda und Rumpfmuskulatur vorhanden. Das 
Schwänzchen besitzt breite Flossensäume. Auf dem Schnittbild 
sind der Gehirnteil und eine der beiden Gehörbläschen zu sehen, 
ferner das Neuralrohr, die Chorda und die umfangreiche, myomer 
gegliederte Rumpfmuskulatur. 

c) Kombination der mesodermalen und der neuralen Fraktion 
im Verhältnis 1: 50 (Ko. III). 

Die durch Kombination im Verhältnis 1 : 50 gewonnene Frak- 
tion induzierte in 56% der Fälle vorwiegend grosse Organkomplexe. 
Sie bestanden ausschliesslich aus Kopfbildungen. 

Vorderkopfbildungen waren bei 4 von 10 positiven Fällen 
(40%) festzustellen. Eine der Vorderkopfinduktionen bestand aus 
einem Vorderhirn mit Paraphyse, einem Zwischenhirn, 3 Augen 
und 2 Nasen. In den 3 übrigen Fällen war jeweils eine Nase indu- 
ziert worden. Vielleicht enthielten die hier vorhandenen grossen 
Gehirnkomplexe auch vordere Abschnitte. Einwandfreie Merk- 
male fehlten aber. An die Vorderkopfbildungen schlössen sich 
stets auch Hinterkopfbildungen an. 

Die Hinterkopfbildungen (7 von 10 Fällen) enthielten alle 
grosse Gehirnkomplexe, die teilweise deutlich die Merkmale 
des Rautenhirns aufwiesen, und jeweils 1 bis 4 grosse, gut ausgebil- 
dete Gehörblasen. Kiemenspalten (3 Fälle), Knorpelspangen 
(2 Fälle) und Kopfmuskulatur (1 mal) ergänzten die Neuralorgane 
zu komplexen Hinterkopfinduktionen. 

In 3 Fällen waren die Induktionen sehr klein geblieben. Die 
Buckelchen enthielten nur überzählige Kiemenspalten, Mesenchym 
und Melanophoren. Sie konnten keiner bestimmten Körperregion 
zugeordnel werden. 

\ls Beispiel wurde die Larve Ko. Ill-f) gewählt. Sie besitzt 
im Dünndarmbereich ventral-median eine grosse Hinterkopf- 
induktion, die einen grossen Gehirnteil, eine riesige Gehörblase, 



INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 



12: 



o 



Kn.i. 



Geh. i. 



w&i 





^. Y 



Gb. 



Abb. 4. 

Querschnitt durch eine Larve der Serie Ko. Ill (neural: mesodermal = 50: li. 
Ventral-median abgesetzt das induzierte Köpfchen mit Gehirn (Geh.i.j, 
Gehörblase Gb.i. . zusätzlichen Kiementaschen (KU.) und einer Knorpel- 
spange (Kn.i.). Vergr. ca. 46 x. 



etwas Kopfmuskulatur und eine Knorpelspange enthält. In der 
Wand des Köpfchens befinden sich Sinnesknospen. Vom Darm 
der Wirtslarve zweigt ein Ast ab. der in dem Köpfchen zusätz- 
liche Kiementaschen bildet. Abb. 4 zeigt einen Schnitt durch die 
Larve, auf welchem der induzierte Gehirnteil und die Gehörblase 



128 



H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 



zu sehen sind, ausserdem die zusätzlichen Kiementaschen, von 
welchen eine nach aussen mündet, und eine Knorpelspange im 
Bereich der Kiemenspalten. 



3. Vergleich der Induktionsleistungen 
von Ausgangsfraktionen und Kombinationsfraktionen 

In Abb. 5 ist angegeben, mit welcher prozentualen Häufigkeit 
die verschiedenen Körperregionen durch die einzelnen Fraktionen 



50% 100% 50% 100% 50% 100% 50% 100% 50% 100% 



orchencephol 

deuterenceph 

spinocaudal 

mesodermal 
unbestimmbar 



335/12 



Ko ÜL 



Ko Z 



Ko I 



351/5 



Abb. 



Vergleich der regionsspezifischen Induktionsleistungen von Ausgangsfrak- 
tionen und Kombinationsfraktionen nach ihrer prozentualen Häufigkeit 
und ihrer durchschnittlichen Grösse. 



induziert wurden. Die Breite der Säulen entspricht dem Umfang 
der zu einer bestimmten Körperregion gehörenden induzierten 
Organe. Abb. 6 zeigt, mit welcher prozentualen Häufigkeit die 
verschiedenen Organe in den einzelnen Serien auftraten. Der 
Umfang der induzierten Organe ist dabei nicht berücksichtigt 
worden. 

Die neurale Ausgangsfraktion, E 335/12, rief bei 82% der posi- 
tiven Fälle umfangreiche archencephale Bildungen hervor, näm- 
lich vordere Gehirnteile, Nasen, Augen und Balancer. Bei 36% 
der Fälle erschienen weniger umfangreiche deuterencephale Induk- 
I innen. Sie setzten sich zusammen aus hinteren Gehirnabschnitten, 
Gehörblasen und Knorpelspangen. Der deuterencephale Anteil 
trai also hint er dem arehencephalen weit zurück. 



INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 



129 



Die Kombinationsfraktion Ko. Ill (mesodermal: neural = 
1 : 50) induzierte bei 70% der positiven Fälle Hinterkopfbildungen. 
Sie bestanden aus hinteren Gehirnabschnitten, Gehörblasen, 
Kopfmuskulatur und Knorpelspangen, waren also recht voll- 
kommen und ausserdem auch sehr umfangreich. Der noch vorhan- 
dene archencephale Anteil tritt dagegen zurück. Vorderkopf- 
organe waren noch bei 40% der positiven Fälle zu beobachten. 
Sie waren wenig umfangreich. Vor allem wurden Nasen induziert, 
daneben seltener Augen und vordere Gehirnabschnitte. Die Zugabe 
eines Teils der mesodermalen Ausgangsfraktion zu 50 Teilen der 

50% 100% 50% 100% 50% 100% 50% 100% 50% 100% 



Balancer 

Nasen 

Augen 


^ 


r 


| 

Ab 


Ì 


? 




I 


















i 


I 










I 




Knorpel 
Kopfmuskulatur 




Ko m 

n=21 


□-■■ 












335/12 

n=2i 


i 






i 


I 














i 




Rumpfmuskulatur 

Nieren 

sec. Extremitäten 


I 


I 


I 


y 

Ko IE 

n=23 

B. 6. 


Ko I 

n=24 


I 


Li 

351/5 
n=12 



Prozentuale Häufigkeit der durch die Ausgangsfraktionen und die 
Kombinationsfraktionen induzierten Organe. 



neuralen Ausgangsfraktion hatte also eine deutliche Verschiebung 
von vorwiegend archencephaler zu vorwiegend deuterencephaler 
Induktionsleistung bewirkt. 

Die Kombinationsfraktion Ko. II (mesodermal: neural = 
1 : 10) wies in ihren Induktionsleistungen eine weitere Verschiebung 
zu caudalen Bildungen auf. Bei 8% der Fälle erschienen noch 
Vorderkopforgane, nämlich vordere Gehirnteile mit Nasen und 
Augen. 54% der Induktionen enthielten umfangreiche deuteren- 
cephale Bildungen, vor allem Rautenhirne und Gehörblasen, 
daneben noch Kopfmuskulatur und Knorpelspangen. 46% der 
positiven Fälle besassen grosse Rumpf- und Schwanzinduktionen. 
Fast alle Rümpfe und Schwänze enthielten sämtliche Achsenorgane, 
nämlich Chorda, Neuralrohr und Skelettmuskulatur, seltener auch 
Nieren und secundäre Extremitäten. Ein Teil der Rumpfbildungen 
und die Schwänzchen trugen Flossensäume. 



130 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

Ein höherer Anteil des mesodermalen Induktors bewirkte also, 
dass die Induktion vorderer Kopfabschnitte weiter zurückging, 
in unserem Fall von 40% auf 8%. Die Ausbildung von Hinter- 
köpfen war von 70% auf 54% gesunken. Dafür wurden bei beinahe 
der Hälfte aller positiven Fälle jetzt umfangreiche und voll- 
kommene Rümpfe und Schwänze induziert. 

Die Kombinationsfraktion Ko. I (mesodermal: neural =1:1) 
rief noch 27% geringfügige Hinterkopfinduktionen hervor. Sie 
enthielten kleine, primitive Gehörbläschen. Gehirnteile fehlten 
vollständig. Ausserdem waren zusätzliche Kiemenspalten, Knor- 
pelspangen und in einem Fall rudimentäre Kiemenstämmchen 
gebildet worden. 

Die Hauptleistung dieser Fraktion waren Rumpf- und Schwanz- 
bildungen (80%). Sie waren im allgemeinen nicht so umfangreich 
wie die grossen, vollständigen Rumpf-Schwanzinduktionen der 
Serie Ko. II und wie die mesodermalen Induktionen der Ausgangs- 
fraktion E 351/5. Die Rümpfe enthielten Chorda und Muskulatur, 
einige auch Afterbildungen, aber nur 2 Rümpfe besassen auch 
ein Neuralrohr. 

Schwänzchen waren sehr häufig (12 Fälle). Aber nur 5 Schwänz- 
chen enthielten Achsenorgane, und von diesen nur 3 ein mehr oder 
weniger gut ausgebildetes Neuralrohr. Die Schwänzchen ohne 
Achsenorgane waren nur mit lockerem Mesenchym angefüllt. Alle 
Schwänzchen besassen gut ausgebildete Flossensäume. 

Insgesamt waren hier nur recht selten und nur wenig unfang- 
reiche Neuralgebilde induziert worden. Dagegen waren häufig 
Organe zu beobachten, die aus den Neuralwülsten stammen oder 
deren Induktion mit den Wülsten in Zusammenhang gebracht 
wird, so die oft das normale Mass überschreitende Zahl von Mesen- 
Hiymzellen und Melanophoren, die Flossensäume der Schwänzchen 
(Raven 1931, 1936, nu Shane 1935, Hörstadius 1950) und vor 
allem die „Mesenchymschwänzchen" ohne Achsenorgane. 

Die mesodermal Ausgangsfraktion E 351/5 schliesslich indu- 
zierte nur Rumpfbildungen (100%). Sie enthielten ausschliesslich 
mesodermale Organe, nämlich Chorda, Rumpfmuskulatur, Vor- 
nierenbildungen und einmal eine secundäre Extremitätenknospe. 
Neuralorgane oder Abkömmlinge der Neuralwülste wie Flossen- 
Bäume, Mesenchym und Melanophoren fehlten vollständig. 






INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 131 



D. DISKUSSION 

Die Vermutung, dass bei der Induktion von komplexen Hinter- 
köpfen und Rumpf-Schwanzbildungen zwei morphogenetische 
Faktoren zusammenwirken, wurde zuerst von Lehmann (1950) 
geäussert. Diese Hypothese gewann für die Induktion vollständiger 
Schwänze mit Neuralrohr grosse Wahrscheinlichkeit durch die 
Ergebnisse, welche Toivonen und Saxén (1955) bei ihren schon 
erwähnten Kombinationsversuchen erzielten, und durch unsere 
eigenen Erfahrungen bei der Darstellung und Reinigung eines 
mesodermalen Induktionsfaktors aus Hühnerembryonen (Tie- 
demann 1959). 

Bei den Kombinationsversuchen von Toivonen und Saxén 
(1955, 1961) nahmen auch die deuterencephalen Induktionen zu. 
Da aber bereits eine ihrer Ausgangsfraktionen eine deuterencephale 
Induktionskapazität besass, war der experimentelle Beweis für 
die Hinterkopfinduktionen nicht so klar. Auch bei den in dieser 
Arbeit mitgeteilten Kombinationsversuchen mit angereicherten 
Fraktionen induziert die neurale Komponente noch in ca. 35% der 
Fälle Hinterhirne und Gehörblasen. Sie waren aber meist nur klein 
und traten mengenmässig hinter den Vorderkopforganen weit 
zurück (Abb. 5). In der Kombinationsserie Ko. Ill (neur. : mes. = 
50: 1) wurden dagegen bei 70% der Fälle grosse Hinterhirne und 
Gehörblasen induziert, während hier die Vorderkopforgane zurück- 
traten. Das Ergebnis stützt also die Hypothese, dass der neurale 
und der mesodermale Faktor auch bei der Induktion von Hinter- 
köpfen zusammenarbeiten. 

Die Entstehung deuterencephaler oder spinocaudaler Bildungen 
hängt nach unseren Versuchen (s. Serien Ko. Ill und Ko. II) vom 
Mengenverhältnis der beiden Faktoren zueinander ab. Während 
eine grössere Menge des neuralen Faktors zusammen mit einer 
kleineren Menge des mesodermalen Faktors Hinterköpfe induziert, 
ruft eine grössere Menge des mesodermalen Faktors zusammen 
mit einer kleineren Menge des neuralen Faktors Schwänze hervor. 

Besondere Beachtung verdienen die Ergebnisse der Serie Ko. I. 
Hier waren, nach Zugabe einer geringen Menge der neuralen Frak- 
tion, neben mesodermalen Rumpforganen und sehr wenigen Neural- 



132 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

Organen vor allem Organe induziert worden, die sich von den 
caudalen Neuralwülsten ableiten. Neben Mesenchym, Melano- 
phoren und Flossensäumen verdienen besonders die häufig auf- 
tretenden „Mesenchymschwänze" Erwähnung. Sie enthielten kei- 
nerlei Achsenorgane, sondern nur lockeres Mesenchym und Melano- 
phoren, wuchsen stets lang aus und besassen Flossensäume. Sie 
glichen den Gebilden, die aus den caudalen Vierteln des Neural- 
wulstes nach ihrer Isolation im frühen Neurulastadium erhalten 
werden (H. Tiedemann, unveröff.). Offenbar können also auch die 
Derivate des Neuralwulstes durch eine Kombination der beiden 
Faktoren induziert werden. Eine gleichzeitige Induktion eines 
Neuralorgans scheint dabei nicht notwendig zu sein. Die Frage, 
unter welchen Bedingungen sie im einzelnen auftreten, bedarf 
aber noch der weiteren Klärung. 

Über die wirklichen Konzentrationsverhältnisse der reinen 
Faktoren, welche zu deuterencephalen oder spinocaudalen Induk- 
tionen führen, geben unsere Versuche keine Auskunft. Sie wurden 
nicht mit reinen Faktoren, sondern mit mehr oder weniger ange- 
reicherten, neural oder mesodermal induzierenden Fraktionen 
durchgeführt. 

Wie an anderer Stelle schon ausführlich erörtert wurde, ent- 
halten die Induktionsstoffe nur einen kleinen Teil der Information, 
welche für die Gewebedifferenzierung insgesamt erforderlich ist. 
Sie setzen die Differenzierung nur in Gang. Die Ausführung hängt 
weitgehend von der genetischen Konstitution des reagierenden 
Gewebes ab (Tiedemann 1959, 1963a, b, Yamada 1962). 

Wie die Faktoren bei der Induktion von Organkomplexen 
tatsächlich zusammenwirken, ist noch gänzlich unbekannt. Es 
wäre denkbar, dass im experimentellen Fall, bei der Determination 
von Ectodermzellen durch ein homogenes Implantat, schon ein 
oder wenige Moleküle eines Induktionsfaktors genügen, um die 
Ei lodermzelle „neural"' oder „mesodermal" zu determinieren. Es 
würde dann vom Mengenverhältnis, daneben auch von einer 
möglicherweise verschieden schnellen Diffusion der beiden Faktoren 
abhängen, wieviele Zellen „neural" und wieviele „mesodermal" 
determiniert werden. 

Die Ausbild NHL! der Organeigenschaften ist dann wohl auf 
jecundäre Wechselwirkungen zwischen ..neural" und „mesodermal" 
induzierten Zellen und Zellkomplexen zurückzuführen (s. auch 






INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 133 

Tiedemann 1963a). Wahrscheinlich werden die „ neural*'' indu- 
zierten Zellen nicht direkt zu Vorderhirnzellen, Hinterhirnzellen 
und Zellen des Neuralrohrs determiniert. Vielmehr wäre es denkbar, 
dass z. B. aus dem neuralen Teil der Hinterkopfinduktionen dann 
ein Hinterhirn gebildet wird, wenn er mit den Anlagen für Kopf- 
mesenchym und Kopfmuskulatur in Wechselwirkung tritt, die 
unter dem Einfluss des mesodermalen Faktors entstehen. In der 
Normogenese ist das Zusammenwirken der Organanlagen einfacher 
zu verstehen, da die verschiedenen Abschnitte des Zentralnerven- 
systems von verschiedenen praesumptiven Organanlagen unter- 
lagert werden. 

Ausserdem muss noch berücksichtigt werden, dass die Segre- 
gation der Organanlagen und die mehr oder weniger harmonische 
und komplexe Ausbildung der Induktion wesentlich von der 
Gesamtgrösse des jeweils reagierenden Gewebeareals abhängt 
(Lopashov 1935, Lehmann 1948, Grobstein 1952, Muchmore 
1957). Ob alle angelegten Areale dann auch realisiert werden, 
hängt ausser von der Arealgrösse auch von der Lage der Areale 
zueinander ab. Es ist denkbar, dass sehr kleine Organanlagen 
nicht realisiert werden. Diese Fragen bedürfen aber noch der 
weiteren experimentellen Klärung. 

Die Arbeit wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungs- 
gemeinschaft durchgeführt. Wir möchten der Deutschen For- 
schungsgemeinschaft auch an dieser Stelle hierfür danken. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Eine angereicherte, archencephal-neural induzierende Fraktion 
(E 335/12) und eine angereicherte mesodermal induzierende Frak- 
tion (E 351/5) wurden in verschiedenen Mengenverhältnissen durch 
Homogenisieren gemischt und im Einsteckversuch ausgetestet. 

Die Kombinationsfraktion Ko. Ill (neural: mesodermal = 
50: 1) induzierte in 70% der positiven Fälle grosse Hinterkopf- 
organe, daneben noch in 40% der Fälle kleinere Vorderkopf- 
bildungen. 

Die Kombinationsfraktion Ko. II (neural: mesodermal = 
10: 1) rief noch bei 8% der Fälle Vorderkopforgane hervor. Ihre 



134 H. TIEDEMANN UND H. TIEDEMANN 

Hauptleistung waren grosse Hinterkopfinduktionen (54%) und 
Rumpf-Schwanzinduktionen (46%) mit Neuralrohr und den übrigen 
Achsenorganen. 

Die Kombinationsfraktion Ko. I (neural: mesodermal =1:1) 
rief noch 27% geringfügige Hinterkopfinduktionen hervor. Ihre 
Hauptleistung waren Rumpf-Schwanzinduktionen (80%). Sie ent- 
hielten mesodermale Rumpforgane, in wenigen Fällen auch ein 
Neuralrohr, vor allem aber Abkömmlinge der Neuralwülste. Häufig 
traten Mesenchymschwänze ohne Achsenorgane auf. 



RÉSUMÉ 

Deux fractions enrichies en pouvoir inducteur, l'une archen- 
céphalique (E 335/12) et l'autre mésodermale (E 351/5) ont été 
mélangées en diverses proportions et essayées par implantation 
dans le blastocèle. 

La fraction combinée Ko. III (neurale-mésodermale = 50: 1) 
a évoqué dans 70% des cas de grands organes deutérencéphaliques 
et dans 40% des cas de petites structures télencéphaliques. 

La fraction combinée Ko. II (neurale-mésodermale = 10: 1) 
n'a donné des structures télencéphaliques que dans 8% des cas. 
Elle a surtout évoqué de grosses parties deutérencéphaliques 
(54%) ainsi que troncales et caudales (46%) avec tube neural et 
autres organes troncaux. 

La fraction combinée Ko. I (neurale-mésodermale = 1:1) 
a encore induit 27% de structures deutérencéphaliques insigni- 
fiantes. Elle a surtout évoqué des parties troncales et caudales 
(80%) avec dérivés chordomésoblastiques, dans quelques cas aussi 
avec tube neural, mais surtout avec dérivés des bourrelets médul- 
laires. Il se développa souvent des queues mésenchymateuses sans 
organes chordomésodermaux. 

SUMMARY 

Two fractions with enriched inductive ability containing 
archencephalic-neural (E 335/12) and mesodermal (E 351/5) 
factors respectively, were combined in different proportions and 
bested by means of implantation experiments. 



INDUKTIONSFAKTOREN IM KOMBINATIONSVERSUCH 135 

The combination Ko III (neural: mesodermal = 50: 1) yielded 
in 70% of the cases conspicuous deuterencephalic structures and in 
40% of the cases small telencephalic structures. 

From combination Ko II (neural: mesodermal = 10: 1) there 
occured small telencephalic structures only in 8% of the cases. 
Most frequent were big deuterencephalic (54%) and spino-caudal 
inductions (46%) with a neural tube and other axial structures. 

Combination Ko I (neural: mesodermal =1:1) merely produced 
insignificant deuterencephalic structures (27%). The main effect 
consisted in spino-caudal inductions (80%) with mesodermal trunc 
structures, including occasionally a neural tube, most commonly, 
however, derivatives of the neural crest. In many cases mesen- 
chymal tails without axial structures were obtained. 



LITERATURVERZEICHNIS 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 139 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 6. — Mars 1964 



The Effect of Actinomycin D 
on Primary Embryonic Induction 1 

by 

Sulo TOIVONEN, Tapani VAINIO and Lauri SAXÉN 

Laboratory of Experimental Embryology, 

Department of Physiological Zoology, University of Helsinki, 

Helsinki, Finland 

With 4 text figures. 



Actinomycin D, a chromopeptide discovered by Vining and 
Waksman (1954) has proved to be a powerful analytical tool in 
studies of RNA synthesis. The observations of Reich et al. (1962) 
and H urWitz et al. (1962) indicate that actinomycin D inhibits 
the synthesis of the entire complement RNA (nuclear, ribosomal 
and transfer). It does not, however, interfere with the turnover of 
terminal nucleotides and some recent studies have shown the exist- 
ence of actinomycin-resistant RNA-synthesis in animal cells 
(Paul and Struthers, 1963). 

Since RNA synthesis is intimately involved in cellular diffe- 
rentiation, actinomycin D has been employed by several workers 
in the field. There is some preliminary evidence in favour of 
actinomycin being capable of inhibiting neural differentiation in 
amphibian embryos (Brächet and Denis, 1962, Denis, 1963). 
If applied to sea urchin eggs at early developmental stages, acti- 
nomycin interferes with uracil uptake and morphogenesis (Gross 
and Gousineau, 1963). In this note we report upon some expe- 
riences gained in our laboratory with the use of actinomycin D 
as an inhibitor of primary embryonic induction. 



1 Supported by a PHS research grant, CA-05347, from the National 
Cancer Institute, U.S. Public Health Service, and by a grant from the Sigrid 
Jusélius Foundation, Helsinki, Finland. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 10 



140 S. TOIVONEN, T. VAINIO AND L. SAXÉN 

In the pilot experiments, the lines of Brächet and Denis (1962) 
were followed employing another species, Triturus vulgaris. Either 
whole, uncoated young gastrulae or " sandwich "-type expiants 
were treated in an actinomycin solution, and subsequently their 
morphogenesis was followed microscopically. Whole gastrulae 
were cultivated for 15 days in concentrations ranging from 1 to 
20 [xg/ml of actinomycin D, and normal development was obtained 
in most cases. Only 9 malformed larvae were obtained in the 
series of 75 embryos and these were randomly distributed between 
the batches kept in different concentrations and thus were hardly 
due to the drug applied. 

Subsequently, the gastrula ectoderm was exposed to acti- 
nomycin D in experiments where the explantation technique was 
employed. 6-12 hours treatment of the expiants in concentrations 
of 0.5 to 2.5 p-g/ml did not affect the morphological differentiation. 
Microscopical analysis of 15 cases treated in this way, yielded a 
normal spectrum of induced organs. 

The obvious discrepancy between these observations and the 
results of Brächet and Denis (1962) may find their explanation 
in differences in the penetration of the drug into the ectodermal 
cells of the different species used. When expiants of Triturus 
vulgaris were tested for their capacity to incorporate H 3 -uridine, 
the uptake proved to be very poor and completely independent 
of the presence of actinomycin D employed at a concentration of 
10 [xg/ml. This poor penetration may furthermore, explain some 
of our earlier results. In a previous report we have stated that 
5-fluorouracil effectively inhibits neural induction (Toivonen 
et al., 1961), but recent, identical experiments with 5-fluorouridine 
have yielded negative results (unpublished). Hence, in the recent 
studies disaggregated cells have been exposed to actinomycin 
and/or uridine to obtain a better incorporation, and, possible a 
better effect. 

METHOD 

The competent ectoderm of young Triturus vulgaris embryos was 
employed to make l sandwich "-type expiants with guinea pig 
bone marrow as the inducer (Toivonen, 1954). After 24 hours 
when the induction was completed (Toivonen, 1958), the inductor 



THE EFFECT OF ACTINOMYCIN D 141 

tissue was removed and the ectodermal pieces were disaggregated 
in Mg-free EDTA at pH 7.8 (Jones and Elsdale, 1963). The 
disaggregated cell suspension was thereafter transferred to normal 
culture medium containing actinomycin D at various concen- 
trations. 

For morphological studies the reaggregated cells were trans- 
ferred after 6 hours exposure to actinomycin D into normal culture 
medium, subsequently cultivated for 12 days at +1-8°, sectioned 
and analyzed microscopically. 

In the incorporation experiments, the cell suspension after 
disaggregation was transferred to a medium containing uridine H 3 
(0.2 (xC/ml) with or without actinomycin D (10 [xg/ml). In the 
final experiments the time of incubation was 12 hours, after which 
the acid-insoluble RNA was determined using a liquid scintillation 
counter (I.D.L.). The ectodermal cells were disrupted in 20 per 
cent NaCl before treatment with 0.5 M perchloric acid. This was 
followed by absolute alcohol and hyamine hydroxide. For each 
determination 5 ectodermal expiants were pooled. 

Control expiants were made without any inducing tissue, and 
subsequently treated identically with the sandwiches induced by 
bone marrow. 

RESULTS 

Morphology. The first steps of development after transferring 
the cells to normal medium were similar in all actinomycin expe- 
riments and controls. The cells reaggregated in 3-4 hours forming 
a dense, ball-like cluster. In the control series and in the specimens 
treated by low concentrations of actinomycin D (0.005-0.05 (JLg/ml) 
this cluster showed differentiation in a few days, and when analyzed 
after 12 days of cultivation, the spectrum of differentiated tissues 
was identical to the known inductive product of bone marrow. 
(Fig. 1). 

When treated with actinomycin in concentrations of 2.5 \ig/ 
ml to 10 [xg/ml the development was markedly different. After 
24-36 hours the originally coherent reaggregated cell cluster dis- 
aggregated again and formed an irregular, pancakelike cell 
mass (Fig. 2). During the subsequent 10 days of cultivation 
no differentiation of these cells could be obtained, although they 




Fig. 1 and 2. 

Two examples of actinomycin-treated ectodermal expiants. Subsequent to 
induction by bone marrow the ectoderms were disaggregated and treated 
with actinomycin D in concentrations of 0.5 (Jtg/ml (Fig. 1), and 2.5 \ig/m\ 
resp. (Fig. 2). Differentiation of spinocaudal structures was noted in the 
expiant treated with the low concentration whereas the higher concentra- 
tion completely inhibited this morphogenesis. Samples were photographed 
after 12 davs of cultivation. 



. 












: V\ 








Fig. 3 and 4. 

Two examples of ectodermal reaggregates previously treated with actino- 
mycin h al a concentration of 1 [zg/ml. The microscopical sections show 
some epidermal differentiation but no other structures. Fixed after 12 days 
of cultivation. 



THE EFFECT OF ACTINOMYCIN D 



143 



were obviously viable. (This was proved by neutral red incorpo- 
ration as well as by incorporation experiments with leucine- H 3 ). 
Specimens treated with actinomycin in a concentration 1 (i.g/ml 
showed an intermediate development, where most of the cells 
become disaggregated and remained undifferentiated around a 
small denser nodule showing epidermis-like differentiation but no 
other structures (Figures 3 and 4). The results of the microsco- 
pical analysis are given in Table 1. 

Table 1. 
Differentiation of actinomycin D-treated ectodermal expiants. 







Number of Survival Normal 


No differ-Epidermal 


Concentration 


expiants 


differentiation 


entiation 


differentia- 
tion 


0.005 


{jig/ml 


4 


4/4 


4/4 





4/4 


0.05 


" 


5 


5/5 


5/5 





5/5 


0.5 


" 


12 


11/12 


10/11 


1 


10/11 


1.0 


55 


7 


5/7 





1/5 


4/5 * 


2.5 
10. 


55 
55 


6 
6 


The cells show incorporation of neutral 
red and leucine-H 3 . Morphologically nor- 
mal nuclei are seen as well as yolk granules 
after 12 days of cultivation. No differen- 
tiation can be noted. 



* Epidermal-like differentiation but no other formations. 



Uridine incorporation. The results of the final incorporation 
experiments are given in Table 2. 



Table 2. 

Incorporation of uridine H 3 into disaggregated ectodermal cells 

from sandwiches induced by guinea pig bone marrow and 

the effect of actinomycin D on this incorporation. 



Actinomycin L) 



Counts per min. * 
Exp. 1 Exp. 



Induced . . 
Induced . . 
Non-induced 



none 

10 (i.g/ ml 

none 



431 
213 
414 



384 
120 
204 



Per five sandwiches. 



144 S. TOIVONEN, T. VAINIO AND L. SAXÉN 



COMMENT 

The results presented above indicate that when brought into 
the disaggregated condition, the induced ectodermal cells are sensi- 
tive to actinomycin D, which, in concentrations from 1 [xg/ml 
seems to prevent cytodifferentiation. The primary effect morpho- 
logically observable is a secondary disaggregation of the previously 
dense reaggregate of the determined cells. The same concen- 
trations of actinomycin do not effect the differentiation of whole 
gastrulae or expiants prepared from the competent ectoderm. 
This difference may be due to the poor penetration of the drug 
into the coated cells as demonstrated in parallel experiments with 
labelled uridine. In the disaggregated form the incorporation is 
better, and here actinomycin D seems to interfere with the uptake 
of H 3 -labelled uridine. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Die Einwirkung von Aktinomycin D auf die Differenzierung 
der Molchkeime (Triturus vulgaris) wurde untersucht. 

Nach Disaggregation der mit Knochenmarkgewebe induzierten 
Ektodermexplantate wurde die Differenzierung der determi- 
nierten Zellen mit Aktinomycin (Konz. 1 fxg/ml und mehr) ver- 
hindert. Niedrigere Konzentrationen waren wirkungslos. 

Die Ganzkeime und Ektodermexplantate differenzierten sich 
normal auch nach Behandlung mit höheren Konzentrationen 
(20 (jLg/ml bzw. 2.5 (jtg/ml). Der Widerspruch dieser Resultate 
gegenüber denen von Brächet und Denis wird besprochen. 



RÉSUMÉ 

L'action <h' l'actinomycine D sur la differentiation de l'embryon 
du Triton (Tni ums vulgaris) a été étudiée. 

Des explantats d'épiblaste, soumis à faction inductrice de 
moelle osseuse. on1 été désagrégés. La differentiation des cellules 
déterminées a ensuite été empêchée par l'actinomycine (concen- 



THE EFFECT OF ACTINOMYCIN D 145 

tration 1 [xg/ml et plus). Des concentrations plus faibles n'ont eu 
aucun effet. 

Les embryons entiers et les explantats d'ectoderme se dif- 
férentient normalement même lorsqu'on les soumet à des concen- 
trations supérieures (20 [Jig/ml resp. 2,5 fxg/ml). Les contradictions 
entre ces résultats et ceux de Brächet et Denis sont discutées. 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 147 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 7. — Mars 1964 



Zur Entwicklung der xenoplastischen 
Augenchimären 

von 

P. S. CHEN und A. FISCHER 

Zoologisch- vergi, anatomisches Institut der Universität Zürich * 

Mit 13 Textabbildungen. 



Herrn Prof. Dr. F. Baltzer 
zum 80. Geburtstag gewidmet. 

Die Entwicklung des Wirbeltierauges zeigt ein eindrucksvolles 
Beispiel für das Prinzip der kombinativen Einheitsleistung (Leh- 
mann 1933). Dabei müssen zahlreiche morphogenetische Faktoren 
zusammenwirken, um ein normal gestaltetes und funktionsfähiges 
Organ zu bilden. Seit den Pionierarbeiten von Spemann (1901, 
1905, 1912) sind zahlreiche Untersuchungen von verschiedenen 
Autoren durchgeführt worden, um die kausalen Beziehungen bei 
der Entstehung des Auges zu analysieren. Sie beschäftigten sich 
vor allem mit den folgenden Problemen: (1) die Determination der 
Augenbecheranlage, (2) die Induktion der Linse und Cornea, 
(3) das Wachstum des Auges und der zugehörigen Strukturen und 
schliesslich (4) das Regenerationsvermögen der Retina und Linse. 
Die früheren Ergebnisse haben Mangold (1931) und Spemann 
(1936) eingehend besprochen. Über die neueren Untersuchungen 
verweisen wir auf die zusammenfassenden Arbeiten von Lopashov 
und Stroeva (1961) und Lopashov (1963). 



1 Die vorliegende Arbeit wurde zum Teil durch die Unterstützung der 
Georges und Antoine Glaraz-Schenkung ausgeführt. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 11 



148 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

Bei der vorliegenden Arbeit handelt es sich hauptsächlich um 
neue Ergebnisse über die Entwicklung der xenoplastischen Augen- 
chimären zwischen Anuren (Hyla arborea, Bombina variegata) 
und Urodelen (Triturus alpestris). Unsere Fragestellungen sind die 
folgenden: 

Bereits bei den ersten Untersuchungen über die Induktion der 
Linse hat es sich gezeigt, dass die Linsenbildung nicht bei allen 
Amphibienarten vom Augenbecher abhängig ist. Selbst beim voll- 
ständigen Fehlen des Augenbechers bilden sich bei einigen Arten 
(Bombina variegata, Bana palustris, Bana fusca und Amblystoma 
punctatum ) die sogenannten Lentoide und bei anderen (Bana 
esculenta, Xenopus laevis) sogar voll ausdifferenzierte Linsen (siehe 
Kühn 1955, Balinsky 1951). Ebenfalls ist die Kompetenz der 
Linsenbildung nicht bei allen Amphibienarten gleich über die Epi- 
dermis verteilt. Offenbar sind bei der Linsenentwicklung ausser 
dem Augenbecher noch andere embryonale Gewebe und Organe 
beteiligt. Unsere Untersuchungen über den Normalverlauf der 
Augenentwicklung bei den drei verwendeten Amphibienarten 
sowie über die Entstehung der freien Linsen in den Chimären sollen 
einen Beitrag zum Problem der Linseninduktion leisten. 

Besonders charakteristisch für die Augenentwicklung ist das 
korrelative Wachstum, d. h. die Regulation des Massenverhält- 
nisses, zwischen Augenbecher und Linse. Aus seinen Transplanta- 
tionsversuchen an Urodelen konnte Rotmann (1939) beweisen, 
dass die durch den art- oder gattungsfremden Augenbecher indu- 
zierte Linse ihre arteigene Grösse beibehält und, in Überein- 
stimmung mit den früheren Befunden von Harrison (1925, 1929), 
das weitere Wachstum des Augenbechers tiefgehend beeinflusst. 
Andererseits wird der Augenbecher experimentell verkleinert oder 
vergrössert, so vermag sich die Linse der Augenbechergrösse anzu- 
passen; ihre Regulation erreicht jedoch nicht das normale Massen- 
verhältnis (Rotmann 1942). Ähnliche Resultate erhielt neuerdings 
\\ m.insk i ( L957) von seinen Defektsetzungs- und Transplantations- 
\ -ersuchen an verschiedenen Anurenarten. In der vorliegenden 
Arbeit untersuchen wir das Regulationsvermögen des Auges durch 
Austausch des präsumptiven Materials zwischen zwei Amphibien- 
ordnungen. 

Ferner, wie die umfangreichen Arbeiten von Baltzer und seinen 
Mitarbeitern zeigen, erweis! sieh die xenoplastische Transplantation 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 149 

als besonders geeignet, um das Homologieproblem experimentell 
zu prüfen (siehe Baltzer 1950, 1952; Chen 19556). Vom entwick- 
lungsphysiologischen Standpunkt aus fragen wir uns, inwiefern das 
präsumptive Material des Auges durch entsprechendes ordnungs- 
fremdes Gewebe ersetzt werden kann. Werden die Differenzierung 
und das Wachstum der Retina und Linse durch die ordnungs- 
fremde Umgebung beeinflusst? Wie manifestiert sich die Unverträg- 
lichkeit in bezug auf die Augenbildung? Die histologischen Befunde 
der Augenchimären sollen uns darüber Auskünfte geben. 

Im folgenden beschränken wir uns auf die Auswertung einiger 
typischer Fälle. Die genaue Beschreibung sowie die Ergebnisse der 
weiteren Versuchsserien sollen in einer späteren Publikation 
veröffentlicht werden. 



ERGEBNISSE UND DISKUSSION 

1. Bemerkungen zur normalen Augenentwicklung 

Bevor wir auf die xenoplastischen Transplantationsversuche 
eingehen, sollen zunächst einige artspezifische Unterschiede in der 
normalen Augenentwicklung bei den drei verwendeten Amphibien- 
arten kurz besprochen werden. 

Bekanntlich verläuft schon die frühe Entwicklung vor der Neu- 
rulation bei Anuren viel schneller als bei Urodelen. Im mittleren Neu- 
ralstadium finden wir die beiden Augenbecheranlagen bei Triturus 
alpestris als etwas stärker pigmentierte Zonen im vorderen Teil 
der Neuralplatte, direkt an die Neuralleiste angrenzend, von beiden 
Seiten her beinahe die Verlängerung der Neuralrinne berührend; 
sie sind median durch die Anlage der Sehnervenkreuzung verbun- 
den. Die Linsenanlagen liegen ausserhalb des Neuralwulstes. 
beidseits im Winkel von 45° zur Neuralrinne. Die Augenbecher- 
anlagen der Anuren erkennen wir als längliche, bei Bombina varie- 
gata stark, bei Hyla arborea nur schwach pigmentierte Zonen 
innerhalb der Neuralleiste. Sie liegen im vorderen Teil der Neural- 
platte, etwas weiter auseinander als diejenigen der L T rodelen. Der 
Neuralwulst zeigt an jener Stelle eine Einbuchtung. Etwas ausser- 
halb des Wulstes finden wir in dieser Einbuchtung die Linsen- 
anlage. 



150 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

Unsere Beobachtungen stimmen mit den von früheren Autoren 
mittels Vitalfärbung für andere Amphibienarten festgestellten 
Augenanlagen gut überein. (Manchot 1929, Woerdeman 1929, 
Jacobson 1959). Es soll betont werden, dass die Augenanlagen 
im Xeuralstadium noch keineswegs fest determiniert sind. Wie 
zahlreiche Explantations- und Transplantationsversuche bewiesen, 
ist die Augenbecherbildungstendenz im medianen Teil der Neural- 
platte am stärksten; sie nimmt lateralwärts allmählich ab (Vgl. 
Lopashow und Stroeva 1961, S. 333). Auch in den vorliegenden 
Transplantationen, wie unten beschrieben wird, zeigen die Im- 
plantate überall grosses Regulationsvermögen, was den labilen 
Zustand des Anlagenmaterials bestätigt. 

Nach unseren eingehenden histologischen Untersuchungen ist 
die embryonale Entwicklung des Auges bei einer Temperatur von 
18° innert etwa 6 Tagen nach der Neurulation beendet. Während 
dieser Periode finden vor allem die Differenzierung der charakterist- 
ischen Zellschichten in der Retina und die Bildung des Faserkegels 
in der Linse statt. Bemerkenswert ist das unterschiedliche Entwick- 
lungstempo zwischen den beiden Anurenarten: am 3. Tag nach der 
Neurulation erkennt man die Linsenbildung bei Bombina erst als 
eine Epidermisverdickung (Linsenplakode), während bei Hyla die 
Linsenblase bereits im Begriff ist sich abzuschnüren. Vom 5. Tag 
an beginnt sich aber die Entwicklung von Bombina zu beschleu- 
nigen und erreicht am 6. Tag das gleiche Stadium wie Hyla. Von 
nun an bleiben die Entwicklungsgeschwindigkeiten der beiden 
Arten ungefähr gleich, was den Differenzierungsgrad anbetrifft. 
Allerdings nimmt die Grösse von Hyla im Vergleich zu Bombina 
noch beträchtlich zu. 

Grösser sind die Unterschiede zwischen den Anuren- und Tritu- 
ruskeimcn. Im Zeitpunkt, da die Hylakeime z. B. schon ihre 
Linsenplakode abzuheben beginnen, haben die Trituruskeime 
erst ihre Augenblasen ausgestülpt, ohne Anzeichen einer Retina- 
verdickung. Auch die weitere Differenzierung des Urodelenauges 
bleibt etwas mehr als einen Tag zurück. Während schliesslich 
Augenbecher und Linse von Hyla und Bombina nach dem 10. Tag 
nur noch Behr geringes Wachstum zeigen, nimmt der Augendurch- 
messer von T. alpestris im Verlaufe der nächsten 10 Tage nochmals 
um ca. 60% zu. 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 151 



2. Transplantation des präsumptiven 
augen bechermaterials 

Operiert wurde im mittleren Neuralstadium. In diesem Stadium 
ist die Neuralplatte durch die leichte Erhebung der Neuralwülste 
von den übrigen Keimbereichen deutlich abgegrenzt. Es wurde das 
präsumptive Material des Augenbechers zwischen Hyla und Tri- 
turus bzw. zwischen Bombina und Triturus ausgetauscht (Abb. 1). 




Abb. 1. 

Operationsschema. Es^wurde das prä- 
sumptive Augenbechermaterial im 
Neuralstadium zwischen Triturus 
alpestris (Tr) und Bombina variegata 
(Bo) ausgetauscht. 



Abb. 2. 

Fall VI 5. Trituruschimäre 5 Tage 
nach der Operation. Die Lage des 
implantierten Bombina- Augen- 
bechermaterials ist durch das 
durchschimmernde Vitalblau er- 
kennbar (punktiert). Vergr. 21 x . 



Um die Implantate verfolgen zu können, wurden die Anurenkeime 
stets zu Beginn der Entwicklung mit Nilblausulfat intensiv gefärbt. 
Nach der Operation wurden die Keime bei 18° gehalten. Sämtliche 
Keime wurden in Zenker fixiert und die Schnitte mit Hämalaun 
und Eosin gefärbt. 

Es zeigte sich, dass sich die Kombination Bombinaimplantat 
im Trituruswirt viel besser entwickelte als umgekehrt. Besonders 
ungünstig war die Kombination Triturusgewebe im Hylakeim. 
Das eingepflanzte Material wurde häufig ausgestossen oder in eine 
atypische Lage verschoben. Dies ist wohl durch das unterschied- 
liche Entwicklungstempo bedingt (siehe oben). Im allgemeinen 
bildet das Implantat entweder allein oder zusammen mit dem 
Wirtsgewebe einen Augenbecher. Im letzten Fall zeigt das Auge 



152 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

verschiedene Grade der chimärischen Bildung. Im folgenden werden 
einige typische Fälle eingehend beschrieben. 

Fall VI 5. Das präsumptive Augenbechermaterial einer Bombi- 
naneurula wurde ortsgemäss in einen Trituruskeim eingepflanzt. 
Am 5. Tag nach der Operation war das Implantat durch das durch- 
schimmernde Vitalblau im rechten Augenbereich erkennbar; es 
dehnte sich ziemlich stark kranio-ventral aus (Abb. 2). Am 8. Tag 




Abb. 3. 

Fall VI 5. Querschnitt durch den Augenbereich der Trituruschimäre. Links 
im Bild sieht man den einheitlichen chimärischen Augenbecher, der teils 
aus Bombina (BR)-, teils aus Triturusretina (TR) besteht. BN = Bombina- 
Xeuralzellen. Vergr. 77 x . 

wurde der Keim fixiert. Die histologische Untersuchung ergab, 
dass das Implantat einen einheitlichen chimärischen Augenbecher 
bildet: der zentrale Teil der Retina besteht aus Bombina- und der 
periphere Teil aus Trituruszellen (Abb. 3). Im zentralen Teil 
erkennl man deutlich die Bildung der drei Zellschichten (Sinnes- 
z eilen, Bipolarzellen und Ganglionzellen), während in der Peripherie 
noch keine Schichtung dec Zellkerne sieht hai' ist. I m Vergleich mit 
dem wirtseigenen Augenbecher auf der normalen Seite ist die 
Differenzierung der Bombina- Retinazellen eindeutig weiter fort- 
geschritten. Dieser chimärische Augenbecher induzierte ans der 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 153 

Triturusepidermis eine Linse, die verhältnismässig gross ist: das 
Verhältnis Linse zu Augenbecher beträgt 0,38 auf der operierten 
Seite und 0,29 auf der Kontrollseite. Wie aus Abbildung 3 ersicht- 
lich ist, besteht ein kleiner Teil des Wirtsgehirns aus Bombinazellen, 
deren Differenzierung durchaus normal erscheint. 




Abb. 4. 

Fall VI 7. Trituruschimäre 9 Tage nach der Operation, a Operierte Seite mit 
dem kleinen chimärischen Auge; b Kontrollseite mit dem grossen wirts- 
eigenen Auge. Vergr. 18 x. 



Fall VI 7. Transplantation des itomòma-Augenbechermaterials 
in eine Triturusneurula ; Fixierung 9 Tage nach der Operation. 
Bereits äusserlich sieht man, dass das Auge auf der operierten Seite 
kleiner ist als das auf der normalen Seite (Abb. 4). Das Implantat 
bildet allein einen normalen Augenbecher, dessen Differenzierung, 
wie die Bildung der Sinneszellen und der inneren Retikularschicht 
zeigt, schneller verläuft als die des Wirtsauges (Abb. 5). Die zuge- 
hörige Linse, welche aus der Triturusepidermis entstand, hat eine 
nahezu normale Grösse, obwohl der Bombinaaugenbecher relativ 
klein ist. Der Linsen/Augenbecher-Index beträgt 0,43, gegenüber 
0,37 des normalen Wirtsauges. Das Gehirn ist wiederum chimärisch; 
die Bombinazellen bilden aber ein eigenes Lumen, 



P. S. CHEN UND A. FISCHER 




Abb. 5. 

Fall VI 7. Querschnitt durch den Augenbereich der in Abb. 4 abgebildeten 
Trituruschimäre. Die Differenzierung des Bombinaaugenbechers (BA) ist 
deutlich weiter fortgeschritten als die des wirtseigenen Triturusaugen- 
bechers auf der Kontrollseite. Die j5omòma-Neuralzellen (BN) bilden ein 
eigenes Ilirnlumen. Vergi*. 77 x. 







Aiiii. 6. 

Fall VI II. Trituruschimäre 8 Tage nach der Operation. Durch das Vitalblau 
erkennl man, dass der dorso-kaudale Teil des chimärischen Auges aus 
eingepflanztem Bombinamaterial besteht (punktiert), während der kranio- 
ventrale Teil den wirtseigenen Trituruszellen entstammt. Vergr. 21 x. 



Fall VI LI. Transplantai ion wie vorher; Fixierung 10 Tage 
nach der Operation. Wie die Beobachtung am lebenden Keim 
zeigt, bestehl der kranio-ventrale Teil des Auges aus Triturusmate- 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 155 

rial, und der grössere, hintere Teil aus eingepflanztem Bombina- 
material (Abb. 6). Dies wurde durch die histologische Untersuchung 
der Schnittserie bestätigt. Die unterschiedliche Differenzierung der 
beiden Teile des chimärischen Augenbechers ist unverkennbar: 




Abb. 7. 

Fall VI 11. Der Trituruskeim wurde 10 Tage nach der Transplantation fixiert 
und histologisch untersucht. Der Querschnitt zeigt eindeutig die chimä- 
rische Zusammensetzung des linken Auges: oben Bombinaretina (BR) mit 
dem N. opticus und unten Triturusretina (TR). Daneben bildet sich ein 
kleines Gehirn aus 2?omòma-Neuralzellen (BN). Vergr. 76 x. 



in der Bombinaretina sind die Stäbchen und Zapfen deutlich 
ausgebildet, und die Bipolar- und Ganglionzellen durch eine dicke 
Retikularschicht getrennt, während die Triturusretina sich noch 
in einem undifferenzierten Zustand befindet (Abb. 7). Aus dem 
Bombinateil entsteht der N. opticus, der direkt zum Gehirn läuft. 
Die verhältnismässig grosse Linse ist sehr wahrscheinlich durch 
das Implantat induziert (Linse/Augenbecher-Index 0,44). In der 
unmittelbaren Nähe des Implantats bildet sich ein kleines Bombina- 
gehirn, welches klar vom Wirtsgehirn abgegrenzt ist. 



156 



P. S. CHEN UND A. FISCHER 



Fall IV 13. Im vorliegenden Fall wurde das präsumptive Augen- 
bechermaterial einer Hylaneurula an die entsprechende Stelle eines 
gleich alten Trituruskeimes implantiert. Das Implantat bildet den 
unteren Teil des Wirtsauges und erstreckt sich etwas mehr ventral 
(Abb. 8). Aus der Untersuchung der Schnittserie ergibt sich, dass 
der Hyla- und Triturusaugenbecher dicht neben einander liegen, 
deren Retinazellen deutlich durch das Pigmentepithel getrennt 






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Abb. 8. 

Fall IV 13. Trituruslarve mit Hyla- Augenbechermaterial (punktiert). 7 Tage 
nach der Transplantation. Vergr. 21 x . 



sind (Abb. 9). Interessant ist die übernormale Grösse der Linse, 
die sicher von Implantats- und Wirtsgewebe gemeinsam induziert 
ist. 

Neben den eben beschriebenen vier Fällen haben wir zahlreiche 
Augenchimären anderer Versuchsserien untersucht. Sie zeigen 
übereinstimmend, dass sich das präsumptive Au- 
genbechermaterial der beiden Anuren arten in einem 
Urodelenkeim herkunftsgemäss entwickelt. Dies ist 
besonders deutlich in der Differenzierung der Retina. Die Ent- 
wicklung des Augenbechers findet also autonom 
statt, und wird nicht durch die ordnungsfremde 
Umgebung beeinflusst. Das gleiche Ergebnis ergibt sich 
aus d«'ii Untersuchungen über die Bildung des Visceralskeletts 
(Wagneb L949), Nervensystems (Roth 1950, Eymann 1957) und 
der Myotome (Chen L953, 1955a). 

In den reziproken Transplantationen behält das Triturus- 
implantal ebenfalls seine arteigene Entwicklungsgeschwindigkeit 
bei. Es wurde aber häufig beobachtet, dass der wirtseigene Augen- 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 157 

becher auf der operierten Seite, falls dieser überhaupt gebildet 
wurde, eine unregelmässige Anordnung der drei Zellschichten hat. 
Dies ist besonders der Fall bei der Kombination Triturusimplantat 
im Hylakeim. In seiner Untersuchung über die Regulation der 
Polarität der Retina hat E akin (1947) ähnliche Fälle bei Hyla 
regilla gefunden. Wie bereits erwähnt, verläuft die Augenbildung 



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Abb. 9. 

Fall IV 13. Der Triturusaugenbecher (TA) und der Hyla-Augenbecher (HA) 
induzieren gemeinsam eine grosse Linse aus der Wirtsepidermis. Vergr. 
116 x. 



bei Hyla arborea, hauptsächlich in der frühen Entwicklung, beson- 
ders schnell. Es scheint, dass diese abnorme Differenzierung auf den 
fortgeschrittenen Determinationszustand der Augenanlage des 
Anurenkeimes zurückzuführen ist. 

In den meisten Fällen entwickelt sich ein Teil des Implantats 
zu Neuralgewebe, welches mit dem wirtseigenen Material ein chimä- 
risches Gehirn bildet. Da wir bei der Operation neben der Augen- 
becheranlage auch Material der Neuralplatte mitgenommen haben, 
ist dies verständlich. Durch den Augenbecherstiel oder die Bildung 
des N. opticus steht das chimärische Auge in direkter Verbindung 



158 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

mit dem Wirtsgehirn. Allerdings beschränkt sich die Verbindungs- 
stelle meistens auf den Bereich des fremden Hirngewebes. 

Nach unseren bisherigen Resultaten induziert der Anuren- 
augenbecher ausnahmslos aus der Urodelenepidermis eine Linse, 
während das Umgekehrte nicht der Fall ist. In den von uns bisher 
untersuchten 20 Fällen, wo das Triturusmaterial in eine Anuren- 
neurula implantiert wurde, fanden wir, mit Ausnahme eines einzigen 
unsicheren Falles, keine Linsenbildung, obwohl die Entwicklung 
des Urodelenaugenbechers in jeder Hinsicht normal war. Dies kann 
dadurch erklärt werden, dass zur Zeit der Transplantation die 
Linsenkompetenz der Anurenepidermis infolge der schnelleren 
Entwicklung bereits verlorengegangen ist. Allerdings, wie unten 
beschrieben ward, wenn die Epidermis einer jungen Bombina- 
neurula in einen Trituruskeim verpflanzt wurde, fanden wir gele- 
gentlich noch Linseninduktion. Darauf werden wir noch zurück- 
kommen. 

Die durch die Anurenaugenbecher induzierten 
Trituruslinsen sind in ihrer Differenzierung und 
ihrem Wachstum durchaus wirtsgemäss. Charakterist- 
isch ist ihre relative Grösse zum Augenbecher. Der mittlere Wert 
des Linse/Augenbecher-Index bei normaler Entwicklung ist 0,38 
für Hyla arborea, 0,37 für Bombina variegata und 0,32 für Triturus 
alpestris; der entsprechende Wert beträgt 0,42 für die chimärischen 
Augen. Dies bedeutet, dass die Linse für den ord- 
nungsfremden Augenbecher zu gross ist, und ihre 
Regulation den normalen Wert nicht erreicht (vgl. 
Rotmann 1939, 1942). 

Bei den Chimären, die älter als 13 Tage sind, fanden wir im 
Implantatsbereich degenerierte Zellen. Der Zerfall ist besonders 
auffallend im Neuralgewebe. Auch in der Retina sind häufig pykno- 
tische Kerne und Phagocyten anzutreffen. 

3. Transplantation der Linsenepidermis 

In drei Versuchsserien wurde die Epidermis aus dem Linsen- 
bereicfa der Neurula zwischen Hyla und Triturus oder zwischen 
Bombina und Triturus ausgetauscht. Die Operation erwies sich 
schwieriger als bei der Augcnbechertransplantation, weil das 
Implantai infolge (\^v starken Ausdehnung der Wirtsepidermis 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 159 

oft von der ursprünglich eingepflanzten Lage verschoben wurde. 
Da wir bis jetzt noch nicht alle verfügbaren Fälle ausgewertet 
haben, sei nur ein typischer Fall eingehend beschrieben. 




Abb. 10. 

Fall VI 21. Transplantation der Linsenepidermis einer jungen Bombinaneu- 
rula an die entsprechende Stelle einer Triturusneurula. 




Abb. 11. 

Fall VI 21. Lage der Bombinaepidermis (schraffiert) am Tag nach der Opera- 
tion. Vergr. 21 x . 



Fall VI 21. Es wurde ein Stück Epidermis aus der Linsenanlage 
einer jungen Bombinaneurula entnommen und in die Kopfseite 
einer mittleren Triturusneurula transplantiert (Abb. 10). Zur Zeit 
der Operation waren die Neuralwülste des Spenders nur schwach 
ausgebildet. Einen Tag später lag das Implantat ziemlich ventral; 
es deckte aber den unteren Teil des Wirtsauges (Abb. 11). Am 8. Tag 
wurde der Keim fixiert. Auf dem Querschnitt sieht man, dass der 
Triturusaugenbecher aus der wirtseigenen und der implantierten 
Epidermis je eine Linse induziert hat (Abb. 12). Die Bombinalinse 
ist wesentlich kleiner als die Trituruslinse; beide liegen dicht an 



160 



P. S. CHEN UND A. FISCHER 



der Grenze zwischen Implantats- und Wirtsepidermis, und befinden 
sich im Stadium der Kegelbildung. 




Abb. 12. 

Fall VI 21. Querschnitt durch den Augenbereich der Trituruschimäre 8 Tage 
nach der Operation. Der Triturusaugenbecher induzierte aus der wirts- 
eigenen und der implantierten Epidermis je eine Linse. TL = Triturus- 
linse, BL = Bombinalinse. Die Pfeile zeigen die Grenze zwischen Triturus- 
und Bombinaepidermis an. Vergr. 145 x. 



Der vorliegende Fall erbrachte den Beweis, dass 
die Linsen bildungskompetenz der Epidermis bei 
Bombina bis zu Beginn der Neurulation noch nicht 
e !• I o s c h »'ii ist. 

'\. Die Bildung dkm freien Linsen 



Im Verlaufe unserer Untersuchungen landen wir zwei Fälle, 
bei denen je eine freie, voll ausdifferenzierte Linse ohne direkte 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 161 

Beziehung zum Augenbecher gebildet wurde. Der eine Fall ist in 
Abbildung 13 dargestellt. Dieser Keim stammt aus der Versuchs- 
serie, wo das präsumptive TV^ttrus-Augenbechermaterial in eine 
Hylaneurula eingepflanzt wurde. Bei der Schnittuntersuchung 
konnte jedoch kein Triturusmaterial festgestellt werden, aus- 
genommen einzelne degenerierte Zellen im Hirngewebe. Es wäre 







Abb. 13. 

Fall IVa 10. Die Bildung der freien Linse (FL) in einer Hylachimäre 16 Tage 
nach der Operation. Vergr. 115 x. 



möglich, dass der Triturusaugenbecher zuerst die Linse induzierte, 
und dann degenerierte. Da wir keine Spur von Pigmentepithel oder 
Retina in der Nähe der Linse fanden, scheint dies sehr unwahr- 
scheinlich zu sein. Wie aus Abbildung 13 ersichtlich ist, liegt die 
Linse im Mesenchym, dicht neben dem Wirtsgehirn. Im hinteren 
Kopfbereich befindet sich ein kleiner Hylaaugenbecher, in der 
Hirnwand eingeklemmt. Nach der Lage und dem Differenzierungs- 
grad scheint dieser ebenfalls keine direkte Beziehung zu der erwähn- 
ten Linse zu haben. 

Die Bildung der freien Linsen wurde bereits von verschiedenen 
Autoren beobachtet (siehe Spemann 1936, Toivonen 1945, Becker 



162 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

1959, 1960). Über ihre Entstehungsweise besteht noch Unklarheit. 
Jedenfalls ist der Mechanismus der Linsenbildung wesentlich 
komplizierter, als man früher angenommen hat. Nach neueren 
Untersuchungen sind bei der Linsenbildung mindestens zwei 
komplementäre Induktoren beteiligt: das vordere Urdarmdach 
(Kopfmesoderm) und der Augenbecher (Liedke 1951, 1955; 
Reyer 1958a, 6; Jacobson 1958; von Woellwarth 1961). Es 
findet zunächst die Aktivierung der Linsenbildungspotenz im 
Ektoderm durch die Unterlagerung des Kopfmesoderms während 
der Gastrulation und Neurulation statt (Tendenz A nach Lehmann 
1934). Erst nach dem Verschluss des Neuralrohres und bei der 
Ausstülpung der Augenanlagen erfolgt die weitere Stimulation 
durch den Augenbecher (Tendenz B nach Lehmann 1934). Im 
allgemeinen ist keiner von den beiden Induktoren allein imstande, 
die Linsenbildung hervorzurufen. Bei denjenigen Fällen, wo die 
Linse eine unabhängige Differenzierung zeigt, ist offenbar der 
erste Induktionsreiz des Kopfmesoderms stark genug, um die 
Linsenentwicklung zu verwirklichen (vgl. Twitty 1955). Ferner 
ist die Wirkung der beiden Induktoren von der Temperatur 
abhängig (Ten Cate 1953, Jacobson 1955, von Woellwarth 
1961). Dabei muss der Entwicklungszustand der reagierenden 
Epidermis auch berücksichtigt werden (Becker 1960). In wiefern 
das Kopfmesoderm bei der Bildung der Linsen in den vorliegenden 
zwei Fällen beteiligt war, bleibt unentschieden, da wir ihre Vor- 
geschichte nicht kennen. Um abzuklären, unter welchen Umständen 
solche freie Linsen entstehen, sind weitere Transplantations- und 
Isolationsversuche nötig. 



ZUSAMMENFASSUNG 

1. Untersuchungen der Augenchimären zwischen Anuren (Hyla 
arborea, Bambina variegata) und Urodelen (Trituras alpestris) zeigen 
verschiedene Grade chimärischer Bildung. In den besten Fällen 
bauen die beiden ordnungsfremden Gewebe einen einheitlichen 
Augenbecher auf, der eine Linse aus der Wirtsepidermis induziert. 

2. Bei allen drei Amphibienarten ist die Bildung der Retina 
autonom: sie behält ihr arteigenes DifTerenzierungstempo bei, 
und wird nielli durch die onlnungsfr emde Umgebung beeinflusst. 



ZUR ENTWICKLUNG DER XENOPLASTISCHEN AUGENCHIMÄREN 163 

3. Die durch den ordnungsfremden oder chimärisch zusammen- 
gesetzten Augenbecher induzierte Trituruslinse ist zu gross für 
den Induktor; ihre Regulation erreicht nicht das normale Massen- 
verhältnis zwischen Linse und Augenbecher. 

4. In zwei Fällen wurde die Bildung von freien Linsen beob- 
achtet. Diese liegen im Kopfmesenchym des Wirtes, und sind 
durchaus normal in ihrer Differenzierung. 

SUMMARY 

1. Investigations on eye chimerae between Anura (Hyla 
arborea, Bombina variegata) and Urodela (Triturus alpestris) show 
different grades of chimeric formation. In the best cases embryonic 
tissues belonging to the two different orders form a uniform eye 
cup which induces a lens from the epidermis of the host. 

2. In all three amphibian species the development of the retina 
is autonomous: it keeps its own species-specific rate of differen- 
tiation and will not be influenced by the environment belonging 
to a different order. 

3. The Triturus lens induced by the foreign or chimeric eye 
cup is too large for the inductor; the regulation does not reach 
the normal value of the size ratio between lens and eye cup. 

4. In two cases the formation of free lens was observed. Such 
lenses are located in the head mesenchyme of the host and appear 
perfectly normal in their differentiation. 

RÉSUMÉ 

1. Les recherches faites sur les yeux transplantés à l'état 
d'ébauche présomptive entre Anoures (Hyla arborea, Bombina 
variegata) et Urodèles (Triturus alpestris) ont révélé plusieurs 
degrés de formations chimériques. Dans les meilleurs des cas, les 
deux tissus étrangers ont formé une vésicule optique uniforme qui a 
induit le cristallin dans l'épiderme de l'hôte. 

3. Chez les trois espèces la rétine se forme d'une manière auto- 
nome: elle conserve son propre rythme de différenciation sans être 
influencée par l'entourage étranger. 



164 P. S. CHEN UND A. FISCHER 

3. Le cristallin induit par la vésicule chimérique est trop grand 
pour l'inducteur, de sorte que la régulation n'aboutit pas à des pro- 
portions normales entre le cristallin et la vésicule. 

4. Dans deux cas, des cristallins libres se sont formés dans le 
mesenchyme cranial de l'hôte. Leur différenciation était parfai- 
tement normale. 



LITERATURVERZEICHNIS 

Balinsky, B. I. 1951. On the eye cup-lens correlation in some south 
african amphibians. Experientia 7: 180. 

— 1957. On the factors determining the size of the lens rudiment in 

amphibian embryos. J. Exp. Zool. 135: 255. 

Baltzer, F. 1950. Entwicklungsphysiologische Betrachtungen über Pro- 
bleme der Homologie und Evolution. Rev. suisse Zool. 
57: 451. 
1952. Experimentelle Beiträge zur Frage der Homologie. Expe- 
rientia 8: 285. 

Becker, U. 1959. Die Bedeutung des reagierenden Gewebes für die Aus- 
bildung von freien Linsengebilden bei Triturus vulgaris. 
Roux Arch. 151: 188. 
1960. Untersuchungen über die Abhängigkeit der Linsenbildung 
von der Wirtsregion bei Triturus vulgaris. Roux Arch. 
152: 339. 

Chen, P. S. 1953. Die Entwicklung des Ursegmentmaterials von Bombi- 
nator im Tritonkeim (Transplantation im Gastrulasta- 
dium). Rev. suisse Zool. 60: 516. 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 167 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 8. — Mars 1964 



Der Sauerstoff- Verbrauch normaler und 
regenerierender Hydrocauli von Tubularia 

par 

Pierre TARDENT * 

Zoologisches Institut der Universität Zürich 

Mit 4 Diagrammen. 



Herrn Prof. Dr. F. Baltzer 
zum 80. Geburtstag gewidmet. 



1. EINLEITUNG 

Unter den physikalisch-chemischen Faktoren, die den Regene- 
rationsvorgang bei Tubularia (Hydrozoa) beeinflussen, spielt der 
Sauerstoff eine bedeutende Rolle (Hyman 1926; Barth 1937, 
19386, 1940a, 19406, 1944). Partielle Anaerobiose (0.35—1 ccm 2 / 
Liter) z. B. unterdrückt die Regeneration des Hydranthen voll- 
ständig, ohne die Vitalität des regenerierenden Stückes weiter zu 
beeinträchtigen (Barth 1938), und bei Anwendung unterschied- 
licher 2 -Drucke kann eine Umkehrung der Polarität des regene- 
rierenden Systems herbeigeführt werden (Barth 1937). Diese 



1 Diese Untersuchungen wurden an der Zoologischen Station von Neapel 
mit der technischen Hilfe von Frl. G. Fiord elisi durchgeführt. Mein Dank 
gilt dem Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen 
Forschung und dem Office of Naval Research (NONR (21(00), welche die 
Arbeit unterstützt haben. Herrn Prof. J. Runnström, danke ich für die 
kritische Durchsicht des Manuskripts. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 12 



168 P. TARDENT 

Beobachtungen weisen auf die zwischen Regenerationsleistung 
und StofTwechselaktivität herrschenden Beziehungen hin. 

Driesch's Feststellung (1899, 1901), wonach das Regenerations- 
potential im Stielteil von Tubularia einem disto-proximalen Gra- 
dienten unterworfen ist, wurde seither des öftern bestätigt (Mor- 
gan 1905, 1906; Peebles 1931; Barth 1938a; Steinberg 1954, 
1955; Tardent und Tardent 1956 et al.). Sehr wenig wissen wir 
aber noch über die primären Faktoren, die diesem morphogene- 
tischen Gradientensystem zugrunde liegen. Die einzigen bis heute 
festgestellten strukturellen Unterschiede zwischen distalen und 
proximalen Axialniveaus betreffen die gradientenmässige Vertei- 
lung der interstitiellen Zellen im Ektoderm des Hydrocaulus (Tar- 
dent 1952, 1954). Hyman (1926) und Barth (1940c) haben ihrer- 
seits beobachtet, dass der Sauerstoffverbrauch distaler Hydro- 
caulusfragmente, die sich durch eine hohe Regenerationsrate 
auszeichnen, grösser ist, als derjenige langsam regenerierender 
proximaler Abschnitte. Die Frage bleibt offen, ob derartige Mes- 
sungen die gesamte oxydative Kapazität einer Axialregion erfassen 
oder ob sie nur einen momentanen metabolischen Funktionszustand 
derselben wiedergeben. Zur Prüfung dieser Alternativen haben wir 
die respirometrischen Untersuchungen von Hyman (1926) und 
Barth (1940c) mit verfeinerten Methoden wiederholt und gleich- 
zeitig den Sauerstoffverbrauch von Axialstücken in Anwesenheit 
von 2,4-Dinitrophenol (DNP) bestimmt. Von DNP ist bekannt, 
dass es unter günstigen Bedingungen das gesamte respiratorische 
Potential eines Systems zu enthüllen vermag, indem es die oxyda- 
tive Phosphorylierung entkuppelt (Ronzoni und Ehrenfest 1936; 
Shacter 1955; Low 1959; Immers und Runnström 1960 et al.). 
Relativ geringe Konzentrationen von DNP hemmen bei Tubularia 
den Regenerationsprozess und bewirken gleichzeitig eine sehr 
starke Erhöhung der Respirationsraten (Tardent 1962a). 

Die Arbeit befasst sich ausserdem mit der Phasenspezifität 
der Atmung im Laufe des normalen und mit Hydranthen-Extrakt 
gehemmten Regenerationsvorganges. Diese Untersuchung steht im 
Zusammenhang mit der Aufklärung des Wirkungsmechanismus 
des im Hydranthen von Tubularia nachgewiesenen regenerations- 
hemmendeii Paktors (Faulhaber und Tardent 1959; Tardent 
und Eymann 1958, 1959). 



DER SAUERSTOFF-VERBRAUCH HYDROCAULI VON TUBULARIA 169 



2. MATERIAL UND METHODE 




-SEAL-FLUID 



-1,8 pi OEL 



-1,8 jjI Na OH 



MEERWASSER 

+ 
HYDROCAULUS 

2u| 



Der Sauerstoffverbrauch von normalen, behandelten und rege- 
nerierenden Hydrocaulusfragmenten von Tubularia larynx wurde 
mit der von Holter und Linderström- 
Lang (1943) entwickelten Micro-Methode 
bestimmt. 

Die Stielteile (Hydrocauli) frisch ge- 
sammelter, von der Kolonie isolierter 
Polypen wurden zunächst durch sorgfäl- 
tiges Abstreifen der äussersten Perisarc- 
schicht von Epibionten befreit, in sterilem 
Meerwasser * mehrmals gewaschen und 
in kleine zylindrische Fragmente von 
1 — 1,2 mm Länge zerschnitten (Durch- 
messer 0.25 — 0.5 mm ; Volumen 0.05 — 
0.23 \l\). Die Dimensionen dieser Frag- 
mente erforderte die Herstellung relativ 
grosser kartesianischer Taucher, deren 
Gesamtvolumen zwischen 23.6 und 24.4 (xl 
schwankte (Abb. 1). Die Taucher wurden 
in regelmässigen Abständen mit Silicon- 
Dry-Film (General Electric Co.) ausge- 
kleidet und vor Gebrauch mit destilliertem 
Wasser und Alkohol gewaschen. Je ein 
Hydrocaulusfragment wurde in einem 
Tropfen sterilen Meerwassers resp. DNP- 
Lösung oder Hydranthen-Extrakt mit 
einer geeichten Kapillarpipette auf den 

Grund des Tauchers gebracht. Das Gesamtvolumen dieser Probe 
betrug stets 2 jjlI. Davon entfielen ca. 1/10 auf das Hydrocaulus- 
stück 9/10, auf das Medium. Fig. 1 zeigt, wie der Hals des Tauchers 
verschlossen wurde. 

In der zur Verfügung stehenden Anlage konnten gleichzeitig 
6 manometrische Messungen durchgeführt werden, wobei ein 



Abb. 1. 

Beschickung der für die 
respirometrischen Unter- 
suchungen verwendeten 
kartesianischen Taucher. 



Salinität 37 % ; Sauerstoffgehalt 6.71—7.83 ccm 2 / Liter. 



170 P. TARDENT 

Taucher als Kontrolle stets nur mit dem flüssigen Medium beschickt 
wurde. Die manometrischen Ablesungen begannen in der Regel 
eine Stunde nach Beschickung der Taucher und erstreckten sich 
über 6 Stunden (Ablesungsintervall 1 Stunde; Temperatur 18° C). 

Nach jeder Mess-Serie wurden die Hydrocaulusstücke sorg- 
fältig aus den Tauchern gespült und für weitere Messungen im 
Meerwasser aufbewahrt oder äusserlich abgetrocknet und für die 
Bestimmung ihres Stickstoffgehaltes vorbereitet. Bei respirato- 
rischen Messungen in Anwesenheit von DNP (Eastman und Kodak 
Co.) lag das Hydrocaulusfragment in einem Tropfen 0.1 mM DNP- 
Lösung (vergi. Tardent 1962a). In ähnlicher Weise wurde bei der 
Behandlung mit Hydranthen-Extrakt vorgegangen. Dieser wurde 
zuerst mit Perchlorsäure deproteinisiert und bei 35.000 Umdre- 
hungen zentrifugiert. Die überstehende Phase wurde sterilisiert 
und mit sterilem Meerwasser auf eine Konzentration von 4 Hydran- 
then/ccm verdünnt. Diese Extrakt- Konzentration hemmt den 
Regenerationsprozess vollständig (Tardent und Eymann 1958). 
Die Hydrocaulusfragmente waren während der ganzen Versuchs- 
dauer der Wirkung dieses Extraktes ausgesetzt, der zur Verhin- 
derung einer bakteriellen Infektion in regelmässigen Abständen 
erneuert wurde. 

Da der Durchmesser der Hydrocauli von Tubularia individuellen 
und regionalen Unterschieden unterworfen ist, konnte das Volumen 
der isolierten Fragmente nicht konstant gehalten werden. Es 
schwankte zwischen 0.05 und 0.231 \l\. Die bestimmten Atmungs- 
werte wurden nicht auf das Volumen der einzelnen Stücke, sondern 
auf deren Stickstoffgehalt bezogen (\i\ 2 /h/yN). Die Bestimmung 
desselben erfolgte mit Hilfe der Ultra-Mikro-Kjeldahl-Methode 
(Boell und Shen 1954). Es war dabei unvermeidlich, dass auch der 
Stickstoff des metabolisch inaktiven Aussenskeletts (Perisarc) 
in diese Bestimmung miteinbezogen wurde. 

Im Zusammenhang mit der Bestimmung von Respirationsraten 
verschieden grosser Stücke sei hier eine methodische Frage kurz 
abgeklärt : Jedes für die Messungen isolierte Hydrocaulusfragment 
hai zwei gegenüberliegende offene Schnittflächen, die je nach dem 
Durchmesser des Stückes verschieden gross sein können. Durch 
Kontraktion des Ektoderms und Ausscheidung einer feinen Peri- 
sarchaul werden diese Öffnungen ca. I Stunde nach erfolgter 
Imputation wieder verschlossen (Tardent L954). Da die übrige 



DER SAUERSTOFF-VERBRAHCU HYDROCAULI VON TUBULARIA 171 

Oberfläche des Stückes durch eine dicke acelluläre Perisarcschicht 
geschützt ist, könnte man erwarten, dass der Gasaustausch vor- 
zugsweise an den durchlässigeren offenen oder verheilten Schnitt- 
flächen erfolge. Erwartungsgemäss müsste dieser bei Stücken mit 
grossem Durchmesser ungehinderter erfolgen können als bei 
Fragmenten mit geringerem Durchmesser. In Übereinstimmung 
mit den Beobachtungen von Miller, Philpott und Chaff (1961) 
haben wir aber durch vergleichende Messungen festgestellt, dass 
keine methodisch bedingte Korrelation zwischen Fragmentgrösse 
und Respirationsrate besteht. 



3. RESULTATE 
a) Der disto-proximale Respirationsgradient 

NORMALER HYDROCAULI 

Acht Hydrocauli aus verschiedenen Kolonien wurden auf die 
beschriebene Weise (S. 169) gereinigt und in je 10 Axialstücke 
(I — X) zerteilt, wobei abwechslungsweise ein kurzes und ein 
längeres Stück isoliert wurde. Die für die respirometrischen Bestim- 
mungen reservierten kurzen Stücke, die 5 verschiedene Axial- 
niveaus des Hydrocaulus repräsentieren, hatten eine Länge von 
1 — 1.2 mm, während diejenige der Zwischenstücke je nach der 
totalen Länge des Hydrocaulus von Fall zu Fall variierte (Abb. 2). 

Die Resultate dieser Versuchsserie sind in der Abb. 2 zusammen- 
gefasst. Es geht daraus deutlich hervor, dass das distalste Frag- 
ment (I) sich stets durch die höchste Respirationsrate auszeichnete, 
während das Basalstück (IX) immer wesentlich kleinere Werte 
lieferte. Der sich aus der Berücksichtigung aller 5 Axialniveaus 
ergebende disto-proximale Gradient ist nicht linear. Die Kurve 
verflacht sich stark im Mittelteil des Hydrocaulus, wo die zwischen 
den Stücken III, V und VII aufgetretenen Unterschiede statistisch 
nicht signifikant sind. Dieser Kurvenverlauf entspricht aber sehr 
gut demjenigen des ebenfalls nicht linear verlaufenden Regenera- 
tionsgradienten (Tardent 1962e, Abb. 1). 

Bei den Vergleichsmessungen zwischen normalen Axialstücken 
und solchen, die der Wirkung von 2.4-Dinitrophenol (0.1 mM) 
ausgesetzt waren, musste die Versuchsanordnung wie folgt ab- 



172 



P. TARDENT 



geändert werden: Im distalen, mittleren und proximalen Bereich 
ein und desselben Hydrocaulus wurden je 2 benachbarte Fragmente 
isoliert. Das eine wurde in einer 0.1 mM DNP-Lösung in den Taucher 
gebracht, während die Respirationsrate des andern in normalem 
Meerwasser bestimmt wurde. Diese Anordnung erlaubt, einen 
direkten Vergleich zwischen benachbarten, aus dem gleichen 
Individuum stammenden Stücken. Die in Tabelle 1 zusammen- 
gefassten Resultate sind als Relativwerte aufzufassen, wobei die 



? 2,5 

o 

\ 2.0 



1.5 



1,0 



0.5 



:"s^ 






i^ pt 



: 






Abb. 2. 

Durchschinaliche Respirationsraten ({/] 2 /h/yN) auf 5 verschiedenen 
Axialniveaus (I — IX) des Hydrocaulus von Tubularia (n = Zahl der Fälle), 



Tabelle 1. 

Relative Zunahme der Respirationsraten (\l\ 2 /h/yN) auf je drei verschie- 
denen Axialniveaus von 4 einzelnen Hydrocauli verursacht durch die 
Behandlung mit 2.4-Dinitrophenol (0.1 mM). Die Werte sind in % auf 
diejenigen benachbarter Kontrollst iicke (100%) bezogen. 



\ xialniveau 


Serie 

DNP Id 


Serie 

DNP 1 ! 


Serie 
l>\'I> 13 


Serie 
DN1> 14 


Distal 


185.4% 


140,6% 


168,6% 


161,9% 


Mill«- 


131,7% 


212,1% 


120,4% 


154,7% 


Proximal .... 


154,9% 


200,7% 


181,8% 


178,2% 



DER SAUERSTOFF-VERBRAUCH HYDROCAULI VON TUBULARIA 173 

Respirationsrate des behandelten Stückes stets auf diejenige der 
normalen Kontrolle (= 100%) bezogen wurde. 

Die durch DNP verursachte Steigerung der Respirationsraten 
ist sehr unterschiedlich ausgefallen. Sie schwankt zwischen 120.4 
und 212.1% und zeigt keine besonderen Gesetzmässigkeiten. Sie 
ist auf proximalen Axialniveaus nicht signifikant grösser als im 
distalen Bereich des Hydrocaulus. Auf die Bedeutung dieses 
Befundes werden wir in der Diskussion näher eingehen (S. 176). 

b) Die Phasenspezifität der Respiration im Verlauf 
der Regeneration 

Isolierte Hydrocaulusstücke von 1.0 — 1.2 mm Länge regene- 
rieren in den meisten Fällen kleine Hydranthen oder Teile der- 
selben (Tardent 19626), indem sie die typischen Difïerenzierungs- 
stadien durchlaufen (Fig. 3). Die durchschnittliche Regenerations- 
dauer solch kleiner Stücke liegt bei 72 Stunden. Das gleiche regene- 
rierende Fragment wurde deshalb mehreren aufeinanderfolgenden 
manometrischen Messungen unterzogen. Nach jeder Messung 
wurden die Stücke aus dem Taucher herausgespült und in Flach- 
schalen aufgehoben. Die gemessene Respirationsrate wird dem- 
jenigen Regenerations-Stadium zugeordnet, in dem sich das 
Régénérât während der Messung befand. Da Fragmente aus dis- 
talen Hydrocaulus- Regionen in der Regel unvollständige Regene- 
rate liefern (Tardent 1962e), isolierten wir für diese Versuchsreihe 
Fragmente aus dem Mittelteil des Hydrocaulus. Gelegentlich 
auftretende bipolare Regenerate wurden nicht berücksichtigt. 

Die relativ starke Variabilität der absoluten Respirationsraten 
(fil 2 /h/yN) ist sehr wahrscheinlich auf den unterschiedlichen 
Ernährungszustand der Individuen zurückzuführen. Die während 
der verschiedenen Regenerationsphasen eines einzelnen Fragments 
registrierten Werte sind deshalb als % des ersten unmittelbar nach 
erfolgter Amputation gemessenen Wertes (100%) angegeben. 

Wie Abb. 3 zeigt, sinkt die Respirationsrate des regenerierenden 
Hydrocaulusstückes zunächst auf einen durchschnittlichen Wert 
von 80% ab. Dieser in jedem Einzelfall beobachtete Abfall der 
Respirationskurve ist statistisch gesichert. 

Kurz vor dem Erscheinen der Pigmentzone, die das erste 
makroskopische Anzeichen einer Regeneratsdifferenzierung dar- 



174 



P. TARDENT 



stellt, steigt die Kurve wieder auf den Ausgangswert von 100% 
an. Von diesem Stadium an wird die Streuung der Werte zusehends 
grösser. Die die Durchschnittswerte verbindende Kurve fällt 
erneut etwas ab, aber dieser Abfall hat sich als statistisch nicht 
signifikant erwiesen. 




:• 












ì 




1 



Abb. 3. 

Phasenspezifität des Sauerstoffverbrauches im Laufe des Regenerationspro- 
zesses. Die in jedem Regenerationsstadium registrierten Durchschnitts- 
werte sind alle auf den Ausgangswert (100%) bezogen (Text S. 173). 



c) Der Sauerstoffverbrauch von total gehemmten 
Regeneraten 



Von zwei gleich grossen, aus dem Mittelteil des Hydrocaulus 
isoliert en Fragmenten wurde das eine in normalem Meerwasser 
gehalten und das andere der hemmenden Wirkung von Hydranthen- 
Extrakl ausgesetzt (Tardent und Eymann 1958, 1959). Die respi- 
POmetrischen Messungen wurden hei beiden Stücken gleichzeitig 
vorgenommen und dauerten so lange his das Kontrollstück den 
Regeneral ionsprozess beendet hatte. Aus Gründen der individuellen 



DER SAUERSTOFF-VERBRAUCH HYDROCAULI VON TUBULARIA 175 

Streuung wurden die Resultate in Abb. 4 wiederum in relativen 
Werten angegeben, wobei die Respirationsraten der normalen 
Kontrollen in jedem Entwicklungsstadium als 100% angenommen 
wurden. 



% 



300 



u 200 




DNP 
0,1 mM 

0,7 5 mM 

0,5 mM 

0,1 mM 

mM 




Abb. 4. 

Relative Respirationsraten von Extrakt-gehemmten Regeneraten bezogen in 
% auf Kontrollmessungen an normalen Regeneraten (100%). Auf der 
rechten Abszisse sind diejenigen Konzentrationen von 2,4-Dinitrophenol 
angegeben, welche eine aequivalente Steigerung der Atmungstätigkeit 
verursachen (vergi. Tardent 1962a). 



Abgesehen von 2 Ausnahmen, lieferten alle mit Hydranthen- 
Extrakt total gehemmten Regenerate Respirationsraten, die höher 
waren als diejenigen der Kontrollen. Die Wirkung des Hemmfaktors 
äussert sich also in einer Erhöhung der respiratorischen Tätigkeit. 
6 Stunden nach Amputation und Rehandlungsbeginn liegt diese 
Erhöhung noch in einem zwischen 93 und 145% schwankenden 
Bereich, steigt aber bei anhaltender Behandlung weiterhin an und 
kann Werte von 300% erreichen. Dies bedeutet, dass der Sauer- 
stoff-Verbrauch total gehemmter Regenerate dreimal grösser sein 
kann als derjenige normaler Regenerate. Dieser Zustand tritt dann 
ein, wenn bei den Kontrollen die Phase der Tentakeldifferenzierung 
beginnt. Nach Erreichen dieser Maximalwerte normalisiert sich 
die Atemtätigkeit der behandelten Stücke wieder teilweise. 



176 P. TARDENT 

Entgegen unserer Erwartungen wirkt der regenerationshem- 
mende Hydranthen-Extrakt nicht hemmend auf die Atmung, 
sondern — - ganz im Gegenteil — verursacht eine beachtliche 
Steigerung der oxydativen Vorgänge, ähnlich wie es bei Behandlung 
mit 2.4-Dinitrophenol der Fall ist (Tardent 1962a). 

4. DISKUSSION 

Aus den vorliegenden Resultaten dürfen wir schliessen, dass 
der lebende Anteil (Coenosarc) distaler Hydrocaulusregionen von 
Tubularia larynx eine metabolische Aktivität aufweist, die doppelt 
so gross ist wie diejenige basaler Regionen. Der Verlauf der Kurve, 
welche die respiratorische Tätigkeit verschiedener Axialniveaus 
des Hydrocaulus wiedergibt, entspricht sehr gut demjenigen des 
Regenerationspotentials (Tardent 1962fr) und der Verteilung der 
interstitiellen Zellen (Tardent 1954) im gleichen System. Stets 
waren es die distalsten Fragmente, welche die höchste Respirations- 
rate lieferten. Sie entstammen der unterhalb des Hydranthen 
gelegenen Axialregion, in der unter normalen Bedingungen eine 
neue Regeneratsanlage schon praedeterminiert vorliegt (Tardent 
1962fr), und in der die Regeneration des Hydranthen am raschesten 
verläuft. 

Diese Befunde weisen auf eine enge Korrelation zwischen der 
respiratorischen Tätigkeit einer Hydrocaulusregion und dem ihr 
inherenten Regenerationspotential hin. 

Die parallel dazu geführten Untersuchungen mit 2.4-Dinitro- 
phenol haben die eingangs (S. 168) aufgeworfene Frage nur teilweise 
zu beantworten vermocht. Wir wissen nicht, ob die durch die Wir- 
kung des DNP erzeugte Steigerung der oxydativen Tätigkeit der 
gesamten oxydativen Kapazität des Systems entspricht, oder ob 
diese durch die Behandlung nur teilweise enthüllt werden konnte. 
Die Resultate lassen aber vermuten, dass nicht nur die messbare 
respiratorische Aktivität, sondern auch das gesamte oxydative 
Potential des Coenosarcs von distal nach proximal abnimmt. 

Aus dieser Feststellung ergibt sich die wichtige Frage, wie solche 
regionalen Unterschiede entstellen und sich erhalten können. Wir 
haben diese Erscheinung mit einem basipetalen Alterungsprozess 
des Zellmaterials in Zusammenhang gebracht (Tardent 1963). 
I);i das Längenwachstum (\^v meisten Hydroidpolypen von einer 



DER SAUERSTOFF-VERBRAUCH HYDROCAULI VON TUBULARIA 177 

subterminalen Wachstumszone ausgeht (Brien 1953), ist zu 
erwarten, dass jene Zellen, die von dieser Bildungszone am wei- 
testen entfernt liegen, physiologisch gesprochen, die ältesten 
Elemente darstellen. Dieser progressive Alterungsprozess könnte 
mit einer zunehmenden Einschränkung der metabolischen und 
morphogenetischen Fähigkeiten des Coenosarcs gleichbedeutend 
sein. Zur Stützung dieser Arbeitshypothese sind weitere Unter- 
suchungen notwendig, so z. B. die Bestimmung der Inkorporations- 
geschwindigkeiten von markierten Prekursoren oder die quanti- 
tative Verteilung der Mitochondrien entlang der Hydrocaulus- 
Achse. 

Die Regeneration des Hydranthen aus Hydrocaulusfragmenten 
lässt sich nach rein makroskopischer Beurteilung in verschiedene 
Phasen aufteilen (Tardent und Eymann 1959), die sich aber 
— auf mikroskopischer und submikroskopischer Ebene — nicht scharf 
voneinander abgrenzen lassen. Weder die Determinations- noch 
die Differenzierungsvorgänge verlaufen in der ganzen Regenerats- 
anlage synchron (Rose 1955, 1957). Es fällt deshalb schwer, die 
Phasenspezifität der mit diesen Teilprozessen verbundenen physio- 
logischen und biochemischen Aeusserungen klar zu fassen (Faul- 
haber und Tardent 1959). Die grossen Streuungen — wie sie bei der 
Bestimmung der Respirationsraten während des Regenerations- 
vorganges (Abb. 3) auftraten — sind sehr wahrscheinlich auf diesen 
Umstand zurückzuführen. Mit Ausnahme des vorübergehenden 
geringfügigen Rückgangs der Respiration am Anfang des Prozesses 
konnten während der restlichen Regenerationsphasen keine wei- 
teren Veränderungen des Respirationsverlaufs beobachtet werden. 
Die Veränderungen bewegen sich alle in einem relativ kleinen 
Bereich von höchstens 30%. Wir wissen allerdings nicht, welches 
die Respirationsrate von morphogenetisch inaktivem Coenosarc- 
gewebe ist, denn jede Isolation von Hydrocaulusfragmenten, wie 
sie für diese Untersuchungen methodisch unvermeidlich ist, hat 
eine sofortige Auslösung des Regenerationsprozesses zur Folge. 
Es ist deshalb nicht ausgeschlossen, dass die registrierten Werte 
verglichen mit denjenigen ruhender Gewebe aus diesem Grunde a 
priori wesentlich höher liegen. Die methodischen Schwierigkeiten 
erlaubten es nicht, diese Frage abzuklären. 

In früheren Untersuchungen haben wir uns schon mit der Frage 
der Wirkungsweise des im Hydranthen von Tubularia nachgewie- 



L78 P. TARDENT 

senen Hemmfaktors befasst (Tardent 1955, Tardent und Etmann 
1958, 1959; Faulhaber und Tardent 1959). Dieser körpereigene 
morphogenetische Kontrollfaktor vermag den Regenerations- 
vorgang teilweise oder total zu unterdrücken, ohne die Lebens- 
fähigkeit des Regeneranten zu beeinträchtigen. 

Wie aus den vorliegenden Untersuchungen klar hervorgeht 
(Abb. 4) weisen die seiner Wirkung ausgesetzten Regenerate im 
Vergleich zu den Kontrollen einen wesentlich höheren Sauerstoff- 
verbrauch auf, der nach 48-stündiger Behandlung ein Maximum 
von 300% erreichen kann. Die Wirkung des Extraktes ist also sehr 
ähnlich derjenigen von 2.4-Dinitrophenol, das unter gleichzeitiger 
Hemmung des Regenerationsvorganges ebenfalls eine starke 
Steigerung der Atmung verursacht (Tardent 1962a). Von DNP 
ist bekannt, dass es entkuppelnd in die oxydativen Vorgänge 
eingreift (Ronzoni und Ehrenfest 1936; Shacter 1955; Low 
1959 et al.). Die Parallelität der diesbezüglichen Wirkungen von 
Hydranthenextrakt und DNP mag eine rein zufällige sein; aber 
der Befund kann uns doch wertvolle Hinweise zum Problem des 
Wirkungsmechanismus der aktiven Extraktkomponente liefern, die 
ähnlich wie DNP in die oxydativen Prozesse des regenerierenden 
Systems einzugreifen scheint. Der nächste Schritt wird sein, den 
Einfluss von DNP und Hydranthen-Extrakt auf die oxydative 
Tätigkeit von Mitochondrienfraktionen zu prüfen. 



ZUSAMMENFASSUNG 

1. Im Hydrocaulus von Tubularia larynx äussert sich die Rate 
des Sauerstoffverbrauches in Form eines disto-proximalen Axial- 
gradienten. Die durch 2.4-Dinitrophenol verursachte relative 
Erhöhung der Respirationsrate ist auf allen Axialniveaus des 
Hydrocaulus mehr oder weniger gleich. 

2. Im Verlauf des Regenerationsvorganges, der zur Neubildung 
<l<s Hydranthen führt, zeigen sich keine wesentlichen phasen- 
spezifischen Veränderungen des Atmungsverlaufs. Bevor die 
morphologische Differenzierung des Regenerats einsetzt, fällt 
der- durchschnittliche Atmungswert auf 80% des Anfangswertes 
und gleichl sich diesem wieder an, sobald die Differenzierungsphase 
einsei z1 . 



DER SAUERSTOFF-VERBRAUCH HYDROCAULI VON TUBULARIA 179 

3. Hydrocaulusstücke, deren Regeneration mit Extrakt von 
Hydranthen vollständig gehemmt ist, zeichnen sich durch einen 
sehr hohen Sauerstoffverbrauch aus, der 300% des Kontrollwertes 
erreichen kann. Die Extrakt-Wirkung ist derjenigen von 2.4-Dini- 
trophenol sehr ähnlich. 

SUMMARY 

1. The rate of 2 -uptake has been measured in small axial 
fragments of the hydrocaulus of Tubularia larynx. The respiratory 
activity expresses itself in a clear disto-proximal axial gradient. 
The relative increase of respiratory activity due to the uncoupling 
action of 2.4-Dinitrophenol is about the same in all axial fragments. 

2. In stem pieces regenerating a hydranth the respiratory 
activity does not undergo drastic changes. During the early stages 
preceding the differentiation of the primordium, the respiratory 
curve drops to 80% of the initial value and returns to 100% as soon 
as differentiation initiates. 

3. Regenerates the development of which is totally inhibited 
by deproteinised hydranth extract show a much higher rate of 
2 -uptake reaching a maximum of 300% with respect to the con- 
trols. The effect ist therefore similar to that observed when regene- 
rates are exposed to the action of 2.4-Dinitrophenol. 



RESUME 

1. L'activité respiratoire a été mesurée le long de l'axe longi- 
tudinal de l'hydrocaule de Tubularia larynx. Elle se manifeste 
clairement dans un gradient disto-proximal. L'augmentation rela- 
tive de l'activité respiratoire due à l'action du 2.4-Dinitrophénol 
est approximativement la même dans tous les fragments axiaux. 

2. Au cours de la régénération de l'hydrante la respiration ne 
subit pas de grandes variations. Une diminution de la respiration, 
atteignant le 80% de la valeur initiale, se vérifie pendant les pre- 
miers stades du processus précédant la différenciation du régénérât. 
La respiration reprend à 100% lorsque la differentiation débute. 

3. Les régénérais dont le développement est totalement inhibé 
par l'action de l'extrait d'hydrantes se distinguent des régénérais 



P. TARDENT 

normaux par une très forte augmentation de la respiration, pou- 
vant atteindre le 300%. L'effet de l'extrait est donc comparable à 
celui obtenu avec du 2.4-Dinitrophénol. 



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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 183 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 9. — Mars 1964 



Die Adenosin-Nukleotide im Fettkörper des 
adulteri Weibchens von Leucophaea mude- 
rete im Laufe des Sexualzyklus * 

von 

M. LÜSCHER und M. WYSS-HUBER 

Abteilung für Zoophysiologie 
Zoologisches Institut der Universität Bern 

Mit 1 Diagramm. 

EINLEITUNG 

Die Weibchen der ovoviviparen Schabe Leucophaea mader ae 
(F.) machen einen sich regelmässig wiederholenden Sexualzyklus 
durch (Engelmann 1957a). Nach der Adulthäutung werden die 
Corpora aliata aktiv und lösen die Eireifung in den Ovarien aus. 
Bei der Ovulation gelangen die Eier in den Uterus und bleiben dort, 
bis die Embryonalentwicklung abgeschlossen ist. Während dieser 
Phase der Trächtigkeit bleiben die Corpora aliata inaktiv. Nach 
der Geburt, bezw. dem Ausstossen des Eikokons, beginnt der Zyklus 
von neuem mit einer Eireifungsphase. Sägesser (1960) stellte 
charakteristische, mit dem Sexualzyklus korrelierte Veränderungen 
des Sauerstoffverbrauchs fest. Den höchsten Sauerstoffverbrauch 
beobachtete er kurz nach Beginn der Eireifung zu einer Zeit, da die 
Corpora aliata noch nicht ihr grösstes Volumen erreicht haben. 
Durch Implantation aktiver Corpora aliata in kastrierte Weibchen 
konnte deren Sauerstoffverbrauch signifikant gesteigert werden. 
Damit waren die Befunde von Thomsen (1949) bestätigt, die bei 



1 Durchgeführt mit Hilfe eines Forschungskredits des Schweiz. National- 
fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71. 1954 13 



184 M. LÜSCHER UND M. WYSS-HUBER 

Caïïiphora erythro cephala eine Stimulierung des respiratorischen 
Stoffwechsels durch die Corpora aliata nachgewiesen hatte. Überdies 
konnte Sägesser aus einem Vergleich der Sauerstoffverbrauchs- 
kurven des vorletzten und letzten Larvenstadiums zeigen, dass das 
den oxydativen Stoffwechsel beeinflussende Hormon der Corpora 
aliata nicht mit dem Juvenilhormon identisch sein kann. 

Da demnach der mindestens zum Teil durch die Corpora aliata ge- 
steuerte Energiestoffwechsel im Sexualzyklus von Leucophaea eine we- 
sentliche Rolle spielt, war es von besonderem Interesse zu erfahren, ob 
die energiereichen Nukleotide im Laufe des Zyklus charakteristische 
Veränderungen zeigen und ob diese mit der Funktion der Corpora 
aliata in Zusammenhang gebracht werden können. Da für Auf- und 
Abbaureaktionen des Stoffwechsels vor allem der Fettkörper verant- 
wortlich sein dürfte und da die Hormone der Corpora aliata Verän- 
derungen im Fettkörper hervorrufen können (Thomsen 1942, Day 
1943, Pfeiffer 1945, Vogt 1947), haben wir unsere Untersu- 
chungen vorläufig auf dieses Organ beschränkt. Die vorliegende 
Arbeit berichtet über den Gehalt des Fettkörpers an Adenosin- 
Nukleotiden im Laufe des Sexualzyklus. 



MATERIAL UND METHODE 

Die verwendeten Tiere stammten aus einer Zucht des Zoolo- 
gischen Instituts Bern. Bei 26°C und ca 85% relativer Luftfeuch- 
tigkeit wurden je 5-6 Weibchen und 1-2 Männchen in 1 Liter- 
Gläsern gehalten und mit Hundekuchen und Karotten gefüttert 
(Fn(.elmann 19576). In täglichen Kontrollen wurde der Zeitpunkt 
der Geburt bestimmt. Für die Versuche dienten fast ausschliesslich 
Tiere in der zweiten Eireifungs- oder Trächtigkeitsperiode. Wir 
un! ersuchten keine Tiere im ersten Zyklus, da dieser im zeitlichen 
Ablauf mit den folgenden nicht übereinstimmt. 

1 1 er stellang der Extrakte. Die Extraktion führten wir im Kühl- 
raum hei 3°C durch. Die Tiere wurden kurz mit Chloroform narko- 
tisiert, das Abdomen ventral längs eröffnet, mit Ringerlösung von 
3 C die Hämolymphe weggespült und der ganze Abdominalraum 
mit Zellstoffwatte sorgfältig getrocknet. Anschliessend wurde 
möglichst rasch, in weniger als einer Minute, pro Tier ca 100 mg 
Fettkörper entnommen und in 0,3 ml fassenden Homogenisatoren 



DIE ADENOSIN-NUKLEOTIDE IM FETTKÖRPER 185 

mit 0,1 ml einer 0,6 n Perchlorsäure vermischt. Dem Fettkörper 
hafteten stets einige Tracheenstücke an ; allfällig mitgerissene Teile 
von Malpighi-Gefässen oder Ovariolen wurden sorgfältig entfernt. 
Der herauspräparierte Fettkörper wurde in der Perchlorsäure 
gewogen, während einer Minute homogenisiert und drei Minuten 
bei 20 000 Umdrehungen zentrifugiert. Das Sediment wurde 
noch zweimal mit je 0,1 ml 0,4 n Perchlorsäure nachextrahiert und 
nach dem Zentrifugieren wurden die überstehenden Lösungen 
jeweils vereinigt. 

Chromatographie. Vorversuche zeigten, dass mit Aktivkohle 
vorgereinigte Extrakte weniger fluoreszierende Verunreinigungen 
aufweisen und im Chromatogramm eine bessere Auftrennung der 
Nukleotidfraktionen ergeben als unbehandelte Extrakte. Nach der 
Methode von Threlfall (1957) brachten wir deshalb den Perchlor- 
säureextrakt quantitativ auf 50 mg Aktivkohle Merck p. A. 
— Celite 535 — (1 : 1) in einer kleinen Säule von 2 mm Durchmesser 
auf. Die Perchlorsäure wurde mit 6 ml Wasser aus der Säule 
gewaschen und anschliessend die an die Kohle adsorbierten Nukleo- 
tide mit 2 ml 10% Pyridin (Merck, für Chromatographie) eluiert. 
Die Pyridinlösung wurde im Vakuum bei 50°C zur Trockene ein- 
gedampft, der Rückstand in 50 \l\ Wasser gelöst und davon 20 — 30 yl 
für die Chromatographie verwendet. 

In den ersten Versuchen stellten wir Durchlaufchromatogramme 
dieses Extraktes auf Whatman Papier Nr. 1 her. System: Isobutter- 
säure — Ammoniak — Wasser — (66:1:33) (Cramer 1958), Laufzeit 
24 — 36 Stunden. Der Extrakt trennte sich nur unvollständig in 
4 — 5 im UV absorbierende Flecken auf. Bei den langen Laufzeiten 
verloren die Flecken zudem an Schärfe. 

Randerath (1961a, b, 1962) sowie Randerath und Struck 
(1961) berichteten über gute Auftrennung von Nukleotiden an 
nativer Cellulose oder Cellulose-Ionenaustauschern (DEAE, 
ECTEOLA) im Dünnschichtchromatogramm. Einige Versuche mit 
ECTEOLA-Schichten zeigten, dass bei nicht völlig ionenfreien 
Extrakten stets Unterschiede in der Auftrennung von Extrakt und 
Standardlösung auftreten. Dagegen ergab zweidimensionale Chro- 
matographie an Schichten aus nativer Cellulose sehr gute Resultate. 
Wir verwendeten mit 0,1 n Salzsäure, 2,5% Ammoniak, Wasser, 
Äthylalkohol und Chloroform gereinigtes Cellulosepulver MN 300 
(Macherey und Nagel, Düren, Deutschland). 10 g Cellulose wurden 



186 M. LÜSCHER UND M. WYSS-HUBER 

mit 50 ml Wasser fünf Minuten kräftig geschüttelt und die Sus- 
pension mit dem Streichgerät der Firma CAMAG auf 20 X 20 cm 
Glasplatten in einer Dicke von 0,3 mm aufgestrichen. Die ange- 
gebene Menge ergibt fünf Platten. 

Wir chromatographierten in der ersten Richtung mit Isobutter- 
säure — Ammoniak — Wasser — (71,0: 1,2: 27,8) = System I, in 
der zweiten Richtung mit n-Propanol — Ammoniak — Wasser — 
(5,5: 3: 1,5) = System II. Der Fettkörperextrakt trennte sich dabei 
in bis zu 25 scharfe, im UV absorbierende Flecken auf. 

Bestimmung der Nukleotidkonzentrationen. Im kurzwelligen 
Licht (Maximum bei 253,7 mjx) einer Hanovia Chromatolite-Lampe 
wurden die Flecken auf der Cellulose-Schicht markiert, das Chroma- 
togramm auf durchsichtiges Papier kopiert und auf nukleotidfreien 
Stellen der Schicht für jede Fraktion ein Fleck gleicher Grösse für 
den Blindwert aufgezeichnet. Rund um Nukleotidflecken und 
Blindwerte wurde mit einer an die Wasserstrahlpumpe angeschlos- 
senen Kapillare etwas Cellulosepulver weggesogen. Nach Befeuchten 
mit einem Tropfen 95% Äthylalkohol (Merck, für UV-Spektros- 
kopie) liessen sich die Flecken leicht mit einem feinen Spatel in die 
Mikrozentrifugengläser überführen. Das Cellulosepulver wurde in 
0,3 ml 0,1 n Salzsäure suspendiert, einige Stunden stehen gelassen 
und anschliessend bei 20 000 Umdrehungen zwei Minuten zentri- 
fugiert. In einzelnen Fällen wurde mit 0,002 n Natronlauge extra- 
hiert. Da ATP * in den Extrakten im Vergleich zu den übrigen 
Nukleotiden in relativ hoher Konzentration vorhanden war, 
extrahierten wir die entsprechenden Flecken und Blindwerte mit 
0,9 ml 0,1 n Salzsäure oder 0,002 n Natronlauge. Im Zeiss Spektro- 
photometer M 4 Q II wurden in Quarz-Mikroküvetten (Schicht- 
länge 1 cm) die Extinktionen der überstehenden Lösungen bei 
260 m(jL, in mehreren Versuchen auch bei 250 und 280 mjx gemessen. 

Die Blindwerte sind über die ganze Fläche des Dünnschicht- 
chromatogramms gleichmässig niedrig. Einzig im Gebiet der fluores- 
zierenden Lösungsmittelfronten sowie einer ca 3 cm unterhalb der 
Fronl von System II auftretenden Fluoreszenzzone erhält man 
etwas erhöhte Werte, weshalb die Cellulose für die Blindwerte 
immer möglichst nahe bei den Nukleotidflecken entnommen wurde. 



• Abkürzungen: AMI* Adenosin-5'-monophosphat, ADP = Adenosin- 
5' diphosphat, VIT Adenosin-5'-triphosphat. 



DIE ADENOSIX-XUKLEOTIDE IM FETTKÖRPER 187 

Identifizierung der Nukleotide. Zur Identifizierung der im Fett- 
körper vorhandenen Nukleotide verglichen wir deren Laufstrecken 
mit denjenigen von reinen Substanzen in den beiden Chromato- 
graphie-Systemen. Wir berechneten die Quotienten der Extink- 
tionen 250/260 m^jL und 280/260 m^. und nahmen UV-Absorptions- 
spektren in 0,1 n Salzsäure (pH 1) und in 0,002 n Natronlauge 
(pH 11) auf. Die Vergleichswerte für die reinen Substanzen ent- 
nahmen wir den Circulars OR-17 und OR-10 der Pabst Labora- 
tories, Milwaukee, USA, sowie der Tabelle „Properties of Nucleic 
Acid Derivatives" der Calbiochem, Los Angeles, USA. 

Die bei 260 tci\l gemessenen Werte wurden für die Adenosin- 
Nukleotide auf m[x Mole pro 100 mg Fettkörper umgerechnet. Den 
molaren Extinktionskoeffizienten von 14,65 für pH 1 erhielten wir 
aus den von Pabst publizierten Kurven. 

Statistische Auswertung. Die statistische Prüfung der Mittel- 
werte bestimmter Zeitabschnitte erfolgte nach dem t-Test von 
..Student". Mittelwerte sind mit der mittleren quadratischen Abwei- 
chung angegeben (Linder 1951). Die eingezeichneten Kurven ent- 
sprechen dem gleitenden Durchschnitt. 

Kontrolle er suche. Die folgenden Experimente dienten der Prü- 
fung der beschriebenen Methode: 

a) Wurde nur Perchlorsäure (0,4 n) auf eine Kohlesäule auf- 
gebracht, dann wie ein Extrakt aufgearbeitet und chromato- 
graphiert, so zeigte das Chromatogramm keine im UV absorbie- 
rende Flecken. 

b) Verschiedene Mengen einer ATP-Lösung bekannter Konzen- 
tration wurden auf eine Celluloseplatte aufgetropft und im 
System II chromât ographiert, anschliessend die Flecken mit 
0,1 n Salzsäure wie angegeben extrahiert und die Extinktion 
bei 260 mpi gemessen. Wie die Tabelle 1 zeigt, lässt sich ATP 
über einen weiten Konzentrationsbereich beinahe quantitativ 
aus der Cellulose zurückgewinnen. 

c) Eine bekannte Menge ATP (26,5 mpi Mol) wurde zu einem Per- 
chlorsäureextrakt von Fettkörper zugesetzt, die Mischung 
wie üblich aufgearbeitet, zweidimensional chromatographiert 
und ATP, ADP und AMP bestimmt. Parallel wurden im gleichen 
Extrakt, jedoch ohne ATP-Zugabe, dieselben Nukleotide 
gemessen. Aus der Differenz: Extrakt + ATP minus Extrakt 



188 M. LÜSCHER UND M. WYSS-HUBER 

ohne Zusatz berechnete sich in 5 Versuchen die Rückgewinnung 
von ATP zu 69,6 ± 6,8% ; berücksichtigt man auch das während 
des Versuches aus ATP entstandene ADP, so wurden 73,8 ± 7% 
zurückerhalten. Die in Extrakten unter konstanten Bedingungen 
bestimmten Mengen dürften somit rund 70% der im Gewebe 
enthaltenen Nukleotide darstellen. 

Tabelle 1. 
Mittelwerte aus 3 Bestimmungen. 



Eingesetztes ATP 
m m. Mol 


Zurückgewonnenes ATP 
% der Ausgangskonzentration 


33,2 
3,32 
1,66 
0,41 


96,3 ± 2,31 (2% als ADP) 
94,3 ± 3,05 
97,3 4- 3,51 
90,6 rh 7,64 



Zur genauen Kontrolle des Stadiums der Versuchstiere im 
Sexualzyklus bestimmten wir die Längen der in Ringerlösung 
herauspräparierten Oocyten in den Ovariolen bezw. der Eier im 
Kokon. Weiter bestimmten wir das Volumen der Corpora aliata 
nach der von Lüscher und Walker (1963) publizierten Methode; 
die verwendete Zählkammer hatte eine Tiefe von 0.10 mm. 



RESULTATE 

ATP und AMP waren in jeder Beziehung mit den reinen Sub- 
stanzen identisch, während die Extinktionsquotienten 250/260 mjjt, 
und 280/260 m(ji für ADP etwas vom theoretischen Wert abwichen 
und auch die Spektren eine schwache Verunreinigung anzeigten. 
Abb. 1 gibt die Werte für ATP und ADP während der ganzen 
Eireifungs- und Trächtigkeitsperiode. Die Werte für AMP sind sehr 
niedrig: I —4 fu[jl Mol pro 100 mg Fettkörper. Sie lassen keine 
Bicheren Veränderungen erkennen und sind deshalb nicht einge- 
tragen. Die gefundenen ADP-Konzentrationen sind ebenfalls klein 
und zeigen nur geringe Schwankungen ohne Beziehung zum Sexual- 
zvklus. Der (ichall des Fettkörpers an ATP ist im Vergleich zu 
VMP und V.DP loch und zeigt eindeutige Veränderungen während 



60 



40 



VOLUMEN DER C.ALLATA 
SAUERSTOFFVER BRAUCH 



»fcf 



■Ä 



ml0 2 
g h 



0.4 



0.2 



mm 
8 



o o o 



. V. 
. v: 



EILÄNGEN 



> 



rmjMol 
120-1 



20 




ATP 
ADP 



Jk/^A* A M ^ 



Û AA 



10 



20 



30 



40 



50 



60 



70 



80 Tg 



Abb. 1. 

Oben: Sauerstoffverbrauch nach Sägesser und Corpora aliata- Volumen 
(Punkte); Ordinate: Volumen in Millionen \i z und 2 - Verbrauch in 
ml pro g Lebendgewicht und Stunde. Abszisse: Tage nach Ablage. 

Mitte: Länge der grössten Oocyten in den Ovariolen, bezw. der Eier im 
Kokon. Ordinate: Länge in mm. Abszisse: Tage nach Ablage. 

Unten: Gehalt des Fettkörpers an ATP und ADP. Ordinate: Millimikromole 
pro 100 mg Fettkörper (Frischgewicht). Abszisse: Tage nach Ablage. 

• ± vor Ovulation, O A nach Ovulation. 



L90 M. LÜSCHER UND M. WYSS-HUBER 

bestimmten Stadien des weiblichen Sexualzyklus. Die relativ 
grosse Streuung der ATP-Werte innerhalb der Eireifungsperiode 
dürfte damit zusammenhängen, dass die Dauer dieser Phase von 
15 bis 21 Tagen variiert. Trotzdem zeichnet sich am ersten Tag 
nach der Geburt ein sehr rascher, später ein verlangsamter Abstieg 
von der hohen ATP- Konzentration am Ende der Trächtigkeits- 
periode zu tiefen Werten zur Zeit der Ovulation ab. Während oder 
kurz nach der Ovulation werden die niedrigsten Werte gemessen. 
Bis zum 35. Tag steigt die ATP- Konzentration dann langsam an, 
um in Tieren, deren Eier kurz vor oder nach der Wasseraufnahme 
stehen (Engelmann 19576), den doppelten Ovulationswert zu 
erreichen. Nach dem 40. Tag nach Ablage fallen die Werte ebenso 
rasch zum Niveau des 30. — 35. Tages ab. Die Unterschiede der 
Mittelwerte der vom 19. — 22., vom 36. — 40. und vom 42. — 45. Tag 
gefundenen ATP-Konzentrationen sind statistisch mit P< 0,001 
gesichert. Bis gegen den 60. Tag bleibt der ATP-Gehalt des Fett- 
körpers ziemlich konstant, steigt dann an und bleibt bis zur Geburt 
auf einem hohen Niveau. Diese letzte Phase ist jedoch erst durch 
wenige Punkte belegt. 



DISKUSSION 

Der Insektenfettkörper wird in Bezug auf seine Stoffwechsel- 
funktion oft mit der Säugerleber verglichen. Für diese fanden 
Hohorst et al. (1959) einen Wert von 3,3 für den Quotienten 
ATP: ADP. Im Leucophaea-F ettköriper ist dieses Verhältnis stark 
zugunsten des ATP verschoben und entspricht mit rund 10: 1 
weitgehend dem von Schmitz (1961) im ruhenden Flugmuskel der 
Heuschrecke gefundenen Wert. 

Die relativ grossen Änderungen im ATP-Gehalt werden nicht 
kompensiert durch eine gleichzeitige Zu- oder Abnahme der AMP- und 
A DP- Konzentrationen. ATP dürfte somit während der Eireifungs- 
phase vollständig abgebaut und im späteren Verlauf des Zyklus neu 
synl hei isierl werden. 

Die Veränderungen im ATP-Gehalt während des Sexualzyklus 

i M »ii wir wie folgt interpretieren (vergi. Abb. 1): Während der 

Trächtigkeil benötigt das Insekt nur wenig Energie. In dieser Zeit 
wird ATP synthetisiert und damit die für die Dotterbildung 



DIE ADENOSIN-NUKLEOTIDE IM FETTKÖRPER 191 

während der Eireifungsphase notwendige Energie bereitgestellt. 
Ganz zu Beginn der Eireifungsphase sinkt der ATP-Gehalt des 
Fettkörpers stark ab. Dies könnte mit einer zu dieser Zeit sehr 
aktiven Proteinsynthese im Fettkörper in Zusammenhang stehen, 
wie sie durch Highnam (1963) bei Heuschrecken nachgewiesen 
wurde. Kurz darauf erreicht der Sauerstoffverbrauch sein Maxi- 
mum. Das gespeicherte ATP dürfte infolgedessen zu dieser Zeit 
als Energiespender an Bedeutung verlieren. Dementsprechend 
erfolgt das Absinken der ATP-Kurve jetzt langsamer, weist jedoch 
auf weiterhin ablaufende Synthesevorgänge hin. Nach Abschluss 
der Dotterbildung zum Zeitpunkt der Ovulation kann das ATP 
im Fettkörper allmählich wieder aufgebaut werden. Die vorüber- 
gehende starke Zunahme des ATP-Gehaltes während der Wasser- 
aufnahme der Eier ist noch ungeklärt. Es besteht allerdings die 
Möglichkeit, dass es sich hier nur um eine scheinbare, durch eine 
Entwässerung des Fettkörpers bedingte Zunahme handelt. Da 
unsere Werte auf das Frischgewicht des Fettkörpers bezogen 
werden mussten, kann diese Möglichkeit vorläufig nicht ausge- 
schlossen werden. 

Eine Wirkung eines Corpora allata-Hormones auf die Synthese 
von ATP dürfte nach unseren Ergebnissen möglich sein. Sollte 
das stoffwechselaktive Corpora allata-Hormon ähnlich wie Thyroxin 
eine Entkoppelung von Phosphorylierung und Oxydation bewirken 
(Martius 1954), so wäre dadurch das Absinken des ATP-Gehaltes 
bei gleichzeitigem Ansteigen des Sauerstoffverbrauchs beim Ein- 
setzen der Hormonproduktion zu Beginn der Eireifungsphase 
erklärbar. 

ZUSAMMENFASSUNG 

Es wird eine Methode zur Bestimmung der Nukleotide im 
Fettkörper einer einzelnen Leucophaea beschrieben. Von den über 
20 verschiedenen im UV absorbierenden Fraktionen wurden ATP, 
ADP und AMP identifiziert und deren Konzentration im Fett- 
körper im Verlauf des weiblichen Sexualzyklus von Leucophaea 
bestimmt. ADP und AMP sind während der ganzen Zeit in ziem- 
lich konstanten, niedrigen Konzentrationen vorhanden. Der ATP- 
Gehalt des Fettkörpers sinkt während der Eireifungsphase von einer 
hohen Konzentration zur Zeit der Kokonablage zu einem Minimal- 



192 M. LUSCHER UND M. WYSS-HUBER 

wert kurz nach der Ovulation ab. Während der Wasseraufnahme in 
die Eier ist er stark erhöht und erreicht im letzten Teil des Zyklus 
ebenfalls hohe Werte. Eine mögliche Beziehung zwischen ATP- 
Konzentration im Fettkörper, Corpora allata-Aktivität und Sauer- 
stoffverbrauch wird diskutiert. 



SUMMARY 

A method for determining the nucleotides in the fat body of a 
single Leucophaea maderae is described. Using two-dimensional 
thin-layer chromatography on cellulose more than 20 UV-absorbing 
substances could be detected. ATP, ADP and AMP were identified 
and their concentrations measured during the female sexual cycle. 
The values for AMP and ADP are low and relatively constant. The 
ATP-content of the fat body is high at the time of deposition of the 
ootheca, decreases continuously during the maturation of the 
oocytes and reaches a minimum shortly after ovulation. The highest 
ATP-values are found during the uptake of water into the develo- 
ping eggs. High levels of ATP are also encountered during the last 
stages of the sexual cycle (cf. Fig. 1). 

A possible relationship between ATP-concentration in the fat 
body, activity of the corpora aliata and oxygen-consumption is 
discussed. 

RÉSUMÉ 

Une méthode pour la détermination des nucleotides dans le 
corps gras d'une seule Leucophaea maderae est décrite. En utilisant 
la Chromatographie bidimensionelle sur couche mince nous avons pu 
démontrer plus de 20 substances qui absorbent dans l'ultraviolet. 
Nous avons identifié l'ATP, l'ADP et l'AMP et mesuré leur concen- 
tration au cours du cycle sexuel des femelles. Les concentrations 
de l'ADP et de l'AMP sont faibles et relativement constantes. Le 
corps gras contient un maximum d'ATP au moment de la déposition 
de l'oothèque. La concentration de l'ATP décroît ensuite pendant 
la maturation des oocytes et atteint un minimum immédiatement 
après l'ovulation. Nous avons trouvé les plus hautes valeurs d'ATP 
pendanl la phase d'hydration des œufs. On remarque aussi une 



DIE ADENOSIN-NUKLEOTIDE IM FETTKORPER 



193 



haute teneur en ATP au cours des derniers stades du cycle sexuel 

(flg. i). 

La possibilité d'une relation entre la teneur en ATP du corps 
gras, l'activité des corpora aliata et la consommation d'oxygène 
est discutée. 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 195 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 10. — Mars 1964 



Oxidative Phosphorylation in Liver of 
Poikilothermie Animal 

(Rana pipiens) x 

by 

Wiktor W. NOWINSKI and William C. MAHAFFEY 

from the Cell Biology Unit, Department of Surgery, 
University of Texas Medical School, Galveston, Texas 



In homoiothermic animals, the efficiency of the electron trans- 
port system in forming high energy phosphate bond of adenosine 
triphosphate (ATP) from the energy stored in the glucose molecule, 
is about 40 per cent as calculated from the data of Hunter (1951). 
This figure as compared with those for man-made machines indi- 
cates, according to Krebs and Kornberg (1957) a very high degree 
of economy. On the other hand, presence of oxidative phosphory- 
lation was also found in a number of plants and invertebrates, 
including the muscle of Ascaris lumbricoides (Chin and Bueding 
1954), which is of particular interest, because this parasite is presu- 
mably devoid of cytochromes. In homoiothermic animals the 
rest of the energy (60 per cent) dissipates in form of heat; this 
must be connected with the maintenance of constant body tem- 
perature. Therefore it seemed to us of interest to investigate 
oxidative phosphorylation in a Poikilothermie animal, to establish 
whether there exist particular adaptations which are different 
than those of homoiotherms. The existence of such a possibility 
is supported by the fact that mitochondria from different sources 



1 This investigation was supported in whole by Public Health Service 
Research Grant CA-02296-13 from the National Cancer Institute. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 14 



196 WIKTOR W. NOWINSKI AND WILLIAM C. MAHAFFEY 

may have not only different structures (Palade 1952; DeRobertis 
et al 1962), but also the rate of enzymatic activity can be different, 
as shown by Green and Hatefi (1961) for oxidations, or by Tolani 
and Talwar (1963) for the activity of cytochrome oxidase in 
various parts of the brain. 

As experimental animal we chose Rana pipiens, caught from 
January-March in the southwestern United States. We hoped 
that in winter frogs the differences, if they exist, would be more 
pronounced, because of the decreased rate of metabolism. 



METHODS 

The frogs were decapitated and thoroughly bled, the livers 
immediately removed, washed and kept in ice-cold physiological 
solution. Then they were quickly weighed in ice-cold pans and 
homogenized in chilled glass homogenizer, in ice, with a 0.25 M 
sucrose solution to make a 10 per cent homogenate. The latter 
was first centrifuged 10 minutes at 700 X g in order to remove 
intact cells, cell debris and nuclei: the supernatant was then centri- 
fuged 10 minutes at 7000 X g in a Spinco Model L preparative 
ultracentrifuge. The pellet of mitochondria was resuspended in 
sucrose, centrifuged 10 minutes at 20000 x g and finally diluted 
in such way that 0.5 ml mitochondrial suspension corresponded to 
approximately 500-1000 mg of original wet weight. 

The measurement of oxidative phosphorylation, as ratios of 
Phosphorus to Oxygen (P: O), was carried out according to Hunter 
(1955). Oxygen uptake was measured with the Warburg technique 
at 30°. The digest in each cup consisted of phosphate buffer at 
pH 7.4, 30 [xmoles of substrate, the co-factors (NAD, NADP, 
Cytochrome c, ATP and Mg ++ ), NaF in concentration of 0.01M 
(to decrease the activities of adenosine triphosphatase and phos- 
phatase). A trapping system of hexokinase and glucose was 
present. To this digest, 0.5 ml of mitochondrial suspension was 
added. The experiments were stopped after 20-25 minutes, when 
the amount of oxygen used corresponded to 5-10 (xatoms. After 
addition of trichloracetic acid to precipitate the proteins, the 
contents of the cups were centrifuged and the inorganic phosphate 
measured by the method of Lowry and Lopez (1946). 



OXIDATIVE PHOSPHORYLATION OF POIKILOTHERMIC ANIMAL 197 



RESULTS AND DISCUSSION 

The results of our experiments are summarized in Table I 
from which it follows that the P: ratio for pyruvate is 2.4 + 0.23, 
of isocitrate 2.5 ± 0.10, a-ketoglutarate alone 2.3 + 0.12, a-keto- 
glutarate + malonate 2.6 + 0.07, for succinate 1.7 ± 0.06 and for 
malate 2.3 + 0.26. These figures correspond in the intact cell 
to 3 molecules of ATP formed for each atom of oxygen with the 
substrate used and 2 molecules for succinate. These data are 
equal to those obtained with mammalian mitochondria, except for 
the step: a-ketoglutarate-succinate, which in rat liver is 4.0 (Gopen- 
haver and Lardy 1952; Krebs et al. 1953), and in our case yielded 
P: O 3.0 even in the presence of malonate (added in half the molar 
amount of a-ketoglutarate). Although Slater and Holton 
(1954) found an identical P: O ratio for heart muscle, we are hardly 
inclined to accept 3.0 as the correct figure in our experiments. 

Table 1. 

P:0 ratios of Frog Liver Mitochondria 
with various substrates of the Krebs Cycle. 

In parentheses number of experiments. 



Substrate 


P: O observed 


P: O 
in the cell 


Pyruvate 

Isocitrate 

a-ketoglutarate 

a-ketoglutarate 4- malonate . 

Succinate 

Malate 


2.4 ± 0.23 * (8) 

2.5 + 0.10 (6) 
2.3 ± 0.12 (16) 

2.6 ± 0.07 (32) 

1.7 ± 0.06 (5) 
2.3 ± 0.26 (6) 


3.0 

3.0 

3.0 

4.0 ** 

2.0 

3.0 



* Standard error of the mean. 
** For justification see text. 



Controls with rat liver mitochondria under identical conditions 
yielded P: O ratio of 4.0, which seems to us to be the correct one, 



198 WIKTOR W. NOWINSKI AND WILLIAM C. MAHAFFEY 

because the possibility exists that, in our case, the preparative proce- 
dure for isolation of mitochondria, such as the concentration of 
sucrose, may have partly inactivated this step. In view of the 
fact that all the other substrates gave the same figures as those 
found for rat liver mitochondria, we are led to assume that this 
step also, with great likelihood, does not differ from the one in 
homoiotherms. Thus from our results we conclude that oxidative 
phosphorylation of the frog liver is qualitatively identical with that 
of mammalian liver and that no special adaptations exist as far as 
the efficiency of this system is concerned. 

A comparison with hibernating animals may be of interest 
here: Allee, Emerson et al. (1949) expressed the opinion that 
" hibernating mammals become essentially poikilotherm during 
hibernation." Studies on such animals did not show any quali- 
tative changes in enzyme systems, although there is a decrease 
in enzymatic activity. This is evidenced by the fact that the 
utilization of glucose decreases in hibernating animals, as indicated 
by its level in the blood: according to Zaj4czek (1961) there is a 
drop of 50 per cent (see his paper for an excellent review of this 
problem). On the other hand, the nature of basal metabolism 
seems to be very characteristic: Dontcheft and Kayser (1935) 
measured the RQ of hibernating animals (grey squirrel, marmot 
and hedgehog) and found it to be rather constant: 0.7 in all three 
cases. Similarly, Barthélémy and Bonnet (1924) showed that 
tadpoles maintained at temperatures between 8° and 21°, a treat- 
ment which shortens the disappearance of gills from 30 to 8 days, 
show no changes in basal metabolism, the RQ being 0.75. Beleh- 
RÂDEK in his book on temperature and living matter (1935) con- 
cludes that " it seems that temperature plays no part in the coeffi- 
cient of utilization of energy in living system, nor in the utilization 
of nutritive substances." With these words, he stresses that there 
are no qualitative differences in the metabolism (as expressed by 
ils RQ). 

The experiments by Fleisciimann (1937) in which he showed 
thai the oxygen uptake in tissues of hibernating animals does not 
change, as compared bo non-hibernating ones, seem to support 
our pomi of view that there are no qualitative 1 differences in the 
metabolism of Poikilothermie and homoiothermic animals. There 
is. however, the greal probability that — since enzymatic processes 



OXIDATIVE PHOSPHORYLATION OF POIKILOTHERMIC ANIMAL 199 

obey the Van't Hoff law — in cooler surroundings the rate of oxi- 
dative phosphorylation, i.e., the rate at which pyruvate molecules 
enter the Krebs cycle, may be lower. 



ACKNOWLEDGMENT 

We wish to express our thanks to Mr. Harry A. Roberts, Jr. for 

his technical assistance. 



SUMMARY 

Oxidative phosphorylation by mitochondria of livers from 
winter frogs (Rana pipiens) was measured in order to determine 
whether there exist in Poikilothermie animals particular adapta- 
tions in the efficiency of the electron transport system as compared 
with homoiotherms. 

P: ratios obtained with pyruvate, succinate, ketoglutarate, 
malate and isocitrate were essentially the same as those found 
using rat liver mitochondria. 

It is concluded that there are no qualitative differences between 
Poikilothermie and homoiothermic animals with respect to effi- 
ciency of energy metabolism. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Zur Abklärung der Frage, ob bei poikilothermen Tieren im 
Vergleich zu homoiothermen besondere Anpassungen in Bezug auf 
die Wirksamkeit des Elektronentransportsystems vorkommen, 
wurde die oxydative Phosphorylierung A^on isolierten Leber- 
mitochondrien von W r interfròschen (Rana pipiens) bestimmt. 

Die für Pyruvat, Succinat, Ketoglutarat, Malat und Isocitrat 
erhaltenen P: O-quotienten entsprachen im wesentlichen denjenigen 
von Mitochondrien aus Rattenleber. 

Daraus wird geschlossen, dass zwischen poikilothermen und 
homoiothermen Tieren hinsichtlich der Wirksamkeit des Energie- 
stoffwechsels kein Unterschied besteht. 



200 WIKTOR W. NOWINSKI AND WILLIAM C. MAHAFFEY 



RÉSUMÉ 

La phosphorylation de mitochondries isolées du foie de Rana 
pipiens a été étudiée, pour déterminer si les animaux poïkilo- 
thermes diffèrent des homéothermes par l'efficacité du système 
de transfert d'électrons. 

Les quotients P: obtenus pour le pyruvate, le succinate, le 
kétoglutarate, le malate et l'isocitrate correspondent à ceux des 
mitochondries du foie de rats. 

On en conclut qu'il n'y a point de différence entre l'efficacité 
du métabolisme énergétique des animaux poikilothermes et celui 
des homéothermes. 



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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 203 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 11. — Mars 1964 



Data concerning the relative distribution of 
two varieties of Discoglossus pictus in Sicily 

(Amphibia) 



by 
G. REVERBERI 

Istituto de Zoologia, Palermo 



This paper is dedicated to Prof. F. Baltzer 
as an acknowledgement of his great contribu- 
tion to zoological research. 



INTRODUCTION 

Discoglossus pictus is an anuran which is very common in Sicily; 
its eggs can be obtained at practically any time of the year, so it 
is an excellent material for embryological investigation. 

The genus is distributed in a rather limited area: the south 
eastern region of France (eastern Pyrénées), Spain, north Africa 
(Maroque, Algerie, Tunisia), Sicily, Sardinia and Corsica with some 
closely related islands. 

Until a few years ago only one species, pictus (with two sub- 
species) was included in this genus: however recently Mendelssohn 
and Steinitz (1943), added a new species, nigriventris, from Pales- 
tine; and more recently Knoepffler (1961) maintained that the 
subspecies sardus from Sardinia and Corsica is to be elevated to a 
species. According to Knoepffler, then, the gen. Discoglossus 
would include 3 species: pictus distributed on a rather large area; 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 15 



204 G. REVERBERI 

sardus limited to Sardinia, Corsica and some of their contiguous 
islands; and finally nigriventris, limited to a very narrow locality 
in Palestine. The morphological and ecological characteristics 
of these 3 species have been accurately described by various 
authors. 

The species pictus was described by Otth in 1837, on a few 
animals captured in Sicily and kept in the Museum of Vienna. 
Authors agree that the coloration of the skin is highly variable ; in 
this respect, Camerano (1883) distinguished two varieties : D. pictus 
var. vittata, and D. pictus var. ocellata. Schreiber (1912) added 
another variety characterized by red-brown, uniform coloration. 

Data concerning the relative frequency of these varieties in a 
particular area, or in different countries, are very scarce: according 
to Lantz (1947) " In D. pictus, striped and spotted specimens occur 
side by side throughout the range, without, as far as is known, any 
marked preponderance of the one form on the other ". In Sardinia 
and Corsica the var. vittata is absent (Lantz, 1947). Knoepffler 
(1961) also notes that the specimens of those regions are always 
spotted. 

Until recently it was supposed that the diversity of coloration 
was due to environment. However Lantz (1947), Gallien (1948), 
Alonso-Bedate (1960) and Knoepffler (1961) showed that the 
type of coloration is genetically determined. This conclusion is 
also supported by the results obtained by Alonso-Bedate (1959) 
and La Spina (1963), transplanting fragments of the neural crests 
(which are responsible for the colored pattern) from vittata to 
ocellata, and vice versa. 



2. MATERIAL 

The material under examination consisted of adults and recently 
metamorphosed individuals from different localities in Sicily. The 
sex of adult specimens was determined from observations of the 
digital pads which are characteristic of the males in sexual matu- 
rity. The Bex of the young specimens was determined by dissec- 
t ion. 

Preliminary results were published by Palcich (1959): our new 
data have been added to these. 



DISCOGLOSSUS PICTUS IN SICILY 205 



3. THE CHARACTER "YELLOW STRIPES" 
OF THE VAR. " VITTATA " 

The individuals of this variety (pittata) are characterized by the 
fact that they have on the upper surface of the body 3 longitudinal 
yellow stripes: one of which runs medially, the two others laterally; 
the median extends from the tip of the snout to the cloacal aperture. 
The stripes are broad and contrast against the blackish coloration 
of the ground: in some specimens the stripes are very bright. 

From the beginning of our investigation we were struck by the 
fact that the individuals of the var. pittata are very difficult to find. 
With the hope of finding an area populated almost entirely by indi- 
viduals with yellow-stripes, we made an accurate search in different 
areas, but everywhere we found that yellow striped individuals 
occur together with those with black spots. It was also found 
that the black spotted specimens are more frequent. 

In table I the relative frequencies of individuals of the two 
varieties, captured in the district of Palermo in several years, are 
reported: as shown the individuals of the var. pittata constitute 
only 6,9% of the population. 

Tab. I. 

3250 adults of Discoglossus pictus collected in the district of Palermo 
distributed according to their coloured pattern. 



Var. 


Number ina. 


0/ 
/o 


ocellata 
viitata 


3029 

225 


93,1 

6,9 



A similar investigation carried out in different areas in Sicily 
gave the results reported in table II: they are not very different. 

In table III 2703 animals were distributed according to their 
coloration and sex. The data show that neither coloration is 
limited to the sex: males and females are present in each variety. 
The table shows also that in both varieties the males are more 



20Ô 



G. REVERBERI 



frequent than the females; this point will be investigated more 

fully in the future. 

Tab. II. 

389 adults of Discoglossus pictus collected in different districts of Sicily 
distributed according to their coloured pattern. 



District 


Total 


Var. ocellata 


Var. vittata 


n. 




o 


n. 


0/ 
/O 


Messina 

Catania . 

Agrigento 

Siracusa 

Caltanissetta .... 
Trapani and Mazara . 
Regalbuto 

Totals . . . 


85 
56 

84 
22 
34 
77 
31 


79 
54 
81 
21 

32 

75 

27 


92.9 
96,4 
96.4 
95,4 
94,1 
97,4 
87,1 

94,8 


6 
2 
3 
1 

2 
2 
4 


6,1 
3,6 
3.6 
4,6 
5,9 
2,6 
12,9 

5,2 


369 


20 



Tab. III. 

2703 adults of Discoglossus pictus distributed for sex and 
coloured pattern. 



Variety 


Number ind. 


2? 


AÏ 


P for sex-ratio 50 % 


ocellata 
vittata 

Totals 


2489 
214 


1168 

88 


1321 
126 


0.01 
0.01 


2703 


1256 


1447 



For ih«' equal distribution of the sexes in the two varietie 

X2 = -2.65 

ii = 1 

I» ± 0.2 



4. THE CHARACTER 'BLACK SPOTS" OF THE VAR 

OCELLATA 



The black spotted " specimens are characterized by numerous 
black spots on the back: the shapes and the sizes of the spots are 
variable; the shape is usually oval; the spots are generally separate 



DISCOGLOSSUS PICTUS IN SICILY 207 

except in the interscapular region where they join to form a sort 
of X ; the shape of this X varies considerably, depending upon the 
number and the shape of the constituent spots: generally 8 to 10 
spots are involved. 

Behind the X, one can notice a distinct yellow spot: its shape is 
triangular or trapezoidal; in some individuals, however, it is 
missing. 

The other spots are arranged in 4 longitudinal stripes: the 
pattern, however, varies. In the median posterior region of the 
back one can also notice, in some individuals, an inconspicuous 
yellow stripe. In some individuals the black spots are large and 
with a yellow border; males and females do not show any difference 
for this pattern. 

5. RESULTS OF THE CROSSES 

Crosses are very easy to do in the laboratory. The selected 
specimens are put together in an aquarium, their eggs isolated and 
the tadpoles raised until metamorphosis. The coloured pattern 
appears just before metamorphosis. 

The following crosses were performed: 

a) Cross : " black spotted " X " black spotted " 

The results from 16 crosses are reported in table IV. As shown 
clearly in the table, from such crosses one obtains only " black 
spotted " individuals. 

Tab. IV. 

Results from 16 crosses between individuals 
" black spotted " x " black spotted " 



Number of individuals 


" black spotted " 


" yellow striped " 


1719 


1719 


— 



b) Cross : " yellow striped " X " yellow striped " 

The results of 16 crosses are reported in tab. V. From these 
crosses were obtained " yellow striped " and " black spotted " 



208 



REVERBERI 



individuals; only in exp. 1 (and possibly in one of the exp. 8-10) 
100% of " yellow striped " individuals were obtained. If the data 
of exp. 1 and 8-10 are not calculated it results that the " yellow 
striped " specimens are 75% and the " black spotted " 25%. 



Tab. V. 

Results from 16 crosses between individuals 
" yellow striped " x " yellow striped " 



Experiments 


Total of indiv. 


" yellow striped " 


•' black spotted " 


1 


14 


14 




2 


27 


20 


7 


3 


23 


16 


7 


4 


60 


48 


12 


5 


22 


14 


8 


6 


40 


32 


8 


7 


106 


81 


25 


8-10 


907 


73 V 


173 


11 


70 


25 


45 


12 


51 


35 


16 


13 


64 


57 


7 


14 


61 


41 


20 


15 


88 


69 


19 


16 


138 


12 i 


14 



Total 



1671 



1310 (78.6%) 
361 (21.4%) 



(ratio 3: 



1) x 
P 



10.25 
0.001 



yellow striped " 
" black spotted " 

In exp. 8-10 three couples of " yellow striped " specimens were put together: probably 
one of these couples gave only " yellow striped " individuals. If exp. 1 and 8-10 are not 
considered the results of the crosses are: 75% "yellow striped" and 25% for "black 
spotted ", as in a Mendelian cross between two Fi heterozygotes. 



c) Cross: " yellow striped " X " black spotted " 

In the experiments of this type the character " yellow striped " 
was sometimes brought by the male, sometimes by the female: the 
result, was, however, always the same, as reported in tab. VI. One 
can see that 50% of the individuals result " yellow striped " and 
50% • black spotted ". 

From I lie above one can conclude that the coloured pattern is 
dependent on an autosomal gene; and that the gene for " yellow 
striped is dominant to the gene for " black spotted ". Indicating 
i In alleles as V (= vittata) and v, the constitution of the " yellow 
Btriped " individuals is VV or Vv, and that of the " black spotted " 
individuals is vv. 



DISCOGLOSSUS PICTUS IN SICILY 



209 



Tab. VI. 

Results from 10 crosses between individuals 
" yellow striped " x " black spotted " 



Cross 


Total 


Yellow striped 


Black spotted 


a) \ellow $ x 2 spotted 


86 


42 


44 


" S x 2 


39 


23 


16 


" cJ x 2 


12 


7 


5 


" tf x 2 


124 


67 


57 


" £ x 2 


148 


68 


80 


" <? x 2 


201 


102 


99 


6 J vellow $ x cJ spotted 


6 


4 


2 


" $ x ^ " 


147 


80 


67 


" $ x $ " 


184 


107 


77 


(not determined) 


247 


120 


127 


1194 


620 


574 



xx For ratio 50% = X2 = 1.772 
n = 1 
P = 10.2 



THE COLOURED PATTERN IN SPECIMENS SHORTLY 
AFTER METAMORPHOSIS 



The results of the crosses presented above show that the coloured 
pattern of the individuals of the two varieties of D. pictus, is deter- 
mined by an autosomic gene; and that the allele for "yellow 
stripes " is dominant on that for " black spotted ". 

Does the last conclusion agree with the fact that " yellow stri- 
ped " individuals are only 6.9% of the population? 

As the noticed frequency refers to adult specimens we proposed 
to check its validity in recently (5-6 weeks) metamorphosed speci- 
mens: so we collected 1647 small Discoglossus in the field and we 
distributed them according to their colour. The results, presented 
in table VII, show that the percent of " yellow striped " individuals 
is about the same as that noticed for the adults. 

To imitate the conditions met in nature the following experiment 
was devised in the laboratory. 



210 



G. REVERBERI 



Tab. VII. 

Very young (metamorphosed since some weeks) Discoglossus pictus 
distributed according to their coloured pattern. 



Total 


" Black spotted " 


" Yellow striped " 


Total 


O' 

/o 


Total 


% 


1647 


1559 


94,6 


88 


5,4 



Tab. VIII, 





Black spotted 


Yellow striped 


Beginning of experiment 
End of experiment 


883 

28 

(25,02) 


569 

13 

(15,93) 



In a small terrarium, containing sufficient nourishment (Tubifex) 
and also 4-5 " medium-size " predatory specimens of Disco- 
glossus, (which usually eat the small ones) 883 " black spotted " 
and 569 " yellow striped " specimens were introduced : the specimens 
were placed in the terrarium as soon as they metamorphosed. After 
abouts 3 months the remaining individuals were counted; one 
obtained the following result: 28 " black spotted " and 13 " yellow 
striped ". The result is reported in Tab. VIII. 



7. DISCUSSION 



1. Our investigation on the relative frequency of the individuals 
of the var. vinata with respect to those of the var. ocellata leads 
to the affirmation that the coloured pattern, characteristic for 
these two varieties, is controlled by an autosomic couple of genes 
and I hai I he gene for "yellow stripes" is dominant on that for 
•• black spots ". 



DISCOGLOSSUS PICTUS IN SICILY 211 

Our results agree with those of Lantz (1947), Gallien (1948), 
Bruce and Parkes (1947), Alonso-Bedate (1960) but not with 
those of Knoepffler (1962). This last author obtained 41 meta- 
morphosed specimens from the cross D. pictus <$ X D. sardus $: 
they all presented the " black spotted " pattern. " Tous les animaux 
— according to the author — obtenus par croisement sont rigoureu- 
sement identiques entre eux de forme et de dessin. De plus, aucun 
des hybrides n'arbore la livrée rayée de la forme pictus... Que 
conclure de ce fait? Les rayures dorsales de D. pictus sont un 
caractère récessif qui disparaît au moment du croisement." The 
author explains the results of Lantz and Gallien, admitting that 
the specimens used in their crosses, in fact, did not belong to sardus 
but to pictus of var. ocellata: " Comment Lantz et Gallien ont-ils 
obtenus des hybrides rayés? Il semble que les D. pictus sardus 
employés par ces auteurs aient été en réalité des D. pictus de la 
forme ocellée ". From this quotation it seems that in Sardinia 
there would be specimens of both species, pictus (var. ocellata) and 
sardus. 

2. The situation of Discoglossus is not new, in the anurans. 

In Rana pipiens two varieties have been also described: the 
" wild " type, with the characteristic spotting pattern (due to gene, 
which, however, operates with an integrating system of modifiers) 
and the " burnsi " type due to a mutation suppressing the for- 
mation of the black spots on the back (Volpe 1961; Moore 1942). 

In Bombina also two varieties have been described, one with a 
yellow abdomen (found in Italy, France etc.) and another with a red 
abdomen (Denmark, Russia etc.). The colour would also be in 
this case dependent on a pair of genes, and the gene responsible for 
" yellow " would dominate over that responsible for " red " (cfr. 
Cuenot 1936, p. 155). 

3. Results deriving from transplanting fragments of the neural 
crests from specimens of one variety on specimens of the other 
variety (Alonso-Bedate 1959; La Spina 1963) show how inde- 
pendent are the genes responsible for the coloured pattern. The 
realization of the original coloured pattern is not disturbed by the 
genotype of the host with which the transplant enters in relation: 
chromatophores VV or Vv always give rise to the typical " yellow 
striped " pattern when transplanted on a host whose genetical 



212 G. REVERBERI 

constitution is vv. Vice versa, chromatophores vv always give 
rise to the typical " black spotted " pattern, when transplanted on 
specimens whose genetic costitution is VV or Vv. Offering to 
chromatophores vv a VV or Vv mesoderm (or entomesoderm) they 
still give rise to the tk black spotted " pattern; a " yellow striped " 
pattern is also obtained when VV or Vv chromatophores are com- 
pelled to migrate on vv mesoderm (or mesentoderm). 

4. As shown, the gene for wi yellow striped " is dominant to the 
gene responsible for the "black spotted" pattern; although the 
gene is dominant, the relative frequency of the " yellow striped " 
individuals is very low in nature. We are not able to give an 
explanation of this fact; probably the explanation is much more 
complex than one can suppose. 

ACKNOWLEDGEMENT 

The author wishes to thank Prof. Montalenti and Dr. Carfagna 

for the statistical elaboration of the data and for their kind advice. 



ZUSAMMENFASSUNG 

In Sizilien tritt Discoglossus pictus in zwei Varietäten, nämlich 
var. vittata und var. ocellata auf. Ihre Verbreitung scheint sich auf 
ganz Sizilien zu erstrecken; var. ocellata ist bedeutend häufiger 
(94%) als var. vittata (ca. 6%). Aus Kreuzungsversuchen zwischen 
Individuen der gleichen bzw. der beiden Varietäten geht hervor, 
dass das Zeichnungsmuster durch ein autosomales Genpaar bedingt 
ist. Das Gen für das Merkmal " gelb gestreift " ist dominant 
über das Gen für das Merkmal " schwarz gefleckt ". Für " gelb 
gestreifte " Individuen gilt demnach der Genotypus VV bzw Vv, 
für '" schwarz gestreifte " hingegen vv. Die Ursache für die geringe 
Häufigkeil der " gelb gestreiften " Individuen ist nicht bekannt. 

RÉSUMÉ 

En Sicile on rencontre deux variétés de Discoglossus pictus, 
;i savoir les variétés dittata et ocellata. Les deux variétés sont 
répandues sur Ionie la Sicile, la variété ocellata étant toutefois 



DISCOGLOSSUS PICTUS IN SICILY 213 

plus fréquente (94%) que vinata (env. 6%). Des croisements entre 
individus de la même ou des deux variétés démontrent que la 
coloration est déterminée par une paire de gènes autosomaux. Le 
facteur " raies jaunes " est dominant sur le gène " taches noires ". 
Les individus à raies jaunes ont donc le génotype VV ou Vv tandis 
que ceux à taches noires sont du type vv. La raison pour laquelle les 
individus à taches jaunes sont rares n'est pas connue. 



SUMMARY 

In Sicily there are two varieties of Discoglossus pictus : the var. 
vittata and the var. ocellata. They seem to be represented all over 
in Sicily. Specimens of the var. ocellata are more frequent (about 
94%) than those of vittata (about 6%). 

From crosses between individuals of the same or of different 
variety it results that the colour pattern depends on a pair of 
autosomic genes ; and that the gene responsible for the " yellow 
striped " pattern is dominant to the gene responsible for the " black 
spotted " character. The " yellow striped " specimens can be 
indicated as VV or Vv; the " black spotted " specimens vv. The 
possible cause responsible for such a low proportion of " yellow 
striped " specimens in the population is not known. 



REFERENCES 

Alonso-Bedate, M. 1960. Andlisis experimental de la pigmentación 

dorsal de Discoglossus pictus. Bol. R. Soc. Hist. Nat. 

58: 5-71. 
Bruce, H. M. and Parkes, A. S. 1947. Observations on Discoglossus 

pictus Otth. Proc. Roy. Soc. London 134: 37-52. 
Camerano, L. 1883. Monografia degli Anfibi Anuri italiani. Mem. Ace. 

Torino 35: 187-284. 
GuÉNOT, L. 1936. L'espèce. Doin et C ie , Paris. 
Gallien, L. 1948. Sur les caractères et V intérêt biologique d'un Batracien 

anoure de Tunisie: Discoglossus pictus Otth. Bull. Soc. 

Sci. Nat. Tunis 1: 80-82. 
Knoepffler, L. P. 1961. Contribution à Vétude du genre Discoglossus 

(Amphibiens, Anoures). Thèse, Fac. Sci. Univ. Paris 

1-96. 



214 G. REVERBERI 

Lantz, L. A. 1947. Note to the paper of Bruce and Parkes: Observations 
on Discoglossus pietas Otth. Proc. Roy. Soc. London 
134 B: 52-56. 

La Spina, R. 1963. Analisi sperimentale del disegno pigmentato di Disco- 
glossus pietas. Acta Embryol. Morphol. Exper. 6: 11-20. 

Mendelssohn, H. and Steinitz, H. 1943. A new Frog from Palestine. 
Copeua: 231-233. 

Moore, J. A. 1942. An embryological and genetical study of Rana burnsi 
Weed. Genetics 27: 408-416. 

Otth, A. 1837. Beschreibung einer neuen europäischen Forschgattung, 
Discoglossus. Neue Denkschr. Schweiz. Gesell. Gesamt. 
Naturw. 1: 1-8. 

Palcich, L. 1957. Sulle due razze di Discoglossus che vivono in Sicilia. 
Primi rilievi sulla distribuzione e frequenza. Boll. Zool. 
24: 690-702. 

Schreiber, E. 1912. H erpetologia Euro paea (2). Verl. Vierweg und Braun- 
schweig. Jena. 

Volpe, E. P. 1961. Variable expressivity of a mutant gene in leopard 
frog. Science 134: 102-104. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 215 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 12. — Mars 1964 



Die Evolution der Gliedmassen 
in entwicklungsphysiologischer Perspektive 



P. A. TSCHUMI 

Zoologisches Institut der Universität Bern 

Mit 5 Textabbildungen. 



Herrn Prof. Dr. F. Baltzer zum 
80. Geburtstag in Dankbarkeit ge- 
widmet. 



1. EINLEITUNG 

Die Evolutionslehre ist heute kaum mehr umstritten. Unter 
den möglichen kausalen Erklärungen stammesgeschichtlicher 
Wandlungen scheint sich der Neodarwinismus endgültig durch- 
gesetzt zu haben. Er ist nicht nur theoretisch durchdacht worden, 
sondern er kann sich auf eine stets anwachsende Fülle von Belegen 
stützen. Stimmen, welche die neodarwinistische Theorie in Frage 
stellen, werden demnach immer seltener. 

Der Neodarwinismus gründet sich auf die Genetik und nament- 
lich die Populationsgenetik. Evolution ist das Ergebnis einer 
Veränderung der Genzusammensetzung einer Population. Der 
wichtigste hierfür verantwortliche Faktor ist die natürliche Auslese 
oder Selektion, und Voraussetzung für die Wirksamkeit der Selek- 
tion ist die genetische Variabilität (oder der genetische Polymor- 
phismus) innerhalb der Population. Diese Variabilität geht zurück 
auf Mutation und Neukombination von Genen. 

Evolution ist somit in erster Linie ein genetisches Problem. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 16 



216 P. A. TSCHUMI 

Nun aber vermag die genetische Perspektive allein für ver- 
schiedene Aspekte der Evolution keine befriedigende Erklärung 
zu geben. Dies gilt zum Beispiel für die Umkonstruktion ganzer 
Baupläne, für die sog. Orthogenesen und Überspezialisierungen, 
zum Teil auch für das Rudimentärwerden von Organen sowie für 
sprunghafte Evolutionsschritte (siehe Rensch 1947, 1954, Simp- 
son 1953, Heberer 1959). Die genetische Grundlage der Evolu- 
tionstheorie musste dadurch eine Erweiterung erfahren, dass auch 
die Ergebnisse anderer biologischer Disziplinen in den Problem- 
kreis der Evolution einbezogen wurden. Die Biometrie z. B. lieferte 
sehr wesentliche Einsichten in die Faktoren, welche stammes- 
geschichtlichen Proportionsänderungen zugrunde liegen. Selektiv 
bedingte Änderungen der Wachstumsrate oder Dimension ein- 
zelner Organe oder des ganzen Organismus kann infolge von Allo- 
metrie eine Vergrösserung oder Verkleinerung von Körperteilen 
mit sich bringen, die der Selektion nicht direkt ausgesetzt sind 
(siehe Huxley 1932, 1942, Robb 1935, 1936, Rensch 1947, 1954, 
1959). Die Probleme der Orthogenesen und Überspezialisierungen 
erwiesen sich so als grundsätzlich mit den heute bekannten Tat- 
sachen lösbar. 

Von entscheidender Bedeutung für das Verständnis stammes- 
geschichtlicher Wandlungen sind ferner Embryologie und Entwick- 
lungsphysiologie (siehe De Beer 1951). Sie zeigen unter anderem, 
dass die Gestalt eines Organismus nicht das Ergebnis einer mosaik- 
haften Genwirkung ist sondern vielmehr aus komplexen entwick- 
lungsphysiologischen Wechselwirkungen und Korrelationen her- 
vorgeht. Aus dieser Einsicht heraus wird etwa das vorübergehende 
Auftreten embryonaler Organanlagen verständlich. Sie können als 
Glieder entwicklungsphysiologischer Abläufe unentbehrlich sein 
(Lehmann 1938). Xenoplastische Transplantationen (Baltzer 
1950, 1952) haben ferner gezeigt, dass das entwicklungsphysiolo- 
gische Faktorensystem sich nur in wenigen Punkten zu ändern 
braucht, um bereits Gattungs- oder noch höhergradige Unterschiede 
zu bewirken. Wie Baltzer (1952, S. 297) sagt, darf ferner „bei 
evolutivem Geschehen eine grosse Plastizität und Kombinier- 
barkeil von Teilvorgängen angenommen werden". „Dies vermindert 
bis zu einem gewissen Grad die Schwierigkeiten, denen wir bei der 
3tarnrm-su<'srhi(-ht liehen Entstehung stark abweichender neuer 
Typen begegnen." Somit haben sieh die Prinzipien und Eigen- 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 217 

gesetzlichkeiten der Embryonalentwicklung für das Verständnis 
stammesgeschichtlicher Wandlungen als ebenso unentbehrlich 
erwiesen wie die schon besser und länger bekannten Gesetze der 
Vererbung, sowie die paläontologischen, vergleichend anatomischen 
und andern Tatsachen. 

Einen Einbau entwicklungsphysiologischer Einsichten in die 
Theorie der Abstammung erlaubten die folgenden Versuche an 
Amphibiengliedmassen. 



2. DIE EXPERIMENTELLE REDUKTION 
VON EXTREMITÄTEN 

Hinterbeinknospen von Xenop wslarven wurden auf dem Blas- 
temstadium lokal mit verdünnten Lösungen antimitotischer und 
zell-letaler Substanzen, wie Colchicin (Lehmann 1946, Bretscher 
1947, 1949) oder „N-Mustard" (Tschumi 1953, 1954) behandelt. 
Als Ergebnis der vorübergehenden Mitosehemmung und Zell- 
Letalität entwickelten sich Extremitäten, bei denen Strahlen 
miteinander verwachsen waren, denen eine, zwei oder mehr Zehen 
fehlten, oder die sogar bis auf proximalste Elemente reduziert 
waren (Abb. 1). Mit zunehmender Reduktion der Extremität fallen 
die Strahlen sukzessive, in einer bestimmten Reihenfolge, aus. Als 
erste wird ausnahmslos die I. Zehe rückgebildet. Bei 3-Zehern fehlt 
zusätzlich der V. oder IL Strahl. Bei noch stärkerer Reduktion 
fehlen auch die Strahlen III oder IV. Nach Rückbildung des ganzen 
Fusses fallen die Unterschenkelelemente und endlich der Ober- 
schenkel aus. 

Dieser sukzessive Ausfall von Extremitätenteilen geht nicht 
auf entsprechend vereinfachte Aufgliederung des Blastems zurück. 
In der Regel bilden sich bei behandelten Beinen zunächst mehr 
Zehenanlagen heraus, als später vollwertige Strahlen vorliegen 
werden, bei künftigen 4-Zehern z. B. also 5 Strahlenanlagen wie bei 
der Normalentwicklung. Die Rückbildungsprozesse setzen erst 
nachträglich ein (s. Abb. 2). Sie bestehen darin, dass die beiden 
zuletzt entstehenden Anlagen (I und II) miteinander verwachsen 
oder verschmelzen, oder dass ebenfalls spät entstehende Anla- 
gen in ihrer Entwicklung stehen bleiben oder wieder abgebaut 
werden. 






Abb. 1. 

Verschieden stark reduzierte Hinterextremitäten von Xenopus, 

nach Behandlung der Knospen mit „Nitrogen Mustard". 

Von links nach rechts: Normale Hinterextremität; 4-Zeher; 3-Zeher; 

stummel ohne Fuss (Hautlappen mit Kralle). I — V = Zehen. Mt = 

tarsus, ti = tibiale = Talus, fi = fìbulare = Calcaneus. Ti = Tibia. 



Bein 
Meta- 
Fi = 



Fibula. Fe = Femur. Il = Ilium. Is = Ischium. Pu = Pubis. B = Becken. 



Syndaktyli* 













A nit. 2. 
Reduzierte Extremitäten entwickeln sich aus behandelten Knospen, indem 
-i'h zuerst der ursprüngliche Bauplan herausbildet. Einzelne Strahlen 
werden ersi nachträglich gehemmt oder rückgebildet. Zahlen oberhalb der 
Beine: Tage nach der Behandlung. 






EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 219 

Da verschmelzende oder in Rückbildung begriffene Anlagen 
keine Degenerationserscheinungen (z. B. Pyknosen) zeigen sondern 
im Gegenteil Mitosen aufweisen, können die Rückbildungsprozesse 
keine direkte Folge der Behandlung sein. Die Ursachen dieser 
nachträglichen Modifikationen des primären Anlagenmusters wur- 
den in Anlehnung an Guyénot und Schotte (1923), Guyénot 
(1927), Mettetal (1939) in einer Verkleinerung des Extremitäten- 
blastems gesucht. Die genannten Autoren hatten nämlich aus zu 
kleinen Regenerationsblastemen bei Urodelen wiederholt Glied- 
massen mit reduzierter Zehenzahl erhalten. Tatsächlich ergaben 
planimetrische Messungen mit Zeichenapparat aufgenommener 
Beinzeichnungen, dass die Zehenpalette zur Zeit der Strahlen- 
differenzierung im Verhältnis zum jeweiligen Entwicklungsgrad 
zu klein war, und zwar umso kleiner, je stärker der Fuss später 
reduziert wurde. Diese sowie weitere Messungen (siehe Tschumi 
1954) haben die folgende Erklärung der Rückbildungsprozesse 
nahegelegt : 

In der zu kleinen Fusspalette bilden sich die zuerst auftretenden 
Strahlen (III, IV, V) in nahezu normaler Grösse heraus. Sie sind 
also verhältnismässig zu gross. Die Bereiche der später entstehenden 
Anlagen (I und II) sind dagegen zu klein, und diese letzten Strahlen 
entstehen mit Verspätung und oft zu dicht beisammen. Somit 
haben die ersten Strahlen einen Entwicklungsvorsprung. Da sich 
ihr Bedarf an Aufbaustoffen und eventuell auch die Stärke von 
ihnen ausgehender Hemmwirkungen (vergi. Rose 1952, Tardent 
1961) erhöht, liesse sich die oft beobachtete Verschmelzung, 
Hemmung oder Rückbildung von Strahlen als Folge einer 
Beeinträchtigung durch die in der Entwicklung vorauseilenden 
Strahlen verstehen. Einen ähnlichen Entwicklungsvorsprung 
gewinnt, infolge der Behandlung, auch der Beinstamm gegen- 
über der Fusspalette. An der Rückbildung von Strahlen scheint 
auch dieses Missverhältnis mit Schuld zu sein. Die Natur der 
Hemmwirkungen muss durch weitere Versuche noch ermittelt 
werden. 

Die Rückbildung von Strahlen wäre somit die Folge einer 
Konkurrenz der relativ zu gross entstehenden Anlagen um ein 
reduziertes Substrat. Bei dieser Konkurrenz müssen die zuerst 
auftretenden Elemente im Vorteil sein, und tatsächlich fallen in der 
Regel diejenigen Teile am ehesten aus, die sich in der Normal- 



220 P. A. TSCHUMI 

entwicklung zuletzt differenzieren. Die obenerwähnte Reduktions- 
folge fände hier somit eine Erklärung. 



3. DAS KONKURRENZPRINZIP UND SEINE BEDEUTUNG 

FÜR DIE EVOLUTION 

DER TETRAPODEN-EXTREMITÄTEN 

Im Mittelpunkt der hier kurz zusammengefassten Ergebnisse 
steht das Prinzip der physiologischen Konkurrenz, auf welches 
schon diverse Autoren, wie Stockard (1921), Weiss (1939), hinge- 
wiesen haben, dessen entwicklungsphysiologische Bedeutung aber 
besonders durch Spiegelman (1945), Lehmann (1948, 1953) und 
Rose (1952) umschrieben wurde. Nach diesem Prinzip stehen 
biologische Einheiten (Organe, Anlagen usw.) dann miteinander in 
Konkurrenz, wenn sie von einem gemeinsamen Substrat zehren 
und eventuell hemmend wirkende Stoffwechselprodukte in ein 
gemeinsames Milieu abgeben. Solche Konkurrenz kann eine gegen- 
seitige oder, wie etwa bei Entwicklungsvorsprung, eine einseitige 
Hemmung bezw. Dominanz von beteiligten Einheiten zur Folge 
haben. 

Auf die Möglichkeit, dass eine Konkurrenz innerhalb des Orga- 
nismus auch bei stammesgeschichtlichen Wandlungen eine Rolle 
spielen könnte, hat Rensch (1943, 1947, 1954) eingehend hinge- 
wiesen. Rensch führt zahlreiche Proportionsänderungen, Rück- 
bildungen, Rudimentierungen usw. auf ,. Materialkompensation" 
zurück, so z. B. die bei starker Entwicklung einzelner Zähne 
häufige Rückbildung benachbarter Zähne bei Säugern oder, was in 
unserem Zusammenhang wichtig ist, die Reduktion seitlicher 
Strahlen bei starker Entwicklung mittlerer Strahlen bei Pferden 
usw.. Rensch nimmt dabei an, dass die stärker wachsenden Organ- 
uli lagen ihren Nachbarn Baumaterial entziehen. Durch die experi- 
mentellen Indizien, dass die Zehenanlagen miteinander in Kon- 
kurrenz stehen, und dass dadurch Strahlen rückgebildet oder 
rudimentär werden können, gewinnt Rensch's Annahme stark 
an Wahrscheinlichkeit. 

Wir wollen im Folgenden einige Um- und Rückbildungen, die 
• lie 5-strahlige Urform der Vierfüsserextremitäten im Laufe der 
Stammesgeschichte erfuhr, näher betrachten und untersuchen, 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 221 

inwiefern sie sich mit unseren Vorstellungen über Konkurrenz 
interpretieren lassen. 1 

a) Die Rückbildung von Strahlen bei der Spezialisierung 
der Extremitäten 

Bei der Spezialisierung und Anpassung der Gliedmassen an 
bestimmte Lebensweisen wurden besonders die distalen Elemente 
stark umkonstruiert. Bei Vertretern aller Tetrapodenklassen wurden 
bestimmte Strahlen verlängert und verstärkt, andere dagegen 
völlig reduziert oder rudimentär. Dabei ist die stärkere Entwicklung 
einzelner Strahlen regelmässig von einer Abschwächung, Rudimen- 
tierung oder Totalreduktion von Nachbarstrahlen begleitet. 2 

Für die Annahme, dass solche Strahlenrückbildungen Konkur- 
renzeffekte sein könnten, sprechen die folgenden Überlegungen. 
Bei der experimentellen Gliedmassenreduktion wirkt sich die Ver- 
kleinerung der Knospe wie eine Bevorteilung der zuerst auftre- 
tenden Elemente aus, indem diese einen Entwicklungsvorsprung 
über die letzten Anlagen erlangen. Wenn nun die phylogenetische 
Verlängerung oder Verstärkung von Strahlen darauf zurück geht, 
dass ihre Differenzierung etwas früher einsetzt, dass sich ihre 
Anlagen grösser herausbilden, dass ihre Wachstumsrate zunimmt, 
dann kann dies auf Grund unseres experimentellen Befundes ein 
Auskonkurrenzieren von Nachbarstrahlen zur Folge haben. 

Für die erwähnten Rückbildungen können allerdings auch 
andere Erklärungen angeführt werden. Für die fossil gut belegte 



1 Nachdem sich auch bei Hühnchen durch Antimitotika (Gabriel 1946, 
Bretscher 1950, 1951) und X-Strahlen (Schué 1951) Rückbildungen von 
Strahlen erzielen Hessen, vermutlich auf Grund ähnlicher Mechanismen, 
scheint eine Verallgemeinerung der an Amphibien gewonnenen Einsichten zu- 
lässig zu sein. Wir wollen jedoch stets im Auge behalten, dass Rückbildungen 
und Verwachsungen von Skelettelementen auch andere entwicklungsphysio- 
logische Ursachen haben können. 

2 Dies gilt namentlich für zahlreiche Säugerextremitäten: Bei Pferden 
und den fossilen P roter other iidae Südamerikas ging die mächtige Entwicklung 
des III. mittleren Strahls schliesslich mit einer fast totalen Reduktion der 
übrigen Strahlen einher (Simpson 1951). Analog entwickelten sich die Extre- 
mitäten der Artiodactyla, von Ameisenfressern, Gürteltieren, Faultieren, 
Beuteltieren usw. (siehe Rensch 1943, Tschumi 1953). Im Flügel der Flug- 
saurier ist die ausserordentliche Entwicklung des IV. Strahls vom totalen 
Ausfall des V. begleitet (Jaeckel 1915), und bei zahlreichen bipeden Sauriern 
ist die starke Entwicklung der mittleren Zehen mit der Rückbildung der V., 
in einigen Fällen auch der I. Zehe verknüpft. 



222 P. A. TSCHUMI 

Evolution des Pferdefusses haben Untersuchungen von Robb (1936) 
ergeben, dass die Verkleinerung der seitlichen Strahlen II und IV 
von Eohippus bis zu den späteren 3-zehigen Typen Ausdruck ihres 
negativ allometrischen Wachstums ist. Beim Übergang zum ein- 
zelligen Typus wurde diese allometrischen Beziehungen wahr- 
scheinlich dahin geändert, dass sich die relative Anlagengrösse der 
seitlichen Strahlen plötzlich verkleinert haben muss. Nach dem 
obengesagten könnte dies selbst ein KonkurrenzefTekt sein (infolge 
der selektiven Vergrösserung der mittleren Strahlen). Die voll- 
ständige Rückbildung von Zehen, wie sie bei den Pferden endlich 
doch erfolgte, kann kaum mehr mit Allometrie allein, wohl aber 
mit Auskonkurrenzierung verstanden werden. 



b) Die Rückbildung von Strahlen bei der Rudimentierung 
der Extremitäten 

Bei Vierfüssern, die zu kriechender, schlängelnder oder schwim- 
mender Fortbewegung übergingen, wurden die Extremitäten oft 
vollständig oder auf unscheinbare Reste rückgebildet. Dies ist 
z. B. der Fall bei fossilen und rezenten Amphibien (paläozoische 
Lepospondyli, Gymnophiona, Amphiumidae, Proteidae), bei Schlan- 
gen und schlangenähnlichen Echsen, bei Walen usw. 

Zunächst ist, in Übereinstimmung mit den experimentellen 
Ergebnissen, die Reduktion der Extremität mit einem Ausfall von 
Zehen verbunden. Die Gliedmasse wird nicht beliebig weit harmo- 
nisch verkleinert. Ferner verschwinden auch bei der phylogene- 
tischen Verkümmerung der Extremitäten in der Regel zuerst die- 
jenigen Teile, die sich in der Ontogenese zuletzt differenzieren 
(siehe Tschumi 1957). Untersuchungen von Sewertzoff (1931) 
über die Reduktion der Gliedmassen bei schlangenähnlichen Echsen 
zeigen, dass mit diesen Rückbildungen Konkurrenzeffekte und 
namentlich eine Verkleinerung der Extremitätenknospe verknüpft 
sein konnten. Bei den Embryonen von Ascalabotes fascicularis 
(Vorderbein 5-fingrig), Seps chalcides (Vorderbein rudimentär, 
3 fingrig) und Ophiosaurus apus (Vorderbein auf liest des Stylo- 
podiums reduziert) sind die Vorderbeinknospen entsprechender 
Embryonalstadien umso kleiner, je stärker die Extremität und 
damit die /aid (\cv Zehen reduziert wird (s. Tsciiimmi 1953). Die 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 223 

Beziehungen zwischen Blastemgrösse und Realisationsgrad der 
Extremität ist hier somit dieselbe wie im Experiment. 

Nach Rensch (1947, S. 222 u. f.) könnte die Gliedmassen- 
reduktion bei den schlangenähnlichen Echsen selbst ein Konkur- 
renzeffekt sein, indem sie im allgemeinen umso stärker ist, je grösser 
die Zahl der präsakralen Wirbel, je länger also der Rumpf ist. Dass 
unabhängig davon noch negative Wachstumsallometrie beteiligt 
sein könnte, hält Rensch für möglich. 

Stammesgeschichtliche Rudimentierungen und experimentelle 
Rückbildung von Extremitäten haben somit vergleichbare Züge. Die 
Annahme einer gemeinsamen entwicklungsphysiologischen Grund- 
lage wird dadurch sowie durch die folgenden Tatsachen bestärkt. 

c) Die Morphogenese von Extremitäten mit normalerweise 

REDUZIERTER ZEHENZAHL 

Für die Annahme, dass bei stammesgeschichtlichen Reduktionen 
Konkurrenz im Spiel ist, spricht weiter die Tatsache, dass die 
Entwicklung der besprochenen behandelten Gliedmassen oft 
ähnlich verläuft wie diejenige von evoluierten Extremitäten mit 
reduzierter Zehenzahl. Auch bei diesen werden nämlich zahlreiche 
Elemente, die im erwachsenen Zustande fehlen, frühembryonal 
gleich angelegt wie andere Anlagen. Sie bleiben erst nachträglich 
in der Entwicklung zurück, verschmelzen mit benachbarten Ele- 
menten oder werden wieder rückgebildet. 

Solche vorübergehende Anlagen von Extremitätenteilen finden 
sich bei verschiedensten Typen. Aus ihnen werden ja Rückschlüsse 
auf frühere phylogenetische Zustände gezogen (vergi. Steiner und 
Stoll, 1953, Steiner 1954). 

So treten beispielsweise bei allen Tetrapoden embryonal mehr 
Hand- oder Fusswurzelelemente auf, als im adulten Zustand vor- 
liegen (s. z. B. Steiner 1922, 1934, 1942; Fischer 1926; Schmidt- 
Ehrenberg 1942). Ebenso werden bei Formen mit reduzierter 
Zehenzahl die in der Stammesgeschichte verloren gegangenen 
Strahlen embryonal noch angelegt. Es folgen hier einige Beispiele: 

Das Meerschweinchen besitzt vorne 4 und hinten 3 Zehen. 
Embryonal werden hinten und vorn 5 Strahlen und ein Praepollex 
bezw. Praehallux angelegt (Petri 1935, Schmidt-Ehrenberg 
1942). Beim Rind werden von den 5 angelegten Strahlen der I. rudi- 



224 P. A. TSCHUMI 

mentär. und die Strahlen II und V bleiben in der Entwicklung 
stark zurück, wobei ihre Metapodien teilweise wieder reduziert 
werden und mit dem stark wachsenden Kanonenbein verschmelzen 
(Popowv 1913, Schmidt-Ehrenberg 1942). Im embryonalen 
Pferdefuss werden auch an den Strahlen II und IV Phalangen 
angelegt (Ewart 1894, Krölling 1934). Ihre nachträgliche Rück- 
bildung spricht für die Beteiligung von Konkurrenz bei ihrer phylo- 
genetischen Reduktion. Bei Bombinator und Ambly stoma wurden 
in der Hand je die Anlage eines V. Fingers nachgewiesen (Steiner 
1921) und desgleichen bei der 4-zehigen Salamandrella die Anlage 
einer V. Zehe (Schmalhausen 1910). Vorübergehende Strahlen- 
anlagen konnte Sewertzoff (1931) auch bei der Entwicklung der 
reduzierten Gliedmassen von Seps nachweisen, und endlich werden 
sowohl im Entenflügel wie auch in der Hinterextremität der Vögel 
5 Strahlen angelegt (Siegelbauer 1911, Steiner 1922, Lutz 1942). 

Diese Beispiele veranschaulichen deutlich, wie auch bei der 
phylogenetischen Reduktion der Gliedmassen nicht in erster Linie 
das primäre Anlagenmuster abgeändert wird, sondern wie vielmehr 
der schon sichtbar angelegte primitive Bauplan erst nachträglich 
modifiziert wird. Hierin besteht wohl eine der auffallendsten Ähn- 
lichkeiten zwischen experimentellen und stammesgeschichtlichen 
Gliedmassenreduktionen, und die Annahme, dass auch die letz- 
teren zum Teil wenigstens eine Folge der während der Morpho- 
genese wirksamen Konkurrenz sind, gewinnt dadurch weiter an 
Wahrscheinlichkeit. Diese Annahme ist umso mehr berechtigt, 
als die normogenetische Rückbildung von Anlagen sehr oft mit dem 
gleichzeitigen stärkeren Wachstum benachbarter Anlagen einher- 
geht, und als ferner auch im Experiment harmonische und funk- 
l ionstüchtige Beine entstanden (s. Tschumi 1954). 

Die besprochenen Versuche geben somit die Möglichkeit, das 
Verhalten der Anlagen von Rudimenten während der Entwicklung 
zu deuten (vergi. Steiner und Stoll 1953, S. 479). Darauf, dass 
den vorübergehenden Anlagen entwicklungsphysiologische Funk- 
tionen zufallen könnte, halte schon Lehmann (1938) hingewiesen. 

d) Die Rückbildung von Phalangen 

Die Strahlen behandelter Xewojows-Extremitäten sind meist 
etwas verkürzt. Dabei wird aber nicht der ganze Strahl harmonisch 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 



225 



verkleinert, sondern es fallen mit zunehmender Verkürzung 
sukzessive einzelne Phalangen aus. Die Phalangen verhalten sich 
ähnlich wie der ganze Strahl: sie sind entweder nur wenig verkürzt, 
oder fehlen überhaupt. Hin und wieder kommen aber doch stark 
verkürzte Phalangen vor, frei oder mit benachbarten Phalangen 
verwachsen (Abb. 3 A). Dank diesem Umstand liess sich ermitteln, 
dass, entgegen der Erwartung, nicht immer Endphalangen redu- 
ziert werden. Bei bekrallten Zehen werden sogar öfter mittel- 
ständige Phalangen rückgebildet. 




Abb. 3. 

.4. Bei behandelten Xenopus-Beinen werden gelegentlich mittelständige Pha- 
langen rückgebildet bezw. stark verkürzt. 

B. Handskelett von Lycaenops ornatus Broom mit stark verkürzten mittel- 
ständigen Phalangen. 



Vermutlich steht diese relativ häufige Rückbildung mittel- 
ständiger Phalangen damit im Zusammenhang, dass sie sich nach 
ihrer Entstehung etwas langsamer entwickeln als die End- und 
Grundphalangen und daher von diesen leichter auskonkurrenziert 
werden. Bei Xenopus verknöchern die Mittelphalangen oft zuletzt 
(Bernasconi 1951); dasselbe gilt auch für Säuger, wie etwa Meer- 
schweinchen und Mensch. 

Nun sind auch im Laufe der Stammesgeschichte häufig Pha- 
langen reduziert worden, dies stets in Verbindung mit einer Verkür- 
zung von Strahlen. Dabei wurden ebenfalls häufig mittelständige 
Phalangen rückgebildet (s. Steiner und Anders 1946). Dies fand 



226 P. A. TSCHUMI 

z. B. beim Übergang von den Reptilien zu den Säugern statt und 
kann bei den säugerähnlichen Reptilien (Broom 1913, 1930) ver- 
folgt werden. Die ursprüngliche Reptilien-Phalangenformel ist 
2 3 4 5 3 (z. B. bei Pelycosauriern). Unter den säugerähnlichen 
Reptilien finden sich evoluierte Formen mit der für Säuger typischen 
Phalangenformel von 2 3 3 3 3 (Anomodontia u. a.). Daneben 
existierten mehrere Typen, die wohl gleich viele Phalangen wie 
primitive Reptilien, in der III. und IV. Zehe aber eine bezw. zwei 
stark verkürzte mittelständige Phalangen besassen (Scymnognatus, 
Lycaenops u. a., s. Abb. 3 B). Die Verkürzung dieser Phalangen 
erfolgte sprunghaft, und ebenso sprunghaft war, wie Broom 
feststellt, ihr totaler Verlust. Die Reduktion braucht somit bei 
experimentellen und bei phylogenetischen Rückbildungen nicht 
nur schwach oder total zu sein sondern kann gelegentlich bei einer 
stabilen Zwischenstufe stehen bleiben. 

Es könnten somit auch die stammesgeschichtlichen Phalangen- 
rückbildungen die entwicklungsphysiologische Konsequenz einer 
Verkürzung des Strahles als Ganzes sein und auf einem Konkurrenz- 
phänomen beruhen. Zu ihrer Erklärung bedarf es nicht unbedingt 
primär an den betreffenden Phalangen angreifender Mutationen 
(vergi. S. 231/232). 



e) Die Rückbildung der Tarsalelemente 

In der Stammesgeschichte sind Fuss- und Handwurzel häufig 
reduziert worden, indem Elemente miteinander oder mit Meta- 
podien verschmolzen oder ganz rückgebildet wurden. An ihrer 
Rückbildung mögen verschiedene Faktoren beteiligt gewesen sein. 
Die in den besprochenen Experimenten häufige Rückbildung oder 
Verschmelzung von Fusswurzelelementen (s. Tschumi 1954) lässt 
z. T. auch hier an KonkurrenzefTekte denken. Das kleine Tarsale 1 
z. B. fällt aus, bevor es zu Zehenausfällen kommt. Die Annahme 
einer Auskonkurrenzierung von Mittelhand und Mittelfuss ist 
schon deshalb naheliegend, weil ihre spät verknöchernden Elemente 
zwischen Extremitätenteilen liegen, die stammesgeschichtlich eine 
starke Entwicklung erfuhren. Rs isl ja auffallend, wie die Urodelen 
mil ihren relativ kleinen, kurzstrahligen Gliedmassen ein noch sehr 
umfangreiches und primitives Basipodium besitzen. Umgekehrt 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 



227 



2*3 



catcantut 



fehlen im Anurenfuss u. a. diejenigen Tarsalia (4 und 5), die 
zwischen den zuerst entstehenden und längsten Zehen und dem 
mächtig entwickelten Calcaneus liegen sollten. 

Hervorzuheben ist bei unseren Versuchen das Verhalten des 
Praehalluxträgers (s. Abb. 4). Er 
zerfällt schon bei massiger Reduk- 
tion des Fusses in 2 Elemente, 
vermutlich in seine ursprüngli- 
chen Komponenten Tarsale prae- 
hallucis und Centrale distale 1 
(Schmalhausen 1908). Dieses der 
üblichen Verschmelzung entge- 
gengesetzte Phänomen findet sich 
auch bei phylogenetischen Rück- 
bildungen. Bei den Sauriern ver- 
schmelzen die proximalen Tarsalia 
(Fibulare, Tibiale und Centrale) 
zu einem einheitlichen Tarsale 
commune. Bei der stark rudimen- 
tären Extremität von Ophiodes 
striatus liegen diese 3 Elemente 
getrennt vor (Sewertzoff 1931). 
Wiederum bei Sauriern ver- 
schmilzt normalerweise das Tar- 
sale 2 mit dem Metatarsus II. 
In der reduzierten Extremität von 
Chalcides sphenopsijormis sind die 
erwähnten Teile getrennt (Stei- 
ner und Anders 1946). Wie die 
letztgenannten Autoren bemer- 
ken, findet mit zunehmender 
Rudimentierung die Verschmel- 
zung ursprünglich selbständiger 
Elemente nicht mehr statt. Dass 
sich diese Erscheinung auch expe- 
rimentell reproduzieren liess, lässt 
einmal mehr gemeinsame ent- 
wicklungsphysiologische Faktoren 
vermuten. 




Abb. 4. 

a) normaler Tarsus von Xenopus. 
b-d) versehiedengradig reduzier- 
ter Tarsus behandelter Beine. 
Beachte: Zerfall des Praehallux- 
trägers (t prh) in zwei Elemente. 



228 p. a. tschum: 



4. GESTUFTE REDUKTION UND SPRUNGHAFTE 
EVOLUTIONSSCHRITTE 

Es wurde schon angedeutet, dass die verbleibenden Elemente 
experimentell reduzierter Gliedmassen meistens etwas verkürzt 
sind. Bei einer Zusammenstellung der Reduktionsgrade einer 
grossen Zahl von Zehen stellte sich heraus, dass die Zehen entweder 
nur schwach verkürzt sind oder dann vollständig fehlen (s. Bret- 
scher und Tschumi 1951, Tschumi 1954). Stark verkürzte Zehen 
sind viel seltener, als nach gleichmässig variierender Behandlung 
zu erwarten wäre (s. Abb. 5). 




10 So }o 60 SO ¥0 30 20 10 O % 



Abb. 



Gestufte Reduktion der I. Zehe behandelter Xeno pus -Beine. 

Ordinate: Zahl der Fälle. Abszisse: Reduktionsgrad der Zehe. 

(100% = normale Länge. = Fehlen der Zehe). 



Diese gestufte Reduktion kann interpretiert werden durch 
den auf S. 219 dargelegten Reduktionsmechanismus. Aus relativ 
grossen Strahlenanlagen entstehen in der Regel grosse Zehen; kleine 
oder- verspätete Anlagen dagegen werden leicht auskonkurrenziert 
nini kommen daher seltener zu selbständiger Entwicklung. Die 
Anlagen unisson eine bestimmte, auf stärkere Konkurrenten bezo- 
gene relative Minimalgrösse, gleichsam also eine entwicklungs- 
physiologische Schwelle (s. Lehmann 1953), überschreiten, um 
vollwertige Strahlen bilden zu können. 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 229 

Aus einer Zusammenstellung der Ausfallhäufigkeiten der Zehen 
ging hervor, dass auch der Fuss als Ganzes die Tendenz hat, ent- 
weder nur wenig reduziert zu sein oder dann ganz zu fehlen. 4-5- 
zehige Füsse einerseits und fusslose Beinstummel andererseits 
sind relativ häufig, Füsse mit nur 3 oder weniger Zehen dagegen 
selten. Eine Erklärung hierfür bietet, analog wie bei den Zehen, 
die Annahme einer Konkurrenz zwischen Palette und Beinstamm 
und damit korreliert von Schwellenphänomenen. 

Die behandelten Gliedmassen liegen somit in einer Reihe wohl- 
defmierter Realisationsstufen (Lehmann 1948, 1953) vor, wobei 
Übergangsformen relativ selten vorkommen. 

Grüne berg (1951, 1952) hat ein ähnliches Verhalten erblicher 
Skelett- und Zahnanomalien bei Mäusen festgestellt, namentlich 
bei einem Mäusestamm, der durch häufigen Ausfall des III. Molars 
gekennzeichnet ist. Entweder ist dieser Zahn in etwas unternormaler 
Grösse vorhanden, oder er fehlt überhaupt. Zähne unterhalb einer 
gewissen Grösse kommen entgegen der Erwartung nicht vor. Ver- 
mutlich geht auch diese erblich bedingte Stufung auf Konkurrenz- 
und Schwelleneffekte zurück, indem beim untersuchten Mäuse- 
stamm der I. zuerst entstehende Molar grösser ist als normal und, 
wie Grüneberg vermutet, bei seiner Entstehung zuviel Material 
verbraucht. Aus der dadurch beeinträchtigten Dentalpapille des 
III. Molars wird aber umso unwahrscheinlicher ein Zahn entstehen, 
je kleiner diese Anlage wird. Diesen „quasi continuous variations" 
liegt wohl eine kontinuierlich variierende genetische Grundlage 
mit multiplen Faktoren zugrunde. Die Diskontinuität der Phäno- 
typen ist also nicht genetischer sondern, wie in unserem Fall, 
entwicklungsphysiologischer Natur. 

Der Gedanke ist naheliegend, dass mit diesen Stufen- und 
Schwellenphänomenen die Sprunghaftigkeit gewisser stammes- 
geschichtlicher Formwandlungen, sofern sie nicht auf lückenhafte 
Überlieferung zurückgeht, im Zusammanhang steht. Die Diskonti- 
nuität phylogenetischer Reduktionen oder Neubildungen könnte 
das entwicklungsphysiologische Ergebnis einer allmählichen Evo- 
lution korrelierter Strukturen sein. Sie braucht nicht auf sprung- 
hafte Variation der genetischen Basis zurückzugehen sondern kann 
auch bei einer sukzessiven Summierung kleinster Mutationsschritte 
(s. Huxley 1942, S. 115 u. 371; Steiner 1952, 1954; Simpson 1953 
S. 88 u. f.) als Schwelleneffekt Zustandekommen. So Hesse sich 



230 P. A. TSCHUMI 

die wahrscheinlich sprunghafte Rückbildung von Strahlen bei der 
Evolution der Pferdeextremität als Auswirkung der nicht not- 
wendig sprunghaften Vergrösserung der Mittelstrahlen verstehen, 
oder die ebenfalls sprunghafte Rückbildung der verkürzten Pha- 
langen bei säugerähnlichen Reptilien als Folge einer ebenfalls nicht 
unbedingt sprunghaften Verkürzung des ganzen Strahls. 

Wir verstehen hier unter Sprunghaftigkeit die alternative 
Ausbildung bestimmter Merkmale bei verschiedenen Individuen 
einer Population. Die allmähliche Anhäufung der einen Alternative 
auf Kosten der andern innerhalb der Population kann doch wieder 
eine allmähliche Evolution derselben gewährleisten (vergi. Simp- 
son 1953). Durch unsere Vorstellungen würde aber das Fehlen oder 
doch die Seltenheit gewisser morphologischer Übergangsformen 
verständlich. 

5. RÜCKBLICK 

Mit Hilfe einer antimitotischen und zell-letalen Substanz liess 
sich bei Xenopus eine Verkleinerung der Extremitätenknospe und 
als Folge davon die Rückbildung einzelner Strahlen, von Phalangen, 
Fusswurzelelementen, des ganzen Fusses oder zusätzlich von 
Beinstammteilen erzielen. Dieser disharmonischen und gestuften 
Reduktion der Extremität liegen vermutlich physiologische Kon- 
kurrenz und Schwellenphänomene zugrunde. 

Die experimentellen Reduktionen sind in mancher Hinsicht 
mit stammesgeschichtlichen Rudimentierungen bei Vierfüsser- 
Extremitäten vergleichbar. Dies legt die Vermutung nahe, dass 
auch phylogenetische Reduktionen Konkurrenzeffekte sein könnten. 
Einige davon sind sogar mit Blastemverkleinerung gekoppelt. 
Damit erweist sich auch das Problem der phylogenetischen Rudi- 
mentierung als einer Analyse durch das Experiment zugänglich. 

Die Diskontinuität der experimentellen Reduktionsreihen 
scheint eine Erklärung für die Sprunghaftigkeit gewisser stammes- 
geschichtlicher Formwandlungen zu bieten. Sprunghafte Evolu- 
bionsschritte könnten durch Summierung kleinster Mutationen 
and bei allmählicher Veränderung miteinander korrelierter Struk- 
turen ;ils Schwellen- und Konkurrenzeffekte Zustandekommen. Sie 
können daher, vom Standpunkt des Entwicklungsphysiologen aus 

ehen. durchaus reelle Phänomene darstellen und brauchen 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 231 

nicht ausschliesslich durch die Lückenhaftigkeit paläontologischer 
Funde vorgetäuscht zu sein. Die Vorstellung der saltatorischen 
Evolution gewisser Strukturen ist somit durchaus vereinbar mit 
der neodarwinistischen oder synthetischen Auffassung der Stammes- 
geschichte. Die Ursachen der Entwicklungssprünge sollten nur 
nicht in erster Linie auf genetischer sondern auf entwicklungs- 
physiologischer Ebene gesucht werden. 

Aus den besprochenen Versuchen ergeben sich auch Einsichten 
von allgemeiner Tragweite. Wir haben gesehen, wie nach einem 
unspezifischen Eingriff in die Entwicklung eines Blastems Organum- 
konstruktionen auch grösseren Umfangs möglich sind. In mehreren 
Fällen entstanden in sich harmonische und funktionstüchtige 
Extremitäten mit verändertem Bauplan. Dies ist vor allem der 
weiten entwicklungsphysiologischen Reaktionsnorm oder der gros- 
sen Plastizität embryonaler Systeme mit Feldcharakter zuzu- 
schreiben. Dank dieser Plastizität stürzen auch schwerwiegende 
Störungen die weitere Entwicklung nicht um sondern leiten sie 
gleichsam auf andere, doch zu einem vitalen Endzustande führende 
Geleise. Diese bei Experimenten immer wieder auffallende Eigen- 
schaft ist für die Evolution sicher von grösster Bedeutung, indem 
zahlreiche richtungslose und zufällige Mutationen zu biologisch 
tragbaren Änderungen führen. Dies zeigt, wie nebst der Erbmasse 
auch die Eigenschaften des reagierenden embryonalen Substrats 
massgebend sind. 

Endlich wird hier deutlich, wie sich die Veränderung allgemeiner 
Entwicklungsbedingungen mosaikartig auswirken kann infolge 
korrelativer Wechselbeziehungen zwischen Organanlagen. Die 
lokalen Defekte bei behandelten Extremitäten gehen nicht auf 
entsprechend lokale Eingriffe zurück, sondern sie ergeben sich erst 
im Laufe der Entwicklung nach Störung der ganzen blastematischen 
Anlage. 

Zu entsprechenden Vorstellungen ist man auch auf genetischer 
Seite bei der Erforschung letaler und pleiotroper Genwirkungen 
gekommen (s. Hadorn 1951a, b, 1953). Auch hier erweist sich ein 
komplexes Muster sog. sekundärer Phäne oft als entwicklungs- 
physiologische Konsequenz der Störung eines allgemeineren pri- 
mären Vorgangs durch eine Mutation. Lokalisierte Phäne können 
sich infolge „geringen genbedingten Änderungen in der Dynamik 
des Wachstums- und Differenzierungsverlaufes" ergeben, ..ohne 

Rev. Suisse de Zool.. T. 71, 1964 17 



232 P. A. TSCHUMI 

dass der betreffenden Stelle ein Spezialmechanismus zukäme" 
(Hadorn 1953). 

Für die Probleme der Evolution kann dies bedeuten, dass die 
Veränderung bestimmter Organe nicht notwendig auf entsprechend 
lokal wirkende Gene zurückgehen muss. Dass bei der phylogene- 
tischen Rückbildung einzelner Strahlen, Phalangen usw. nicht 
Gene, die diesen Abschnitten direkt zugeordnet sind, verloren 
gingen oder mutierten, hat die vorliegende Diskussion wahrschein- 
lich gemacht. 

Damit erfährt die frühere Auffassung einer unmittelbaren 
Zuordnung von Genen zu einzelnen Merkmalen eine Lockerung. In 
Verbindung mit der erörterten Bedeutung des Konkurrenzprinzips 
und der Plastizität embryonaler Systeme lässt dies wiederum eine 
gewisse Vereinfachung unserer Vorstellungen von stammesge- 
schichtlichen Wandlungen durchblicken. Komplexe mosaikartige 
Abänderungen im Bauplan der Gliedmassen erfordern nicht un- 
bedingt die Mutation mehrerer Gene, die jedem einzelnen Element 
zugeordnet und aufeinander abgestimmt sind. Sie können vielmehr 
durch die erbliche Modifikation eines oder weniger allgemeiner 
Entwicklungsfaktoren zustande kommen. 



RÉSUMÉ 

L'évolution biologique est devenue, grâce au néodarwinisme, 
un problème essentiellement génétique. Néanmoins, l'interprétation 
de certaines transformations phylogénétiques n'est possible qu'au 
moyen de données, entre autres, de biométrie et d'embryologie 
expérimentale. Le traitement de bourgeons de pattes de Xénopus 
par des substances antimitotiques ayant produit la rudimentation 
ou la réduction totale d'orteils, de phalanges, d'éléments tarsaux, 
réductions analogues à celles qui se produisirent lors de l'évolution, 
une interprétation de ces dernières sur la base des résultats expéri- 
mentaux s'imposait. Il semble que les réductions expérimentales 
soien.1 le résultat d'une compétition entre diverses ébauches em- 
bryonnaires. Une telle compétition désavantage les éléments à 
apparition tardive et à croissance faible et entraîne leur réduction. 
Elle peul donc causer des rudimentations évolutives sans que 
des nini al ions à action locale doivent nécessairement intervenir. 



EVOLUTION DER GLIEDMASSEN 233 

Ces résultats laissent entrevoir une explication simplifiée du méca- 
nisme de bien des transformations phylogénétiques. 



SUMMARY 

Biological evolution is, in the view of neodarwinism, essentially 
a genetical problem. The understanding of certain evolutionary 
processes, however, depends, amongst others, upon contributions 
from biometry and experimental embryology. The reduction or 
rudimentation of toes, phalanges and tarsals, which followed 
treatment of limb buds of Xenopus with antimitotic substances, 
proved in many ways comparable with phylogenetic reductions 
and suggested a possible explanation for them. The experimental 
reductions are probably the result of a physiological competition 
between different embryonic primordia. In such a competition 
those elements which appear late and the growth rate of which is 
low, are disadvantaged and tend to be reduced. Evolutionary 
regressions might therefore also be interpreted in terms of physio- 
logical competition. They might be the outcome of the alteration 
of only few general developmental conditions and do not require 
the occurrance of numerous mutations with localized effects. 



LITERATUR 

Baltzer, F. 1950. Entwicklungsphysiologische Betrachtungen über Pro- 
bleme der Homologie und Evolution. Rev. suisse Zool. 
57: 451-477. 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 237 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 13. — Mars 1964 



Erste Ergebnisse vergleichender Messungen 

am Schädel des eiszeitlichen, 

in der Schweiz gefundenen Murmeltiers 

Marmota marmota 



Franz MICHEL 

Thun 1 

Mit 1 Textabbildung und 8 Diagrammen. 



Im schweizerischen Mittelland und sehr selten auch in den 
benachbarten Juratälern können im Bereich der eiszeitlichen 
Rhone- und Aaregletscher in geeignetem Material — Sande, 
Schotter, Moränen — hie und da alte Fluchtröhren und Wohnkessel 
mit Knochen des Murmeltiers — Marmota marmota (L.) — gefun- 
den werden. Zum ersten Mal wurde durch A. v. Morlot im Jahr 
1854 ein solcher Fund von Montbenon (Lausanne) gemeldet (nach 
Dubois A. et Stehlin H. G. 1932/33). Seither konnten, abseits 
von vorgeschichtlichen menschlichen Siedlungen, an über vierzig 
Orten Murmeltierknochen gefunden werden. So auch im Spät- 
herbst 1960 in Uttigen bei Thun, wo man — obgleich es sich nicht 
um eine grosse Ausbeute handelt — immerhin 108 Knochen und Teile 
von solchen bergen konnte; sie wurden mir zum Beschreiben 
überlassen (Michel 1962). Schon bei dieser Arbeit verglich ich das 
Material mit anderen Funden des Mittellandes und auch mit dem 
Murmeltier der Gegenwart. Bei den weitergeführten Messungen 
konnte vorerst nur der Schädel berücksichtigt werden. Den Leitern 
der naturhistorischen Museen und Sammlungen in Basel, Zofingen, 



1 Göttibach 3. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 18 



238 F. MICHEL 

Burgdorf, Bern, Freiburg, Lausanne und Genf danke ich herzlich, 
denn durch ihr verständnisvolles Entgegenkommen wurde es 
möglich, achtundsiebzig mehr oder weniger vollständige Ober- 
schädel zu vergleichen und einer kleinen — und dadurch leider den 
Zweck nicht gänzlich erfüllenden — Sammlung rezenter Schädel 
gegenüberzustellen. 



DIE HIER BERÜCKSICHTIGTEN SCHÄDELMASSE 

Als Bezugsgrösse dient die Schädellänge, und zwar nach dem 
Vorgehen von R. Hensel (1881) die Basilarlänge. Dies ist die 
Strecke zwischen dem Hinterrand des inneren Schneidezahnfaches 
und dem unteren Rand des Hinterhauptlochs, dem Basion. Ihr 
Wert ist 100% oder als Index einfach 100. 

Die Gesichtsschädellänge messe ich vom Vorderrand des Nage- 
zahnfachs bis zur Tangente an die Processus postorbitales des 
Stirnbeins. Die Hirnschädellänge reicht von dieser Grenzlinie bis 
zur scharfen Kante des Hinterhaupts, der Linea nuchalis. Die 
Hirnschädeldiagonale zieht von der Grenztangente zum obern 
Rand des Hinterhauptlochs, dem Opisthion. 

Der Durchmesser der Augenhöhle, der Orbita geht von vorne, 
wo eine deutliche Naht in die Höhlung eintritt, nach hinten, wo die 
Höhle verhältnismässig scharf an die Gelenkfläche für den Unter- 
kiefer grenzt. 

Die übrigen Masse können aus der Abb. 1 ersehen werden. 

DIE GRÖSSENVERHÄLTNISSE 

Das heutige Murmeltier der Alpen ist, wie erwähnt, durch die 
zur Verfügung stehende Auswahl nicht genügend vertreten. So 
stellt (lev grösste Schädel mit der Basilarlänge 84,6 mm auch nicht 
das Maximum dar. Wkiiiw.i (1935a) gibt dafür 88,4 mm an. Für 
das diluviale Murmeltier nennt Wehrli (1935fr) einen gut erhal- 
tenen Fund von Kottenheim im Neuwieder-Becken (Unterlauf der 
Mosel) mit der Basilarlänge von 96,8 mm, der grössten, die bekannt 
geworden ist. 

\n diesem Höchstwert aus Deutschland gemessen, erreicht das 
rezente Murmeltier maximal 91,3%; verglichen mit dem grössten 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 



239 



hier vorkommenden diluvialen Schädel aus dem schweizerischen 
Mittelland ergibt das Maximum der rezenten Schädel beinahe 

94%. 




Abb. 1. 

Scheitel- und Ventralansicht des Schädels des diluvialen Murmeltiers. A — B 
= Basilarlänge, C — D = Gesichtsschädellänge, D — E = Hirnschädel- 
länge, F — F' = Hirnschädelbreite, G — G' = Breite des Maxillare, H — H' 
= Breite des Kiefers beim 1. Praemolaren, I — V = Kieferbreite beim 
3. Molaren, K — K' = Breite des Frontale, L — 1/ = Schläfenenge. 



Hier sei nur erwähnt, dass dieses Kleinerwerden des Murmeltiers 
seit der Eiszeit als Reaktion auf die klimatische Temperaturer- 
höhung gedeutet werden könnte; also ein Verhalten im Sinne der 
Bergmannschen Regel in einem Zeitraum von Jahrtausenden 
(Michel 1962). 

EINIGE ERGEBNISSE 



In dieser Mitteilung können Masstabellen nicht veröffentlicht 
werden. An ihre Stelle treten, naturgemäss nicht als vollwertiger 
Ersatz, auszugsweise graphische Darstellungen. Dabei sind die 
Masse für die diluvialen Schädel nach Fundorten gruppiert. 



240 



F. MICHEL 



1. Die Länge des Gesichts- und des Hirnschädels 

Der kleinste rezente Schädel stammt von einem in der Phase 
des Zahnwechsels stehenden Weibchen. Seine Basilarlänge vi n 
55,1 mm macht 65% des grössten Schädels mit 84,6 mm aus, der 






557 


63JÌ 65.2 


$ 


* i 


ovlzzora 


Inlerlaken Atta 



Fr ut Igen 



Ò2.S 84.6 

* 4- 

Frvtigen V.Baven 



Abb. 2. 

Rezentes Murmeltier. Basilarlänge in mm nach rechts steigend. Von der 
Abzisse nach oben, links die Gesichtsschädellänge, rechts die Hirnschädel- 
länge; nach unten, links das Diastema, rechts die Zahnreihenlänge. Schwarz 
sind Längen in mm, weiss Prozentwerte. 



ebenfalls weihlich ist. Die Werte des Gesichtsschädels nehmen den 
Raum zwischen 72 und 75 ein, wobei die höchsten Werte jedoch 
um IM zu den grössten Schädeln gehören. Es ist somit an isome- 
trisches Wachstum mit diesem Schwankungsbereich zu denken. 
Für den Minischädel sinkt der Wert von 55, beim jüngsten Tier, 
bis auf 45. I )ami1 zeugl diese Schädelreihe für negativ allometrisches 
Wachstum. Obgleich also der Gesichtsschädel isometrisch wächst, 
iibertriffl er mil zunehmender Grösse den Hirnschädel im Verhält- 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 



241 



nis immer mehr. Beim jüngsten Tier macht dieser 73% des Gesichts- 
schädels aus, beim grössten aber nur noch 65% (Abb. 2). 

Bei den diluvialen Murmeltieren beträgt die kleinste Basilar- 
länge 76 mm (Uttigen); sie macht 80% der grössten mit 94,3 mm 
(Studen) aus. Die Wachstumsvergleiche setzen für die diluvialen 






_ 



J IL 






ssj em 


»77 88.0.1 


887 


89.6 


917 


92.5 .7 .8 


L L 


L L L 


i 


ÄL 


Ä 


À L Ä 



Abb. 3. 

Diluviales Murmeltier. Die Schädel von Lüsslingen (Solothurn) und 
Aegerten (Bern). Erklärung bei Abb. 2. 



Murmeltiere also nicht mit so frühen Jugendstadien ein, wie bei 
den rezenten. 

Bei den Schädeln von Lüsslingen (Abb. 3) schwankt der Wert 
der Gesichtsschädellänge zwischen 71,2 und 73; dabei gehört der 
niedrigste Wert zum längsten Exemplar. Diese Reihe stellt einiger- 
massen isometrisches Wachstum dar. Für den Hirnschädel halten 
sich die Indizes zwischen 46,1 und 43,0 und dies so, dass ihre 
Anordnung gerade noch an ein schwach negativ allometrisches 
Wachstum erinnert. 

Die Funde vom Rebhügel bei Ägerten ergeben für den Gesichts- 
schädel Werte zwischen 73,5 und 76,0 und für den Hirnschädel 



OAO 



MICHEL 



solche zwischen 44,5 und 46,7. Hier bleibt der Wert der Hirnschädel 
mit zunehmender Schädelgrösse verhältnismässig gleich; beide 
Schädelteile wachsen ungefähr isometrisch. 




91.0 91.3 92,* 



29.7 
U 31.5 
9*.3 



Abb. 4. 

Diluviales Murmeltier.. Die Schädel von Studen (Bern). 
Erklärung bei Abb. 2. 

Auch für die ansehnliche Reihe von Studen (Abb. 4) ergeben 
die Indizes 71,8 bis 74,6 beziehungsweise 42,8 bis 46,9 einen Hinweis 
auf isometrisches Wachstum. Ein ähnliches Bild vermittelt auch 
die Darstellung mit den 14 Schädeln von acht Fundorten (Abb. 5). 



EIN ERKLÄRUNGSVERSUCH 



I )as isometrische Wachsen des Hirnschädels ist nach dem Befund 
bei den heutigen Murmeltieren gar nicht zu erwarten, dafür soll 
hier eine Erklärung gegeben werden. 

Im gleichen Mass, wie die Crista sagit talis bei grösseren Schädeln 
lang und scharf betoni ausgebildet wird, entwickelt sich am Hinter- 
baupl auch die Schädelkante die Nackenlinie (Linea nuchalis). 
Grätig scharf und etwas nach aussen gerichtet baut sich liier eine 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 



243 



Knochenleiste so extrem auf, dass die Hinterfläche der Hirn- 
kapsel, die beim jungen Tier schwach nach aussen gewölbt erscheint, 
in zunehmendem Mass konkav gestaltet wird. Auf diese Weise 
erhält der Hirnschädel beim diluvialen Murmeltier, ungleich viel 









1 



76.0 77.3 



J \r 



BBM 16.3 
1 



Abb. 5. 

Diluviales Murmeltier. Die Schädel von acht Fundorten — Kanton Bern : 
Uttigen, Steinibach bei Belp; Kanton Freiburg: Düdingen, Tafers, Marly- 
le-Grand; Kanton Waadt: Montbenon und Montoie (Lausanne), Chevilly. 
Erklärung bei Abb. 2. Wenn am Schädel ein Mass nicht genommen 
werden konnte, dann fehlt der entsprechenden Säule der abschliessende 
Querstrich. 



stärker als beim rezenten, einen Längenzuwachs in einem Ausmass, 
welches das Gehirnwachstum stark übertrifft. Diese auf der Hirn- 
kapsel sich aufrichtenden Knochengräte vergrössern die Ansatz- 
fläche für die Kau- und wohl auch die Nackenmuskulatur. Bei der 
Hirnschädellänge werden sie mitgemessen. Dagegen fallen sie bei 
einem anderen Hirnschädelmass nicht in Betracht, nämlich bei 
der Diagonale. Für diese Strecke ist denn auch ein schwach negativ 



244 F. MICHEL 

allometrisches Wachstum zu erkennen (Abb. 6). Ihre Werte bewegen 
sich bei der Schädelreihe von Studen zwischen 52,0 und 47,5, bei 
der von Burgdorf zwischen 54,0 und 50,1 und bei der von Biglen 
zwischen 53,3 und 51,7. 



7?, 





o o°° 


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o° 


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73.6 


52.0 
















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••... 


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• • 


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o° 


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Abb. 6. 

Diluviales Murmeltier. Die Schädel von Studen (Bern). Oben die Werte des 
Gesiehtsschädels (G), unten die des Hirnschädels (H), in der Mitte die der 
Hirnschädeldiagonale (D). 



2. Die Zahnlücke (das Diastema) und die Zahnreihenlänge 

Das Diastema hat beim heutigen Murmeltier Werte von 28,0 bis 
29,3; es entwickelt sich etwa isometrisch. Die Indizes der Zahn- 
reihenlänge dagegen sinken von 37 auf 27, sie weisen auf deutlich 
negativ allometrisches Wachstum hin. Wenn die Lückenlänge beim 
jüngsten Schädel bloss 75% der Zahnreihe ausmacht, erreicht sie 
beim grössten 108%. 

Wie schon erwähnt, fehlen bei den Schädeln der diluvialen 
Tiere so jugendliche Stadien; deshalb gibt es in dieser Reihe auch 
kein Beispiel, bei dem die Zahnreihenlänge das Diastema deutlich 
übertrifft. Die Kieferteile wachsen so, wie bei den rezenten Tieren, 
und in der Schädelreihe nehmen die Unterschiede zu Gunsten der 
Zahnlücke mil wachsender Grösse zu. Von dieser grossen Linie 
L'ihi es bei genauerer Prüfung je nach Fundort kleine, aber offenbar 
doch kennzeichnende Abweichungen. Bei den Lüsslinger Schädeln 
sprechen die Diastemawerte /wischen 29,6 und .'50,5 klar für isome- 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 



245 



Irisches Wachstum, bei Ägerten steigen sie stetig von 29,4 auf 
32,0 und bei der grössten Reihe, der von Studen, bewegen sie sich 
zwischen 28,5 und 31,5 mit Schwankungen ansteigend. 

3. Die Länge der Crista sagittalis, des Scheitelkamms 

Abb. 7—9 

Beim jungen Murmeltier bietet die glatte Wölbung des Hirn- 
schädels dem Schläfenmuskel, einem ansehnlichen Teil der Kau- 



~ i — i — j r — : — — — - 



557 


63.6 


65.2 


76,5 


tl.2 812 614 


/zzerò 


Inlerlake 


l Aela 


Fruttgen 


Lovizzara Scticnfigg Fmtigen 



Abb. 7. 

Rezentes Murmeltier. Anordnung nach steigender Basilarlänge. Von der 
Abszisse nach oben, links, scharz Schläfenenge in mm, darüber Querstrich 
der Index dazu, grösster Wert die Frontalbreite; rechts, kleiner Wert die 
Maxillarebreite, grösserer Wert die Hirnschädelbreite; nach unten, links 
kleiner Wert die Kieferbreite zwischen den 3. Molaren, grösserer Wert die 
zwischen den 1. Praemolaren; rechts der Wert für die Crista sagittalis. 



muskulatur, genug Ansatzfläche. Wie oben gezeigt wurde, wächst 
beim sich vergrösserden Schädel der Kieferteil etwa isometrisch. 
Im gleichen Mass muss auch die Kaumuskelleistung wachsen. 
Während somit der Schläfenmuskel im Wachstum mit dem Gesamt- 
schädel schritthalten wird, vergrössert sich seine Ansatzfläche, der 
Hirnschädel, schwach negativ allometrisch. Dieser Schädelteil wird 
den wachsenden Anforderungen des Kauapparates nur genügen 



246 F. MICHEL 

können mit der zusätzlichen Entwicklung der Crista, die zudem 
von der oben erwähnten Querleiste der Linea nuchalis ergänzt wird. 
Die Entwicklung der Crista hängt ganz vom Wachstum des 
Schädels ab. Diese Knochenbildung muss deshalb bei der Alters- 
bestimmung als Hinweis berücksichtigt werden. Bei Myoeastor 
coypus hat K. D. Jentzsch (Inaug.-Diss. Leipzig 1956, zit. nach 
Habermehl 1961) die Entwicklung der Nackenlinie und des Schei- 
telkamms eingehend gegliedert und zur Bestimmung des Alters 
beschrieben. 

4. Der Durchmesser der Augenhöhle 

Es ist zu erwarten, dass das Auge — und daher auch die Augen- 
höhle — beim jungen Murmeltier schon recht weit entwickelt ist. 
Diese Vermutung wird von den wenigen durchgeführten Messungen 
bestätigt. Für die Basilarlänge von 63,8 bis 82,6 mm sinkt beim 
rezenten Murmeltier der Index für die Orbita-Diagonale von 
36.8 auf 34,5. Soweit festgestellt werden konnte, bewegt sich bei den 
vorkommenden Basilarlängen der Index für diese Diagonale beim 
diluvialen Tier im engen Bereich von etwa 33 bis 34. 

5. Die Hirnschädelbreite. Abb. 7 — 9 

Die Werte für dieses Mass zeigen bei den Schädeln rezenter Tiere 
eine schwach abnehmende Tendenz, ein Verhalten, das sich mit 
dem leicht negativ allometrischen Wachsen der Hirnschädel- 
Länge vereinen lässt. Bei den Schädeln der diluvialen Tiere ist 
keine deutliche Wachstumstendenz zu erkennen. Es ist möglich, 
dass auch hier die gratige Entwicklung der Nackenlinie ein schwach 
negativ allometrisches Wachsen der Schädelbreite verschleiert. 

<i. Die Breite des Oberkieferbeins. Abb. 7 — 9 

a) Die Breite hei den Vorsprüngen mit detti Foramen inj r aorbital v. 

Bei den rezenten Tieren nimmt diese Breite mit wachsendem 
Schädel eher etwas ab. Die Reihe von Lüsslingen zeigt ungefähr 
isometrisches Wachst um an. Dieser auffallende Vorsprung des 
Oberkieferknochens isi für einen Teil, nämlich die oberflächliche 
Portion des Masseters Ansalzflache (Starck und Wehrli L935); 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 



247 






IL 






62.6 86.8 871 87.7 SSO 66.1 68.7 89.5 

Lüsslingen 



92. 7 66.0 fi 

Ägerlen 



'.7 92.5 32.6 



Abb. 8. 

Diluviales Murmeltier. Die Schädel von Lüsslingen und Aegerten. 
Erklärungen bei Abb. 7. 



L 



LI. 



1 



77 3 

Betp 



874 68 6 



76 C 879 671 

Ulligen Talers 



97.7 66.3 S7A 93.4 »71 »63 

Düdingen Marly- Montoie Monlbenon Chevilly 



Abb. 9. 
Diluviales Murmeltier. Die Schädel der Abb. 5. Erklärung bei Abb. 7. 



248 F. MICHEL 

deshalb ist es überraschend, dass das Wachstum hier bestenfalls 
isometrisch verläuft. 

h) Für die Kieferbreite am Vorder- wie auch am Hinterende 
der Backenzahnreihe nehmen die Werte mit zunehmender Schädel- 
grösse ab. Dieses Verhalten ist ja auch für die Länge dieser Zahn- 
reihe festzustellen. Beim jugendlichen Schädel sind die Zähne schon 
so ansehnlich entwickelt, dass der sie tragende Kieferteil einiger- 
massen übergross erscheinen muss. Durch das darauffolgende nega- 
tiv allometrische Wachstum gleichen sich die Grössenverhältnisse 
mehr und mehr aus. Beim jungen Schädel nähern sich die beiden 
Zahnreihen caudalwärts mit sehr spitzem Winkel (die bei M 3 
gemessene Kieferbreite ist etwas kleiner als die bei Pj). Je nach dem 
Fundort bleibt bei grösseren Schädeln dieser Winkel gleich, so bei 
der Reihe von Lüsslingen, oder er verändert sich um etwas. Zum 
Beispiel bei der Reihe von Belp nimmt er ein wenig zu und ist aber 
bei der grössten Basilarlänge wieder kleiner. 

7. Die Stirnbeinbreite und die Schläfenenge. Abb. 7 — 9 

a) Die Breite des Stirnbeins über der Augenhöhle wächst bei 
den rezenten sowohl wie bei den diluvialen Tieren im gesamten 
recht regellos. Für einzelne Fundorte sind immerhin bestimmte 
Tendenzen zu bemerken, so etwa für die Tiere von Lüsslingen zu 
positiv, für die von Ägerten dagegen zu negativ allometrischem 
Wachstum. Ältere Lüsslinger-Tiere müssten deshalb in der Augen- 
Sl impartie eher schmäler, Ägerten-Tiere dagegen breiter ausgesehen 
haben. Für dieses von der Herkunft abhängige verschiedene Wach- 
sen der Stirnbreite gibt es noch weitere Beispiele; dann aber auch 
andere, die keine Regel erkennen lassen. 



'&' 



b) Die Schläfenenge. 

Die starke Einschnürung des Murmeltierschädels, die Schläfen- 
enge liegt im Cirenzbcreieh zwischen Stirnbein und Scheitelbein. 
Sie entwickell sieh in der Reihe von jungen zu alten Tieren immer 
ausgeprägter. Für die Murmeltiere der Gegenwart sinkt ihr Wert 
im Bereich der Basilarlängen 55,1 his 84,6 mm von 32,8 auf 21,9. 
Wenn diese [ncisur zuerst noch einen Drittel der Basilarlänge aus- 
macht, so sinkt sie später auf etwa einen Fünftel diesel' Bezugs- 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 249 

grosse ab. Zwei weibliche Schädel vom Äla-Gebiet (Graubünden) 
des Basler Museums lassen annehmen, dass die Einengung nicht 
nur relativ, sondern auch absolut zunimmt. Zur Basilarlänge 
65,2 mm gehört die Schläfenenge 18,7 mm oder der Index 28,7 und 
zu 83,4 mm Länge eine solche von 18,3 mm oder der Index 21,9. 
Beim Ausprägen der grossen Incisur wird offenbar Knochensubstanz 
auch abgebaut. 

Bei den diluvialen Funden fehlen, wie bereits erwähnt, so 
jugendliche Schädel. Es darf hier deshalb nicht ein so weiter 
Schwankungsbereich der Schläfenengenwerte erwartet werden. Für 
die Lüsslinger Reihe bewegen sie sich zwischen 22,4 und 19,3 und 
zwar, bei vorläufiger Beurteilung, ohne spürbare Ordnung. Die 
Reihe von Ägerten hat ihre Indizes zwischen 20,7 und 16,9. Eine 
solch scharfe Einschnürung der Schläfenpartie kommt beim heu- 
tigen Murmeltier scheinbar nicht mehr zur Ausbildung. 



EINIGE ERWÄGUNGEN 

B. Klatt (1913) hat darauf hingewiesen, dass neben den eigenen 
Wachstumstendenzen der Knochenkapsel von innen her das Gehirn 
und von aussen die wachsende Muskulatur, hier der Schläfen- 
muskel, das Schädelbild gestalten helfen. Bei der beim Murmeltier 
vorkommenden kräftigen Verengung der Schläfe muss an eine 
überaus extrem formende Wirkung des Schläfenmuskels gedacht 
werden. Und eine sehr starke Entwicklung dieses Muskels anzu- 
nehmen wurde ja auch nahegelegt, um die oben beschriebenen 
kräftigen Knochenbildungen des Scheitelkamms und der Nacken- 
linie verstehen zu können. Beim rezenten Murmeltier sind, wie die 
Schläfenenge, übrigens auch diese Knochenleisten merklich schwä- 
cher ausgebildet. 

Die Schläfenenge regt noch zu einer weiteren Überlegung an. 
Die Werte eines bestimmten Fundorts zeigen eigentümliche Unter- 
schiede, wobei immer mehr oder weniger deutlich eine Lücke 
auffällt. In vielen Fällen wird dadurch eine Aufteilung in zwei 
Gruppen nahegelegt. Bei diesem Vorgehen leistet der Index der 
Schläfenenge, bezogen auf die Hirnschädeldiagonale gute Dienste. 
Weil diese Bezugsstrecke die Beschaffenheit des Hirnschädels 
unverhüllt wiedergibt, wird mit diesem Index die Unterscheidungs- 



250 F. MICHEL 

müglichkeit gesteigert. Diese Werte werden im Folgenden in Klam- 
mern angeführt. 

Von den vier Schädeln von Steinibach bei Belp mag der eine 
noch jugendliche Merkmale zeigen: Basilarlänge 77,3 mm; Indizes 
24.7 (48,9) ; die andern haben Basilarlängen zwischen 87 und 88 mm ; 
ihre Werte lassen die beiden Gruppen zu: 22,3 (44,5), 21,5 (42,5) 
gegenüber 20,2 (38,1). Für Ägerten heisst die entsprechende Grup- 
pierung, bei Basilarlängen von 86 bis 92,8 mm 20,7 (41,3) gegen- 
über 19,4 (38,2), 16,9 (33,2), 19,1 (37,5) und 18,1 (35,2). Die vier 
Schädel von Biglen mit Basilarlängen von 78,6 — 88,8 mm lassen 
sich gruppieren: 23,0 (43,8), 23,0 (43,7) und 22,2 (42,9) gegenüber 
19,9 (37,4). Bei den hier betrachteten Schädeln bleibt zwischen 
den beiden Gruppen für den Index in Klammern eine Lücke 
zwischen 38,2 und 41,3. 

Im Berner Museum befinden sich zwei rezente Murmeltier- 
schädel von Schwandi (Kandertal). Der weibliche Schädel mit der 
Basilarlänge 82,6 mm, der Schläfenenge 19,0 mm und den Indizes 
23,0 (44,8) ist dem männlichen gegenüberzustellen mit der Basilar- 
länge 78,5 mm, Schläfenenge 19,2 mm und 24,5 (47,9). Diese Unter- 
schiede veranlassten mich, an eine einleuchtende Erklärung der 
oben durchgeführten Gruppierungen zu denken. Schädel mit den 
höheren Schläfenengenindizes, mit weniger ausgeprägter Enge, 
stammen von männlichen, die mit den niedrigeren Werten mit 
kräftiger Einengung von weiblichen Tieren. Weitere Untersu- 
chungen ergaben vorerst ähnliche solche für eine Gruppierung nach 
Geschlechtern sprechende Unterschiede, dann aber auch Fälle, 
die in diese Einordnung nicht zu passen scheinen: 

— Die jugendlichen Schädel haben, wie erwähnt, höhere 
Werte, wohl für beide Geschlechter. Auch das Männchen von 
Schwandi ist ja etwas jugendlicher als das Weibchen. 

- Unter den wenigen rezenten Schädeln mit bekanntem Ge- 
schlecht gibt es so starke Verschiebungen der Indizes, dass sie in den 
Bereich Her andern Gruppe übergreifen. 

So ist vorläufig nicht sicher zu entscheiden, ob die in der Tat 
sich verschieden kräftig ausbildende Schläfenenge wirklich vom 
Geschlechl abhängig sei. Erst eine genügend grosse Sammlung 
rezenter Schädel, bei denen Geschlecht und Herkunft bekannt sind 
und die verschiedene Alterssl ufen eut hält . wird ein besseres Urteilen 
erlauben. Es ist deshalb wichtig, die Herkunft zu kennen, weil man 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 251 

vermuten darf, dass sich das Alpenmurmeltier der Gegenwart auch 
in kleine lokale Stämme gliedern lässt. Wenn diese Unterschiede 
sich äusserlich nicht zu erkennen geben, so mögen sie doch osteo- 
logist wahrzunehmen sein. Es ist denkbar, dass bei einer darauf 
fussenden Gruppierung die eben erwähnten störenden Überschnei- 
dungen sich vermindern oder sogar ganz lösen werden. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Im Bereich der diluvialen Rhone- und Aaregletscher werden 
im schweizerischen Mittelland immer wieder Knochen des Murmel- 
tiers — Marmota marmota (L.) — gefunden. Ihre Masse werden 
mit denen einer vorhandenen Auswahl des etwas kleineren rezenten 
Murmeltiers verglichen. Hierbei verhalten sich in der Reihe von 
kleinen zu grossen Schädeln bestimmte Masse (z. B. Gesichts- 
schädellänge, Diastema, Zahnreihenlänge) ganz entsprechend, 
während andere (z. B. Hirnschädellänge) voneinander abweichen. 

Ähnliche Abweichungen gibt es aber auch je nach Fundort beim 
diluvialen Murmeltier. Dadurch wird die Annahme nahegelegt, 
dass dieses in kleine Lokalrassen aufgegliedert war. 

Bei den Schädeln eines bestimmten Fundortes ist die Schläfen- 
enge jeweils in deutlich unterschiedlichem Grad entwickelt, so dass 
oft zwei Gruppen erkannt werden können. Es ist denkbar, dass 
sich hier das Geschlecht auswirkt. Diese Annahme wird jedoch 
durch die vorhandenen rezenten Schädel mit bekanntem Geschlecht 
nicht klar bestätigt. Das rezente Murmeltier muss auch in dieser 
Beziehung osteologisch besser erforscht werden; dazu fehlt vor- 
läufig das Material. 

SUMMARY 

In the region of the diluvial glaciers of Rhone and Aar e in the 
Swiss midlands, bones of the marmot — Marmota marmota (L.) — 
are continually being found. Their measurements have been com- 
pared with those of specimens of the somewhat smaller recent 
marmot. It has been discovered that certain measurements (e. g. 
the length of the facial skull, diastema, the length of the row of 
teeth) are in corresponding proportion, whereas others (e. g. the 
length of the cranium (= brain-pan) differ from each other. 



252 F. MICHEL 

But there are similar differences in the diluvial marmot, depen- 
ding upon its habitat. This fact suggests that the species of diluvial 
marmot was broken up into small local races. 

The incisura temporalis of the skulls found in certain places is 
often developed to two distinctly different degrees. It is possible that 
sex is responsible for this. Yet this supposition is not clearly 
confirmed by the existing recent skulls whose sex is known. In 
this respect, too, the recent marmot must be better explored osteo- 
logically ; for such investigations, however, we still lack the material. 



RÉSUMÉ 

Dans la région des glaciers diluviaux du Rhône et de l'Aar, 
l'on trouve continuellement des ossements de marmottes- ik/armota 
marmota (L.). Leurs dimensions ont été comparées à celles de spé- 
cimens provenant de la marmotte récente, légèrement plus petite. 
On a constaté que certaines dimensions (p. ex. la longueur du crâne 
facial, celle de la rangée des dents, le diastème) étaient propor- 
tionales tandis que d'autres (p. ex. la longueur de la boîte crânienne) 
sont de nature différente. 

Toutefois, des différences semblables se trouvent parmi les 
marmottes diluviales, suivant leur habitat. Ceci suggère que la 
marmotte diluviale formait de petites races locales. 

L'incision temporale de crânes provenant d'un emplacement 
déterminé présente deux degrés distincts de développement. Il est 
possible que ceci soit en rapport avec le sexe. Or, les crânes récents, 
dont le sexe est connu, ne confirment pas nettement cette hypo- 
thèse. L'osteologie de la marmotte récente devrait donc être éga- 
lement approfondie. Malheureusement le matériel requis pour de 
Idles investigations fait encore défaut. 



DIE ERWÄHNTE LITERATUR 

l)i bois, A. el Stehlin, II. (i. 1932/33. La grotte de Cotencher — Station 
moustérienne. Mém. Soc. Pal. suisse 52/53. 292 pp. 

Habermehl, K.M. L961. Die Altersbestimmung bei //anstieren, Pelz- 
tieren und heim jagdbaren Wild. Berlin und Hamburg, 
223 s. 



MESSUNGEN AM SCHÄDEL DES MURMELTIERS 253 

Hensel, R. 1881. C rantolo gis che Studien. Nova Acta Leop. -Carol. 

Deutsche Akad. d. Naturforscher. 42. 
Klatt, B. 1913. Über den Einfluss der Gesamtgrösse auf das Schädel- 
bild usw. Arch. f. Entw. mech. d. Organismen 36: 387- 

471. 
Michel, F. 1962. Knochenfunde des eiszeitlichen Murmeltieres von Utti- 

gen (Kt. Bern). Mitt. Naturwiss. Ges. Thun 6: 37-53. 
Starck, D. und Wehrli, H. 1935. Die Kaumuskulatur von Marmota 

marmota L. Z'schr. f. Säugetierk. 10: 33-38. 
Wehrli, H. 1935a. Zur Osteologie der Gattung Marmota Blumenb. usw. 

ebenda 10: 1-32. 
— 1935&. Die diluvialen Murmeltiere Deutschlands. Palaeont. Z'schr. 

17: 204-243. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 255 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 14. — Mars 1964 



Eine eigenartige Entwicklungsanomalie 
der Honigbiene 

(Apis mellifica) 



von 

W. FYG 

Bienenabteilung der Eidg. milchwirtschaftlichen Versuchsanstalt 
Liebefeld, Bern 

Mit 5 Textabbildungen. 



Im Juli 1957 erhielt unsere Anstalt von einem Imker in Muttenz 
(Kt. Baselland) ein Wabenstück aus einem krankheitsverdächtigen 
Bienenvolk zur diagnostischen Untersuchung, in welchem neben 
gesunder Brut und schlüpfreifen Bienen in zerstreut liegenden, 
aber normal gedeckelten Zellen zahlreiche, sonderbar missbildete 
Arbeiterinnenpuppen vorhanden waren. Diese mehr oder weniger 
stark ausgefärbten Puppen (Abb. 1, B und C) besassen fast alle 
einen merkwürdig aufgetriebenen, abnorm grossen Kopf und bei 
vielen von ihnen war zudem das Abdomen so auffallend verkürzt, 
dass das dritte Beinpaar weit über das Körperende hinausragte. 
Da hier möglicherweise eine bisher nicht bekannte, erblich bedingte 
Anomalie vorlag, ersuchten wir den Imker, uns die lebende Königin 
dieses Bienenvolkes für Studienzwecke und Zuchtversuche zu 
überlassen. Leider konnte er das nicht mehr tun, weil das Volk seine 
Königin inzwischen verloren und der Bienenzüchter sämtliche 
Brutwaben vorsorglich vernichtet hatte. Die weitern Unter- 
suchungen mussten sich deshalb auf das vorhandene Material 
beschränken. Im eingesandten Wabenstück fanden sich immerhin 
18 ( = 25%) normale Arbeiterinnenpuppen (Abb. 1, A), 8 (= 11%) 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 19 



256 



W. FYG 




B 






^^^^^/ 



Amt. 1. 
Eine normale (A) und zwei abnorme Muttenzer-Bienenpuppen (B, G) 

| phot. Hättenschwiler, Liebefeld J 



EIGENARTIGE ENTWICKLUNGSANOMALIE DER HONIGRIENE 257 

abnorme Puppen vom Typ B und 46 (= 64%) vom Typ C. Bedauer- 
licherweise eigneten sich aber nur wenige der missbildeten Exem- 
plare für die Anfertigung von histologischen Schnittpräparaten, da 
die meisten dafür schon allzusehr ausgetrocknet und vielfach auch 
zu hart waren. Es Hessen sich lediglich von 14 Puppen vollständige 
und befriedigende Schnittserien herstellen. Bei der Auswertung 
dieser Präparate konnte ich die überraschende Feststellung machen, 
dass die eigentümliche, bei der Honigbiene meines Wissens bislang 
noch nie beobachtete Missbildung des Kopfes und die gleichzeitig 
recht häufige Deformierung des Abdomens offensichtlich mit einer 
ganz regelwidrigen Entwicklung und Verschiebung des Darmkanals 
in enger Beziehung stehen. Um das Wesentliche dieser Fehlbildung 
verständlich darlegen zu können, dürften zunächst einige kurze 
Ausführungen über die normale Entwicklung des Bienendarmes 
während der Postembryogenese angezeigt sein. 

Der Darmtrakt der Honigbiene macht im Verlaufe der post- 
embryonalen Entwicklung tiefgreifende morphologische und histo- 
logische Umwandlungen durch, die von Oertel (1930), Kusmenko 
(1940), Lotmar (1945) und Dobrovsky (1951) ausführlich beschrie- 
ben worden sind. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Mutten- 
zer-Anomalie interessieren uns hier nur die topographisch-anato- 
mischen Verhältnisse bei den verschiedenen Entwicklungsstadien. 
Der Larvendarm (Abb. 2, A) ist sehr einfach gebaut. Der ekto- 
dermale Vorderdarm (Stomodaeum, Vd) führt von der Mund- 
Öffnung (m) als kurzes, noch wenig differenziertes Rohr in den 
mächtig entwickelten und weitlumigen entodermalen Mitteldarm 
(Mesenteron, Md), welcher sich vom Prothorax bis in das 11. Körper- 
segment ausdehnt und hinten blindgeschlossen ist. Der ebenfalls 
noch kurze, ektodermale Hinter- oder Enddarm (Proctodaeum, Ed), 
in dessen kelchartig erweitertes Vorderende die vier larvalen Harn- 
gefässe (Hg) einmünden, besitzt ein enges Lumen und verläuft in 
einer S-förmigen Schleife zum After (a). Erst gegen das Ende der 
Larvenzeit öffnet sich der Verschluss zwischen dem Mittel- und 
Enddarm vorübergehend, damit die Bienenlarve vor dem Spinnen 
des Kokons ihren Darm entleeren kann. Bei der verpuppungs- 
reifen Larve, d. h. im sogenannten Streckmadenstadium (Abb. 2, B), 
wird der Vorderdarm länger und reicht bis in das 4. Körpersegment. 
Histologisch lassen sich bereits der Schlund (S), die Speiseröhre (Sp) 
und die zukünftige Honigblase (H) voneinander abgrenzen. Die 



258 



W. FYG 



auffallendste Veränderung zeigt der Mitteldarm (Md). Unmittelbar 
nach der Defäkation und der Abstossung des larvalen Epithels 
fällt er zusammen und bildet nun ein englumiges Rohr, an welches 
der auch wesentlich länger gewordene Enddarm (Ed) anschliesst. 



B 




Abb. 2. 

Die normale, postembryonale Entwicklung des Darmkanals der Honigbiene 

(schematisch) 
A : Larve (Rundmade); B: Streckmade; C: 2% Tage alte Arbeiterinnenpuppe; 

l) : 4 Tage alte Arbeiterinnenpuppe, 
a: \ n us: Ed: Proctodaeum; II: Jngluvies; Hg: Malpighi'sche Gefässe; K: 
Kopf; Kb: Rectum; m: Mund; Md: Ventriculus; S: Pharynx; Sp: Oeso- 
phagus. Yd : Sloniodacum; Z: Proventriculus. 



Kurz nach der Verpuppung beginnt der Mitteldarm, sich wieder zu 
erweitern; sein konisches Vorderende liegt zu dieser Zeit noch im 
Brustabschnitl und erreicht die Grenze zwischen Meso- und Meta- 
bhorax; analwärts endigl er im 8. Körpersegment. Vom zweiten 



EIGENARTIGE ENTWICKLUNGSANOMALIE DER HONIGBIENE 259 

Puppentag hinweg zieht sich der Mitteldarm normalerweise mit 
einer leichten Biegung in das Abdomen zurück. Bei einer 2 1/2 Tage 
alten Arbeiterinnenpuppe (Abb. 2, C) findet man deshalb die 
Vereinigungsstelle zwischen dem stark verlängerten, den Thorax 
fast geradlinig durchziehenden Vorderdarm und dem Mitteldarm 
in der Regel im oder dicht hinter dem Petiolus 1 . Dementsprechend 
erfahren auch die Honigblase (H) und der sich nun differenzierende 
Zwischendarm oder Proventriculus (Z) in der Brust eine Ver- 
schiebung nach hinten. Der Enddarm ist in diesem Stadium in drei 
Abschnitte gegliedert, nämlich in den trichterförmigen, an den 
Mitteldarm anschliessenden Pylorus, den Dünndarm (Dd) und in 
die Kotblase (Rectum, Kb). An der Grenze zwischen Mesenteron 
und Pylorus münden die imaginalen Harngefässe als ziemlich 
lange, dünne Schläuche in den Darm ein. Die Dislokation der Honig- 
blase und des Zwischendarmes nach hinten findet erst bei der 3 1/2 
bis 4 Tage alten Puppe (Abb. 2, D) ihren Abschluss; sie liegen dann 
beide im vordersten Teil des Abdomens. Der Mitteldarm (Md) und 
der Dünndarm (Dd) bilden infolge ihrer zunehmenden Länge im 
Hinterleib schliesslich einfache Schleifen und zwar der erstere eine 
solche im Uhrzeiger-, der letztere im Gegenuhrzeigersinn 2 . Damit 
sind die charakteristischen Lageänderungen der verschiedenen 
Darmabschnitte und die Gestaltung des Darmtraktes im wesent- 
lichen abgeschlossen. 

Die abnormen Muttenzer-Bienenpuppen (Abb. 1, B und C) 
zeigen nun hinsichtlich der Ausbildung des Darmes höchst eigen- 
artige, von der Norm stark abweichende Verhältnisse. Bei ihnen 
ist die ordentliche Verlagerung der Honigblase, des Proventriculus 
und des Mitteldarmes in den Hinterleib entweder ganz unterblieben 
oder hat gerade in entgegengesetzter Richtung, also kopfwärts 
stattgefunden. Das gilt sowohl für den Puppentyp B als auch für 
den Typus C, welche beide nach meinen Untersuchungen trotz der 
unterschiedlichen Form des Abdomens lediglich zwei verschiedene 
Ausbildungsgrade der nämlichen Abnormität darstellen. 



1 Unter „Petiolus" ist hier die Einschnürung zwischen Brustabschnitt 
und Hinterleib zu verstehen; sie entspricht der Grenze zwischen dem 1. und 
2. Abdominalsegment (Snodgrass, 1956). 

2 Bei der Bienenkönigin ist in einigen Fällen auch ein inverser Darm- 
verlauf beobachtet worden (Gontarski, 1937; Fyg, 1948, 1963). Ob ein Situs 
inversus des Darmes bei den Arbeitsbienen ebenfalls vorkommt, ist nicht 
bekannt. 



260 



W. FYG 



Die Abb. 3 veranschaulicht einen schematisierten, aus einer 
vollständigen Schnittserie rekonstruierten Längsschnitt durch eine 
junge, ungefähr 2 bis 3 Tage alte Muttenzer-Arbeiterinnenpuppe 
vom Typus B mit einem äusserlich normalen Hinterleib. Das Ober- 
und Unterschlundganglion (Cgi, Sbgl) befinden sich in der etwas 
aufgetriebenen Kopfkapsel am rechten Ort und sind nicht miss 
bildet. Das gleiche gilt für den Pharynx (Ph) und den die Schlund- 




Abb. 3. 

Längsschnitt durch eine Muttenzer-Arbeiterinnenpuppe 
mit äusserlich normalem Abdomen 
(Rekonstruktion, schematisiert) 
A: Anus; Agi: Abdominalganglien; Ant: Antenne; B 1 B 2 B 3 : Ansatz des 
ersten, zweiten und dritten Beines; Cgi: Cerebralganglion ; Dd: Dünn- 
darm; Hbl: Honigblase (Jngluvies); Md: Mitteldarm (Ventriculus) ; Mp: 
Malpighi'sche Gefässe; Oc: Ocellus; Oes: Oesophagus; Ph : Pharynx; 
Pyl: Pylorus; R: Rectum; Rp Rectalpapillen; Sbgl: Suboesophageal- 
ganglion; Sc: Scutum; Set: Scutellum; St: Stachel; Thgi Thg 2 : Thoracal- 
ganglien; V: Proventriculus. 



kommissur durchziehenden Oesophagus (Oes). Die Honigblase 
(II bl) und der anschliessende Proventriculus (V) zeigen nun aber 
bereits eine deutliche Verschiebung, indem sie im Thorax nicht in 
der geradlinigen Fortsetzung der Speiseröhre verlaufen, sondern 
m der Mil telbrusl über dem zweiten Thoracalganglion (Thg 2 ) und 
innerhalb der normal entwickelten Brustmuskulatur eine starke 
Biegung aufweisen. Dieser abnorme Verlauf dürfte darauf zurück- 
zuführen sein, dass sich di^i auffallend kurze Mitteldarm (Md) bei 
diesen Puppen niehi in der ordentlichen Weise in das Abdomen 
zurückgezogen hai : er is1 vielmehr regelwidrig im hintern Teil des 
Brustabschnittes, d.h. im Metathorax und Propodoum verblieben 



EIGENARTIGE ENTWICKLUNGSANOMALIE DER HONIGBIENE 



261 



und hinderte so offenbar die vor ihm liegenden Abschnitte des Vor- 
derdarmes an der natürlichen Streckung und Lageänderung. Den 
Pylorus (Pyl) mit den einmündenden imaginalen Harngefässen 
(Mp) finden wir ebenfalls an einem absonderlichen Ort, nämlich 




0.5 mm 



Abb. 4. 

Sagittalschnitt durch die Kopfkapsal einer normalen 
Muttenzer- Arbeiterinnenpuppe 
A: Antenne; Ci: Cibarium (Praeoralhöhle) ; Cip: Clypeus; Cp: Corpus peduncu- 
latum (Pilzkörper); F: Fettkörperzellen; Fr: Frons; H: Halsregion; L.olf: 
Lobus olfactorius; Oc: Ocellus; Oes: Oesophagus (Anschnitt); Pr: Proto- 
cerebrum; Sbg: Suboesophagealganglion. 



dicht hinter dem Petiolus ganz vorne im Abdomen statt im 3. Hin- 
terleibssegment 1 . Das Abdomen wird dementsprechend nur vom 
völlig gestreckten Dünndarm (Dd) und der Kotblase (R) durchzogen. 
Die Muttenzer-Bienenpuppen vom Typus C mit dem auffallend 
verkürzten Hinterleib zeichnen sich durch einen noch viel eigenar- 
tigeren, ja geradezu grotesken Darmverlauf aus. Bei ihnen ist 



1 Da sich bei den Hymenopteren das erste Abdominalsegment als Pro- 
podeum mit dem Thorax vereinigt, haben wir es beim dritten, sichtbaren 
Hinterleibssegment in Wirklichkeit mit dem vierten abdominalen Segment 
zu tun. 



262 



W. FYG 



nämlich der Darmtrakt im Körper vielfach so weit nach vorn 
verschoben, dass er zum grössten Teil in der stark aufgetriebenen 
Kopf kapsei und im Thorax liegt! Die Abb. 4 zeigt einen Sagittal- 
schnitt durch den Kopf einer normalen, die Abb. 5 einen solchen 
durch die Kopfkapsel einer hochgradig abnormen Muttenzerpuppe. 




0.5mm 

Abb. 5. 

Sagittalschnitt durch die Kopfkapsel einer abnormen 
Muttenzer- Arbeiterinnenpuppe 
dbg: Cerebralganglion; Dd: Dünndarm; F: Fettkörperzellen; H: Halsregion: 
Md: Mitteldarm (Ventriculus) ; Mp: Malpighi'sche Gefässe; Oc: Ocellen: 
Pyl: Pylorus; Thg: erstes Abdominalgangiion; Vd : Vorderdarm (Oeso- 
phagus und Proventriculus) . 



Ein Vergleich der beiden Schnittbilder lässt sofort erkennen, dass 
bei der missbildeten Puppe das Gehirn (Gbg) an die Stirnwand 
verlagert und sieht lieh zusammengedrückt ist. Hinter ihm finden 
wir, eingebettel in Fettkörperzellen (F), einen scheinbar kaum zu 
entwirrenden Knäuel von Dannschlingen, welche im dargestellten 
Schnitl teils längs, teils quer getroffen sind. Da sich die einzelnen 
Darmabschnitte histologisch deutlich voneinander unterscheiden, 



EIGENARTIGE ENTWICKLUNGSANOMALIE DER HONIGRIENE 263 

ist es ohne weiteres möglich, in den Schnittpräparaten den Vorder- 
darm (Vd), den Mitteldarm (Md) und den Dünndarm (Dd) zu iden- 
tifizieren; sie zeigen übrigens trotz der Agglomeration einen nor- 
malen Feinbau. Die Verlagerung des Darmes nach vorn hat bei 
diesen Muttenzerpuppen einen solchen Grad erreicht, dass sich 
auch der Pylorus (Pyl) mit den einmündenden Malpighi'schen 
Gefässen im hintern, ventralen Teil der Kopfkapsel befindet. Von 
hier ziehen der Dünndarm (Dd) und die schlauchförmigen imagi - 
nalen Harngefässe (Mp) durch den Hals (H) und die Brust bis in 
den Metathorax. Bereits im Propodeum beginnt sodann der End- 
abschnitt des Hinterdarmes, die Kotblase, welche als sichtlich 
verengtes Rohr durch den Petiolus führt und von da bis zum After 
fast geradlinig verläuft. Es ist eigentlich gar nicht erstaunlich, dass 
bei einer so extremen Verschiebung des Darmtraktes nicht nur die 
Kopfkapsel aufgetrieben, sondern auch das Abdomen mehr oder 
weniger stark deformiert wird. Man muss nämlich bedenken, dass 
das Rectum im letzten Segment am Analring befestigt ist. Unter 
diesen Umständen kann der Enddarm dem Zug in oraler Richtung 
wohl nur folgen, wenn er die terminalen Abdominalsegmente hinter 
sich nachzieht. Auf diese Weise dürfte sehr wahrscheinlich die 
sonderbare Verkürzung und Invagination des Hinterleibes, wie sie 
viele Muttenzer-Bienenpuppen zeigen, zustande gekommen sein. 
In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, dass mit dem End- 
darm nachweislich auch noch andere Abdominalorgane nach vorn 
verschoben worden sind. Das trifft sowohl für die fünf Abdominal- 
ganglien als auch für die Ovaranlagen zu, welche bei einigen unter- 
suchten Puppen mit stark eingezogenem Hinterleib unter dem Vor- 
derende des Rectums im Propodeum des Brustabschnittes liegen. 

Zwei Muttenzerpuppen erwiesen sich bei der Untersuchung 
gewissermassen als Verbindungsglieder zwischen den beiden soeben 
beschriebenen Typen B und C. Bei ihnen reicht nur ein kleiner Teil 
des Mitteldarmes in die Kopfkapsel hinein. 

Es stellt sich natürlich sogleich die Frage nach der Ursache dieser 
höchst seltsamen Entwicklungsanomalie. Leider kann ich darüber 
nichts aussagen. In der Fachliteratur wird die normale Verschie- 
bung der Honigblase und des Proventriculus nach hinten und die 
Schleifenbildung des Mittel- und Dünndarmes im Abdomen mit 
dem zunehmenden Längenwachstum des Darmtraktes während der 
postembryonalen Entwicklung erklärt. Sicherlich müssen dabei 



264 W. FYG 

aber noch andere Faktoren eine wesentliche Rolle spielen. Bei der 
Honigbiene hat sich meines Wissens bis jetzt noch niemand mit 
diesem entwicklungsphysiologisch interessanten Problem näher 
beschäftigt. Vielleicht gibt die vorliegende kurze Beschreibung der 
Muttenzer-Anomalie die Anregung dazu. 



RESUME 

Une anomalie de développement de l'abeille est décrite, qui fit 
son apparition en juillet 1957 dans le couvain d'une colonie suspecte 
d'un rucher de Muttenz (Bâle-Campagne). Un grand nombre de 
pupes affectaient une tête étrangement ballonnée, anormalement 
grande et parfois aussi un abdomen raccourci de façon frappante. 
Les examens anatomiques et histologiques révélèrent que la mal- 
formation de la tête et la difformité de l'abdomen sont en corrélation 
très étroite avec un développement absolument anormal du canal 
intestinal. L'origine du trouble est inconnue. 

SUMMARY 

A developmental anomaly of the honeybee is described. This 
anomaly appeared in July 1957 at an apiary in Muttenz (Canton 
Basle-Land) by the brood of a colony suspected of disease. Nume- 
rous pupae had a peculiarly dilated, abnormally big head and 
mostly also a surprinsingly shortened abdomen. The anatomical 
and histological examinations showed that the malformation of the 
head and abdomen are closely related with an abnormal develop- 
ment of the intestinal canal. The cause of the developmental 
disturbance is not known. 

ZITIERTE LITERATUR 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 267 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 15. — Mars 1964 



Development of the third eye in the lizard 
Sceloporus occidentalis 

by 

Richard M. EAKIN 

Department of Zoology, University of California, Berkeley 

With seven text figures. 



Dedicated to Professor Fritz Baltzer 
in honor of his scientific achievements 
and in appreciation of his personal 
kindness to the author. 

Although the morphogenesis of the reptilian parietal (third) 
eye, especially its early developmental relationship to the epiphysis 
or pineal gland, has been studied by several investigators (see 
Steyn, 1957), some points remain obscure. Hopefully this paper 
will cast light on three of them, namely: the lateral origin of the 
third eye, the source of the parietal nerve, and the possible role of 
organizers. 

MATERIALS AND METHODS 

Adults and embryos of the Western Fence Lizard, Sceloporus 
occidentalism were used in these studies, the former captured in the 
Berkeley hills by a noose of copper wire (Eakin, 1957), the latter 
developed from eggs laid in terraria by gravid females collected 
in the field. Serial paraffin sections stained with hematoxylin 
and eosin were prepared from embryos fixed in Bouin's solution 
at several stages of development from the formation of the primary 
epiphyseal diverticulum to full differentiation of the parietal eye. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 20 



2'.iN R. M. E AKIN 

The heads of two adults with anomalies of the third eye were simi- 
larly handled for light microscopy. In experiments on nerve 
degeneration the meninges and parietal nerve of adult lizards 
were cut transversely a few tenths of a millimeter posterior to the 
third eye by means of a microscalpel (Burch 1942), after reflection 
of the overlying skin. Segments of the nerve anterior and posterior 
to the incision were later removed, fixed in Dalton's solution 
(D Alton 1955) and prepared for electron microscopy following the 
procedures described in previous studies (Eakin and Westfall 
1960; Eakin, Quay and Westfall 1961), except that the epoxy 
resin, Epon, and lead stains were employed. 



RESULTS 

1. Lateral origin of the parietal eye. One of the embryos of 
Sceloporus occidentalis studied had been fixed at the time of cons- 
triction of the primary epiphyseal vesicle into the prospective 
parietal eye and the presumptive pineal organ. The stage corres- 
ponded approximately to that in Cordylus polyzonus described and 
figured by Steyn (1957) as stage G (see Steyn's Fig. 4, p. 247). 
Figs. 1 to 3 of this paper are cross sections of the epiphyseal diverti- 
culum of the above embryo at the following levels: Fig. 1, through 
the parietal vesicle, already showing evidence of differentiation of 
lens (Is) and retina (r) ; Fig. 2, through the presumptive epiphysis just 
anterior to the canal connecting the pineal lumen (c) and the third 
ventricle of the diencephalon; and Fig. 3, through the zone of 
constriction between the parietal and pineal parts of the diverti- 
culum. The reader will observe that the diverticulum is asym- 
mel lical in the region of the constriction (Fig. 3), a feature which I 
believe to be significant. The lumen is to the left of the midline. 
The asymmetry of the embryo's heart and gut were used to identify 
righi and left sides of the body. It will be observed, moreover, 
t liai much of the right wall of the tube, specifically between the two 
arrows, is darker than the rest of the diverticulum. That this 
darker pari (oui lined in ink) is the anterior end of the epiphysis 
i- clear as one traces it section by seel ion. The remainder of the 
tube, mostly to the left, Is prospective parietal eye. Finally, the 
parietal vesicle itself lies slightly to the left of the midline (indi- 



THIRD EYE IN THE LIZARD 269 

cated by arrow in Fig. 1), not only in this specimen but in older 
embryos. The parietal vesicle in Sceloporus occidentalism therefore, 
appears to be "budded" from the left side of the epiphyseal diverti- 
culum. 

2. Origin of parietal nerve. It is well known that if a nerve 
fiber is severed the proximal segment (i. e. the part between the 
incision and the nerve cell body) survives and regenerates, whereas 
the distal segment undergoes Wallerian degeneration. Gutting the 
parietal nerve in a lizard and examining the pieces of the nerve 
anterior and posterior to the incision for degenerative changes 
should permit one to determine the location of the nerve cell bodies 
of the neurones which form the nerve. If degeneration occurs 
rostral to the transection, the nuclei lie in the brain. If, on the 
other hand, it is found caudal to the incision, the nuclei are situated 
in the retina of the eye. The latter alternative was shown to 
be true by a study of severed parietal nerves in a series of ten 
animals. 

Fig. 4 is a low power electron micrograph of the anterior piece of 
a severed parietal nerve in an adult Sceloporus occidentalis four days 
postoperative. The nerve fibers are essentially normal in appea- 
rance (c/, Fig. 20, Eakin and Westfall 1960), except for one 
feature, namely, dense granules (g) scattered in the axoplasm of 
many fibers, especially the larger ones. Normally these granules 
are associated with stacks or whorls of cisternae (Eakin 1963), 
like those (s) seen in one fiber in Fig. 4. The posterior segment of 
the parietal nerve in the same animal shows marked degeneration 
(Fig. 5). Most of the nerve fibers have disappeared and those that 
remain exhibit the same pathological changes observed in Wallerian 
degeneration in mammals (see Glimstedt and Wohlfart 1960; 
Lee 1963). They are: swelling and aggregation of mitochondria 
(m), dilation of tubules or vesicles (v) and, in final stages of break- 
down, fragmentation of organelles (/). The sheath cells also show 
changes: enlargement and probable increase in number, accumu- 
lation of small dense granules (g), appearance of large lipid (?) 
droplets (dp), and a marked increase in the number of pigment 
granules (pg). The last feature was observed earlier in a study 
of the nerve in parietalectomized lizards (Eakin and Stebbins 
1959). The conclusion seems clear: the nerve cell bodies of the 



THIRD EYE IN THE LIZARD 



271 




Fig. 1 and 2. 

Cross-sectional views of presumptive parietal eye (Fig. 1) and pineal organ 
(Fig. 2) of the primary epiphyseal diverticulum in an early embryo of 
Sceloporus occidentalis. 

c, lumen of the organs; co, prospective cornea; d, roof of diencephalon; ep, 

presumptive epiphysis or pineal organ; Is, lens of eye in early stage of 

differentiation; pe, presumptive parietal eye; r, future retina. Arrow on 
Fig. 1 indicates the midline of the embryo. 

Fig. 3. 

Cross-sectional view of the primary epiphyseal diverticulum of the same 
embryo shown in Figs. 1 and 2 at the level of junction of presumptive 
parietal and pineal organs. 

c, cavity of diverticulum (note small size and position on the left) ; d, dien- 
cephalic roof; ep, anterior end of prospective epiphysis; pe, prospective 
parietal eye. Arrows and line indicate boundaries between pineal (right) 
and parietal (left) organs. 



neurones which constitute the parietal nerve lie in the retina of 
the eye. 

3. A developmental anomaly. The parietal eyes of several 
hundred Sceloporus occidentalis have been examined in one way or 



272 



R. M. EAKIN 



another at Berkeley in recent years. Two instances of incomplete 
separation of the parietal and pineal divisions of the epiphyseal 
diverticulum have been observed. One specimen, a sub-adult male 




Fig. 4. 

Low power electron micrograph of anterior segment <»r parietal nerve of aduli 
S. occidentaliß four days after transe« lion. Cross-sectional view of about 
half of i he nerve fibers. 

g granules; /. . bundle of collagenous fibers; m, mitochondria; n, nucleus of 
heath cell: />. perineurium; s, slack of cisternae with granules. 



THIRD EYE IN THE LIZARD 



273 



(snout-vent length of 44 mm.), was captured by my colleague, 
Robert C. Stebbins, near Berkeley in the course of our study on the 
effects of ablation of the parietal eye (Stebbins and Eakin 1958). 



P9^1 





Fig. 5. 

Low power electron micrograph of posterior segment of same parietal nerve 
shown in Fig. 4. Cross-sectional view of entire nerve. 

dp, osmophilic droplet (lipid ?) ; /, fragments of organelles; g, small granules; 
k, collagenous fibers; m, mitochondria, swollen and aggregated; n, nuclei of 
sheath cells ; nu, nucleolus ; p, perineurium ; pg, pigment granules ; c, vesicles. 



M. EAKIN 



Stebbins' field notes contain this entry: "no parietal eye what- 
soever: no corneal elevation or transparency. Lizard otherwise 
normal.*' The head of this animal was later sectioned by 
Dr. Robert Ortman who was then associated with us on the pro- 
ject. We discovered that actually a third eye was present but 
attached to the apex of the epiphysis (Fig. 6). Instead of separa- 
ting from the pineal organ and " migrating " anteriorly to its 
definitive position above the cerebrum and just beneath the skin, 
it remained at its site of origin at the diencephalic level and inside 
the meninges and bony cranium. Normally, the skin above the 
parietal eye is differentiated into a transparent cornea, having a 
relatively thick epidermis and a relatively thin and loose dermis 
containing no chromatophores and a markedly reduced number of 
collagen fibers. In this specimen, however, the integument at the 
usual site of the parietal eye was unspecialized, consisting of nor- 
mally thin epidermis and thick dermis with a full complement of 
collagen fibers, melanophores and lipophores (see Eakin, Quay 
and Westfall 1961). These features account for the lack of 
transparency of the parietal area noted by Stebbins in the living 
animal. On the other hand, a large parietal fontanelle in the roof 
of the cranium was present as is typical of sub-adult fence lizards. 

Fig. 7 shows the ectopic parietal eye at higher magnification. 
It is fully differentiated into lens (Is), capsule (ca) and a retina (r) 
containing normal sensory, supportive (pigmented) and ganglion 
(gc) cells arranged in typical anatomical relationships, except at the 
point of attachment of the eye to the tip of the epiphysis. The 
zone of junction between the retina and the epiphyseal epithelium 
is somewhat disorganized. The parietal and pineal lumens are not 
continuous, but the capsules of the two organs are smoothly fused. 
Although the nerve fibers were not identified in the hematoxylin 
and eosin stained sections, I have no doubt that some of the fibers 
a1 x in Fig. 7 are axons of ganglion cells in the eye and that they 
extend along the anterior face of the epiphysis, the normal course of 
t be pariel a] nerve. 

\ second specimen (not figured) was an adult male the head of 
which was sectioned and stained with the periodic-acid-Schiff 
(PAS) technique in connection with another study (Eakin, Steb- 
bins and WiLHOFT 1959). The parietal eye appeared normal 
under external observations, but it was found later upon micro- 



THIRD EYE IN THE LIZARD 




sassä&l 



Fig. 6. 

Sagittal view of epiphyseal complex of an adult S. occidentalis showing an 
ectopic parietal eye (pe) attached to the tip of the epiphysis (ep). 

bs, blood sinus; cr, cranium; ds, dorsal sac; mg, meninges. Anterior is to the 
reader's left, posterior to the right. 



276 



R. M. EAKIN 




Fig. 7. 
Higher magnification of the parietal eye shown in Fig. 6. 
'• lumen of eye; ca, capsule; ep t tip of epiphysis; gc, ganglion cell; Is, lens; 
i . retina ; x t fibers, some of which are probably nerve Pibeis (parietal nerve). 



THIRD EYE IN THE LIZARD 277 

scopical examination to be connected to the tip of the epiphysis 
which in the course of development had become exceedingly 
elongated. Normally the eye lies between one to three millimeters 
anterior to the epiphysis. The two organs are connected by the 
slender parietal nerve running on the under surface of the meninges. 
In this specimen the epiphysis itself continued forward as a narrow 
tube (0.1 mm. in diameter) to within 10fx of the parietal eye. The 
short gap between the two organs contained connective tissue and 
the parietal nerve. The latter emerged from the postero-ventral 
surface of the eye and extended along the ventral (anterior) side 
of the epiphysis. Professor Stebbins has shown me some of his 
sections of an alligator lizard, Gerrhonotus multicarinatus , in which 
the normal relationship of epiphysis and parietal eye is very similar 
to that just described. The same picture is also normally found 
in certain other lizards (see Schmidt 1909). 



DISCUSSION 

Problem of symmetry. The parietal eye and its homologue in 
other vertebrates, such as the amphibian frontal organ, are often 
referred to as the parapineal organ (see Tilney and Warren 1919). 
The basic anatomical and developmental relationships between 
this body and the pineal organ have long been a subject of specu- 
lation by anatomists, embryologists, and paleontologists. Atten- 
tion has been given particularly to the question: were they origi- 
nally — in the ancestral vertebrate — a pair of bilaterally arranged 
diencephalic diverticula? Those who answer affirmatively point 
to the following evidence. 1. The course of the parietal nerve is 
to one side of the midline, whereas the pineal tract lies on the oppo- 
site side. Some investigators traced the parietal nerve along the 
left side of the head and into the left habenular ganglion (see 
Bargmann 1943); others, working usually on different species, 
found it on the right side and connected to the right habenular 
ganglion (see Gladstone and Wakeley 1940). 2. Another 
argument for the bilateral origin of the epiphyseal organs is the 
presence in the fossils of certain Devonian fishes of two foramina 
transversely oriented in the diencephalic region of the cranium 
(Edinger 1956). 3. Several workers have demonstrated that the 



278 R. M. EAEIN 

parietal eye and epiphysis in certain reptiles arise from separate, 
side-by-side evaginations of the neural tube. Dendy's work on 
Sphenodon (1911) is especially convincing. In this form the 
parietal eye develops on the left side as does also the parietal nerve. 
Bilateral epiphyseal outgrowths have been demonstrated also in 
fishes (Hill 1891, 1894; Locy 1894), in amphibians (Cameron 
1903a), and in birds (Cameron 19036). Finally, Van de Kamer 
(1949) has shown that the median epiphyseal diverticulum in 
anurans is formed by the fusion of paired anlagen. 

Several investigations, on the other hand, do not support the 
theory of bilateral origin of pineal and parapineal organs because 
they show that the two structures arise from a pair of diencephalic 
diverticula, both of which lie in the midline (see Gladstone and 
Wakeley 1940). The anterior evagination in many reptiles 
becomes the parietal eye, the posterior one the epiphysis. Inci- 
dentally, Steyn (1957) correctly points out that the anterior vesicle 
contributes additionally to the cephalic part of the epiphysis. 
Other workers also cast doubt on the above theory because they 
trace the pineal and parapineal organs to a single median out- 
pocketing of the forebrain (see Gladstone and Wakeley 1940). 
I agree with Steyn (1957, p. 236) that " whether there are one or 
two primordia [I believe that it is largely a matter of interpretation] 
it appears that the development always includes a phase in which 
the parietal organ becomes separated from the epiphysis by a 
process of constriction." But this question should be raised: does 
the parietal vesicle exhibit any tendency toward a constriction to 
one side of the midline? 

Most published figures showing the early stages in the develop- 
ment of the parapineal and pineal diverticula in reptiles present a 
sagii tal view, which would not reveal a bilateral pairing of the two 
organs. Dendy (1899, 1911), as mentioned earlier, found that in 
Sphenodon " the position of the primary parietal vesicle to the left 
of the middle line is very remarkable, and appears to be constant " 
(1899, p. 114). Nowikoff (1910) illustrates a cross-sectional view 
of id«' epiphyseal rudiment (plate III, Fig. 2) which appears asym- 
metrica] to me hut he makes no comment on the point. In this 
paper I bave shown that in an embryo of S celo por us occidentalis 
the parietal vesicle was constricted from the left side of the epi- 
physeal diverticulum. Unfortunately only one embryo of this 



THIRD EYE IN THE LIZARD 279 

critical stage was available, but in older embryos I found the 
parietal eye, now separate from the epiphysis, to the left of the 
midline. Dendy noted the same feature in Sphenodon. These 
observations plus the evidence of two side-by-side epiphyseal 
outgrowths in other vertebrates and the many records of the course 
of the parietal nerve on one side of the midline suggest to me that 
the parapineal and pineal organs are fundamentally bilaterally 
paired structures, but that in the course of evolution the rostral 
displacement of the former has almost obliterated its ancestral 
parasagittal position. 

Origin of parietal nerve. The parietal nerve was described 
by several nineteenth century workers (e.g. Strahl and Martin 
1888). Contemporary investigators (e. g. Steyn 1957; Roth and 
Braun 1958) concluded, however, that the nerve although present 
in the embryo degenerates in the adult. It was shown recently 
by light microscopy that the nerve in the adults of several lizards 
persists (Eakin and Stebbins 1959) and it was proved to be a true 
nerve in one of them by electron microscopy (Eakin and Westfall 
1960). In Sceloporus occidentalism the same form used in this study, 
we found that the adult nerve consists of about 250 non-medullated 
fibers. Occasionally we find a few medullated fibers. Although 
the fibers were thought to be the axons of the ganglion cells 
this point could not be established with certainty. The develop- 
mental source of the parietal nerve still remained an unsolved 
problem. 

Many workers (e. g. Nowikoff 1910) believed that the fibers 
of the nerve arise from ganglion cells in the retina of the third eye 
just as in the lateral eyes the axons of the ganglion cells form the 
optic nerve. Other investigators, both early (e. g. Béraneck 1887, 
1892) and recent (e. g. Steyn 1959), thought that the parietal nerve 
originates in the brain. I hope that the second part of this study, 
namely, the electron microscopy of the severed parietal nerve in 
S. occidentalism clearly establishes the retina of the third eye as the 
source of the fibers in the nerve. The segment of the nerve posterior 
to the point of severance degenerated following surgery, whereas 
the anterior segment (i. e. between the incision and the eye) was 
essentially normal. Were the nerve cell bodies of these neurones 
situated in the brain, one would expect the reverse picture: dege- 
neration anterior to the cut, normal nerve posteriorly. 



280 R. M. EAKIN 

The precise origin of the nerve fibers is probably the ganglion 
cells, which can be identified by the large size of their nuclei (gc, 
Fig. 7) and by certain cytological and cytochemical characteristics 
(Eakin, Quay and Westfall 1961). In S. occidentalis it is esti- 
mated that there are about 250 of these cells in the retina of the 
parietal eye, each sending an axon into the parietal nerve (Eakin 
1960). Although the possibility that some fibers come directly 
from photoreceptoral cells (see Fig. 10 in Trost 1953) has not been 
excluded, it seems unlikely to me. 

Developmental anomalies. The two instances of abnormal 
development of the parietal eye described here permit one to draw 
the following conclusions regarding the developmental mechanics 
of the organ. 1. The differentiation of the eye is not dependent 
upon the attainment of its normal definitive position above the 
telencephalon, external to the meninges, and in intimate association 
with the integument (see Fig. 2 of Stebbins and Eakin 1958, or 
Fig. 1 of Eakin and Westfall 1959). One observes that all cell 
types in the ectopic eye shown here (Figs. 6 and 7) develop fully 
and in typical morphological relationships with one another even 
though the organ failed to separate from the epiphysis and lies 
below the meninges and bony cranium at the diencephalic level 
of the brain. Schmidt (1909) described an embryo of Lacerta 
vivipara in which a parietal vesicle although still attached to the 
epiphysis was differentiating a lens. Schmidt's description is very 
brief and his figure is only an outline drawing. I conjecture, 
however, that had that Lacerta embryo completed development 
the picture of its epiphyseal complex would have been very similar 
to the one presented here. 

2. The second conclusion is a corollary of the first: the parietal 
eye appears to be a self-differentiating system. By that I do not 
exclude the possibility of inductive factors operative before or at 
the time of formation of the primary epiphyseal diverticulum. It 
seems to me, however, that the third eye arises from an independent 
arid definitely circumscribed anläge. Not only does the ectopic 
eye figured here exhibit normal differentiation morphologically, 
histologically, and cytologically, but the boundary between eye 
and epiphysis is dear except for the connective tissue capsules of 
the two organs which blend smoothly, and with the exception of 
some irregularities in the retina at the zone of junction with the 



THIRD EYE IN THE LIZARD 281 

epiphysis. The latter represents, in my opinion, the effect of 
atypical mechanical factors, namely, those resulting from a lack 
of a complete capsule, rather than an integration of parietal and 
epiphyseal organs. In other words, I see no evidence of regulation. 
If the embryonic parapineal and pineal rudiments constituted a 
harmonious equipotential system I should expect a less distinct 
boundary between the two structures and an abnormally large 
(or small) lens or retina; but, as we see, all parts show normal 
proportions. 

The only evidence, known to me, of possible inductive action is 
an instance of an abnormal epiphyseal diverticulum in Anguis 
fragilis described by Trost (1953) in which the pineal part of the 
primary evagination was atypically high and in contact with the 
presumptive epidermis. The dorsal wall of the prospective epi- 
physis looked like the presumptive lens of the parietal eye in normal 
embryos of the same age, according to Trost, because of the paucity 
of cells which appear to be forerunners of sensory elements. There- 
fore she concluded that the epidermis exercises a lens-inducing 
influence upon that part of the primary outpocketing which comes 
in contact with it. Normally this is the prospective lens of the 
parietal eye, but in Trost's atypical embryo it was the dorsal wall 
of the presumptive pineal organ. Without an examination of the 
actual preparations an independent judgement cannot be made, 
but I am not convinced from Trost's drawings that the dorsal 
wall of the very young epiphyseal diverticulum in her embryo is 
indeed differentiating into a lens. Moreover, I note in the literature 
figures showing both pineal and parapineal parts of the normal 
primary diverticulum in intimate contact with the skin ectoderm 
(e. g. Fig. 29 of Plate 25 in Dendy 1911 and Fig. 2 in Steyn 1957), 
yet a lens forms only in the parietal eye. 

3. The differentiation of the cornea, on the other hand, appears 
to be dependent upon the inductive action of the parietal vesicle or 
perhaps more specifically the lens of the third eye. As we have seen 
in the lizard with the ectopic eye described and figured here, the 
integument above the normal site of the eye shows no morphological 
or histological features of a cornea. The reader will recall that in 
the development of the lateral eye the lens is an organizer for the 
cornea (see Mangold 1931). 



282 R. M. EAKIN 

SUMMARY 

i. The early development of the parietal eye in the Western 
Fence Lizard, Sceloporus occidentalism was studied by light micros- 
copy of paraffin sections of embryos of varying age. Evidence is 
presented that the eye arises from the left side of the epiphyseal 
diverticulum. The ancestral relationship of the pineal and para- 
pineal organs is discussed in the light of this observation and those 
of other investigators. 

2. Information on the origin of the nerve fibers in the parietal 
nerve was obtained by electron microscopy of the severed nerve in 
adults of S. occidentalis. The segment of the nerve posterior to 
the transection degenerates suggesting that the nerve cell bodies of 
the neurones which form the nerve lie in the retina of the third eye. 
Thus the nerve grows from the eye to the brain. 

3. Ectopic parietal eyes in two adult fence lizards were des- 
cribed and one of them figured. From these specimens certain 
inferences regarding the developmental mechanics of the eye were 
made: a) The anläge of the eye is definite, circumscribed, and self- 
differentiating, b) The eye is not a harmonious-equipotential 
system, c) The cornea is induced by the parietal vesicle. 

ZUSAMMENFASSUNG 

Bei der Zauneidechse (Sceloporus occidentalis) entsteht das 
Parietalauge aus einer Ausstülpung der embryonalen Gehirnwand, 
welche auf der linken Seite der primären Epiphysenanlage abge- 
schnürt wird. Da nach Durchtrennung des Parietalnerven elek- 
tronenmikroskopisch keine Degenerationserscheinungen im proxi- 
malen Abschnitt des Nerven gefunden wurden, muss man an- 
nehmen, dass die Fasern des Parietalnervs ihren Ursprung im 
• lullen Auge haben und von dort in das Gehirn auswachsen. Es 
weiden ferner zwei Fälle von abnormer Entwicklung des Parietal- 
auges beschrieben; bei diesen fehlt die Cornea. Verf. nimmt an, 
dass die Determination <les Parietalauges früh erfolgt, dass aber 
der auslösende Faktor für die Corneabildunp wahrscheinlich in der 
I jinse zu lokalisieren ist . 



THIRD EYE IN THE LIZARD 283 



RÉSUMÉ 

L'oeil pinéal du Scélopore occidental (Sceloporus occidentalis ) 
se développe à partir d'une évagination de la paroi embryonnaire 
du cerveau. Cette évagination se sépare, du côté gauche de l'ébauche 
épiphysaire. La section des nerfs pineaux n'entraîne aucune dégéné- 
rescence, décelable au microscope électronique, dans la partie pro- 
ximale du nerf. Il faut donc en conclure que les fibres du nerf pinéal 
proviennent du troisième œil et se dirigent de là vers le cerveau. 

L'auteur décrit deux cas d'yeux pineaux anormaux, n'ayant 
point de cornée. Il admet que la détermination de l'œil pariétal 
est précoce et que l'agent inducteur de la cornée se trouve proba- 
blement dans le cristallin. 



ACKNOWLEDGEMENTS 

These studies were supported by grants from the National Science 
Foundation and the United States Public Health Service. I am grateful 
to Mrs. Patricia Baker, Mrs. Roberta Hess, Dr. Robert Ortman, and 
Miss Jane Westfall for assistance in the light and electron microscopy 
of the specimens and in the preparation of the paper. I thank Dr. Robert 
C. Stebbins for permission to describe the ectopic eye in a lizard which 
he collected in the course of our joint field study and Drs. Stebbins 
and W T ilbur B. Quay for a critical reading of the manuscript. 



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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 287 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 16. — Mars 1964 



Fetal stage of a male pseudohermaphrodite l 

by 
Emil WITSCHI 2 and Saylo MUNEMITSU 3 

State University of Iowa, Iowa City, Iowa 

With 1 text figure and 2 plates. 



INTRODUCTION 

The last two or three decades have witnessed a rapidly increasing 
interest in the scientific study of human sex abnormalities. As a 
consequence of more liberal attitudes toward all matters and 
aspects of sex, individuals affected by some abnormality abandoned 
traditional reticence and in increasing numbers sought council 
from doctors and in hospital clinics. It then became obvious 
that functional and morphologic deviations from normal sex occur 
much more frequently than ever had been suspected. Estimates 
range from one percent to one promille, depending largely on 
definition of limits. 

Progress in the analysis of teratogenic causes and mechanisms 
of sex aberrations is marked by several signal discoveries which have 
become of decisive technical assistance in the interpretation of 
clinical cases. The observation by Moore, Graham and Barr 
(1953) that a special chromatin particle occurs almost 
regularly in the nuclei of somatic cells in normal women but only 



1 Supported by grants of the National Science Foundation and the 
National Institutes of Health. 

2 Present address: Anatomical Institute, Faculty of Medicine, University 
of Basel, Basel, Switzerland. 

3 Present address: 18450 Daves Avenue, Monte Sereno, Cal. U.S.A. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964 21 



288 E. WITSCHI AND S. MUNEMITSU 

infrequently in men, furnished a valuable guide in the appraisal 
of the genetic constitution of intersexes. A more detailed cyto- 
genetic analysis became possible after Tuo and Levan (1956) 
had established the normal human chromosome number as 
46, including a pair of sex chromosomes: XX in women, XY in men. 
Parallel with the cytogenetic advances went progress in the mor- 
phogenetic analysis of intersexual types. Most important in this 
field was the discovery by Jost (1947) — supported by experiments 
on rabbit fetuses — that the female pattern of gonaducts and 
external genitalia establishes itself by self-differentiation. 
In the absence of gonads, all fetuses without regard to genetic sex, 
suffer regression of the mesonephric ducts but retain the oviducts 
which differentiate into tubes, uteri and vaginae. On the other 
hand, differentiation of the male pattern depends on the presence 
of normal or implanted male gonads. Human cases of primary 
agonadism may be of XX, XY, or XO sex chromosome constitution; 
their external and internal secondary sex characters are always of 
female castrate type. 

Male pseudohermaphrodism, with which the present 
paper is concerned, is characterized by the coexistence of male 
gonads and female or mixed male and female secondary sex cha- 
racters. This syndrome may possibly be of non-genetic origin in 
some instances, but as a rule it is inherited. Through the coope- 
rative work of Jacobs, Baikie, Brown, Forrest, Roy, Stewart 
and Lennox (1959) it is now established that affected individuals 
have a male chromosome pattern (XY), normal in appearance, 
but carrying a mutant gene either in the X chromosome (sex-linked) 
or in one of their maternal autosomes (sex-limited). Male pseudo- 
hermaphrodites are always unable to reproduce. All recent 
reviewers refer to the fact that usually the testes are small and 
always histologically abnormal (Hauser 1963, Jones and Scott 
L958, Wilkins 1957). The comparative study of types of different 
ages leads to conjecture that the abnormality of the secondary 
genital organs may date back to the second month of intrauterine 
development (stage 34 1 , size 26-45 mm, age 56-70 days) and that 
of the gonads to even younger stages. It is therefore desirable 
to extend the study of the syndrome to early embryonic and fetal 



1 For stage designations see \m\i\\ and Dittmeb 1962. 



FETAL PSEUDOHERMAPHRODITE 280 

stages. The desired abnormal cases can be expected to be found 
only among large collections. 



FETAL HERMAPHRODITE OF 56 mm (TAJ 

When this fetus, obtained after therapeutic abortion, was 
dissected out of the intact chorionic and amniotic membranes and 
preserved, it was judged to be of female sex, on the basis of external 
appearance. Only several months later, as it was prepared for 
sectioning, some doubts arose because an abnormal combination of 
male and female traits was recognized. A picture of the general 
morphology of the case was shown in a report on the Embryology 
of the Uterus (Witschi 1959). 

According to the classical investigation of Spaulding (1921) 
the human external genitalia supposedly are sex-dimorphic already 
in embryos with crown-rump lengths of from 16-38 mm. However, 
it is emphasized that the " approximately final form " of the male 
genitalia becomes established only in fetuses 38-45 mm long. This 
period includes particularly the " merging of the basal portions of 
the urethral folds into the raphe ". Wilson (1926), in a critical 
reinvestigation, comes to the conclusion that though male and 
female types can be distinguished very early, sexing on the basis 
of external appearance is difficult and unreliable in fetuses smaller 
than 40 mm. He found testes in an exceptional case of 50 mm 
with female-type external genitals and therefore holds that only 
in fetuses above 50 mm sex may safely be identified on the basis 
of outside appearance. Szenes (1924) presents similar facts and 
interpretations, but believes that sex can be recognized reliably in 
fetuses from size 18 mm on. 

Evidently our 56 mm fetus with mixed male and female traits 
falls outside the period of normal sex differentiation and the 
standards for male and female anatomy, as set up by all three 
investigators. As in normal females, the phallus points down- 
ward, the glans is round, not of the size and shape characteristic 
for males; the major labia have not shifted anally, as is the case 
with the homologous scrotal swellings in normal males of same size. 
Most remarkable is the persistence of a female-type open urogenital 
vestibule. Internally, testes are present; but undescended, they 



290 E. WITSCHI AND S. MUNEMITSU 

are in the position normally held by ovaries. Consequently, the 
ligaments investing the mesonephric and oviducal rudiments are 
arranged as in normal females. However, the gubernacula are 
well developed and inguinal depressions are quite distinct. As 
sections prove, the oviducts are reduced to vestiges nearly as thin 
as in control males. 

The testes are small, measuring in all directions barely 
more than half the normal dimensions (compare figs. 1 and 2) and 
their volume is only one sixth that of controls. Histologically they 
are underdeveloped. The seminal tubules are few and sparsely 
distributed. The interstitium is deficient, leaving a ragged surface 
of the medullary core toward the relatively thick albuginea. 
Luteinized interstitial cells are scattered through the connective 
tissue (fig. 3), but even their relative number falls behind that in 
control testes (fig. 4). The seminal tubules contain a reduced 
number of spermatogonia (compare figs. 3 and 4) and the sustenta- 
cular cells (of Sertoli) are predominant. The average diameter of 
the tubules with 41 \± is significantly below that of the normal 
control (50 fi). 

The mesonephric bodies are in proportion smaller than those 
of controls (figs. 1, 2). The mesonephric ducts are fully maintained 
and open separately into the urogenital sinus (fig. 5), slightly above 
the end of the vaginal rudiment. The oviducts and the utero- 
vaginal rudiment are nearly as far regressed as in normal males of 
this stage, except for the lowest (vaginal) part. Where it 
approaches the urogenital sinus, it is of the size and structure 
normally seen in females (figs. 5, 6). It has not fused with the 
deferent ducts. 

DISCUSSION 

The small size and the histologic deficiency of the testes of fetus 
TA] evidently are related to its hermaphrodite features. Since in 
the ;il)scnce of gonads the entire secondary sex characters acquire 
the female expression, il is justified to assume that the various 
tonus of male pseudohermaphrodism are the results of different 
• I forces <>! insufficiency of fetal testes. This interpretation is 
graphically expressed in fig. 7. extremely small and inefficient 
( \) may only (•ause preservation of uppermost parts of the 



FETAL PSEUDOHERMAPHRODITE 



291 



deferent ducts, without suppressing the oviducts nor preventing 
their differentiation into tubes, uterus and vagina. They do not 
influence the development of the external genitalia which assume 
the female conformation. The small testicles do not actively 
descend but remain stationary where normal ovaries would be 
located. Possibly some agonadic " women " with XY (male) 

Male Pseudohermaphrodites XY 




Fig. 7. 

Male pseudohermaphrodites. Diagram illustrating in three steps the 
relationship between size (and quality) of testes and inductive performance. 
Black: testes and mesonephric ducts. Cross hatched: derivatives of ovi- 
ducts. White: phallus. Testes remain at the site normal for ovaries (A), 
descend in the inguinal region (B), or into labio-scrotal positions (C). 



chromosome constitution and entirely female secondary sex 
characters might be added at the left of this series. The other 
extreme (C) is represented by cases with relatively large testes 
that descend into the major labia, sometimes creating an impression 
of double scrotal sacs. The mesonephric derivatives, epididymides 
and deferent ducts, are fairly completely preserved, while of the 
oviducts only small vaginal vestiges may persist. The phallus is 
much enlarged but hypospadic, the urethra opens in the perineum. 
Between these extremes range many intermediate forms, here 
(fig. 7) represented by type B. The testes of intermediate size 



292 E. WITSCHI AND S. MUNEMITSU 

have descended into the inguinal region and deferent ducts connect 
with the urethra. The vagina is small, the clitoris slightly enlarged. 
In short, the pattern of the secondary sex organs depends directly 
on size and inductive capacity of the testes. 

Since in families with several affected members the type remains 
surprisingly uniform, one must assume that the abnormal gene 
occurs in several allelic forms or is closely associated with some 
modifiers. 

The described embryo TA X is chromatin-negative hence of XO or 
XY constitution. Since XO individuals only very exceptionally 
have testicular gonad rudiments, it is permissible to assume that 
this case, like the chromosomally studied male pseudoherma- 
phrodites, has a typical male chromosome complement. The 
prevailing assumption among cytogeneticists concerning " the 
function of the X chromosome " gives it the role of " a testis 
determiner " (Polani 1962). However, a number of true herma- 
phrodites with the female XX constitution prove that testicular 
development is possible also in the absence of a Y. A recent 
examination of slides of an ovotestis (case described by Brewer, 
Jones and Culver 1952) shows that the interstitial cells between 
the seminal tubules are chromatin-positive (Witschi and Klinger, 
unpublished). This finding is important because the medulla of 
the primitive gonad from which the interstitium derives, is now 
generally assumed to be the inductor of male differentiation. The 
cattle free martins as well as experimentally sex reversed birds and 
amphibians prove that the function of sex chromosomes is of a 
more restricted and yet more complex nature than usually assumed 
(Witschi and Opitz 1963). Considering that in evolution gono- 
chorism derives from hermaphrodism, and that embryologically 
testes and ovaries develop from ambisexual primordial gonads, 
it becomes quite evident that the " testis determiner " must have 
the prime and possibly the sole function of suppressing the develop- 
iiH'iil of (he cortical component at the time when the gonad reaches 
the proper developmental stage (St. 32). Testis determiners act 
as coil ex suppressors whether it be the sex determining gene 
carried in I lie Y chromosome, or a postgenetic (environmen- 
tal) factor (parabiosis, hormone injection, surgical ablation) that 
causes " sex reversal " i.e. testicular development in a genetic 
female. 



FETAL PSEUDOHERMAPHRODITE 293 

These assumptions conform with the appearance of the testes of 
the pseudohermaphrodite TA r The Y chromosome of paternal 
origin can be assumed to be normal. Sex differentiation has 
evidently taken the normal course. Even though the testes are 
small and otherwise deficient, the cortex has been reduced as in 
normal male fetuses — absorbed by the medulla and integrated 
into the testis. The developmental stage reached by the testes 
is the same as in the control. The defects, due to genes of maternal 
origin, are of different nature. The small number of germ cells 
might possibly have been the primary disturbance; but also the 
reduced size of the mesonephric bodies and of the entire testes may 
be direct genie effects. It seems unlikely that the gene mutation 
is entirely of a quantitative nature: one should expect that a 
reduction by volume of 6 to 1 would produce less noticeable changes 
in the development of the secondary sex characters. Unexplained 
remains the active feminization at the time of puberty, which can 
express itself not only in the growth of the breasts but sometimes 
also in a partially feminine type of pelvis development. 

The above considerations lead to the conclusion that all genes 
directing testicular and ovarial development are located in the 
autosomes and X chromosomes. 

The fact that already at the early stage 35 the testes of the 
present case are so small, indicates that they were deficient from 
the very beginning of gonad development. Stage 35 corresponds 
to the condition reached by the rat at birth. In this species 
Pfeiffer (1935) has shown that at this stage the testis has a 
decisive influence on the hypothalamo-hypophyseal system; males 
and females castrated at birth retain the innate cyclic function 
which in intact females governs the estrus periods. On the other 
hand the presence of intact or implanted testes in males, females, 
and castrates effaces the cycles and a constant functional level is 
established which in grafted females expresses itself in a constant 
estrus condition. Cyclic or non-cyclic function was ascertained by 
observation of ovarian grafts in the anterior eye chamber after 
the adult stage had been reached (Pfeiffer 1936). Takewaki 
(1962) used grafts in the spleen to corroborate these findings. It 
seems not unlikely that also in the human species the cyclic nature 
of gonadotropin release in women represents the neutral condition, 
which becomes changed to stationary levels by the presence of 



294 E. WITSCHI AND S. MUNEMITSU 

normal testes in male fetuses, most probably about stage 35. If 
this is the case, one might expect that the malfunctioning testes 
of some pseudohermaphrodites may not be able to extinguish the 
cyclic potentialities. In the literature mention is occasionally 
made of reports by patients on cyclic phenomena such as periodic 
swelling and tingling of the breasts and even monthly discharge 
(lit. in Hauser). The case described by Witschi and Mengert 
(1941) definitely insisted on having experienced regularly such 
periodic development of her breasts. Interestingly, histologic 
studies of the testes, which were situated in pendulous labio- 
scrotal pouches, indicate that there existed also a cycle of sperma- 
togenic activity. Gonadotropin cycles in male pseudoherma- 
phrodites may easily escape observation by the attending physician, 
because of the absence of suitable target organs. It is however 
possible that they are linked with estrogen production, particularly 
at the age of puberty, and might be detected by a study of blood 
levels over sufficiently extended periods. 



SUMMARY 

1. A human fetus of 56 mm crown-rump length is described 
with the mixture of male and female sex characteristics that is 
typical for male pseudohermaphrodites. 

2. The testes are small, about 1/6 in volume of normal controls. 
Histologically a deficiency in the relative numbers of spermatogonia 
and of interstitital cells is noted. 

3. The inductive capacity of the testes is below normal levels 
and has not reached the external genitalia which are of neutral 
(female) type. 

4. Rudiments of periodic phenomena that have been observed 
in souk 1 aduli pseudohermaphrodites seem to furnish proof that 
at the critical stage during the second and third month of fetal 
development I he small lestes are not able to efface the innate cyclic 
pattern of gonadotropin release. 

Consideration of the genetic and developmental situation 
leads to conclude thai it is the function of the Y chromosome to 
cause suppression of cortical (ovarian) development and, thereby, 



FETAL PSEUDOHERMAPHRODITE 295 

to determine male differentiation of the primordial sex glands. All 
genes necessary for testicular as well as ovarian development are 
contained in the X chromosomes and autosomes. 



ZUSAMMENFASSUNG 

1. Ein menschlicher Foetus von 56 mm Kopf-Steiss Länge wird 
beschrieben; er zeigt ein für männliche Pseudohermaphroditen 
typisches Mosaik von männlichen und weiblichen Geschlechts- 
merkmalen. 

2. Die Hoden sind unterentwickelt und betragen nur etwa 1/6 
der normalen Grösse. Histologisch ist die relativ kleine Zahl der 
Spermatogonien und Zwischenzellen bemerkenswert. 

3. Das Induktionsvermögen der Hoden ist subnormal, da die 
äusseren Geschlechtsteile unbeeinftusst (weiblich) geblieben sind. 

4. Die Anklänge eines Genitalzyklus, die bei adulten Pseudo- 
hermaphroditen manchmal beobachtet werden, sind wahrschein- 
lich auf die ungenügende Maskulinisierung des Gonadotropinzyklus 
durch die foetalen Hoden zurückzuführen. 

5. Genetische und entwicklungsphysiologische Erwägungen 
führen zum Schluss, dass das Y Chromosom essentiell die Funktion 
hat, die kortikale (ovarielle) Entwicklung zu verhindern und damit 
männliche Entwicklung der Gonade zu bestimmen. Die X Chromo- 
somen und Autosomen enthalten alle Gene, die für Hoden- und 
Eierstockentwicklung nötig sind. 



RÉSUMÉ 

1. Un fœtus humain, long de 56 mm et présentant les traits 
caractéristiques d'un pseudohermaphrodite mâle, est décrit. 

2. Les testicules sont petits, leur volume n'atteint que le sixième 
des normaux. Histologiquement on décèle un déficit en spermato- 
gones et en cellules interstitielles. 

3. Le pouvoir inducteur des testicules est fortement réduit 
puisque les organes génitaux extérieurs sont demeurés du type 
neutre. 



296 E. WITSCH I AND S. MUNEMITSU 

4. Parfois des phénomènes périodiques se manifestent chez des 
pseudohermaphrodites adultes. Ils indiquent que pendant certains 
stades critiques du développement intra-utérin les testicules ne sont 
pas parvenus à faire virer au type mâle le cycle de décharge des 
gonadotropines. 

5. L'étude génétique et embryologique des hermaphrodites 
suggère que la suppression du développement cortical (ovarien) 
est due au chromosome y, qui assure ainsi la differentiation testi- 
culaire. 



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Tuo, J. H. and Levan, A. 1956. The chromosome number of man. 
Hereditas 42: 1-6. 

Wilkins, L. 1957. The diagnosis and treatment of endocrine disorders in 
childhood and adolescence. 2nd ed. Charles C. Thomas, 
Springfield, 111. 

Wilson, K. M. 1926. Correlation of external genitalia and sex glands in 
the human embryo. Gontr. Embryol. 91: 23-20. Carnegie 
Inst. Wash. 

Witschi, E. 1959. Embryology of the uterus, normal and experimental. 
Ann. New York Acad. Sci. 75: 412-435. 

— and Mengert, W. F. 1942. Endocrine studies on human herma- 

phrodites. J. Clin. Endocr. 2: 279-286. 

— and Opitz, J. M. 1963. Fundamental aspects of Inter sexuality. 

Intersexuality pp. 16-34; ed. C. Overzier. Acad. Press, 
London and New York. 



298 E. WITSCHI AND S. MUNEMITSU 



LÉGENDES DES PLANCHES I ET II 



Fig. 1. 

Cross section through right testis and mesonephric body of 
male pseudohermaphrodite, fetus 56 mm TAI; x 43. 

Fig. 2. 

Cross section through right testis and mesonephric body of 
control male fetus TAb22, 56 mm. x 43. 

Fig. 3. 

Enlarged detail from cross section through testis of male 
pseudohermaphrodite TAI; parts of three seminal tubules; x 440. 

Fig. 4. 

Enlarged detail from cross section through testis of control male TAb22, 
with cross section of one seminal tubule and coiled part of another; x 440. 

Fig. 5. 

Cross Section through urogenital sinus and genital tubercle at the level of 
orifices of the mesonephric ducts; cross sectioned vaginal rudiment; TAI; 
x 60. 

Fig. 6. 
As figure 5, near lower end of the rudiment of the vagina. 



Revue Suisse de Zoologie - Witschi-Munemitsu 



PLANCHE I 




Légendes voir p. 298 



Rem e Si esse de Zoologie - Witschi-Munemitsu 



PLANCHE II 





REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 299 

Tome 71, fascicule 1 (Hommages à Fritz Baltzer), n° 17. — Mars 1964 



Einige ungewöhnliche Lokomotionsweisen 
bei Säugetieren 

von 

H. und K. HEDIGER-ZURBUCHEN 

Zürich 

Mit 9 Textabbildungen. 



Vielen Tieren stehen verschiedene Lokomotionsweisen zur 
Verfügung, die sich nicht nur dem Grade, also der Schnelligkeit, 
sondern dem Wesen nach unterscheiden. Der Übergang von der 
einen zur anderen bedarf einer besonderen, neurologisch zweifellos 
hochkomplizierten Schaltung und entspricht der jeweiligen Situa- 
tion. 

Grundsätzlich lässt sich sagen, dass die wirksamste Lokomo- 
tionsweise, also die schnellste Gangart, über die ein Tier verfügt, 
immer der Flucht reserviert bleibt, in zweiter Linie (bei Raub- 
tieren) der Endphase beim Überfallen der Beute. Diese Priorität 
der Flucht findet sich bereits bei zahlreichen Wirbellosen, z. B. als 
sogenannte vertikale Undulation beim Regenwurm, als Über- 
schwimmen der Seesterne bei Pecten, als „Rückwärtskrebsen** bei 
dekapoden Langschwanzkrebsen, als Trichterrückstoss von Octo- 
pus etc. 

Das bipede Hüpfen (Laufen), eine äusserst wirksame Fort- 
bewegungsart, kommt unter Tetrapoden in reiner Form, d. h. 
unter Ausschaltung der Vorderextremitäten wohl erst bei gewissen 
Reptilien (Agamiden, Varaniden etc.) vor. Unter Säugetieren ist 
es nur bei einigen Primaten, Nagern und Insektivoren und ihren 
marsupialen Entsprechungen anzutreffen, ferner beim Erdferkel 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 19oi 22 



Milli 



H. UND K. HEDIGER-ZURBUCHEN 



(Orycteropus) ; es fehlt bezeichnenderweise den Raubtieren mit der 
möglichen Ausnahme des tasmanischen Beutelwolfes (Thylacinus) 
Abb. 1, der in seltenen Fällen auf der Flucht zu bipedem Hüpfen 
nach Känguruhart Abb. 2 übergehen soll (Hediger 1958, S. 14). — 
..Most animals make use of their jumping powers to get out of the 
danger quickly'*, stellt auch J. Gray (1935, S. 72) fest. 



Abb. 1. 

Hypothetische Darstellung des Hüpfens 
bei Thvlacinus auf der Flucht. 





Abb. 2. 

Macropus auf der Flucht bei 
maximalen Sprüngen (bis 
12 m). Nach einer Foto 



So wie man — allzu konservativ — in der Systematik bzw. in 
der biologischen Anatomie bestimmte Zahn- und Gebissformen 
einer bestimmten Ernährungsweise zuzuordnen pflegte, hat man 
lange Zeit auch bestimmte Extremitätenformen bestimmten 
Lokomotionsarten zugeordnet. In Wirklichkeit sind jedoch diese 
Beziehungen weit weniger starr, sondern viel plastischer, als man 
meistens annimmt. 

So gilt z. B. der Bär als typischer Sohlengänger und als solcher 
unfähig, zu springen. H. Böker (1935, S. 124) rechnet ihn zu den 
charakteristischen Schreitern, wie etwa den Igel. In vielen Zoolo- 
Lüschen Gärten hat man diese Auffassung in mehr oder weniger 
riskierten Harn penbauten und Freianlagen praktisch verwertet. 
(iewiss springt der Bär vom Braunbären-Typus und seinen Ver- 
wandten normalerweise nicht; in aussergewühnlichen Situationen, 






UNGEWÖHNLICHE LOKOMOTIONSWEISEN BEI SÄUGETIEREN 301 

in Erregungszuständen, aber kann er es in einem erstaunlichen 
Ausmass. Wer jedes Risiko ausschliessen will, hält Bären hinter 
5 m hohen senkrechten glatten Betonmauern, wenn auf ein Decken- 
gitter verzichtet werden soll. 

In aussergewöhnlichen Situationen kann es vorkommen, dass ein 
zweiter Bär an einem an der Absperrwand aufgerichteten Bären hoch- 
klettert. In Zoologischen Gärten ist auch mit umstürzenden Kletter- 
bäumen und überraschenden Schneefällen zu rechnen. In einem kana- 
dischen Zoo gelang es einem aus dem Zürcher Zoo stammenden Bären, 
grosse Schneemengen festzutreten, sodass sich die Mauerhöhe effektiv 
verringerte und ein Aussteigen gestattete. Das ausgerückte Tier wurde 
von der Polizei abgeschossen. 

Hier geht es indessen nicht um tiergartentechnische Rezepte, 
sondern um biologische Betrachtungen. Der Eisbär steht dem 
Braunbären so nahe, dass sich die beiden bastardieren und die 
Bastarde weiterzüchten lassen. Der Farbunterschied und die un- 
gleichen Biotope dieser beiden „Sohlengänger" täuschen eine 
verwandtschaftliche Entfernung vor, die nicht existiert. Der 
Eisbär ist ein geradezu hervorragender Springer und im Wasser 
kann er Lokomotionsweisen an den Tag legen, die bisher nur 
selten zur Beobachtung gelangt sind. 

Eine derartige Überraschung erlebten wir im Zürcher Zoo am 
2. 4. 58. Das gleichzeitig dem Schwimmen und der gitterlosen 
Absperrung dienende Bassin von 14,7 m Länge und einer Wasser- 
tiefe von 2,3 m verursachte bei jeder Reinigung und Wiederein- 
füllung aus dem städtischen Wassernetz bedeutende Kosten. Es 
wurde daher nach einer Möglichkeit gesucht, das beträchtliche 
Wasservolumen zu reduzieren und zwar durch eine Verringerung 
der Bassintiefe (Auffüllen des Bassinbodens). Glücklicherweise kam 
es vor diesem Umbau zur folgenden Überraschung, welche zur 
Aufgabe des Planes führte. 

In einem an die Eisbärenanlage angrenzenden Gitterkäfig, 
dessen unterer Rand 2,7 m über dem Niveau des 2,3 m tiefen 
Bassins war, brachten wir einen jungen Braunbären unter. Diese 
ungewohnte Erscheinung in seiner unmittelbaren Nachbarschaft 
brachte den männlichen Eisbären in eine derartige Aufregung, dass 
er mit allen Mitteln versuchte, den Braumbären zu erreichen. 

Eine Methode bestand darin, dass er im Wasser vom linken, 
d. h. 14,7 m entfernten Bassinrand startend, in einer delphinartigen 



302 



H. U>'D K. HEDIGER-ZURBUCHEN 



Schwimmweise (vertikal undulierend) gegen die gegenüberliegende 
vertikale Bassinwand sauste, und an dieser — ohne am Bassingrund 
abzustossen! — 2,6 m weit in die Höhe schoss, also bis 10 cm unter 
den Boden des Braunbärenkäfigs, Abb. 3, 4. Durch direkte Beo- 




Abb. 3. 

Der Eisbär in dem fast völlig entleerten Bassin stehend. Das Niveau des 
gefüllten Bassins, 2,3 m. über dem Boden, ist deutlich zu sehen, ebenso 
fier Braunbärenkäfig, 2,7 m hoch über der Wasserlinie und links daneben 
die vom Eisbären an der Mauer hinterlassen Spuren vom Springen vom 
Felsen aus. 



bachtung und Markierung der Krallenspuren konnte das einwand- 
ln -i festgestellt werden. Nach I. Krumbiegel (1954, S. 82) kann 
ein Eisbär zwar bis 4 m weit springen, aus dem Wasser aber nur 
I y 2 m weil aufwärtsschnellen. Die delphinartige Fortbewegung des 
Eisbären im freien Wasser war für uns gänzlich neu. 

\ ielleicht sind aber überhaupt noch nicht alle Schwimm- 
Methoden dieses riesigen Raubtieres hekannt. Nach F. Bourlière 
(1954, S. .'!) sind unsere Kenntnisse über die Lokomotion der Sänge- 



UNGEWÖHNLICHE LOKOMOTIONSWEISEN BEI SAUGETIEREN 



303 



tiere noch besonders dürftig. 1962 haben M. Schein und F. M. Hart 
(S. 164) an freilebenden Eisbären, welche sie vom Motorboot aus 
beobachteten und verfolgten, folgende Schwimm-Methode fest- 
gestellt: „Only the front paws are used to paddle, while the hind 
paws extend rigidly behind and act as a rudder. However in making 
a sudden turnabout, the bear rears up by paddling all four legs, 
and then sets off anew. Of interest was this bear's peculiar habit of 




14.70 



Abb. 4. 

Schematische Darstellung des delphinartigen Schwimmens des aufgeregten 
Eisbären und seines 2,6 m über die Wasseroberfläche reichenden Sprunges 
aus dem Wasser ohne Abstossen auf dem Bassingrund. 



diving every few minutes or so while swimming, as if the diving 
were part of its escape mechanism." 

Es werden also vom Eisbären bei der Fortbewegung im Wasser 
entweder alle vier oder nur die vorderen oder gar keine Extremi- 
täten eingesetzt. In den Zoos, wo meist nur beschränkte Möglich- 
keiten zur Verfügung stehen, kommt es offenbar nicht oder nur 
selten zur Entfaltung aller Schwimm-Methoden. 

Nachdem das überraschende Delphin-Schwimmen im erwähnten 
Falle doch nicht ganz zum Ziel — dem aufregenden Braunbären — 
geführt hat, verlegte sich der Eisbär auf eine andere Methode, 
nämlich aufs Springen, und zwar aufs Springen von einem Felsen 



304 



H. UND K. HEDIGER-ZURBUCHEN 



aus. der sich 3,1 m über dem Wasser befand, in einem Winkel von 
ca. 45° nach oben. Dass Eisbären im Freien von schwimmenden 
Eisbergen ins Meer oder im Zoo von erhöhten Felsen ins wasser- 
gefüllte Bassin hinunterspringen, ist unzählige Male beobachtet 
worden. Dass sie aber von einem festen Startpunkt aus schräg 
nach oben springen, ist ungewöhnlich und zwar in unserem Falle 
zweifellos durch die Erregung bedingt, welche die Nachbarschaft 
des jungen Braunbären hervorgerufen hatte. Der schräg nach oben 




Abb. 5. 

Von der Felsplatte links sprang der Eisbär in einem Winkel vom ca. 45° in 
Richtung nach dem Braunbärenkäfig. 



gerichtete Sprung hinterliess an der Wand Krallenspuren in 1,7 m 
Höhe über dem Startpunkt; diese Spuren lagen somit 4,8 m über 
dem Wasser, in welches der Eisbär, nachdem er den aufreizenden 
Braunbären verfehlt hatte, hinunterfiel. 

Die Abb. 5 und 6 veranschaulichen deutlich das geschilderte 
Verhalten in der en1 sprechenden Situation. Was Eisbären können, 
ist den Braunbären zum mindesten nicht völlig fremd. So springen 
aufgerichtete Braunbären z. B. im Spiel oder beim Betteln mit 
Leichtigkeil aus dem Sland 50 cm senkrechl in die Höhe. Inausser- 
gewöhnlichen Aufregungszuständen sind sie aber zweifellos in der 
Lage, viel höher zu springen (vgl. Hediger L950, S. 53). 



UNGEWÖHNLICHE LOKOMOTIONSWEISEN BEI SAUGETIEREN 



305 



In diesem Zusammenhang drängt sich ein Vergleich mit dem 
marsupialen Analogon des „plumpen*' Braunbären auf, nämlich 
mit dem Beutelbären (Phascolarctus cinereus). Dieser ist ja ein 




Abb. 6. 

Schematische Darstellung des Eisbären-Sprunges von der Felsplatte 
mit Massangaben in Metern. 




Abb. 7. 

Springender Koala (Phascolarctus cinereus) nach einer Filmaufnahme ge- 
zeichnet. Trotz seinem scheinbar plumpen Bären-Habitus ist der Beutel- 
bär in der Lage, bedeutende Sprünge von Baum zu Baum auszuführen, 
selbst bei Belastung durch ein am Bauch angeklammertes Jungtier. 



ausgesprochenes Baumtier, also ein ausgezeichneter Kletterer 
selbst auf den glattrindigen Eukalyptusbäumen; aber dieser Beutler 
mit dem vermeintlich schwerfälligen Bärenhabitus ist sogar in der 
Lage, geradezu unwahrscheinliche horizontale Sprünge von einem 
Mehrfachen seiner Körperlänge von Baum zu Baum auszuführen. 
Das wird nur selten beobachtet und noch seltener gefilmt. Nach 
einer solchen Aufnahme wurde Abb. 7 gezeichnet. Dabei ist bemer- 



306 



H. UND K. HEDIGER-ZURBUCHEN 



kenswert, dass dieses geradezu fliegende Exemplar noch mit einem 
Jungen beschwert war, welches das Beutelstadium bereits hinter 
sich hatte und am Bauch der springenden Mutter angeklammert 
war. 





ssggil 

KfW! 




Sii 



Abb. 



Melursus ursinus am horizontalen Deckengitter 
nach Faultierart hängekletternd. 



Zoo-Erfahrungen führen immer wieder zur Erkenntnis, dass 
viele Tiere in ihrer Leistungsfähigkeit unterschätzt werden. Das 
gilt z. B. auch für den indischen Lippenbären (Melursus ursinus), 
der sich nicht nur an senkrechten Baumstämmen oder Gittern, 
sondern auch an horizontalen faultierartig fortzubewegen versteht. 
\inli diese ungewöhnliche Lokomotionsweise konnten wir im 
Zürcher Zoo beobachten und fotografisch — wenn auch nur unvoll- 
kommen — festhalten (Abb. 8). 

Bemerkenswerterweise wurde diese seltsame Bärenart, die 
übrigens als einzige ihre Jungen auf dem Hucken trägt, ursprünglich 
als ein riesiges Kaultier beschrieben. Auch die heutigen Bezeich- 



UNGEWÖHNLICHE LOKOMOTIONSWEISEN BEI SÄUGETIEREN 307 

nungen in der englischen (Sloth bear) und in der französischen 
Sprache (ours paresseux) nehmen auf diesen Faultiercharakter 
Bezug, d. h. auf die Fähigkeit, sich nach Faultierart unten an 
horizontalen Trägern hängekletternd fortzubewegen. In dem 
erwähnten, der Eisbärenanlage benachbarten Gitterkäfig, waren 
wir oft Zeuge dieser ungewöhnlichen Lokomotionsweise. 

Das sogenannte Hängeklettern kommt also nicht nur bei den 
von H. Böker (1935, S. 84) aufgezählten und bei „keinem anderen 
Säugetier" vor, sondern gelegentlich auch beim Lippenbären. 

Eine grosse und freudige Überraschung bezüglich einer unge- 
wöhnlichen Lokomotionsweise bereiteten uns im Zürcher Zoo seit 
1956 in mehreren aufeinanderfolgenden Jahren die kanadischen 
Biber (Castor canadensis), die sich auch 1963 wieder fortgepflanzt 
haben. Jedesmal boten sie uns Gelegenheit zu demonstrieren, dass 
sie ihre Jungen tatsächlich auf den Händen tragen, was bis vor 
kurzem als unmöglich zurückgewiesen worden war. 

Nur die ausserordentliche Zahmheit unserer Biber, die zu 
einer ungenierten Entfaltung ihre Tätigkeiten auch am hellichten 
Tage führte, gestattete uns, diese eigenartige Transport- und Loko- 
motionsmethode zu beobachten. 

Nicht nur beide Eltern, sondern auch die älteren Geschwister 
der vier- bis ca. sechzig Tage alten Jungen hatten offenbar das 
Empfinden, dass diese zu lange im Wasser schwammen. Sie ver- 
folgten dann die kleinen Schwimmer im Bassin und fassten sie mit 
ihren mächtigen Nagezähnen an der Flanke, welcher Griff sie sofort 
bewegungslos zu machen schien. So wurden die Kleinen an der 
Oberfläche (manchmal auch etwas darunter) bis zur günstigsten 
Ausstiegstelle gestossen. Hier wurden die Jungbiber mit den Vorder- 
armen unterfangen, hochgehoben und von ihren älteren Familien- 
genossen in bipeder, anatidenhafter Gangart ins Nest, d.h. in die 
künstliche Biberburg zurückgetragen (Abb. 9). 

Oft wurde in dieser eigenartigen Haltung eine Strecke von 
mehreren Metern sogar auf ansteigenden Felsen zurückgelegt. 

Auch kam es dann vor, dass die im Nest abgestellten Jungen 
hinter ihren Trägern — sobald diese sich umgedreht hatten — 
erneut ins Wasser strebten. In einigen Fällen setzten sich die 
Jungen sogar auf den breiten Schwanz ihrer Eltern oder älteren 
Geschwister und legten auf diese Weise, wie auf einem Schlitten, 
einen Teil der Strecke zum Wasser zurück. 



308 



H. UND K. HEDIGER-ZURBUCHEN 



Die bipede Gangart ausgewachsener Biber wird gelegentlich 
auch beim Transport von Baumaterial (Äste, Erdklumpen, Steiue) 
angewandt. Hingegen gehört das Transportieren solchen Materials 




Abb. 9. 

Biber-Mutter im Zürcher Zoo mit ca. 1 Monat altem Jungen auf den Armen 
in bipeder Gangart auf dem Weg vom Bassin zum Nest gehend (Foto 
Jürg Klages 13. Juni 1957). 



auf der Kelle, wie das früher angenommen und z. B. in Seton 
Thompson's Werk (1953, Vol. 4, Part. 2 5-455) nach einer alten 
Zeichnung aus dem Jahre 1715 dargestellt wurde, ins Reich der 
Fabel. 

ZUSAMMENFASSUNG 



Der Flucht vor dem Feind bleibt die wirksamste Fortbewegungs- 
weise reserviert, falls mehrere Lokomotionstypen zur Verfügung 
stehen. Bipèdes Hüpfen fehlt Raubtieren. Ein Eisbär im Zürcher 
Zoo zeigte ein delphinartiges vertikales Bogenschwimmen mit 
einem 2J\ m hohen Sprung aus dem Wasser. Bären vom Braun- 
bären-Typ vermögen in Aufregungszuständen mehr als 50 cm 
Benkrechl in die Hohe zu springen. Melursus kann an horizontalen 
Gittern hängend klettern. Kanadische Biber tragen ihre Jungen 
• int den I Linden, biped gehend. 



UNGEWÖHNLICHE LOKOMOTIONSWEISEN BEI SÄUGETIEREN 309 

SUMMARY 

Some unusual types of locomotion in mammals. 

When an animal possesses different types of locomotion the 
most effective is reserved for the flight reaction from its enemies. 
Bipedal jumping is not observed in predators. A Polar Bear of the 
Zurich Zoo displayed a peculiar porpoise-like swimming in vertical 
curves, with a 6'7" jump out of the water. Bears of the Ursus-Type 
are able to jump at least 1'8" vertically. Melursus was ocasionally 
observed climbing along the under side of a horizontal wire-netting 
in a sloth-like manner. Canadian Beavers carry their young on 
their hands walking on their hind legs like a duck. 

RÉSUMÉ 

Lorsqu'un animal dispose de plusieurs types de locomotion, 
le plus efficace est réservé à la fuite devant l'ennemi. Les carnivores 
ignorent le saut bipède. Un ours blanc du zoo de Zurich nageait 
à la manière des dauphins, terminant sa nage verticale ondulante 
par un saut de 2,6 m hors de l'eau. Les ours bruns en état d'exci- 
tation sont capables d'effectuer des sauts verticaux de 50 cm. 
Parfois Melursus s'accroche au toit grillagé de sa cage comme un 
paresseux. Le castor canadien porte ses jeunes dans ses mains en se 
déplaçant à l'aide des seuls membres postérieurs. 

LITERATUR 

Böker, H. 1935, Einführung in die Vergleichende biologische Anatomie 

der Wirbeltiere. Bd. 1. 
BouRLiÈRE, F. 1954. The Natural History of Mammals. A. A. Knopf, 

New York. 
Gray, J. 1953. How Animals Move. Cambridge Univ. Press. 
Hediger, H. 1950. Wild Animals in Captivity. An Outline of the Biology 

of Zoological Gardens. Butterworth, London. 



310 H. UND K. HEDIGER-ZURBUCHEN 

Hediger. H. 1958. Verhalten der Beuteltiere. Handb. Zool. Bd. 8, 

Liefg. 18. 
IvRi MBiEGEL, I. 1954. Biologie der Säugetiere. Agis, Krefeld. 
Schein, M. and Hart, F. M. 1962. A Close Look at the Polar Bears. 

Animal Kingdom Vol. 55, Nr. 6. 
Thompson Seton, E. 1953. Lives of Game Animals. Boston. 



311 



Die folgenden Arbeiten, welche ebenfalls Herrn Prof. F. Baltzer zum 
80. Geburtstag gewidmet sind, erscheinen an anderer Stelle: 



Dalcq, A. M. (Bruxelles): Recherches cytochimiques sur les enzymes de 
déphosphorylation dans les œufs fixés de rat et de souris. J. Embryol. 
exp. Morph., 12 (1964). 

Geigy, R. und Aeschlimann, A. (Basel): Langfristige Beobachtungen 
über transov ariette Übertragung von Borrelia duttoni durch Ornitho- 
dorus moubata. Acta tropica 21 (1964). 

von Hahn, H. (Basel): Age-dependent thermal denaturation and viscosity 
of crude and purified DNA prepared from bovine thymus. Gerontologia 
(Basel) 8 (1963). 

Hamburger, V. (St. Louis/Mo.): Some aspects of the embryology of 
behavior. Quart, Rev. Biol. 38 (1963). 

Hanhart, E. (Ascona): Zur Erbbedingtheit des differenzierten und un- 
differenzierten Schwachsinns. Arch. J. Klaus-Stift. Vererb. -Forsch. 
38 (1963). 

Klein, D. (Genève): Acquisitions récentes dans le domaine du dépistage 
de porteurs latents d'affections héréditaires. Arch. J. Klaus-Stift. Ver- 
erb. -Forsch. 38 (1963). 

Lehmann, F. E. und Meyer, V. (Bern): Über definierte tumortolerante 
und tumorr esistente CFN -Rattenstämme (Genetische und immunbiolo- 
gische Probleme bei der Transplantation von W alker-256-Carcinosar- 
komen auf verschiedene homologe Wirte). Arch. J. Klaus-Stift. Vererb. - 
Forsch. 38 (1963). 

Matthey, R. (Lausanne): Polymorphisme chromosomique intraspécifique 
et intraindividuel chez Acomys minous Bate (Mammalia- Rodentia- 
Muridae). Etude des hybrides A. minous (J x A. cahirinus Desm. Ç. 
Le mécanisme des fusions centriques. Chromosoma 14 (1963). 

Ris, H. (Madison/Wis.): The ultrastructure of genetic systems in proka- 
ryotes and eukaryotes. Cold Spring Harbor Svmp. Quant. Biol. 28 
(1963). 

Rosin, S. (Bern): Die statistische Erfassung exogener Fälle bei einfach 
rezessivem Erbgang mit Anwendung auf die rezessive Taubstummheit. 
Arch. J. Klaus-Stift. Vererb. -Forsch. 38 (1963). 

Roth, H. (Bern) und Geiger, W. (Genf): Experimentelle Untersuchungen 
über das Verhalten der Bachforellenbrut in der Laichgrube. Schweiz. 
Z. Hydrol. 25 (1964). 

Wagner, G. (Bern): Zum Brutverlauf beim Star. On. Beob. 60 (1963). 

Watson, I. D. and Callan, H. G. (St. Andrews): The form of bivalent 
chromosomes in newt oocytes at frist metaphase of meiosis. Quart. J. 
micr. Sei. 104 (1963). 



312 

Weber, R. (Bern): Zur Aktivierung der Kathepsine im Schwanzgewebe 
von Xenopuslarven bei spontaner und „in vitro" induzierter Rück- 
bildung. Helv. physiol. Acta. 22 (1964). 

Weiss, P. and Scott, B. I. H. (New York): Polarization of cell locomo- 
tion „in vitro". Proc. Natl. Acad. Sci (U.S.A.) 50 (1963). 

Für die Herausgabe des Sonderheftes ,, Hommages à Fritz Baltzer" 
sind wir folgenden Donatoren zu grossem Dank verpflichtet: 

Revue suisse de Zoologie. 
Dr. G. Wander (Bern). 
Naturforschende Gesellschaft in Bern. 
Erziehungsdirektion des Kantons Bern. 



N° 12. TscHUMi, P. A. Die Evolution der G-liedmassen in entwicklungsphy- 

siologischer Perspektive. Mit 5 Textabbildungen 215-236 

N° 13. Michel, Franz. Erste Ergebnisse vergleichender Messungen am Schädel 
des eiszeitlichen, in der Schweiz gefundenen Murmeltiers Marmota 
marmota. Mit 1 Textabbildung und 8 Diagrammen 237-254 

N° 14. Fyo, W. Eine eigenartige Entwicklungsanomalie der Honigbiene (Apis 

mellifica). Mit 5 Textabbildungen 255-266 

N° 15. E akin, Richard M. Development of the third eye in the lizard Scelo- 

porus occidentalis. With seven text figures 267-286 

N° 16. Witschi, Emil and Saylo Munemitsu. Fetal stage of a male pseudo- 
hermaphrodite. With 1 text figure and 2 plates 287-298 

N° 17. Hediger-Zurbuchen, H. und K. Einige ungewöhnliche Lokomotions- 

weisen bei Säugetieren. Mit 9 Textabbildungen 299-310 



PUBLICATIONS 
DU MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 

En vente chez GEORG & Cie, libraires à Genève. 
CATALOGUE DES INVERTÉBRÉS DE LA SUISSE 

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Fase. 2. PHYLLOPODES par Th. Stingelin 

Fase. 3. ARAIGNÉES par R. de Lessert 

Fase. 4. ISOPODES par J. Carl 

Fase. 5. PSEUDOSCORPIONS par R. de Lessert 

Fase. 6. INFUSOIRES par E. André 

Fase. 7. OLIGOCHÈTES par E. Piguet et K. Bretscher 

Fase. 8. COPÉPODES par M. Thiéraud 

Fase. 9. OPILIONS par R. de Lessert 

Fase. 10. SCORPIONS par R. de Lessert 

Fase. 11. ROTATEURS par E.-F. Weder et G. Montet 

Fase. 12. DÉCAPODES par J. Carl 

Fase. 13. ACANTHOCÉPHALES par E. André 

Fase. 14. GASTÉROTRICHES par G. Montet 

Fase. 15. AMPHIPODES par J. Carl 

Fase. 16. HIRUDINÉES, BRANCH IOBDELLES 

et POLYCHÈTES par E. André 
Fase. 17. CESTODES par 0. Fuhrmann 
Fase. 18. GASTÉROPODES par G. Mermod 



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312 Seiten, 554 Abbildungen Fr. 24.— 



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Mai 1964 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

ANNALES 

DE LA 

SOCIÉTÉ SUISSE DE ZOOLOGIE 

ET DU 

MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 

MAURICE BEDOT 

fondateur 

PUBLIÉE SOUS LA DIRECTION DE 

EMILE DOTTRENS 
Directeur du Muséum d'Histoire naturelle de Genève 

AVEC LA COLLABORATION DE 

HERMANN GISIN 

Conservateur des arthropodes 

et 

EUGÈNE BINDER 
Conservateur des invertébrés 



GENÈVE 

IMPRIMERIE KUNDIG 
1964 







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N° 


10. 


N° 


1 1. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

Tome 71. En cours de publication. 



Pages 
Lehmann, F. E. Die Arbeiten F. Baltzers in der Dekade 1950-1960 als 
Wegweiser zur Problematik des genetisch-entwicklungsphysiolo- 
giscben Evolutionsgeschehens. Geleitworte des Zoologischen Ins- 
tituts der Universität Bern zum 12. März 1964, dem 80. Geburtstage 
von Prof. F. Baltzer 1-8 

IIuber, W. und P. A. Tschumi. Verzeichnis der Publikationen von 

F. Baltzer 9-20 

\° I. Kunnström, John, Sven Hörstadius, Janis Immers and Molly Fudge- 
Mastrangelo. An analysis of the role of sulfate in the embryonic 
differentiation of the sea urchin ( Paracentrotus lividus). With 
17 text figures 21-54 

N " 2. Brächet, J. Nouvelles observations sur les hybrides létaux entre 

Batraciens et entre Echinodermes 55-74 

N° 3. Wolff, Etienne, Théodore Lender et Catherine Ziller-Sengel. Le 
rôle de facteurs auto-inhibiteurs dans la régénération des Planaires 
(Une interprétation nouvelle de la théorie des gradients physiolo- 
giques de Child). Avec 14 figures dans le texte 75-98 

\'° 4. Il adorn, Ernst. Bedeutungseigene und bedeutungsfremde Entwick- 
lungsleistungen proliferierender Primordien von Drosophila nach 
Dauerkultur in vivo. Mit 6 Textabbildungen 99-116 

\" 5. Tiedemann, Hildegard und Heinz Tiedemann. Das Induktionsver- 
niögen gereinigter Induktionsfaktoren im Kombinationsversuch. 
Mit 6 Textabbildungen 117-138 

Tiiivonen, Sulo, Tapani Vainio and Lauri Saxén. The Effect of Acti- 

nomycin D on Primary Embryonic Induction. With 4 text figures 139-146 

Chen, P. S. und A. Fischer. Zur Entwicklung der xenoplastischen 

Augenchimären. Mit 13 Textabbildungen 147-166 

Tardent, Pierre. Der Sauerstoff-Verbrauch normaler und regenerieren- 
der Hydrocauli von Tubularia. Mit 4 Diagrammen 167-182 

Li scher, M. und M. Wyss-Huber. Die Adenosin-Nukleotide im Fett- 
körper des adulten Weibchens von Leucophaea maderae im Laufe 
des Sexualzyklus. Mit 1 Diagramm 183-194 

Now i.NsKi, Wiktor W. and William C. Mahaffey. Oxidative Phospho- 
rylation in Liver of Poikilothermie Animals (Rana pipiens) . . . 195-202 

Riverberi, C. Data concerning the relative distribution of two 

varieties of Discoglossus pictus in Sicily (Amphibia) 203-214 

(Voir suite page 3 de la coitverhire) 



I Vi\ «le l'abonnement : 

Suisse Fr. 75 — Union postale Fr 80.— 

(en francs suisses) 

Les demandes d'abonnement doivent être adressées à la rédaction de 
la Revue Suisse de Zoologie, Muséum d'Histoire naturelle, Genève 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 313 

Tome 71, n° 18. — Mai 1964 

Institut de Zoologie, Université de Neuchâtel 
Directeur: Professeur Jean G. Baer 



Etude écologique et statistique 

de la faune terrestre d'une caverne 

du Jura Suisse au cours 

d'une année d'observation 1 

par 
Jean-Pierre JÉQUIER 

Avec 12 figures, 5 planches et 2 plans hors texte 

TABLE DES MATIÈRES 

Introduction 314 

Organisation des recherches 315 

a) Capture des animaux cavernicoles 315 

b) Triage, comptage, détermination spécifique et conservation 

des animaux cavernicoles 317 

c) Recherches accessoires 318 

Chapitre Premier : La Grotte du Chapeau de Napoléon . . . 319 

a) Découverte 319 

b) Situation géographique et géologique 319 

c) Topographie 320 

d) Remplissage 321 

e) Concrétions 322 

f) Mode de formation 323 

g) Facteurs variables du milieu souterrain 323 

1 Travail ayant obtenu le Prix Louis Perrier de l'Université. 
Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 23 



5SÏ JUN22*** 



314 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

Chapitre II : Composition de la faune 327 

a) Micro-organismes 327 

b) Invertébrés 328 

c) Vertébrés 337 

d) Commentaires et tableau récapitulatif 339 

Chapitre III : Etude statistique de la faune terrestre . 341 

A ) Résultats des piégeages et des observations 341 

R) Interprétation des résultats 341 

a) Classement quantitatif des espèces récoltées 341 

b) Répartition topographique des différentes espèces .... 343 

c) Répartition chronologique 347 

d) Attirance sélective des appâts 359 

Chapitre IV : Description de la larve de Roverella villardi 

sermeti jeannel 360 

Résumé et conclusions 367 

Bibliographie sommaire 368 

« Il vaut mieux allumer une 
petite lanterne que de mau- 
dire les ténèbres .» 

(Proverbe chinois) 

INTRODUCTION 

La faune des cavernes, ou faune cavernicole, fait l'objet d'un 
nombre croissant de publications parallèlement au développement 
de la spéléologie. Toutefois, la plupart des auteurs ne s'attachent, 
faute de temps ou d'intérêt, qu'à des problèmes d'ordre systéma- 
tique ou à de simples enumerations d'espèces. Notre intention dans 
ce travail est d'étudier la faune d'une grotte non seulement au 
point de vue qualitatif, ou statique, mais aussi d'en définir l'aspect 
dynamique éventuel au cours d'une période d'observation assez 
longue. 

Le cadre dans lequel nos recherches se sont déroulées, a été 
choisi avant tout pour sa tranquillité. Difficile d'accès et peu 
connue, la Grotte du Chapeau de Napoléon est en effet l'une des 
rares grandes cavités du Val-de-Travers qui soit très peu visitée 
par les spéléologues. Certes, ce ne fut pas une sinécure pour nous 
de parcourir chaque semaine ses galeries boueuses à souhait, et 
dont nous rassortions chaque fois sales des pieds à la tête! 



FAUNE TERRESTRE D'UNE CAVERNE 315 

Il convient de remercier ici M. J. -G. Baer, notre professeur, 
qui nous a constamment encouragé tout en nous laissant la plus 
grande liberté quant au choix des méthodes et à l'orientation des 
recherches. Que MM. les docteurs V. Aellen et Cl. Besuchet, conser- 
vateurs au Muséum d'Histoire naturelle de Genève, soient aussi 
assurés de notre plus vive reconnaissance; leur aide empressée et 
toujours si cordiale nous fut très précieuse. Nous remercions éga- 
lement M. R. Gigon, bibliothécaire de la Société suisse de Spéléo- 
logie, qui a facilité nos recherches bibliographiques, de même que 
nos collègues de la section de Spéléologie du Val-de-Travers pour 
leur dévouement spontané lors de l'aménagement de la galerie 
d'accès. Merci enfin à MM. A. Adam et Cl. Binggeli, auxquels nous 
devons les photographies d'animaux cavernicoles accompagnant ce 
travail. 



ORGANISATION DES RECHERCHES 

Afin que nos piégeages et nos observations en général soient 
valables au point de vue statistique, il fallait les effectuer du début 
à la fin des recherches dans des conditions rigoureusement iden- 
tiques. Nous nous sommes donc fixés une fois pour toutes un 
mode de faire, en étant cependant d'emblée conscients du fait que 
notre choix n'était probablement pas le meilleur. L'expérience nous 
a permis par la suite de reconnaître certaines « maladresses ini- 
tiales » (cf. p. 355) qui compliquent singulièrement l'interprétation 
des résultats. C'est la part du tâtonnement dans toute recherche 
à ses débuts ! 

a) Capture des animaux cavernicoles. 

Pièges et appâts: Pour des raisons d'ordre pratique (relevé 
rapide des pièges, nettoyage de ceux-ci, etc.) nous avons utilisé 
des pièges du type le plus simple, à savoir des récipients en matière 
plastique («gobelets à yoghurt», diamètre: 70 mm, profondeur: 
70 mm) enfoncés dans le sol jusqu'à ras bord, et au fond desquels 
sont déposés des appâts divers. Ces pièges étaient au nombre de 31, 
dont 30 répartis en 10 séries (série n° 1 à 10) de 3 pièges chacune, 
et un isolé (dit piège de contrôle, n° 0) près de l'entrée de la grotte 
dans la partie supérieure de la galerie d'accès (pour la topographie 



316 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

de la grotte, cf. Chapitre I, p. 320). Les séries 1 à 8 furent disposées 
dans la galerie B, qui est facile à parcourir et particulièrement 
favorable au genre d'étude envisagée. La série 9 était, elle, placée 
dans le haut de la première salle, à l'entrée d'un petit boyau latéral 
communiquant indirectement avec la galerie d'accès, tandis que 
la série 10 se trouvait dans la galerie descendante peu avant la 
deuxième salle (cf. Plan II). 

Durant mai et juin 1961, quelques piégeages de contrôle ont 
également été effectués dans la partie profonde du réseau (2 e et 
3 e salle). Leurs résultats, trop partiels, ne seront pas rapportés 
dans ce travail. 

Les 3 pièges de chaque série étaient disposés à environ 50 cm 
les uns des autres. Ils différaient entre eux par l'appât qu'ils conte- 
naient, constitué ou d'un quartier de pomme, ou d'un petit bout 
de viande fraîche, ou encore d'un morceau de fromage. Le renou- 
vellement des appâts se déroulait de la façon suivante: viande: 
tous les 15 jours; pomme et fromage: toutes les 4 semaines. A 
chaque renouvellement les pièges étaient, s'il y avait lieu, nettoyés 
au moyen d'un chiffon sec. 

Le numéro d'ordre complet d'un piège est composé du numéro 
de la série à laquelle il appartient, suivi du numéro du piège à 
l'intérieur de cette série, chiffre rappelant la nature de l'appât uti- 
lisé soit: 1 = pomme, 2 = viande et 3 = fromage. Le numéro 91 
signifie ainsi: série 9 piège 1 (où l'appât est constitué de pomme). 
Le piège isolé (n° 0) de la galerie d'accès pour lequel nous avons 
toujours utilisé de la viande, sera désigné par le numéro 02, etc. 

Relevé des pièges: Ils furent régulièrement hebdomadaires au 
cours d'une année entière. L'opération consistant à recueillir les 
animaux tombés dans les pièges a été considérablement facilitée 
par l'emploi d'un «aspirateur» ad-hoc confectionné par nos soins 
(cf. fig. 1). Les proies aspirées au moyen de cet appareil tombent 
directement dans les tubes en verre à demi remplis d'alcool à 
80 degrés, destinés à leur transport en laboratoire. A chaque piège 
correspond un tube, reconnaissable au numéro d'ordre complet 
porté par le bouchon de liège. 

Seuls les animaux se trouvant à l'intérieur des pièges ont été 
recueillis systématiquement. Ceux, parfois nombreux, observés à 
proximité, n'ont lait l'objet de captures que lorsqu'il s'agissait de 
formes rares. Ces captures exceptionnelles sont alors affectées du 






FAUNE TERRESTRE D UNE CAVERNE 



317 



numéro de la série de piège la plus proche ( = numéro de la zone 
ou région), suivi du chiffre 4. — 04 est employé par exemple pour 
les animaux récoltés à proximité du piège 02, dans la galerie d'accès. 




Fig. 1. 
Aspirateur à insectes, coupe longitudinale. 

Notons encore ici que l'utilisation d'un « aspirateur » pour le 
relevé des pièges du type décrit plus haut, est absolument indis- 
pensable. La récolte doit en effet s'effectuer très rapidement, cer- 
taines espèces (Collemboles, Diptères) parvenant à s'enfuir des 
pièges et le faisant à la moindre alerte. Un simple déplacement 
d'air causé par le passage rapide de la main à 30 cm au-dessus 
du piège, suffit ainsi à semer l'émoi parmi les Collemboles qui s'y 
trouvent et à en provoquer la dispersion rapide. 

b) Triage, comptage, détermination spécifique et conservation des 
animaux cavernicoles. 

En laboratoire, le matériel recueilli au cours des visites hebdo- 
madaires subit un tri permettant de séparer les différentes espèces. 
Les espèces fréquentes sont, après comptage, réunies dans des tubes 
communs (un tube par espèce et par visite) portant uniquement 
le numéro de la visite. Les formes rares sont conservées séparé- 
ment, dans des tubes munis du numéro d'ordre complet du piège 
dont elles proviennent précédé du numéro de l'expédition. Cette 
numérotation permet de situer immédiatement le lieu exact et le 
moment d'une capture exceptionnelle. Dans un cahier préparé à 



318 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

cet effet, sont consignés les résultats des différents comptages effec- 
tués au cours du tri. 

La détermination spécifique des divers animaux capturés nous 
a été rendue possible par M. V. Aellen. Il a bien voulu, en effet, 
se charger de faire parvenir aux spécialistes respectifs un ou plu- 
sieurs exemplaires de chaque espèce récoltée. Sans son aide dévouée 
et désintéressée, nous n'aurions jamais pu présenter une liste aussi 
complète de la faune de la grotte. 

Le matériel définitivement identifié est conservé dans de l'alcool 
à 80 degrés, et accompagné de la numérotation originale. Etant 
très abondant, il nous a permis de constituer deux collections types 
comprenant les espèces dont nous disposons de plusieurs exem- 
plaires. L'une accompagne le présent travail et est destinée à l'Ins- 
titut de Zoologie de l'Université de Neuchâtel (Prof. J.-G. Baer), 
l'autre sera donnée au Musée d'Histoire naturelle de la Chaux-de- 
Fonds selon un vœu de M. W. Matthey. Le reste, c'est-à-dire la 
plus grande partie du matériel, a été remise au CERB (Centre 
d'Etudes et de Recherches Biospéléologiques — Muséum d'Histoire 
naturelle de Genève). 

c) Recherches accessoires. 

Quelques recherches sortant du cadre fixé à notre travail, ont 
été entreprises sur le terrain et en laboratoire. Ce sont notamment 
des prélèvements d'eau en vue d'obtenir des renseignements sur 
les microorganismes du milieu aquatique, des essais de survie et 
d'élevage d'espèces troglobies et une étude des restes osseux de 
Vertébrés recueillis dans la grotte. Nous ne ferons plus loin, qu'en 
mentionner très brièvement les résultats essentiels. 

Par contre, la description de la morphologie larvaire jusqu'ici 
inconnue d'un Coléoptère troglobie, justifie à elle seule un chapitre 
spécial (Chap. IV). 

Enfin, il était tout à fait indispensable d'accorder quelque 
attention au milieu dans lequel nos recherches se sont déroulées, 
ne serait-ce que pour les situer aussi exactement que possible. Le 
chapitre I est ainsi entièrement consacré à l'étude et à la descrip- 
tion détaillée de la Crotte du Chapeau de Napoléon. 



FAUNE TERRESTRE D'UNE CAVERNE 319 



Chapitre premier 

LA GROTTE DU CHAPEAU DE NAPOLÉON 

a) Découverte. 

Bien que son entrée ait été probablement connue de plusieurs 
chasseurs et bûcherons, ce n'est qu'en 1953 que cette importante 
cavité fut systématiquement explorée et topographiée par une 
dizaine de membres de la Société suisse de Spéléologie (section 
Val-de-Travers). Ceux-ci devaient alors constater, au vu d'une 
inscription et de traces de pas sur l'argile, qu'un explorateur soli- 
taire les y avait précédés au cours des années 1870-1880. Cepen- 
dant, il semble que ce premier visiteur ait eu grande hâte de revoir 
la lumière du jour, car sa reconnaissance s'est limitée à la partie 
supérieure de la grotte, soit à la première salle et à 10 mètres 
environ de la galerie B où se trouvaient l'inscription et les ultimes 
traces de pas. C'est par conséquent une grotte en grande partie 
vierge que les spéléologues parcoururent en 1953, fait remarquable 
si l'on songe que son entrée se trouve, à vol d'oiseau, à moins 
d'un demi-kilomètre du village de Fleurier. 

Nous n'avons trouvé dans la littérature aucune mention cer- 
taine de cette grotte antérieure à celles de Burger (1959) et 
Audétat (1962). De façon très vague, Quartier-La-Tente (1895) 
signale l'existence d'une caverne « dont l'entrée est difficile et 
dangereuse, au pied du grand rocher (?), au-dessus du Pont de 
l'Areuse ». L'absence de plus amples détails ne nous permet toute- 
fois pas de déterminer s'il s'agit effectivement de la grotte dite, 
aujourd'hui, du Chapeau de Napoléon. 

b) Situation géographique et géologique. 

L'entrée de la grotte est située sur le territoire communal de 
Saint-Sulpice/Ne, sur le versant nord de la montagne appelée 
Chapeau de Napoléon qui se dresse immédiatement à l'ouest de 
Fleurier. Elle s'ouvre au pied d'une falaise verticale d'une quinzaine 
de mètres de hauteur, à une altitude d'environ 910 m. Ses coor- 
données rectangulaires sont approximativement: 195.150j533.950 



320 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

(Carte Nationale de la Suisse, 1: 25.000, Feuille 1163 — Travers). 
On y accède soit par le haut, depuis la petite route qui mène au 
restaurant du Chapeau de Napoléon en descendant à travers la 
forêt en direction du Pont de la Roche, soit plus sûrement par le 
bas, en remontant le grand « châble » situé entre la carrière du 
Pont de la Roche et la ligne de fortifications. 

Du point de vue géologique, la grotte se trouve sur le flanc 
sud de l'anticlinal Mont des Verrières-Trémalmont-Sommartel, 
fortement entamé dans cette région par la vaste boutonnière d'éro- 
sion régressive de l'Areuse qu'est le Cirque de Saint-Sulpice. Il ne 
semble pas qu'elle soit en relation directe ou lointaine avec l'im- 
portant chevauchement Fleurier-Malmont qui se termine à quelque 
500 m au sud-est sur le versant opposé du Chapeau de Napoléon 
(Rickenbach, 1926). L'ensemble du réseau actuellement accessible 
est creusé dans les calcaires du Jurassique supérieur, en grande 
partie ou en totalité dans l'assise kimméridgienne. 

c) Topographie. 

Les plans et coupes accompagnant ce travail (cf. Plans I et II) 
donnent une meilleure idée de la topographie de la grotte, qu'une 
longue et laborieuse description. Nous nous contenterons donc ici 
de la décrire à grands traits. 

Dans sa partie supérieure, le réseau comprend une galerie forte- 
ment descendante, entrecoupée de ressauts sub-verticaux (Plan I), 
qui débouche à 40 m de l'entrée environ dans une salle déclive de 
vastes dimensions (l re salle). Cette galerie dite galerie d'accès, 
communique avec l'extérieur par un boyau (boyau d'entrée) très 
resserré et de moins d'un quart de m 2 de section dans sa partie 
la plus étroite. Sur la gauche de la première salle en entrant, 
s'ouvre une importante galerie (couloir B, Plan I), légèrement 
montante, sinueuse et jalonnée de nombreuses cheminées. Du côté 
opposé, au bas de la l re salle, la grotte se poursuit en une large 
galerie descendante encombrée d'un chaos de gros blocs, jusqu'au 
haut d'une deuxième salle en forme de puits. De cet endroit, deux 
galeries distinctes, l'une supérieure, l'autre inférieure (respective- 
ment L er et 2 e passages) permettent d'accéder dans une grande 
diaclase terminale ou 3 e salle. A l'extrémité nord-ouest de celle-ci, 
un « trou souffleur» impénétrable à l'homme indique une continua- 
lion probablemenl importante du réseau dans cette direction. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 321 

Entre l'entrée et le point le plus bas de la grotte, la dénivella- 
tion est de 82 m environ, tandis que les longueurs additionnées 
des principales galeries atteignent au total 264 m. 

Le domaine terrestre (nous entendons par là les surfaces jamais 
recouvertes d'eau) est de loin le plus important dans la Grotte du 
Chapeau de Napoléon (cf. Plan II). Quant au domaine aquatique, 
il comprend plusieurs flaques persistantes ou temporaires situées 
généralement au pied des cheminées, et un ruisselet qui prend 
source « per ascendum » au fond de la galerie B et alimenté par 
ailleurs par les gouttières des cheminées. En amont de la chemi- 
née C4, l'eau du ruisseau s'infiltre sous un important cône d'éboulis 
pour réapparaître à l'air libre quelques mètres plus bas. Lors des 
périodes particulièrement humides, l'écoulement de l'eau à travers 
l'éboulis n'est pas suffisant et la partie terminale de la galerie B 
est partiellement inondée. De la 2 e à la 3 e salle, l'eau emprunte 
également une voie en partie inaccessible à l'homme. Elle est enfin 
entièrement absorbée dans la diaclase terminale par une perte en 
relation avec le « trou souffleur ». 

d) Remplissage. 

Il est possible de distinguer dans le remplissage de la grotte les 
5 types suivants de sédiments: 

1) humus; 

2) éboulis; 

3) argile de décalcification avec éléments calcaires nombreux; 

4) argile de décalcification sans éléments grossiers; 

5) sable et gravier fluvio-glaciaires. 

Le Plan II montre la répartition de ces divers sédiments en 
surface. Partout où l'argile de décalcification existe, on a en général, 
de haut en bas, la succession ci-dessous: 

argile de décalcification (5-20 cm) ; 
sable fluvio-glaciaire (0 à plus de 150 cm); 
gravier fluvio-glaciaire (0 à quelques cm); 
radier rocheux plus ou moins fortement érodé. 

Ce schéma est aussi valable pour les niches ou les replats des 
parois, même situés à plusieurs mètres du sol, et dans lesquels on 



322 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

trouve presque toujours des petites poches de sable et de gravier 
recouvertes d'argile. 

Le cône d'éboulis du couloir B est de formation relativement 
récente, bien qu'il ne soit plus alimenté actuellement. Il est cons- 
titué en majeure partie d'éléments de petites dimensions (1 à 3 cm 
de diamètre) formés par délitage du plafond très fissuré de la che- 
minée surplombante. Nous avons recueilli à cet endroit quelques 
fossiles de la roche encaissante, notamment des Brachiopodes du 
genre Terebratula, ainsi que des fragments de Trichites, Lamelli- 
branche caractéristique du Kimméridgien jurassien. 

e) Concrétions. 

La grotte ne recèle que très peu de stalactites ou stalagmites 
vivantes, c'est-à-dire en voie de croissance. De plus, les rares exem- 
plaires existants ne dépassent jamais quelques centimètres de lon- 
gueur. Des restes de grosses stalagmites au pied des cheminées G 3 
et C 4 indiquent toutefois l'existence dans le passé de conditions 
plus favorables à ce genre de formations. 

Les concrétions molles du type « mond-milch » (= berg-milch, 
lait de lune ou lait de caverne) sont par contre abondantes surtout 
dans les cheminées et à leurs abords immédiats (cf. Plan II, PL III). 
Elles s'y présentent sous forme d'une matière onctueuse, gorgée 
d'eau, de couleur blanche, jaune ou brune, appliquée contre les 
parois en couches de quelques millimètres à plusieurs centimètres 
d'épaisseur, ou constituant de véritables draperies. 

Le mond-milch contient tous les éléments chimiques du subtrat 
sur lequel il s'est formé, ainsi que des matières organiques diverses, 
contrairement donc aux stalactites et stalagmites qui n'en offrent 
jamais de traces dosables. A l'examen minéralogique, il se révèle 
être une suspension dans un milieu complexe, essentiellement col- 
loïdal, de minuscules bâtonnets de calcite et d'autres minéraux. 
On constate en outre au point de vue microbiologique, à côté d'une 
micro-flore variée, la présence constante d'une ferrobactériale, le 
Parabacterium spelei (cf. Caumartin et Renault, 1958). A la suite 
de Kurs recherches, les auteurs cités sont parvenus à la conclusion 
que le mond-milch était le résultat d'une corrosion bio-chimique 
des calcaires du milieu souterrain, et qu'ainsi il différait profondé- 
ment des conerei ions dures (stalactites, stalagmites) dont la genèse 
esl puremenl physico-chimique. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 323 



f) Mode de formation. 

Le Pian I montre à l'évidence que la cavité s'est formée aux 
dépens d'un système de fentes présentant deux directions préfé- 
rentielles approximativement perpendiculaires entre elles. L'une, 
la direction sud-ouest/nord-est, correspond aux joints de strates 
du massif, l'autre à des diaclases orientées par conséquent dans le 
plan sud-est/nord-ouest. 

A la phase de corrosion chimique initiale, une fois les fentes 
originelles suffisamment élargies pour permettre une circulation 
d'eau filonienne, a succédé une phase de creusement mécanique 
intense attestée par les dépôts de sable et de galets, et les traces 
très nettes d'érosion (stries, poli) subsistant en certains endroits 
du soubassement rocheux, du plafond et des parois. Puis, le régime 
torrentiel ayant diminué et finalement presque cessé d'exister, les 
phénomènes de dissolution reprirent le dessus. C'est ainsi qu'au- 
jourd'hui, on se trouve en présence d'un réseau senile en voie de 
transformation profonde sous l'effet conjugué de phénomènes phy- 
sico- et bio-chimiques. 

Le fait que les alluvions déposées dans toute la grotte contien- 
nent de très nombreux éléments erratiques (jusqu'à 10% du total 
à certains endroits !), indique qu'elles sont constituées en grande par- 
tie, sinon en totalité, de moraine remaniée. Il est donc certain que 
le creusement mécanique de la caverne est d'âge post-wurmien, ou 
au plus wurmien, ce qui nous paraît très peu probable. 

La question qui se pose encore est de savoir par quel chemin 
ce matériel exogène a pénétré dans la grotte. D'après nos consta- 
tations, ce serait surtout par une cheminée hypothétique, ou une 
galerie, située en amont de la galerie B, cavité aujourd'hui com- 
blée de matériaux et inaccessible. Mais, le fort courant d'eau qui 
a parcouru de haut en bas la galerie d'accès a peut-être lui aussi 
joué un rôle non négligeable dans ce charriage. 



g) Facteurs variables du milieu souterrain. 

Dans le but de connaître les variations des principaux facteurs 
définissant le milieu souterrain étudié et de déterminer leurs réper- 
cussions éventuelles sur la faune cavernicole, nous avons procédé 



324 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

à un certain nombre de mesures ou observations. Celles-ci ont 
porté sur: 

— le ruissellement; 

— la température de l'eau; 

— la température et l'humidité relative de l'air; 

— les déplacements d'air; 

— les ressources alimentaires. 

Le ruissellement, ou suintement, du plafond et des parois 
est difficile à estimer puisqu'il est constamment diffus. De nos 
constatations nous retiendrons ceci: 

1) Le ruissellement sur les parois et dans les cheminées est per- 
manent dans toute la grotte, sauf dans la partie terminale de la 
galerie B. Il était ainsi complètement tari dans cette région pen- 
dant les 3 premières semaines d'octobre 1961. 

2) L'amplitude de ses variations est grande. Le débit total du 
ruissellement dans la galerie B peut varier de 0,3 1/min. à plus 
de 70 1/min. (estimation grossière). 

3) Ses variations ne sont pas synchrones d'un endroit à l'autre 
de la grotte. Les cheminées de la galerie B réagissent par exemple 
plus rapidement à de fortes précipitations externes que la chemi- 
née C x de la première salle. 

4) Enfin, l'influence de fortes précipitations sur le ruissellement 
est sensible après un temps de latence de 12 h. environ (galerie B !). 
L'augmentation de débit est relativement rapide, de même que sa 
décroissance en cas de pluies de courte durée. 

La température de l'eau a été mesurée à plusieurs 
reprises et en différents endroits, à l'aide d'un thermomètre per- 
mettant des lectures d'une précision de 1 / 5 de °C. Elle est inva- 
riablement comprise entre 6,2 et 6,6° C, pour une valeur moyenne 
de 6,4° C (73 mesures), que ce soit en période de ruissellement 
réduit, normal ou fort, après des pluies orageuses ou à la fonte des 
neiges, dans le ruisseau ou dans les flaques au pied des cheminées. 
Les valeurs inférieures s'observent dans les flaques et la partie 
amonl du ruisselet, les valeurs supérieures dans la partie aval du 
i h i s s < • ; 1 1 j (3 e salle). Au cours de son trajet dans la grotte, l'eau se 



FAUNE TERRESTRE D'UNE CAVERNE 325 

réchauffe donc très légèrement au contact de l'air ambiant un peu 
plus chaud, mais les 30 à 40 m de terrain qu'elle traverse avant 
d'atteindre la caverne, constituent un tampon thermique parfait. 

Durant l'année entière, la température et l'humidité relative de 
l'air ont fait l'objet de mesures en un point de la grotte (galerie B, 
point T — cf. Plan II) au moyen d'un thermohygrographe aima- 
blement mis à notre disposition par la Station Fédérale de Météo- 
rologie de Zurich. Il ressort de la lecture des bandes d'enregistre- 
ment de cet appareil, au demeurant assez peu sensible, que ces 
deux facteurs n'ont pratiquement pas varié dans la galerie B. La 
température de l'air y est de 6fî° C en permanence. Quant au degré 
hygrométrique de l'air, il est évident qu'il ne peut être dans ces 
conditions d'équilibre quasi constant (déplacements d'air nuls !) 
que très voisin du point de saturation; il atteint toujours 98 à 
100%. 

Dans les parties plus profondes de la grotte, la température de 
l'air offre des valeurs un peu moins stables, et parfois légèrement 
différentes de celles mesurées dans le couloir B : 



Localisation des mesures (Cf. Plan II) 

Point T 10 , 23 mesures (mai 1961-mai 1962) 
Point T 12 , 3 mesures (mai-juin 1961) . . 
Point T 12 , 3 mesures (mai-juin 1961) . . 
Point T 13 , 3 mesures (mai-juin 1961) . . 



Le boyau d'entrée très resserré, ainsi que la galerie d'accès 
longue et relativement étroite, sont à l'origine de la très grande 
stabilité thermique de la grotte. A une dizaine de mètres de l'en- 
trée (point (T ), l'amplitude des variations de température ne 
dépasse pas 5° C (min. 6° C, max. 11° C) pour une moyenne 
annuelle de 7,5° C environ (52 mesures). 

Les déplacements d'air sont pour ainsi dire inexistants 
dans la galerie B, et extrêmement faibles entre l'entrée et la troi- 
sième salle. Nous les avons toujours observés s'effectuer de bas 
en haut, ce qui est confirmé par le trou souffleur. En effet, lorsque 
celui-ci fonctionne, il n'aspire pas mais refoule de l'air. 

En résumé, on voit que la Grotte du Chapeau de Napoléon est 
caractérisée par un climat remarquablement stable au cours du 



Temperati 
en degrés 
Extrêmes 


jre de l'air 
centigrades 
Moyenne 


6,4-6,8 


6fi 


6.4-6.8 


6,5 


6,4-6,8 


6fi 


7,0-7,2 


7,1 



326 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

temps, et très uniforme d'un endroit à l'autre. Parmi les facteurs 
météorologiques externes, seules les précipitations se manifestent 
de façon tangible dans ce milieu souterrain. 

Au début de ce paragraphe, nous avons également cité parmi 
les facteurs variables du milieu souterrain, les ressources 
alimentaires. Nous suivons en cela l'exemple donné par 
Ginet (1951) dans son « Etude écologique de la Grotte de la Balme 
(Isère) ». En effet, les ressources alimentaires sous forme de débris 
organiques les plus divers, peuvent être présentes en quantité 
variable dans le temps, suivant leur nature et leur mode de péné- 
tration dans le milieu souterrain. L'apport de matières organiques 
par les eaux provenant de la surface du sol, augmente ainsi pen- 
dans les crues. Dans la Grotte du Chapeau de Napoléon toutefois, 
l'épaisseur moyenne des terrains traversés (35 m environ) et le 
type de voies empruntées (fentes, diaclases étroites) constituent 
un filtre très efficace, qui retient la plupart des particules orga- 
niques entraînées par les eaux d'infiltration. Même en période da 
ruissellement intense, il ne semble pas que cet apport soit augmenté 
de façon notable, si ce n'est au pied de la cheminée C ± et dans la 
galerie d'accès, où l'on peut constater alors l'apparition de quelques 
débris végétaux reconnaissables à l'œil nu (fragments d'aiguilles 
de sapin). 

D'autres ressources alimentaires sont sujettes à des fluctua- 
tions saisonnières plus ou moins nettes. C'est le cas non négli- 
geable des cadavres d'animaux trogloxènes dont le nombre croît 
en automne (celui des Phryganes notamment), ou au printemps 
(Opilions, dont toutefois les cadavres n'attirent pas les caverni- 
coles). Les amas d'excréments de Chauve-souris, en général ali- 
mentés irrégulièrement au cours de l'année, n'existent pratiquement 
pas dans la grotte qui nous occupe. Le guano s'y trouve toujours 
sous forme de crottes isolées déjà anciennes, sauf à un endroit de 
le troisième salle (extrémité sud-est) où il est un peu plus abon- 
dant. Les rares déjections fraîches n'ont été également observées 
que dans la salle terminale. Le rôle alimentaire joué par le guano 
de Chauve-souris apparaît ainsi comme fort restreint actuellement. 

Les substances organiques contenues à l'état colloïdal dans le 
mond-milch (cf. p. 322) constituent à n'en pas douter, le point de 
dépari d'une chaîne alimentaire importante du milieu souterrain 
doni ou n'entrevoit pour le moment que le premier maillon. Quels 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 327 

sont les facteurs qui affectent la flore bactérienne, les variations 
qui en découlent et leurs répercussions éventuelles sur la faune 
supérieure ? L'état actuel de nos connaissances ne permet pas de 
le préciser. 

Il importe de relever enfin, que l'équilibre alimentaire de la 
grotte a été sinon rompu, du moins très sensiblement modifié au 
cours de nos recherches par l'apport artificiel, constant et massif 
de matières organiques normalement étrangères au milieu souter- 
rain. Un matériel ligneux abondant a été introduit pour l'aména- 
gement de la galerie d'accès, permettant ainsi l'établissement d'une 
flore mycologique variée. A chaque visite et malgré nos précau- 
tions, nous entraînions en profondeur divers débris végétaux et de 
l'humus ordinairement localisés dans le boyau d'entrée. Mais tout 
ceci n'est rien évidemment, en regard de l'appâtage intensif auquel 
nous avons procédé dans nos pièges. 

Le problème des ressources alimentaires est donc fort complexe 
dans le milieu souterrain, et il n'est point aisé, ou même impos- 
sible actuellement, de répondre aux multiples questions qu'il sou- 
lève. 



Chapitre II 



COMPOSITION DE LA FAUNE 

a) Micro-organismes. 

Nous n'avons procédé qu'à quelques recherches occassionnelles 
à l'endroit de la microfaune du milieu aquatique souterrain. Trois 
prélèvements d'eau nous ont néanmoins permis de constater la 
présence dans les flaques de la galerie B et de la première salle, 
d'assez nombreux Protozoaires. Les espèces dominantes appar- 
tiennent aux deux genres Amoeba et Paramecium. Mais d'autres 
formes ont également été entrevues, notamment un grand Flagellé 
dont la vélocité et la rareté empêchèrent l'identification. 

Dans un autre domaine puisqu'il s'agit de la microflore, signa- 
lons en passant la découverte fortuite dans le même milieu d'une 
leucothiobactériale filamenteuse et mobile, du genre Beggiatoa (dét. 
Ch. Terrier, Neuchâtel). 



328 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

b) Invertébrés. 

Nous donnons ci-dessous la liste des espèces recueillies, en pré- 
cisant chaque fois s'il s'agit de formes (cf. Jeannel, 1926, p. 37): 

troglobies (espèces spéciales aux cavernes, n'existant pas dans le 
domaine épigé); 

troglophiles (espèces fréquentes dans les grottes, y vivant et s'y 
reproduisant normalement, mais se retrouvant aussi dans 
les domaines humides et obscurs du domaine épigé); 

trogloxènes (hôtes occasionnels des cavernes, y pénétrant par 
des voies diverses, mais n'y accomplissant pas tout leur 
cycle évolutif). 

Dans la dernière catégorie nous distinguons, pour autant qu'il 
soit possible de le faire, les trogloxènes réguliers des trogloxènes 
irréguliers ou accidentels. Les premiers se rencontrent relativement 
souvent dans les grottes, surtout près de l'entrée, tandis que les 
seconds ne pénètrent dans le milieu souterrain que de façon tout 
à fait inhabituelle et sporadique. 

A cela nous ajouterons l'indication sommaire du lieu (cf. Plans I 
et II) et de l'abondance des captures (les résultats détaillés des 
piégeages seront présentés et étudiés au Chapitre III), ainsi que, 
ici et là, les observations dignes d'intérêt effectuées en laboratoire, 
sur le terrain, ou fournies par la littérature. Les trouvailles nou- 
velles pour les grottes de Suisse seront précédées d'un astérisque 
double (**), celles recueillies jusqu'à maintenant dans moins de 
trois grottes d'un astérisque simple (*). 

Il est nécessaire enfin de souligner que seul un échantillonnage 
restreint de notre matériel a pu être examiné par des spécialistes. 
La détermination du reste, numériquement très important pour 
certaines espèces, a été effectuée par nous-même et par simple 
comparaison. Il n'est donc pas exclu que quelques espèces diffici- 
lement distinguables de celles déjà reconnues nous aient échappées, 
auquel cas la liste ci-dessous cesserait d'être exhaustive. 

Gasteropoda Pulmonat a (dét. E. Binder, Genève). 

** 1. Cepaea sp. juv. — Trogloxène. 

Quelques coquilles vides trouvées dans la partie supé- 
rieure de la galerie d'accès. 



FAUNE TERRESTRE ü'UNE CAVERNE 329 

** 2. Clausula parvula Studer — Trogloxène. 

Une coquille vide trouvée au haut de la galerie d'accès. 

3. Discus rotundatus Müller — Troglophile ? 

Plusieurs coquilles vides recueillies dans la partie supé- 
rieure de la galerie d'accès. 

4. Helicigona lapicida L. — Trogloxène. 

Une coquille vide recueillie dans la partie supérieure de 
la galerie d'accès. 

5. Oxychilus cellarius Müller — Troglophile. 

Plusieurs coquilles vides récoltées dans le boyau d'en- 
trée et dans la partie supérieure de la galerie d'accès. 

** 6. Vitrea diaphana Stud., var. subrimata Rheinh. — Tro- 
gloxène. 

Plusieurs coquilles vides trouvées dans la partie supé- 
rieure de la galerie d'accès. 

Amphipoda (dét. M. Straskraba, Prague). 

7. Niphargus longicaudatus rhenorhodanensis Schell. — Tro- 
globie (cf. PL IV). 

Fréquent dans les grottes de Suisse, et particulièrement 
répandu dans le Jura méridional. L'aire de répartition 
de cette sous-espèce se superposerait à la Méditerrannée 
Néogène d'où elle doit tirer son origine; les glaciations 
quaternaires n'ont pas agit sur elle (Ginet 1953). 
Sa présence toujours peu abondante a été constatée au 
cours de l'année entière dans toutes les flaques à fond 
argileux. Quelques individus furent maintenus vivants 
en captivité pendant 5 semaines, sur argile et dans de 
l'eau non oxygénée à la température ambiante (18-22° C). 
Aussi bien dans la grotte qu'en laboratoire, nous avons 
pu observer les terriers creusés par cet Amphipode 
(Ginet, 1955, 1960). 

Diplopoda (N° 8 et 9: dét. 0. Schubart, Pirassununga, Brésil; 
n° 10: dét. J. M. Démange, Paris). 

* 8. Glomeris (Steno pleur orner is) helvetica Verhoefï — Trogloxène 
irrégulier. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 24 



330 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

Espèce sténotherme fréquentant les endroits frais, répan- 
due en Suisse mais jusqu'ici signalée dans deux grottes 
seulement (Communication écrite de 0. Schubart). 
Un seul exemplaire mâle capturé dans le boyau d'entrée. 

9. Polydesmus (Polydesmus) helveticus herveticus Verhoeff — 
Troglophile. 

Trois exemplaires capturés dans la partie supérieure de 
la galerie d'accès, dont deux dans le piège 02. 

** 10. Hypsoiulus alpivagus Verhoefî — Trogloxène irrégulier. 

Un unique individu recueilli dans le piège 02 du haut 
de la galerie d'accès. 

Pseudoscorpionidea (dét. M. Vachon, Paris). 

** 11. Neobisium simile Koch — Troglophile (cf. PL IV). 

La révision des Neobisium de notre région (professeur 
M. Vachon) n'étant pas terminée, il n'est pas possible 
de préciser à quelle sous-espèce appartiennent les quatre 
individus capturés dans la Grotte du Chapeau de Napo- 
léon. 

Trois exemplaires proviennent de la galerie B, et un 
quatrième de la l re salle. 

Opiliones (dét. E. Dresco, Paris). 

12. Liobunum limbatum Koch — Trogloxène irrégulier. 

Quelques individus seulement ont été observés dans la 
galerie d'accès. 

13. N elima aurantiaca Sim. — Trogloxène régulier. 

Cette espèce est de tous les trogloxènes rencontrés, de 
loin la plus fréquente, et elle envahit progressivement 
toute la grotte dès le début de la mauvaise saison. Dans 
la galerie d'accès, au plafond de certaines niches laté- 
rales c'est par centaines ou milliers d'individus qu'on 
peut la compter après les premiers gels d'automne. 
Les Opilions passent l'hiver étroitement appliqués au 
rocher, dans un état de jeûne permanent semble-t-il et 
d'immobilité absolue s'ils ne sont pas dérangés. La pré- 
sence pendant quelques instants d'une lampe à carbure 



FAUNE TERRESTRE ü'UNE CAVERNE 331 

à 1 ou 2 m au-dessous d'eux, suffît à les faire tomber 
sur le sol de la grotte. 

Au printemps les Opilions sortent de leur engourdisse- 
ment et convergent en masse vers la sortie. C'est à cette 
époque seulement que quelques-uns d'entre eux sont 
attirés par les appâts des pièges (cf. chapitre suivant). 
Le gros de la migration, que ce soit de l'extérieur vers 
l'intérieur de la grotte ou vice versa, ne dure pas plus 
de une à deux semaines. 

D'assez nombreux débris (pattes) d'Opilions jonchent le 
sol de la caverne en certains endroits. Il s'agit probable- 
ment de restes d'individus morts en cours d'hibernation. 
Nous avons observé que les cadavres d'Opilions n'attirent 
aucune espèce fréquentant la grotte. Les Collemboles 
semblent même subir une répulsion très nette à leur 
égard. 

Durant la belle saison enfin, les Opilions se cantonnent 
exclusivement dans le boyau d'entrée. Ils y sont d'ail- 
leurs toujours peu nombreux. 

Araneina (dét. J. Denis, Aumale). 

14. Meta menardi Latreille — Trogloxène régulier. 

C'est la seule Araignée qui soit régulièrement présente 
dans le boyau d'entrée durant toute la belle saison. 

15. Micrargus herbigradus Blackw. — Trogloxène irrégulier. 

Un seul individu, mâle, recueilli dans la galerie B au 
pied de la cheminée C 4 . 

** 16. Porrhomma micro phthalmum Cambridge — Trogloxène irré- 
gulier. 

Egalement un seul individu, mâle, trouvé vivant à la 
surface d'une flaque d'eau de la partie aval du couloir B. 

Acari (N° 17 et 19: dét. J. Cooremann, Bruxelles; n° 18: dét. 
H. Coiffait, Toulouse). 

17. Eugamasus magnus magnus Kramer — Troglophile (Coore- 
mann 1954). 

Assez fréquent. Les deux tiers des individus capturés 
proviennent de la galerie B. 



332 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

18. Oribatidé. 

Débris d'un seul individu (dont l'espèce n'est pas iden- 
tifiable) trouvés dans la partie inférieure de la galerie B. 

* 19. Rhagidia mordax grandis Willmann — Troglobie. 
Relativement peu connu en Suisse. 
Rare, capturé exclusivement à proximité de la première 
salle (dans la partie inférieure du couloir B et dans le 
boyau latéral). 



Diplura (dét. B. Condé, Nancy). 

20. Plusiocampa sollaudi Denis — Troglobie (cf. PL IV). 
Rencontré dans de nombreuses grottes du Jura. 
Fréquent dans toute la grotte, surtout dans la partie 
terminale de la galerie B et au voisinage de la l re salle. 
Presque totalement absent de la galerie d'accès. Deux 
individus ont survécu en laboratoire pendant sept mois 
en compagnie de Coléoptères troglobies (cf. plus loin). 



Thysanura (dét. J. Bitsch, Dijon). 

* 21. Dilta sp. — Trogloxène irrégulier. 

Trois individus femelles (indéterminables spécifiquement) 
récoltés dans le boyau d'entrée. 



Collembola (dét. H. Gisin, Genève). 

22. Arrhopalites pygmaeus Wank. — Troglobie, rencontré dans 
les grottes d'Europe centrale (Gisin 1960 a et b). 

Abondant, mais surtout dans la partie inférieure du 
réseau étudié. 

23. Onychiurus handschini handschini Denis -- Troglobie connu 
des grottes du Jura suisse et français (Gisin 1960a et b). 

Beaucoup moins fréquent que l'espèce précédente. Les 
captures ont été effectuées en majorité dans la moitié 
amont de la galerie B. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 333 

24. Pseudosinella vandeli vandeli Denis — Troglobie endémique 
des grottes du Jura suisse et français (Gisin 1960a et b). 

Espèce de loin la plus abondante dans la Grotte du 
Chapeau de Napoléon. Les piégeages les plus fructueux 
sont localisés, comme pour A. pygmaeus, dans la partie 
inférieure du couloir B, dans la première salle et en aval 
de celle-ci. 

Trois individus ont été maintenus vivants en laboratoire 
pendant plus de neuf mois dans le même milieu que les 
Royerella (cf. plus loin). 

25. Tomocerus flavescens Tullb. — Trogloxène accidentel. Espèce 
fréquentant les forêts d'Europe (Gisin 1960a et b). 

Un seul individu capturé dans la galerie d'accès. 

Dermaptera (dét. de l'auteur). 

** 26. Forficula auricularia L. — Trogloxène accidentel. 

Un unique exemplaire, mâle, recueilli dans un piège de 
la galerie B. La présence de ce Forficule, espèce lucicole 
et hygrophile surtout abondante dans les régions de 
cultures, est assez surprenante. Peut-être l'avons-nous 
introduit nous-mêmes sans le savoir dans la grotte, caché 
dans quelque poche ou repli de vêtement humide. 

Coleoptera (N° 27, 28, 30, 32: dét. H. Coiffait, Toulouse; n° 29 
et 31: dét. 0. Scherpeltz, Vienne). 

27. Abax ater Villa — Trogloxène irrégulier. 

Plusieurs larves recueillies dans la galerie d'accès, au bas 
de celle-ci et dans la partie inférieure du couloir B. 

* 28. Catops picipes F. — Troglophile. 

Assez fréquent, notamment dans la galerie d'accès. Tota- 
lement absent dans les parties moyenne et terminale de 
la galerie B. 

29. Omalium validum Kraatz — • Trogloxène irrégulier. 

Un seul individu de cette espèce capturé au haut de 
la galerie d'accès. 



334 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

** 30. Pterostichus honnorati Dej. — Trogloxène accidentel. 

Un seul représentant, provenant également du haut de 
la galerie d'accès. 

31. Quedius mesomelinus Marsch. — Troglophile, guanobie. 

Deux individus adultes et une larve. Les deux premiers 
recueillis dans la partie supérieure de la galerie d'accès, 
la larve dans le bas du couloir B. 

32. fìoyerella biliardi sermeti Jeann. — Troglobie signalé dans 
de nombreuses grottes du Jura français et du Jura suisse 
(Jeannel 1955) (PI. IV). 

Fréquent. Le fond de la galerie B, la t re salle (boyau 
latéral) et son prolongement en aval, sont les endroits 
où nous avons capturé le plus de Royerella. Trois larves 
de cette espèce, proviennent également du boyau latéral 
de la première salle (cf. description au Chap. IV.). 

Nous avons tenté, avec succès, de garder des Royerella vivants 
en laboratoire. Sur 27 individus placés dans un grand cristallisoir, 
en atmosphère saturée d'humidité, sur un fond constitué de sable 
et de morceaux d'argile (le sable comme l'argile ont été prélevés 
dans la grotte) et à une température moyenne de 11° C, 16 vivaient 
encore après plus de neuf mois de captivité. Leur nourriture consis- 
tant en cadavres de Mouches domestiques, à raison d'une mouche 
toutes les trois semaines environ. 

Huit de ces Coléoptères répartis de façon égale dans quatre 
cristallisoirs différents et privés de nourriture pendant toute leur 
captivité, ont survécu de la façon suivante: 

1) Sur fond de sable non stérilisé: 

respectivement 28 et 29 semaines. 

2) Sur fond d'argile non stérilisé: 

respectivement 11 et 17 semaines. 

3) Sur fond de sable stérilisé à l'étuve: 

respectivement 16 et 19 semaines. 

4) Sur fond d'argile stérilisé à l'étuve: 

respectivement 10 et 15 semaines. 

Il apparali donc que le sable, stérilisé ou non, est plus favorable 
aux Royerella une l'argile, ceci poni' des raisons qui nous échappent 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 335 

totalement. La stérilisation du milieu (opération très illusoire d'ail- 
leurs, puisque les Coléoptères ne peuvent être eux-mêmes stérili- 
sés !) raccourcirait plus ou moins nettement la durée de survie. Il 
est évident que pour pouvoir en tirer des conclusions définitives, 
ces expériences devraient être reprises sur une plus grande échelle. 
Si l'élevage des Royerella semble difficile à réaliser en labora- 
toire, nous avons néanmoins pu assister à plusieurs accouplements 
de ces Coléoptères au cours du mois de novembre 1961. Le mâle 
chevauche entièrement la femelle qui est en position normale; il 
la saisit brusquement en arrière du thorax puis s'y agrippe à l'aide 
de ses pattes antérieures. La copulation, marquée de mouvements 
saccadés de la part du mâle, dure 1 à 3 minutes environ selon les 
cas, la femelle cherchant constamment à se dégager. Aucune ponte 
n'a été observée, bien que nous ayons isolé six femelles immédia- 
tement après la copulation. 

Hymenoptera (dét. Cl. Besuchet, Genève). 

33. Amblyteles armatorius Forst. — - Trogloxène assez fréquem- 
ment rencontré dans les grottes de Suisse. 

Deux exemplaires, l'un trouvé au haut de la galerie 
d'accès, l'autre dans la partie inférieure du couloir B sur 
une coulée de mond-milch. 

Trichoptera (dét. B. Frochot, Dijon). 

34. Micropterna fissa Mei. — Trogloxène. 

Les quelques individus déterminés avec sûreté appar- 
tiennent tous à cette espèce, mais il est fort probable 
que d'autres formes de Phryganes se rencontrent dans 
la Grotte du Chapeau de Napoléon (cf. PL V). 

Nous avons constaté la présence constante, mais jamais très 
abondante, des Trichoptères durant toute la belle saison dans la 
galerie d'accès, la première salle et les régions inférieures de la 
galerie B. Les dates d'apparition et de disparition des Phryganes 
dans la grotte ont coïncidé avec celles du départ, respectivement 
de l'arrivée des Opilions. 

Plusieurs Phryganes meurent au cours de leur séjour souterrain. 
Leurs cadavres attirent une foule d'insectes divers: des Collem- 



336 JEAS-PIERRE JÉQUIER 

boles, des Royerella et même des Diptères qui y déposent leurs 
œufs. Après trois semaines environ, il ne subsiste plus d'un cadavre 
que ses parties chitineuses. 

Lepidoptera (dét. V. Aellen, Genève). 

35. Triphosa dubitata L. — Trogloxène régulier rencontré dans 
les grottes de toute l'Europe. 

Dans la Grotte du Chapeau de Napoléon, il n'a été 
trouvé que deux fois seulement, dans le haut de la 
galerie d'accès. 

Diptera (dét. L. Matile, Paris). 

36. Culex (culex) pipiens L. — Trogloxène hivernant, régulier 
(Matile 1962). 

Très rare, et rencontré exclusivement dans la partie supé- 
rieure de la galerie d'accès. 

** 37. Ezechia pulchella Winn. — Trogloxène accidentel non encore 
signalé dans le domaine hypogé en Suisse. 

Recueilli quatre fois dans et aux abords de la première 
salle. 

** 38. Orthocladius ( Chaetocladius ) sp. — Trogloxène irrégulier. 

Deux exemplaires récoltés aux mêmes endroits que ceux 
de l'espèce précédente. 

** 39. Pachyrina sp. — Trogloxène accidentel, nouveau comme 
Orthocladius pour la faune cavernicole de la Suisse. 

Un seul exemplaire trouvé dans la partie moyenne de 
la galerie B. 

40. Phoridés indét. — Troglophiles. 

Ils appartiennent à une seule espèce, répandue dans 
toute la grotte. C'est le Diptère dominant. 

41. Thelida atricornis Meig. — - Troglophile-guanophile assez 
répandu dans les grottes européennes (Matile 1962. - 
cf. PL V). 

Assez rare, capturé dans les parties inférieure et moyenne 
de la galerie B, ainsi que dans le passage reliant la pre- 
mière à la deuxième salle. 



FAUNE TERRESTRE ü'UNE CAVERNE 337 

42. Trichocera maculipennis Meig. — Troglophile-guanophile 
connu dans les grottes de toute l'Europe (Matile 1962). 

Rare, recueilli sous forme de larves ou d'adultes dans le 
couloir B jusqu'à la cheminée C 4 , et dans la galerie 
conduisant à la deuxième salle. 

43. Trichocera regelationis L. — Trogloxène régulier également 
très répandu (Matile 1962). 

Diptère le plus fréquent après les Phoridae. Rencontré 
un peu partout dans la grotte, jusqu'au fond du cou- 
loir B. 

c) Vertébrés. 

Parmi les Vertébrés, la faune actuelle de la Grotte du Chapeau 
de Napoléon ne comprend que deux espèces de Chauve-souris. En 
plus de celles-ci, nous mentionnerons toutefois également les espèces 
retrouvées à l'état de restes osseux en divers endroits de la caverne. 
Il s'agit dans ce cas, soit d'animaux tombés accidentellement dans 
la grotte et incapables d'en ressortir (Renard, Crapauds, etc.), soit 
d'animaux ayant fréquenté naturellement le milieu souterrain 
(Chéiroptères, Loirs). Les déterminations d'ossements ont été effec- 
tuées par nous-même. 

Amphibia. 

44. Bufo sp. — Restes de deux Crapauds au moins, recueillis 

dans la galerie d'accès. 

Aves. 

45. Anas platyrhynchus L. (dét. confirmée par S. Schaub, Bâle). 

Un coracoïde gauche de Canard sauvage (!) trouvé dans 
la première salle. On peut se demander dans quelles cir- 
constances ce vestige a abouti dans la grotte. 

Mammalia. 

46. Myotis bechsteini Kuhl — Un crâne entier de cette espèce 

peu commune recueilli dans le bas de la galerie B. 

47. Myotis daubentoni Kuhl — Deux crânes presque complets, 

l'un provenant de la première salle, l'autre de la région 
inférieure de la galerie B. 



338 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

48. Myotis emarginatus Geoffroy — Un squelette incomplet 

découvert dans la galerie B, partie aval, semble devoir 
être attribué au Murin échancré, très rare en Suisse 
actuellement. 

49. Myotis myotis Borkhausen — Deux Grand Murins vivants 

ont été vus les 21 et 28 mai 1961 dans la partie la plus 
profonde de la grotte, c'est-à-dire à l'extrémité nord-est 
de la diaclase terminale (3 e salle). 

En outre, nous avons récolté les vestiges osseux de trois 
individus de cette espèce en trois points différents de la 
caverne: à l'extrémité nord-est de la troisième salle, au 
fond de la deuxième salle et dans la partie moyenne du 
couloir B. 

50. Rhinolophus hipposideros Bechstein — Un Petit Fer-à-cheval 

femelle était accroché dans la troisième salle le 21 mai 
1961, à proximité des Grand Murins. Au même endroit, 
sur le sol, gisait le cadavre déjà très décomposé d'un 
autre Petit Fer-à-cheval. 

Les ossements appartenant à cette espèce sont nombreux 
et disséminés dans toute la grotte. Ils représentent au 
moins 17 individus. 

51. Glis glis L. — Le Loir gris qui n'existe plus actuellement 

dans le Val-de-Travers, ou du moins qui y est extrême- 
ment rare, a fréquenté assidûment la Grotte du Cha- 
peau de Napoléon dans le passé. En effet, pas moins de 
26 squelettes, souvent complets, ont été recueillis. Ils se 
trouvaient un peu partout dans la grotte, excepté dans 
la galerie d'accès. Fait intéressant à signaler, la plupart 
d'entre eux n'étaient pas isolés, mais groupés étroite- 
ment par 2, 3, 4, ou même 5 en différents endroits. Il 
s'agit vraisemblablement d'animaux ayant cherché refuge 
dans la grotte à l'approche de la mauvaise saison, et 
morts ensemble pendant leur sommeil hivernal. Ceci nous 
paraît être en tout cas l'explication la plus plausible, 
puisque l'on sail que les Loirs se mettent généralement 
à plusieurs pour passer l'hiver. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 339 

52. Lepus europeus Pallas — Restes d'un seul individu recueillis 

dans le boyau d'entrée. Certains os portent des traces 
de morsures de carnassier, de Renard sans doute. 

53. Microtus sp. — Un fémur trouvé dans le couloir B. En l'ab- 

sence de mâchoires, l'espèce de Campagnol à laquelle il 
appartient ne peut être précisée. 

54. Vulpes vulpes L. — Le Renard est représenté par un sque- 

lette très incomplet, dont les éléments étaient dissémi- 
nés dans la galerie d'accès et la première salle. 

d) Commentaires et tableau récapitulatif. 

La Grotte du Chapeau de Napoléon possède une faune remar- 
quablement riche, puisque nous y avons recueilli, vivantes ou sous 
forme de restes, pas moins de 54 espèces différentes. Toutes, à 
l'exception d'une seule (Niphargus longicaudatus rhenorhodanensis ) 
appartiennent au milieu terrestre. La pauvreté du milieu aquatique 
peut avoir plusieurs causes. Citons parmi les plus probables, l'ab- 
sence de relations directes avec de grands réseaux phréatiques, et 
la localisation de la caverne à l'intérieur de l'aire occupée par les 
glaciers quaternaires. 

Si l'on envisage seulement les Invertébrés et les Vertébrés cap- 
turés ou observés vivants (cf. tableau I, p. 26), on obtient un 
total de 39 espèces qui se répartissent de la façon suivante: 

troglobies 7 (ou 18%) 

troglophiles 8 (ou 21%) 

trogloxènes 23 (ou 59%) 

indéterminés 1 (ou 2%) 

La richesse en espèces est due donc en grande partie à la présence 
de nombreuses formes trogloxènes. Nul doute par conséquent, que 
plusieurs grottes de notre pays révéleraient une faune au moins 
aussi riche qualitativement, si elles faisaient l'objet de visites aussi 
fréquentes que celles que nous avons effectuées dans la Grotte du 
Chapeau de Napoléon. 



340 



JEAN-PIERRE JEQUIER 



Tarleau I. 

Liste récapitulative des Invertébrés et Vertébrés capturés 
ou observés vivants dans la Grotte du Chapeau de Napoléon. 



Espèces 



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7. Niphargus longicaudatus rheno 

rhodanensis Schell 

8. Glomeris helvetica Verh. . . . 

9. Polydesmus h. helveticus Verh. 

10. Hypsoiulus alpivagus Verh. . 

11. Neobisium simile Koch . . . 

12. Liobunum limbatum Koch . . 

13. N elima aurantiaca Sim. . . . 

14. Meta menardi Latr 

15. Micrargus herbigradus Blackw 

16. Porrhomma micro phthalmum Cambr 

17. Eugamasus m. magnus Kramer 

18. Oribatidé 

19. Rhagidia mordax grandis Will. 

20. Plusiocampa sollaudi Denis . 

21. Dilta sp 

22. Arrhopalites pygmaeus Wankel 

23. Onychiurus h. handschini Denis 

24. Pseudosinella v. vandeli Denis 

25. Tomocerus flavescens Tullb 

26. Forficula auricularia L. . 

27. Abax ater Villa .... 

28. Catops picipes F 

29. Omalium validum Kraatz 

30. Pterostichus honnorati Dej. 

31. Quedius mesomelinus Marsch. 

32. Royerella villardi sermeti Jeann 

33. Amblyteles armatorius Forst 

34. Micropterna fissa Mei. 

35. Trip hos a dubitata L. 

36. Culex pipiens L. . . . 

37. Exechia pulchella Winn 

38. Orthocladius sp. . . . 

39. Pachyrina sp 

iO. Phoridés 

il. Thelida atricornis Meig. 

i2. Trichocera maculipennis Meig 

i3. Trichocera regelationis L 

Vi. Myotis myotis Bork. . 

50. Rhinolophus hipposideros Bech 



Total: '.',[) esprecs 



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7 
18 



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+ 



21 



59 



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+ 



+ + 
+ + 
+ + 



21 



FAUNE TERRESTRE D'UNE CAVERNE 341 

Chapitre III 

ÉTUDE STATISTIQUE DE LA FAUNE TERRESTRE 

(Invertébrés) 

A) RÉSULTATS DES PIÉGEAGES ET DES OBSERVATIONS 

Afin d'en faciliter la lecture, les résultats essentiels de nos 
piégeages seront présentés sous forme graphique (cf. fig. 2 à 6). 
Les résultats numériques détaillés rassemblés dans plusieurs 
tableaux sont tenus par l'auteur à la disposition de tout chercheur 
qui en ferait la demande. Chaque tableau donne des renseignements 
précis sur la répartition quantitative, chronologique et topo- 
graphique de la faune, respectivement des espèces qui la composent, 
ainsi que sur la spécialisation éventuelle de celles-ci pour un type 
donné d'appât. L'analyse approfondie de ceux-ci est d'ailleurs 
exposée au cours des pages suivantes. 

B) InTERPRÉTATION DES RÉSULTATS 

a) Classement quantitatif des espèces récoltées 

Selon l'abondance numérique de leurs représentants, nous avons 
réparti les espèces en 4 catégories: 

Espèces extrêmement abondantes (plus de 1000 individus 
capturés) : 

Pseudosinella v. vandeli 

Arrhop alites pygmaeus 

(Nelima aurantiaca) 

Espèces abondantes (plus de 100 individus capturés): 
Royerella biliardi sermeti 
Phoridés 

Plusiocampa sollaudi 
Onychiurus h. handschini 
(Trichoptères) 

Espèces peu fréquentes (plus de 10 individus capturés) : 
(Meta menardi) 
Eugamasus m. magnus 



342 JEAX-PIERRE JÉQUIER 

Trichocera regelationis 
Catops picipes 
Thelida atricornis 
(Liobunum limbatum) 

Espèces rares (10 individus capturés au plus) 
Rhagidia mordax grandis 
Abax ater 

Trichocera maculipennis 
Exechia pulchella 
Neobisium simile 
Culex pipiens 
Dilta sp. 

Polydesmus h. helveticus 
Quedius mesomelinus 
Ambly teles armatorius 
Orthocladius sp. 
Triphosa dubitata 
(My otis my otis) 
Mici 'argus herbigradus 
Porrhomma micro phthalmum 
Eorficula auricularia 
Glomeris helvetica 
Omalium validum 
Oribatidé 
Pachyrina sp. 
Pterostichus honnorati 
( Rhinolophus hipposideros) 
Hypsoiulus alpivagus 
Tomocerus flavescens 

Dans chaque catégorie les espèces sont classées par ordre de 
fréquence décroissante. Entre parenthèses figurent les noms de 
formes n'ayant pas fait l'objet de captures systématiques. 

Comme on pouvait s'y attendre, les deux premières catégories 
renferment avant tout des troglobies véritables. Pseudosinella 
e. vandeli y est très largement dominante ainsi que nous l'avons 
relevé plus haut, puisqu'elle totalise à elle seule le 82% des indi- 
vidus capturés au cours de nos recherches. Quant à Arrhopalit.es 
pygmaeus, il entre pour 9,9% dans l'ensemble des captures, suivi 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 343 

de loin par Royer ella biliardi (2,9%), Plusiocampa sollaudi (1,2%) 
et Onychiurus hanschini (0,9%). Les Phoridés, troglophiles, se 
trouvent être avec 1,7% un peu plus nombreux que le Diploure 
P. sollaudi. Les Opilions (N elima aurantiaca) et les Trichoptères 
sont également à compter au sein des hôtes courants de la caverne. 
S'opposant nettement aux deux catégories précédentes, le reste 
de la faune ne représente que 1,4% des captures. Ces formes peu 
fréquentes ou rares ne comprennent qu'une seule espèce troglobie, 
l'Acarien Rhagidia mordax grandis, et au moins 18 espèces tro- 
gloxènes. Parmi celles-ci, les 11 dernières de la liste ci-dessus ne sont 
représentées chacune que par un unique exemplaire. 

b) Répartition topographique des différentes espèces 

Certaines espèces sont présentes dans toute la grotte; d'autres, 
au contraire, sont localisées dans des régions plus ou moins vastes. 
En outre, pour les espèces que l'on rencontre sur de larges espaces, 
le nombre d'individus capturés peut varier sensiblement d'un 
endroit à l'autre. L'examen de ces points constitue l'objet des deux 
paragraphes suivants. 

Répartition qualitative dans V espace: 

— Espèces répandues dans toute la grotte * 

Nelima aurantiaca 

— Espèces répandues dans toute la grotte mais absentes dans le 
boyau d'entrée: 

Arrhopalites pygmaeus 
Phoridés 

Plusiocampa sollaudi 
Pseudosinella v. vandeli 
Royerella villardi sermeti 
Trichocera regelationis 

Eugamasus m. magnus, quoique absent des zones 1 et 9, doit 
probablement être aussi rangé dans ce groupe. 

— Espèces localisées dans la galerie d'accès, la l ve salle (zone 9) 
et ses abords (zones 8 et 10) : 

Abax ater 

Ambly teles armatorius 



* = dans toute la partie étudiée systématiquement, soit ce qui se trouve 
en amont de la deuxième salle ! 



344 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

Catops picipes 
Quedius mesomelinus 
Rhagidia mordax grandis 
Triphosa dubitata 
Trichoptères 

— Espèces rencontrées dans la galerie d'accès uniquement, ou dans 
le boyau d'entrée: 

Meta menardi 
Culex pipiens 
Dilta sp. 

Glomeris helvetica 
Liobunum limbatum 
Omalium validum 
Polydesmus helveticus 
Pterostichus honnorati 
Hypsoiulus alpivagus 
Tomocerus flavescens 

— Espèces non rencontrées dans la galerie d'accès ou le boyau d'entrée. 

Micrargus herbigradus 
Porrhomma microphthalmum 
Ezechia pulchella 
Forficula auricularia 
Neobisium simile 
Onychiurus h. hanschini 
Oribatidé 
Orthocladius sp. 
Pachyrina sp. 
Thelida atricornis 
Trichocera maculipennis 

On voit que la galerie d'accès est fréquentée par la plupart des 
espèces, y compris, fait assez surprenant, par 5 des 6 troglobies 
terrestres récoltés. La présence de ceux-ci à quelques mètres du 
milieu épigé, est certainement une conséquence de l'exiguïté de 
rentrée, le « climat souterrain» n'étant de cette façon que très peu 
influencé par les variations météorologiques externes (cf. p. 326). 
Le seul troglobie qui fasse défaut à cet endroit est Onychiurus 

Immischiai . 



FAUNE TERRESTRE D UNE CAVERNE 



345 



La majorité des espèces non typiquement cavernicoles se 
rencontre, comme il se doit, dans les régions les moins éloignées 
de l'entrée. Toutefois, quelques Diptères s'enfoncent assez profon- 
dément dans la grotte, certains (Phoridés, Trichocera regelationis) 
atteignant même l'extrémité de la galerie B (zone 1). 

Chez les Acariens, le troglophile Eugamasus m. magnus a été 
capturé un peu partout (excepté dans les zones 1 et 9), tandis que le 
troglobie Rhagidia mordax grandis semble être strictement localisé 
dans les zones 8, 9 et (= galerie d'accès). 

Dans le tableau suivant (Tableau II), il est intéressant de noter 
que le nombre total des espèces trogloxènes et troglophiles ren- 
contrées dans chaque région, ne dépend pas uniquement de la 
distance séparant les régions considérées de l'entrée. Ainsi, dans 
la zone 8 nous avons récolté 16 espèces trogloxènes ou troglophiles, 
alors que la zone 9, située plus près de l'entrée, n'en livrait que 8. 
La région 7 est également plus pauvre en espèces que les zones 6, 
5 et 4 plus profondes. Ces différences sont dues à des facteurs 
difficiles à préciser, mais parmi lesquels les conditions lithologiques 
et alimentaires jouent probablement un rôle prépondérant. 



Tarleau II 

Répartition numérique des espèces selon les différentes régions 

grotte 



de la 



Régions 
données suivant l'ordre croissant de 
la distance les séparant de l'entrée 



Nombre d'espèces rencontrées 



Trogloxènes 
+ troglo- 
philes 



Troglobies 



Total 
des espèces 



Zone = galerie d'accès . . . 

Zone 9 = l re salle et boyau laté- 
ral 

Zone 8 = partie inférieure de la 
galerie B 

Zone 10 = galerie reliant la l re à 
2 e salle 



Zone 
Zone 
Zone 
Zone 
Zone 
Zone 
Zone 



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6 = 

5 = 

4 = 

3 = 

2 = 

1 = 



régions de la galerie B 



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16 



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13 


5 


10 


5 


12 


5 


12 


5 


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Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 



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Représentation graphique de l'ensemble des piégeâmes: a, total des captures; 
A. captures avec la pomme; c, captures avee la viande; d, captures avec 
te fromage. 3, 7, 11, etc., changement général des appâts; ma, mb, me, 
md, moyennes annuelles des captures. En grisé, nombre de captures supé- 
rieur à la moyenne annuelle. A. B, C, D, voir texte p. 351. 



FAUNE TERRESTRE ü'UNE CAVERNE 347 

Répartition quantitative dans V espace. 

On ne peut l'envisager que pour les espèces abondamment 
représentées dans la grotte. Nous nous bornerons d'ailleurs ici 
à présenter les faits tels qu'ils se dégagent de nos résultats de 
piégeages et d'observations, car, faute de recherches plus précises 
et plus nombreuses, il nous est impossible pour le moment de com- 
prendre le pourquoi de la présence abondante de telle ou telle 
espèce troglobie dans une région plutôt que dans une autre. La 
multiplicité des facteurs qui interviennent et la difficulté qu'il y a 
de les définir objectivement, en sont responsables. 

Les 5 espèces troglobies peuvent être schématiquement réparties 
en deux catégories (cf. tableau III). D'une part nous trouvons 
les 2 Collemboles Pseudosinella vandeli et Arrhopalites pygmaeus, 
très fréquents dans les régions relativement proches de l'entrée 
(zones 8, 9 et 10), mais rares ou très rares même dans les parties 
plus éloignées (zones 1 à 6). D'autre part, il y a les 3 espèces Plusio- 
campa sollaudi, Onychiurus handschini, Royerella villardi, qui sont 
aussi bien représentées dans les régions antérieures que dans les 
régions terminales de la galerie B. Chacune des 5 formes troglobies 
est rare, très rare ou absente de la galerie d'accès. 

L'unique troglophile abondant (Phoridés) est fréquent dans la 
galerie d'accès, assez fréquent dans les régions aval et moyenne du 
couloir B. Sa relative abondance au pied de la cheminée C 4 , semble 
être en relation avec la nature lithologique (éboulis) de l'endroit. 

La fréquence des espèces trogloxènes dans les différentes régions 
de la grotte correspond bien à ce que l'on attendait. Elle décroît 
assez rapidement à mesure que l'on s'éloigne de l'entrée. 

Le cumul de nos appréciations (cf. tableau III) montre que 
certaines régions sont nettement plus favorables à la faune que 
d'autres. C'est le cas, par exemple, des zones 8 et 9 pour la faune 
troglobie, tandis que les zones 0, 2, 6 sont défavorables et la zone 5 
très défavorable. Ici aussi, les causes de cet état de choses ne nous 
apparaissent pas clairement. 

c) Répartition chronologique 

A côté de l'aspect purement statique de la faune cavernicole 
tel que nous venons de le décrire, il est des plus intéressant d'en 
connaître l'aspect dynamique. En d'autres termes, il s'agit de 



348 



JEAN-PIERRE JEQUIER 








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FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 349 

définir les variations qualitatives et quantitatives présentées par 
la faune terrestre de notre grotte durant la période d'observation. 
Ginet (1951) est l'un des rares auteurs à notre connaissance, qui ait 
effectué des recherches systématiques de quelque importance dans 
ce sens. Certes, on trouve bien ici et là dans la littérature des 
remarques concernant la présence ou la fréquence d'une espèce 
donnée suivant les saisons ou suivant les conditions variables du 
milieu souterrain. Mais très souvent ces indications ne sont pas 
étayées par un nombre suffisant d'observations pour être vérita- 
blement objectives, surtout en ce qui concerne les formes troglobies 
dont la biologie est dans l'ensemble mal connue. 

Comme nous l'avons dit au chapitre I, page 327, nos fréquentes 
visites dans la Grotte du Chapeau de Napoléon et nos piégeages 
intensifs, ont eu certainement pour effet d'y perturber l'équilibre 
biologique qui y régnait auparavant. Dans quelle mesure au cours 
du temps, nous ne le savons pas et force est d'admettre que nos 
résultats ne nous donnent qu'un reflet plus ou moins déformé des 
phénomènes naturels. 

Variations qualitatives dans le temps. 

Elles affectent, comme prévu, uniquement les espèces non 
typiquement cavernicoles. 

Parmi les troglophiles, les Phoridés (cf. fig. 4, b) sont l'objet 
d'une périodicité saisonnière très nette, étant absentes ou très 
sporadiques pendant les mois d'hiver (janvier, février, mars), 
et bien représentées durant les autres saisons. Le décalage qui existe 
entre les dates de disparition totale respectivement d'apparition 
régulière de cette espèce dans la galerie d'accès d'une part, dans les 
régions de la grotte plus éloignées de l'entrée d'autre part, soulignent 
bien l'origine externe de cette espèce. 

Thelida atricornis ne s'est, elle, rencontrée qu'au printemps 
(mai-juin) et en automne (septembre-octobre). Eugamasus m. 
magnus semble être présent à l'intérieur de la grotte surtout pen- 
dant la mauvaise saison. Mais le plus bel exemple de périodicité 
saisonnière est fourni sans aucun doute par les Araignées, les 
Trichoptères et les Opilions, les derniers remplaçant les précédents 
durant l'automne et l'hiver. La date de l'invasion massive de la 
grotte par les Opilions coïncide avec celle des premiers gels 
automnaux. C'est à cette époque-là de l'année (septembre-octobre). 




Fig. 3. 

i de trois Collemboles troglobies: a, Pseudosinella v. vandeli;b,Arrho- 
pahtes pygmaeus; c, Onychiurus h. kandschini', ma, mb, me, moyennes 
annuelles des captures. 7, 11, 15, etc., changement générai des appâts. 
En grisé, nombre de captures supérieur à la moyenne annuelle. A, P>, C, 
l». voir texte p. :{. r ,i. 



FAUNE TERRESTRE ü'uNE CAVERNE 351 

qu'apparaissent d'ailleurs aussi le plus de formes trogloxènes dans 
la grotte. 

La composition de la faune troglophile et trogloxène est donc 
en relation étroite avec l'alternance des saisons. Les quelques 
exemples énumérés sont suffisamment parlants pour nous dispenser 
d'entrer dans de plus amples détails. 

Variations quantitatives dans le temps. 

De nouveau, seules les espèces abondantes (5 troglobies, 1 tro- 
glophile) seront étudiées. La complexité des résultats nous oblige 
à les présenter de façon quelque peu schématique et pour chaque 
espèce séparément, avant d'entrer dans des considérations plus 
générales. 

Ensemble de la faune : Les variations quantitatives dans le temps 
de l'ensemble des captures (total des captures sans distinction 
d'espèces) sont précisées par le graphique de la figure 2, a. Nous 
pouvons y distinguer 4 périodes d'inégale importance, pendant 
lesquelles les captures furent particulièrement abondantes. Ces 
périodes, que nous désignerons désormais pour simplifier par les 
lettres A, B, G et D, sont séparées l'une de l'autre par des laps de 
temps plus ou moins longs, allant de 2 à plus de 10 semaines. Les 
deux premières, soit A et B, sont comprises pendant l'été et une 
partie de l'automne 1961 ; la troisième (C) est à cheval sur les mois 
de décembre et janvier 1962, tandis que la quatrième (D) non 
terminée, débute au mois d'avril 1962. La période G est moins 
accusée et plus courte que les 3 autres. Le maximum d'abondance 
est atteint pendant la période D, avec près de 560 captures au 
cours d'une seule visite. 

On peut se demander si les périodes A et B séparées par une 
faible et brève « dépression », ne doivent pas être envisagées comme 
faisant partie d'une même phase, la dépression n'étant qu'un 
« accident » sans grande signification. Tel n'est pas le cas, et le 
comportement de chaque espèce prise isolément, montrera qu'il 
s'agit bien de deux périodes distinctes. 

Pseudosinella v. vandeli: Cette espèce étant de beaucoup la 
plus abondante, il est évident qu'elle soit caractérisée par une 
courbe de piégeage très semblable à la courbe générale (cf. fig. 3, a). 







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iges «livers: a, Royerella villardi sermeti\ l>, Phoridés; c, Plusiocampa 
ollaudi] ma, mil. me, moyennes annuelles des captures. 3, 7, 11, etc., 
< hangemenl généra] des appâts. En grisé, nombre de captures supérieur 
i I . i moyenne annuelle. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 353 

Par rapport à cette dernière, la période D est légèrement mieux 
marquée. 

Si l'on considère les courbes de la figure 6, on découvre que les 

4 périodes d'abondance de P. v. vandeli ne se détachent clairement 
que dans deux cas (9 et 10), correspondant aux pièges situés dans 
la l re salle et la galerie inférieure. Les deux séries de pièges 7 et 8 
du bas de la galerie B, offrent des résultats beaucoup moins nets, 
tandis que partout ailleurs les totaux des captures par série varient 
sans parallélisme aucun entre eux ou avec les premiers cités. 

Arrhopalites pygmaeus : il présente une courbe de piégeage 
(cf. fig. 3, b) beaucoup plus irrégulière que celle de P. v. vandeli et 
dont les multiples maxima sont nettement en relation avec l'état 
de décomposition de l'un des appâts (voir plus loin). Sur les 
3 maxima particulièrement prononcés, 2 correspondent aux 
périodes B et C des courbes définies ci-avant, le troisième à un 
maximum secondaire de ces mêmes courbes. Il existe donc un 
parallélisme entre la fréquence de P. v. vandeli et celle d'A. pyg- 
maeus, mais il n'est pas très évident. 

Au cours de nos recherches, le nombre moyen des captures 
di' A. pygmaeus a sensiblement augmenté, pour atteindre après 

5 semaines environ le double de ce qu'il était au début. 

Onychiurus h. handschini, relativement très peu abondant, est 
plus fréquent par moments qu'à d'autres (cf. fig. 3, c). Sa courbe 
de piégeage possède un maximum qui correspond à la période B, 
et très exactement au premier grand maximum de la courbe 
d'^4. pygmaeus. Durant les mois de décembre 1961, janvier et 
février 1962, le nombre des captures est particulièrement faible et 
peu variable. 

Plusiocampa sollaudi (cf. fig. 4, c) est, en moyenne, nettement 
plus abondant pendant les 5 premiers mois de piégeages que par la 
suite. Les périodes A et B sont reconnaissables à la rigueur, mais 
estompées par le nombre toujours plus faible d'individus capturés. 

Royerella biliardi sermeti (cf. fig. 4, a) offre une courbe de 
piégeage plus facile à interpréter, avec une période A très bien 
marquée quoique plus précoce que chez P. v. vandeli, une période B 
moins stable, et une période D évidente mais de faible importance. 
De décembre 1961 à avril 1962, les Royerella sont rares et en nombre 



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Fig. 5. 

de Pseudosinella v. vandeli: répartition des captures suivant les 
trou pièges de la série 9. 3, 7, 11, etc., changement général des appâts; 
a piège h" I appât pomme: h, piège ti° 2 appai viande; c, piège n° .'{ 
appai fromage. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 355 

nettement inférieur à la moyenne annuelle. Ici aussi, il semble 
qu'il y a un épuisement de la population au cours du temps, mais 
seule une prolongation de nos piégeages aurait pu le prouver. 

La présence des Phoridés est caractérisée par une périodicité 
saisonnière ainsi qu'il l'a été dit plus haut. Toutefois, leur abondance 
dans la grotte durant la belle saison est sujette à des variations 
sensibles. La courbe de piégeage (cf. fig. 4, b) permet ainsi de dis- 
tinguer 3 périodes d'abondance distinctes, correspondant aux 
périodes A, B et D des espèces précédentes. 

Discussion: De l'ensemble des faits exposés ci-dessus, se 
dégagent quatre constatations essentielles: 

1) La faune troglobie est l'objet de variations quantitatives 
importantes dans le temps, et ceci est valable pour les 5 espèces 
typiquement cavernicoles étudiées. 

2) L'unique espèce troglophile envisageable subit également des 
variations quantitatives pendant sa période de présence régu- 
lière dans la caverne. 

3) Les principales variations quantitatives de chacune des compo- 
santes troglobies et de la composante troglophile sont, dans les 
grandes lignes, synchrones, pour autant qu'elles existent et 
soient mises en évidence par un nombre suffisant de captures. 

4) Trois espèces (A. pygmaeus, R. villardi, P. sollaudi) semblent 
avoir été influencées de façon sensible par nos piégeages inten- 
sifs, dans un sens (prolifération chez A. pygmaeus) ou dans 
l'autre (appauvrissement chez R. villardi et P. sollaudi). 

Du point de vue purement statistique, on peut critiquer cer- 
taines de nos déductions. De fait, dans les courbes envisagées 
(cf. fig. 2, a; 3, a, b et c; 4, a, b et c, et 6) nous utilisons des données 
non homogènes, chaque courbe cumulant les résultats de captures 
effectuées à l'aide de 3 appâts différents dont le pouvoir attractif 
n'était pas constant d'un piégeage à l'autre. Rappelons en effet, 
que les renouvellements d'appâts n'eurent lieu que toutes les 
2 (viande) ou 4 (pomme et fromage) semaines. Les courbes des 
figures 2, b, c, d, et 5, a, b, c, sont ainsi dissemblables entre elles 
et au surplus assez différentes des courbes générales. Cependant, 
un examen plus approfondi montre que les décalages de 
1 à 3 semaines existants entre les maxima accusés, ou les minima. 




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Fig. 6. 

Piégeages (Je Pseudosinella v. vandeli: répartition des captures suivant les dix 
séries de pièges (n° / à 10) et le piège de contrôle (n° 0). 3, 7, 11, etc., 
changemenl généra] des appâts. 



FAUNE TERRESTRE D UNE CAVERNE 



357 



sont dûs en grande partie à des effets d'interférence entre les 
3 appâts utilisés. Le pouvoir attractif de la viande est maximum 
après une semaine, celui de la pomme au bout de 2 semaines environ 
et celui du fromage après 4 semaines seulement (cf. fig. 5 par 
exemple). Il en résulte que très souvent un maximum de captures 






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Fig. 7. 

Attirance sélective des appâts chez les espèces les plus fréquentes: blanc, 
pomme; noir, viande; pointillé, fromage. La surface des secteurs est pro- 
portionnelle au nombre d'individus capturés dans chaque cas. 



358 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

pour un appât coïncide avec des minima pour les deux autres. 
L'irrégularité et la dissemblance apparente des courbes de piégeages 
n'ont pas d'autres causes, et elles s'expliquent parfaitement bien 
de cette façon. En définitive, les 3 pièges d'une même série étant 
toujours situés très près l'un de l'autre, on peut admettre que le 
nombre total des animaux capturés à l'aide de ceux-ci chaque 
semaine, donne une indication parfaitement valable sur la densité 
de la faune dans une région donnée, et, à plus longue échéance, 
sur ses variations quantitatives. Mais il est tout aussi évident que 
l'emploi d'un seul appât, de qualité si possible constante au cours 
du temps, serait souhaitable et faciliterait considérablement l'inter- 
prétation des résultats. 

Il est intéressant de remarquer que la période d'abondance C 
ne concerne que P. v. vandeli et A. pygmaeus. Chez la première de 
ces espèces, on voit (cf. fig. 5) que seul un appât en est responsable 
(pomme), contrairement à ce qui s'observe au cours des périodes A, 
B et D, où les deux autres appâts (viande et fromage) attirèrent 
la majorité des animaux. 

Quant à l'origine des variations quantitatives mises en évidence, 
nous ne sommes pas en mesure de l'expliquer. Il semble bien qu'il 
s'agisse d'un phénomène général répondant à une cause commune, 
mais force est de constater à nouveau que seules des recherches de 
longue durée et dans plusieurs grottes simultanément permettraient 
de sortir du domaine de l'hypothèse. On peut être tenté évidemment 
de voir, chez R. biliardi en particulier, une sorte de rythme sai- 
sonnier comparable à celui des Phoridés. Rien toutefois ne le 
prouve et il peut n'y avoir là, qu'une convergence purement 
accidentelle. Le « climat » de la grotte étant très homogène et très 
stable, il parait à peu près exclu qu'il ait une influence notable sur 
la faune. Le seul facteur météorologique externe qui ait des réper- 
cussions sensibles dans le milieu souterrain considéré, n'intervient 
en tout cas pas directement. En effet, entre l'importance des préci- 
pitations ou le ruissellement qui en résulte à l'intérieur de la grotte, 
et le nombre des captures, il n'existe aucune relation évidente de 
cause à effet. Enfin, les déplacements d'air quoique très craints 
par les animaux cavernicoles et sujets à des fluctuations plus ou 
moins nettes à certains endroits de la Grotte du Chapeau de Napo- 
léon (cf. p. 325), ils ne nous semblent de loin pas suffisants dans la 
partie supérieure du réseau pour jouer un rôle important. 11 est vrai 



FAUNE TERRESTRE DUNE CAVERNE 



359 



qu'ils permettraient peut-être de comprendre pourquoi les varia- 
tions quantitatives des captures de P. v. vandeli sont beaucoup 
plus nettes dans la galerie inférieure et la l re salle que dans la 
galerie B, où l'atmosphère est de toute évidence absolument 
calme. 



d) Attirance sélective des appâts 

L'emploi systématique de 3 appâts de nature différente a 
permis de préciser les préférences alimentaires des 7 espèces les 
plus souvent rencontrées. Dans le tableau ci-dessous, le nombre 
d'individus attirés par chaque type d'appât est exprimé en % du 
nombre total de captures de l'espèce considérée dans les pièges des 
séries 1 à 10. 

Tableau IV 

Attirance sélective des appâts (cf. aussi fig. 7 ) 



Espèces 








Appâts 




Pomme 


Viande 


Fromage 


Opilions . . - 




84% 
78% 
78% 
40% 
11% 
8% 
6% 


7% 
14% 
13% 
37% 
45% 
48% 
65% 


9% 
8% 
9% 
23% 
44% 
44% 
29% 


Onychiurus h. handschini 
Arrhopalites pygmaeus 
Pseudosinella v. vandeli . 
Plusiocampa sollaudi . . 
Royerella villardi sermeti . 
Phoridés 













Deux groupes d'espèces s'opposant nettement peuvent être 
distingués. Dans le premier nous trouvons A. pygmaeus, 0. hand- 
schini et les Opilions, intéressés avant tout par l'appât végétal 
(pomme). Dans le second, les Phoridés, R. villardi et P. sollaudi 
marquent au contraire une nette préférence à l'égard des appâts 
d'origine animale (viande et fromage). P. vandeli représente un cas 
intermédiaire, puisqu'il est attiré presque autant par la viande que 
par la pomme, et qu'il ne dédaigne pas non plus le fromage. 



360 JEAN-PIERRE JÉQUIER 



Chapitre IV 

DESCRIPTION DE LA LARVE DE ROYERELLA V ILL ARDI 
SERMETI JEANNEL (COLEOPTERA) 

En cours de travail, nous avons eu la chance de recueillir dans 
nos pièges 3 exemplaires d'une larve de Staphylinoïdea (Coleoptera) 
non encore décrite dans la littérature. M. Claude Besuchet (Muséum 
d'Histoire naturelle de Genève), qui a examiné la première de ces 
captures, nous a, par ses conseils et son aide, permis d'entreprendre 
nous-même la dissection et la description de cette larve. Nous lui 
réitérons ici nos remerciements. 

Bien que n'ayant pu le prouver par l'élevage, que ce soit à 
partir d'une de ces larves (les 3 exemplaires ont été reconnus en 
laboratoire seulement, dans du matériel déjà fixé), ou à partir de 
l'imago, nous pensons qu'il ne peut s'agir que de larves de Royerella 
biliardi sermeti Jeannel, le seul coléoptère pouvant entrer en ligne 
de compte parmi ceux fréquentant la Grotte du Chapeau de Napo- 
léon. L'ensemble des caractères observés permet en tout cas 
d'affirmer qu'elles appartiennent bien, tout comme les Royerella, 
à la famille des Catopidae (cf. Bòving et Craighead 1931, Pau- 
lian 1941), et plus précisément à la sous-famille des Bathysciinae 
(cf. Jeannel 1911 et 1924). Aucune larve de Royerella n'est encore 
connue. Cependant, Capra (1924) et plus tard Brasavola de 
Massa (1931) ont décrit et figuré la larve d'une espèce d'un genre 
très voisin, espèce qui a même été rattachée au genre Royerella lors 
de sa description, mais qui en a été séparée par la suite (cf. Capra 
et Conci 1951): Dellabeffaella roccai Capra. La morphologie de la 
larve de cette espèce est très voisine de celles que nous avons exa- 
minées et que nous décrivons ci-dessous. 

Les larves en question ont été toutes trois capturées au même 
endroit dans la grotte (zone 9, boyau latéral), à une semaine d'in- 
tervalle l'une de l'autre, soit successivement les 16, 23 et 30 jan- 
vier 1962. A cet endroit, mais en dehors des pièges et sur un espace 
l rès restreint, nous avions observé les 31 octobre et 7 novembre 1961, 
de très nombreux Royerella adultes se déplaçant en tous sens et en 
proie à une agitation inhabituelle. Nous y avons prélevé vivants, 



FAUNE TERRESTRE D UNE CAVERNE 



361 



28 individus, qui déployèrent une forte activité sexuelle pendant 
les deux premières semaines de leur captivité en laboratoire. La 
ponte suivant de près la copulation (Paulian 1941), on peut 
supposer que les 3 larves découvertes en janvier 1962 sont issues 
d'œufs pondus en octobre ou novembre 1961. Dans ce cas, elles 
seraient âgées donc de deux à trois mois, ce qui correspond à une 
durée de vie larvaire assez normale pour un Bathysciiné de ce type 
(cf. Glaçon 1955). 




Fig. 8. 

Larve de Roy eretta villardi sermeti Jeann. 
(vue dorsale). 



(n° 36.92): chétotaxie de la tête 



Enfin, ces larves sont, semble-t-il, saprophages. Deux d'entre 
elles ont été attirées en effet par des fragments de viande, la troi- 
sième au contraire par un morceau de pomme. 

Morphologie larvaire. 

Longueur tête-pseudopode (soies non comprises) des trois 
exemplaires capturés: 2,5, 3,5 et 3,6 mm. 

Larve allongée, campodéiforme, à corps légèrement convexe, 
nettement plus rétréci en arrière qu'en avant (fig. 9 et 10). 

Téguments complexes, peu chitinisés, rarement lisses; ils sont 
finement spinuloses, granuleux, ou recouverts d'écaillés simples à 
bord arrondi, acuminé, festonné, frangé, ou d'écaillés composées 
sous forme de crêtes denticulées plus ou moins longues et étroites 
(fig. 12, d et 12, f). Macrochètes de deux types, simples ou cupuli- 
formes à surface cannelée, ces derniers uniquement localisés sur la 
face tergale du corps (fig. 12, e). 



Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 



26 




Fig. 9. 

Larve de l ione relia villardi sermeli Jeann. (n° 35.92): vue laterale, légèrement 
de trois-quarts. Les contours des sclérites sont en grande partie supposés 
sur noi re 'lessili. 

Fig. 10. 

Larve de Royerella villardi sermeti Jeann. (n° H7.92): vue dorsale. Les tergites, 
indistincts, ne soni pas indiqués. 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 363 

Coloration brune claire de la tête; corps blanchâtre sur sa face 
sternale, jaune sale sur le dos; les derniers segments abdominaux 
sont nettement plus foncés que la partie antérieure de l'abdomen 
et le thorax, leur couleur variant du jaune-brun au brun clair. 

Tête arrondie, fortement inclinée vers le bas, ce qui, si l'on 
examine la larve de dos, lui confère une allure transverse (fig. 9). 
En réalité, elle est presque aussi longue que large (fig. 8). Pas de 
rétrécissement collaire dans la partie postérieure. Microsculpture 
formée d'écaillés de divers types (fig. 12, f). Aire ensiforme arrondie 
en arrière, atteignant la base de la tête. Suture épicraniale courte, 
prolongée par une ligne dorsale très nette jusqu'au milieu du 
dernier segment thoracique. Suture gulaire courte, indistincte. 
Ocelles nuls. Labre (fig. 11, d et e) articulé, transverse, arrondi 
aux angles et en avant, portant sur sa face antérieure 2 pores sen- 
soriels et 10 macrochètes, dont 6 alignés sur le rebord distal; sur 
la face postérieure, disposés en une ligne marginale régulière, 
3 paires de macrochètes et 4 organes claviformes; en arrière de 
ceux-ci, 2 papilles sensorielles. Epipharynx (fig. 11, e) bordé laté- 
ralement de très fins poils en files parallèles, avec 5 paires de papilles 
sensorielles, 3 d'entre elles constituant une rangée transverse 
médiane, et un massif fortement pubescent, allongé et rétréci 
progressivement vers l'arrière. 

Antennes (fig. 11, a et b) de trois, articles. Premier article à 
peine tronc-conique, plus long que large, en partie couvert de 
spinules, portant un macrochète et 5 pores sensoriels. Second 
article deux fois et demi plus long que le premier, irrégulièrement 
renflé dans sa moitié distale du côté antérieur, spinulé dans sa 
partie basale, portant 5 macrochètes, un pore sensoriel et deux 
vésicules hyalines préapicales de tailles très différentes. Troisième 
article un peu moins long que le premier, portant quelques spinules 
sur sa face dorsale, 4 macrochètes et un pore sensoriel, terminé 
enfin par deux vésicules hyalines dont l'une est apicale et l'autre, 
plus petite et plus effilée, latérale. Antennifère présent, norma- 
lement développé. 

Mandibules (fig. 11, c) bidentées à l'apex, la dent principale 
portant en outre dorsalement 3 petites cuspides obtuses alignées 
d'avant en arrière. La mandibule droite ne diffère de la gauche, que 
par un développement moindre de ces cuspides accessoires. Face 
dorsale en courbe régulière avec un macrochète en son milieu, et un 



364 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

pore sensoriel; face ventrale portant un volumineux macrochète. 
Côté rostral, une prostheca forte, simple et aiguë, suivie d'une mola 
très importante portant en haut de nombreuses petites dents 
disposées en plusieurs rangées obliques et parallèles, remplacées 
progressivement vers le bas par des crêtes continues finement 
denticulées. 

Maxilles (fig. 11, f) assez longues et fortes. Cardo court, trans- 
verse. Stipe deux fois plus long que large, à peine plus étroit dans 
sa partie distale qu'à sa base, portant 3 macrochètes et un pore 
sensoriel. Lacinia de même longueur que le palpe, robuste, s'amin- 
cissant régulièrement en direction de l'apex qui est bifide et cons- 
titué d'une pointe obtuse et d'un crochet peu marqué, avec 5 fortes 
épines et une fine pubescence sur sa marge rostrale en plus de 
2 macrochètes ventraux. Galèa bifrangée. Palpifère bien développé, 
prolongé par un palpe maxillaire triarticulé; premier article aussi 
long que large, avec un pore sensoriel ventral ; second article un peu 
plus long et plus étroit que le précédent, légèrement pubescent 
comme celui-ci sur sa face rostrale et présentant 2 macrochètes 
et un pore sensoriel; troisième article aussi long que les deux pre- 
miers réunis, étroit, accompagné à sa base du côté dorsal d'un petit 
organe hyalin en tube. 

Labium (fig. 11, g) à ligule large et courte, très légèrement 
bilobée à l'apex, terminée par une couronne de poils et présentant 
2 soies latérales réduites ainsi qu'une paire de pores sensoriels sur 
sa face antérieure. Paraglosses présentes avec une soie unique très 
courte à l'apex. Palpe labial formé de 2 articles dépassant de peu la 
ligule; premier article deux fois plus long que large, couvert par- 
tiellement de poils épars, avec un pore sensoriel sur la face interne; 
deuxième article deux fois moins long et moins large que le pre- 
mier, avec un pore sensoriel latéral et un apex arrondi portant de 
petits cônes sensoriels. Prémentum transverse, droit sur son bord 
antérieur, avec ventralement 2 paires de macrochètes et une paire 
de pores sensoriels. Mentum grossièrement trapézoïdal, portant 
une paire de grandes soies et 4 pores sensoriels. 

Segments thoraciques tous plus larges que longs, le mésothorax 
étant de largeur à peine supérieure à celle des deux autres; méso- 
et métathorax de longueur semblable, nettement plus courts que le 
prothorax. Stigmate mésothoracique situé à la marge antérieure du 
segment. Chétotaxie identique sur les deux derniers segments 



FAUNE TERRESTRE DÜNE CAVERNE 



365 



thoraciques (fig. 9 et 12, b). Microsculpture de la face tergale 
formée de ponctuations, d'écaillés et de crêtes denticulées (fig. 12, 
b et d). 

Pattes (fig. 12, a) semblables mais augmentant légèrement de 
taille d'avant en arrière, constituées de 5 articles: macrochètes 




Fig. 11. 

Larve de Royerella biliardi sermeti Jeann. (n° 36.92) : a, antenne droite, face 
dorsale; b, antenne gauche, face latéro-ventrale ; c, mandibule gauche, 
face dorsale; d, labre, face dorsale; e, labre et épipharynx, face ventrale; 
f, maxille droite, face ventrale; g, labium, face ventrale. Tous les éléments 
de la figure sont dessinés à la même échelle. 

sur les cinq articles, dont les 4 premiers sont en outre finement 
pubescents par endroits. Hanche deux fois plus longue que large; 
trochanter très court; fémur près de trois fois plus long que le 
trochanter, avec ventralement, à son extrémité proximale, un 
macrochète de grande taille. Tibia aussi long que les deux articles 
précédents réunis, portant de très nombreux macrochètes. Griffe 
forte, cannelée dans sa partie moyenne, les cannelures s'anasto- 
mosant dans la région proximale où sont implantées 2 fortes soies 
respectivement ventrale et dorsale. 



366 



JEAN-PIERRE JEQUIER 



Abdomen comptant 10 segments, dont les 9 premiers diminuent 
régulièrement de longueur et de largeur d'avant en arrière. Sclérites 
indistincts aussi bien sur la face sternale que tergale. Ghétotaxie 
(fig. 12, c) semblable sur les segments I à VIII; macrochètes dis- 
posés sur toute la surface des tergites, sur la marge postérieure 
seulement des sternites. Microsculpture formée de granulations et 
de poils très courts. Stigmates abdominaux au nombre de 8 paires, 
localisés sur le bord postérieur des 8 premiers segments. Segment 
IX prolongé par deux urogomphes biarticulés, avec un premier 




Fig. 12. 

Larve de Royerella villardi sermeti Jeann. (n° 36.92) : a, patte intermédiaire 
droite; b, chétotaxie du méso thorax, face dorsale, moitié droite; c, chéto- 
taxie du IV e segment abdominal, face ventrale, moitié gauche; d, micro- 
sculpture de la ìf ace tergale du thorax; e, macrochètes cupuliformes de la 
face tergale; f, divers types d'écaillés du crâne; g, segments abdominaux 
IX et X, face ventrale. Les éléments a, b, c et g sont dessinés à la même 
échelle. 



article portant 4 macrochètes; un second article presque quatre fois 
plus long que le précédent, terminé par une courte soie et recouvert, 
sauf dans sa région proximale, d'écaillés allongées et acuminées 



FAUNE TERRESTRE d'üNE CAVERNE 367 

(fìg. 12, g). Pseudopode anal bien développé, plus long que les 
derniers segments abdominaux, arrondi puis droit à l'apex, por- 
tant 3 paires de macrochètes. 

Les préparations microscopiques justificatives de la description ci-dessus 
sont déposées à l'Institut de Zoologie de l'Université de Neuchâtel. Les deux 
larves non disséquées ont été remises au Muséum d'Histoire naturelle de 
Genève. 

RÉSUMÉ ET CONCLUSIONS 

Nos recherches ont établi l'existence dans la Grotte du Chapeau 
de Napoléon, d'une faune riche d'au moins 39 espèces, dont 7 sont 
des troglobies stricts. Quinze autres espèces ont été recueillies sous 
forme de restes divers (coquilles, ossements). En outre, la larve 
encore inconnue d'un Coléoptère Bathyciinae cavernicole fut 
découverte et a fait l'objet d'une description détaillée. 

A l'aide de piégeages hebdomadaires, nous avons mis en évidence 
la répartition quantitative, topographique et chronologique de la 
faune. La grande homogénéité du milieu souterrain envisagé, ne 
nous a pas permis de découvrir les relations certaines existant entre 
celui-ci et les particularités de la faune. Les variations quantitatives 
de cette dernière, demeurent notamment sans explication satis- 
faisante. 

Dans son ensemble, la présente étude s'est révélée beaucoup 
plus fructueuse que nous ne l'attendions, même si la plupart des 
nombreuses questions qu'elle a soulevées n'ont pas été résolues. 
Son seul et modeste mérite est peut-être justement de nous avoir 
fait entrevoir la complexité des problèmes qui se posent dans un 
milieu pourtant bien délimité. Les résultats acquis justifieraient 
sans nul doute de nouvelles recherches, dans un cadre plus large 
et à l'aide de méthodes différentes. 



ZUSAMMENFASSUNG 

In der « Grotte du Chapeau de Napoléon» (Neuenburger Jura) 
wurden 39 Tierarten nachgewiesen, worunter 7 Troglobionten, 
ferner Reste von 15 anderen Arten (Schalen, Knochen). Eine bisher 
unbeschriebene Larve eines Höhlenkäfers (Bathyciinae) wird genau 
untersucht. 



368 JEAN-PIERRE JÉQUIER 

Das Ergebnis während eines Jahres allwöchentlich geleerter 
Fallen gibt eine Übersicht über die quantitative Verteilung der 
Fauna in Raum und Zeit. Für eine befriedigende Erklärung dieser 
Verteilung wären weitere Forschungen erforderlich. 



SUMMARY 

39 species of animals were observed in the « Grotte du Chapeau 
de Napoléon» (Neuchâtel Jura) of which 7 were troglobionts. 
There occurred also the remains of 15 other species (shells, bones). 
An hitherto undescribed larva of a cave coleopteron (Bathyciinae) 
has been studied. 

The results obtained in one year from visiting weekly the traps 
gives a quantitative distribution of the fauna both in space and in 
time. Further research is required in order to obtain a satisfactory 
interpretation of this distribution. 



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Revue Suisse de Zoologie - J. -P. Jéquier 



PLANCHE I 




Planche I. — Grotte du Chapeau de Napoléon. 

En haut: vue de l'entrée; remarquer l'étroitesse du boyau qui lui fait suite. 
En bas: partie moyenne de la galerie d'accès, passage sub-vertical (vue prise 
en direction du haut). 



Revue Suisse de Zoologie - J. -P. Jéquier 



PLANCHE II 




Pla nche M. ( rrol te du Chapeau de Napoléon. 

En haut : galerie B, /ones 7 et 6. Au deuxième plan à droite, restes de stalag- 
mites. Draperies el placages de mond-milch au plafond. 

En bas: partie supérieure «Ir la galerie relianl la L re à la 2 e salle. Le sol est 
recouverl d'un chaos «le -tos blocs, el le plafond porte d'évidentes traces 
d'érosion mécanique. 



Revue Suisse de Zoologie - J. -P. Jéquier 



PLANCHE III 





Planche III. 



Grotte du Chapeau de Napoléon. 



En haut, à gauche: table de travail dans la galerie B. On distingue, au pre- 
mier plan à gauche, le ruisselet, au fond le pied du cône d'éboulis. 

En haut, à droite: auréole de mond-milch blanc au bas d'une petite chemi- 
née latérale de la galerie B. 

En bas, à gauche: placage de mond-milch blanc et draperie de mond-milch 
jaune-brun au pied de la cheminée C> (galerie B). 

En bas, à droite: trainees de mond-milch brun ou jaune sur fond de mond- 
milch blanc au bas de la cheminée C n (l re salle). 



Revue Suisse de Zoologie - J. -P. Jéquier 



PLANCHE IV 






l\ 



Kn haut, à gauche: Niphargus longicaudatus rhenorhodanensis Schellenb. (env. 

i i vr nat.) 
En haut à droite: Plusiocampa sollaudi Denis (env. 8 gr. nat.). 
En bas > gauche: Royerella villardi sermeti Jeann. (env. s • gr. nat.). 
En bas à droite: NeobUium simile Koch (env. « gr. nat.). 



Revue Suisse de Zoologie - J. -P. Jéquier 



PLANCHE V 





Planche V. 

En haut: Trichoptère (env. 4 x gr. nat.). 
En bas: Thelida atricornis Meig. (env. 11 x 



gr. nat.). 




^ 



Ço/er/e c/àc 



Coal 



c 



Plan I: Grotte du 

ron (relevés par la Société si 



Pierre d 'amarra ge 



7*" e salle 



Coupe verticale dévelo p pée 




r , , an pt coupes. Echelle 1 : 500 envi- 



Sire/Sure 
Coupe dévelo p pée , couloir B 



3*»< salle 



ffrairure 



W— 




Plan li: Grotte du Chapeau de Napoléon ■ milieux terrestre et aquatique, 
remplissage, concrétions. EHu-lle I : 350 environ. 




eoende 





tu/sse/e.t / parcours permanesti 


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humus 




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o/acaees e/e rnond-m/tch 


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ruille/tt i parcours tejnporaire 


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f/nfues permanentes 


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Sources 


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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 371 

Tome 71, n° 19. — Mai 1964 



Contribution à F étude des Trématodes 
de Chiroptères 

Les genres Limatulum Travassos. 1921 et Limatuloides 

gen. nov. 

par 

Georges DUBOIS 

Avec 3 figures dans le texte. 



Le genre Limatulum a été créé par Travassos (1921, p. 78) 
d'après un matériel provenant de l'estomac d'un Molossidé du 
Brésil et qui fut attribué par erreur au Distomum limatulum Braun, 
1900. Ce genre était caractérisé notamment par ses grosses ven- 
touses subégales (diamètre 200 à 300 \i = 1 / 4 à 1 / 6 de la longueur du 
corps), par des caeca courts, un ovaire préacétabulaire (pouvant se 
déplacer sur le bord antérieur de l'acetabulum mais restant dans 
la zone de la moitié antérieure de l'organe) et par une poche du 
cirre virguliforme, récurvée et paracétabulaire (dont la partie 
proximale est au niveau de la moitié antérieure de l'acetabulum, 
et la partie distale en arrière de l'équateur de ce dernier). 

Au contraire, le Distomum limatulum Braun a des ventouses 
beaucoup plus petites (environ 100 fj.) relativement aux dimensions 
du corps (rapport 1:9), un ovaire latéral au niveau du bord posté- 
rieur de l'acetabulum et une poche du cirre claviforme, procurvée 
et postacétabulaire (dont l'extrémité distale est paracétabulaire). 
Malheureusement Braun n'a pas observé les caeca 1 . Cependant 

1 En vain nous avons entrepris des démarches pour retrouver le matériel 
original du D. limatulum. Le D r G. Hartwich, de 1'« Institut für spezielle 
Zoologie und zoologisches Museum der Humboldt-Universität zu Berlin ». 
nous a informé que ce matériel, catalogué sous le n° 2499, a disparu depuis 
la guerre. Aucune réponse ne nous est parvenue du Musée de Vienne. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 27 



372 G. DUBOIS 

une espèce très voisine du Distomum limatulum, décrite en Tché- 
coslovaquie par M me J. Hûrkovâ (1961) sous le nom de Limatulum 
duboisi (syn. Parabascus sp. HûrkovÂ, 1959), puis retrouvée en 
France et en Suisse (cf. Dubois 1963, pp. 115-117), possède des 
caeca qui s'allongent un peu au-delà des testicules. Il est donc 
vraisemblable qu'une même disposition existe chez D. limatulum 
Braun. 

L. Travassos a donc commis une erreur d'identification en 
désignant le D. limatulum Braun comme espèce-type du genre 
Limatulum Travassos, dont la diagnose était fondée sur l'obser- 
vation d'une forme toute différente. 

A l'instar de Travassos, Caballero (1943, pp. 178-182), puis 
Lent, de Freitas et Proença (1945, pp. 504-505) ont commis la 
même erreur d'attribution. 

En 1932, Macy décrivait un Limatulum oklahomensis 1 , de 
Tadarida cynocephala (Le Conte) 2 , que nous identifions au Lima- 
tulum limatulum Travassos, 1921 non Braun, 1900 (voir tableau 
comparatif). Caballero et Bravo Hollis (1951, p. 349) avaient 
déjà attribué à ce même L. limatulum Travassos le Limatulum 
solitarium Perez Vigueras, 1942, de Molossus tropidorhynchus 
Gray. 

D'autre part, Macy (1935, p. 74) décrivait un Limatulum gas- 
troides, de My otis lucifugus (Le Conte), retrouvé plus tard (Macy 
1947, p. 375) chez Myotis californiens caurinus Miller. Il s'agit d'une 
espèce congénérique du L. limatulum Travassos non Braun, dont 
la distribution géographique comprend le Wisconsin, le Minnesota 
et l'Oregon. 

Enfin, Caballero et Brenes (1957, pp. 231-234) ont décrit sous 
le nom de Ochoterenatrema costarricensis un Limatulum Travassos 
sensu, de Eptesicus propinquus (Peters) 3 , provenant de Costa Rica. 
Nous rapportons ce parasite à Limatulum gastroides Macy en raison 
de sa petite taille 4 et du fait que la ventouse buccale est plus grande 
que l'acetabulum (voir tableau comparatif). 



1 Correction de l'orthographe originale incorrecte « oklamomensis » (macy 
L932, p. 29) |Voir légende de la figure 8, pi. 1 1 1. 

2 Cette chauve-souris doit s'appeler maintenant Tadarida brasiliensis 
cynocephala (Le Conte). 

8 (let le chauve-souris s'appelle maintenant Eptesicus brasiliensis propin- 
quus (Peters). 

1 L/holotype mesure 0,69 mm de longueur. 



CONTRIBUTION A L'ÉTUDE DES TRÉMATODES DE CHIROPTERES 373 

En résumé, le générotype de Limatulum Travassos, 1921 n'est 
pas limatulum Braun, 1900, malgré la désignation originelle, puisque 
la diagnose générique de Travassos est fondée sur l'observation 
d'une autre espèce. C'est donc cette dernière qui en devient le 
type (limatulum Travassos non Braun), mais qui doit changer de 
nom. Nous choisissons pour la désigner le synonyme le plus ancien: 
oklahomensis Macy, 1932. L. gastroides Macy, 1935 reste la seule 
espèce congénérique. 

Pour le limatulum Braun, 1900, nous proposons le nouveau genre 
Limatuloides, avec L. duboisi (Hûrkovâ, 1961) comme espèce congé- 
nérique. Il appartient à la sous-famille des Parabascinae Yamaguti, 
1958, puisque les caeca outrepassent l'acetabulum et même les 
testicules, et que la poche du cirre est dans la zone acétahulaire ou 
postacétabulaire (cf. Yamaguti 1958, pp. 810 et 817-818). En voici 
la diagnose: 

Limatuloides gen. nov. 

Lecithodendriidae Odhner, 1910, Parabascinae Yamaguti, 1958: 
Corps ovale à fusiforme, à cuticule spinellée, à ventouses relati- 
vement petites (de diamètre généralement inférieur à 100 [l] et 
subégales, à acetabulum prééquatorial. Pharynx petit; œsophage 
moyen (50-130 (jl); caeca se terminant en arrière des testicules. Pore 
génital paracétabulaire, senestre. Poche du cirre claviforme, post- 
acétabulaire et procurvée, opposée à l'ovaire, disposée transversa- 
lement ou obliquement et coudée aux deux tiers de sa longueur 
(où elle s'amincit) pour atteindre le pore génital, où le cirre peut 
faire saillie. Testicules sphériques ou ovoïdes, postacétabulaires, 
disposés symétriquement ou un peu obliquement, plus gros que 
l'ovaire prétesticulaire et immédiatement postacétabulaire, situé 
latéralement à droite. Vitellogènes confinés dans une zone com- 
prise entre la bifurcation intestinale et le bord postérieur de l'aceta- 
bulum; réservoir vitellin situé entre l'ovaire et les testicules. Pore 
excréteur terminal; vésicule excrétrice en forme de V. 

Générotype: Limatuloides limatulus (Braun, 1900) comb. nov. 
[Syn. Distomum limatulum Braun]. 

Espèce congénérique: Limatuloides duboisi (Hûrkovâ, 1961) 
comb. nov. [Syn. Limatulum duboisi Hûrkovâ; Parabascus sp. 
Hûrkovâ, 1959]. 



37. 



DUBOIS 



A l'encontre de Limatuloides , le genre Limatiilum Travassos, 
1921 se définit comme suit: 



Limât h lu m Travassos, 1921 

Lecithodendriidae Odhner, 1910, Limatulinae Yamaguti, 1958: 
Corps ovale ou elliptique, à cuticule spinellée, à grandes ventouses 
subégales, à acetabulum equatorial ou prééquatorial. Pharynx 
petit; œsophage très court; caeca courts, ne dépassant pas l'équa- 
teur de l'acetabulum. Pore génital paracétabulaire, à l'équateur ou 
un peu en arrière de l'équateur de l'acetabulum. Poche du cirre 




Fig. 1. 

Limatulum oklahomense Macy, 1932, de Tadarida cynocephala (Le Conte). 
Holotype: détail de la région génitale gauche. Vue dorsale. 

vi r^iili forme, récurvée et paracétabulaire, dont l'extrémité proxi- 
male est au niveau du bord frontal ou de la moitié antérieure de 
l'acetabulum. Testicules sphériques ou ovoïdes, para- à postacéta- 
bulaires, symétriquement disposés, plus gros que l'ovaire préacéta- 



CONTRIBUTION A L'ÉTUDE DES TREMATODES DE CHIROPTERES 375 

bulaire, médian ou submédian à latéral. Vitellogènes pré- ou para- 
caecaux. Pore excréteur terminal; vésicule excrétrice en forme de V. 

Générotype: Limatulum oklahomense Macy, 1932 [Syn. Lima- 
tulum limatulum Travassos, 1921 non Braun, 1900; Limatulum 
solitarium Perez Vigueras, 1942]. 

Espèce congénérique 1 \ Limatulum gastroides Macy, 1935 2 
[Syn. Ochoterenatrema costarricensis Caballero et Brenes, 1957]. 

Espèce aberrante: Limatulum aberrans Caballero et Bravo 
Hollis, 1950. 

Diagnose de l'holotype de Limatulum oklahomense 
(observable en vue dorsale) 

Corps elliptique 3 . Ventouse buccale 177/214 [x; acetabulum 
235 [x, equatorial. Pharynx 60/73 pi; caeca 270 fi. et 330 (jl de long 
et 80 à 93 (x de large, se terminant à 78 et 107 [i au-devant des 
testicules. 

Testicules ovoïdes, latéraux, situés symétriquement au niveau 
de la seconde moitié de Facetabulum (légèrement postéquatoriaux) : 
testicule droit 200/125 [x, testicule gauche 180/104 fx. Poche du cirre 
virguliforme, récurvée, paracétabulaire, senestre, longue de 270 [x, 
large de 70 [x dans sa partie proximale, renfermant une vésicule 
séminale repliée, une pars prostatica et un cirre long de 55 à 60 jx 
(dont les parois musculeuses ont 3 à 5 (x d'épaisseur). Le pore génital 
est paracétabulaire, à 60 [x en arrière de Féquateur de Facetabulum. 

Ovaire ovoïde, préacétabulaire et submédian, dextre; oviducte, 
canal de Laurer, glande de Mehlis et réservoir vitellin opposables 
à Fovaire; utérus longeant le bord gauche de Facetabulum, dévelop- 
pant ses circonvolutions dans le tiers postérieur du corps et se ter- 



1 Limatulum scabrum Caballero, 1940 a été transféré dans le genre Prostho- 
dendrium Dollfus, 1931 par Caballero (1943, p. 182). 

Limatulum diminutum Chandler, 1938 a été transféré dans le genre Ocho- 
terenatrema Caballero, 1943 par Dubois (1960, pp. 29 et 74). 

2 Dans la diagnose de Limatulum gastroides, Macy (1935, p. 74) indique 
que la poche du cirre est à droite de Facetabulum et que l'ovaire est situé 
à gauche de l'axe longitudinal du corps. Cependant l'holotype, observable 
dorsalement, présente le situs inversus: la poche du cirre est senestre et 
l'ovaire, dextre (flg. 3), comme pour le synonyme costarricensis (cf. Caballero 
et Brenes 1957, pp. 233, 234 et fig. 7), ce que nous avons vérifié sur le spé- 
cimen-type. 

3 Pas de spinescence cuticulaire, sinon sous forme de traces sur le bord 
gauche du corps, à la hauteur du pharynx. 



376 G. DUBOIS 

minant par un court metraterm replié à 180°, long de 130 [i et dont 
les parois musculeuses ont 4 à 5 jx d'épaisseur. Oeufs 21/13 [jl 
(moyenne). Vitellogènes pré- et paracaecaux. 

Hôte: Tadarida cynocephala (Le Conte). 

Habitat: intestin. 

Distribution géographique: Kansas et Oklahoma (U.S.A.). 




Fig. 2. 

Limatulum oklahomense Macy, 1932, 

de l'intestin de Tadarida cynocephala (Le Conte). 

Holotype (U.S. Nat. Mus., Helm. Coll. n° 8576) [Okla. (Aetna, Kansas), 

Sept. 5, 1930]. Vue dorsale. Longueur 0,97 mm. 



A notre avis, Glyptoporus Macy, 1936 ne saurait être considéré 
comme synonyme de Limatulum Travassos, 1921, comme l'a fait 
Yamaguti (1958, p. 815), car la poche du cirre est procurvée 



CONTRIBUTION A L ETUDE DES TREMATODES DE CHIROPTERES 



377 



(courbée en remontant et non en descendant comme celle de Lima- 
tulum) et le pore génital est préacétabulaire, submédian. 

La sous-famille des Parabascinae Yamaguti, 1958 réunit les 
genres Parabascus Looss, 1907, Parabascoides Stunkard. 1938, et 
Limatuloides gen. nov. 




Fig. 3. 

Limatulum gastroides Macv, 1935, de Myotis lucifugus (Le Conte). 

Holotvpe (U.S. Nat. Mus., Helm. Coll. n° 8959) [Stockholm, Wisconsin, 

August 23, 1933 — stomach]. Vue dorsale. Longueur 0,66 mm. 



Dubois (1963, pp. 117, 118 et 123) a montré que le genre 
Moedlingeria créé par Yamaguti (1958, pp. 818-819) et inclus dans 
cette sous-famille, tombe comme synonyme de Allassogonoporus 
Olivier, 1938. 



Clé de détermination des genres 



1. Caeca atteignant l'extrémité postérieure du corps. 

Parabascus 
— Caeca se terminant à une courte distance derrière les 
testicules 2 



378 G. DUBOIS 

2. Pores génitaux $ et $ séparés et distincts, latéraux et 

postacétabulaires Parabascoides 

Pore génital paracétabulaire Limatuloides 

Nouvelle diagnose de la sous-famille 
des Parabascinae 

Lecithodendriidae Odhner, 1910: Corps ovale, fusiforme ou 
allongé, dont la première moitié est couverte d'épines cuticulaires 
disposées en quinconce. Ventouses petites à moyennes; acetabulum 
equatorial ou prééquatorial. Oesophage moyen à long; caeca 
dépassant un peu les testicules ou atteignant l'extrémité postérieure 
du corps. Ovaire postacétabulaire, submédian ou latéral; testi- 
cules postovariens et postéquatoriaux, disposés un peu obliquement 
ou symétriquement. Poche du cirre postacétabulaire. Pores 
génitaux réunis ou séparés, latéraux, para- ou postacétabulaires. 
Vitellogènes confinés dans une zone comprise entre la bifurcation 
intestinale et l'acetabulum ou un peu plus en arrière. Utérus 
occupant la moitié postérieure du corps. Vésicule excrétrice en 
forme de V. 

REMERCIEMENTS 

Grâce à l'obligeance du D r W. W. Becklund, du Beltsville Para- 
sitological Laboratory, nous avons pu examiner les holotypes de 
Limatulum oklahomense Macy, 1932 et de L. gastroides Macy, 1935 
(U. S. Nat. Mus., Helm. Coll. N° 8576 et 8959, respectivement). 

Le D r Rafael Lamothe A., de F« Instituto de Biologia, Univer- 
sidad Nacional Autonoma de Mexico », nous a accordé le prêt du 
type d' Ochoterenatrema costarricensis Caballero et Brenes, 1957 
(N° 215-18 de la collection de cet institut). 

Nous remercions le professeur R. Ph. Dollfus, de Paris, de nous 
avoir communiqué son exemplaire des « Notas helmintologicas » 
de Perez Vigueras. Nous avons fait appel à sa compétence dans 
l'interprétation des articles 68 a et 10 a du nouveau Code Inter 
national de Nomenclature Zoologique. 



RÉSUMÉ 

Le générotype (h; Limatulum Travassos, 1921 (Trematoda: 
Lecithodendriidae) n'est pas limatulum Braun, 1900, malgré la 












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380 G. DUBOIS 

tautonymie: c'est l'espèce décrite par Travassos sous le nom 
erroné de limatulum et dont les synonymes sont oklahomense 
Macy, 1932 et solitarium Perez Vigueras, 1942. Le nouveau genre 
Limatuloides est proposé pour l'espèce de Braun. Il appartient à la 
sous-famille des Parabascinae Yamaguti, 1958. 



BIBLIOGRAPHIE 

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REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 383 

Tome 71, n° 20. — Mai 1964 



Collemboles d'Europe. VI 

par 

Hermann GISIN 

Muséum d'Histoire natureile de Genève 

Avec 17 figures dans le texte. 

SOMMAIRE 

A. Contribution à la revision du genre Lepidocyrtus 383 

1. L. curvicollis . 383 

2. L. lanuginosus 385 

3. L. cyaneus et violaceus 386 

4. L. paradoxus 387 

5. L. instratus 388 

6. L. fimetarius n. sp 390 

E. Neanura decolorata Gama et Gisin, n. sp 391 

C. Quatre espèces nouvelles du genre Onychiurus 392 

1. 0. papulosus n. sp. (Suisse) 392 

2. 0. bosnarius n. sp. (Yougoslavie) 394 

3. 0. ossarius n. sp. (Italie) 395 

4. 0. defensarius n. sp. (Italie) 397 

D. Entomobrya puncteola Uzel (= dorsalis Uzel) 399 



A. Contribution a la re vision du genre Lepidocyrtus 

1. Lepidocyrtus curvicollis Bourlet (fig. 1-2) 

Depuis plus de dix ans, je suis convaincu que les caractères 
distinctifs utilisés habituellement par les auteurs pour séparer 
L. curvicollis de L. lanuginosus sont insuffisants. La différence de la 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. -28 



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H. GISIN 



forme du niesonotum, qui avait été seule considérée jusqu'à tout 
récemment, est un peu délicate à apprécier sur de petits spécimens. 
L'étude de la répartition des macrochètes dorsaux (fig. 1) confirme 
toutefois le bien-fondé de ma conception antérieure (Gisin 1952: 21, 
et Gisin 1960, fig. 439, 440). Or, j'ai eu la surprise de découvrir qu'il 
y avait encore d'autres caractères distinctifs, bien plus faciles à 
observer, et qui démontrent que les deux espèces ne sont même pas 
si voisines qu'on le pensait jusqu'à présent. 



lanuginosus 
cyoneus 



paradoxus 



fimetarius n. sp 



Fig. 1. 
Chétotaxie chez différentes espèces de Lepidocyrtus. 



Chez L. curvicollis, les articles antennaires I et II ont des plages 
dorsales couvertes de nombreuses écailles, mais dépourvues de 
poils; plus rarement, sur de grands individus, on trouve quelques 
écailles disséminées parmi les poils du troisième article ou même 
de la hase du quatrième. Ces écailles tombent souvent pendant la 
récolte et le transporl des spécimens, mais on reconnaît tout de suite 
a lois les plages dénudées des deux premiers articles antennaires et 
on v remarque les nombreuses insertions des écailles; ces insertions 



COLLEMBOLES D EUROPE 



335 



se distinguent un peu de celles des poils, car ce sont des fourreaux 
insérés de biais dans le tégument, et non pas des anneaux chitineux, 
comme pour la base des poils. La face ventrale de Tant. I ne porte 
pas d'écaillés: en revanche, on trouve quelques écailles éparses 
entre les poils de la face ven- 
trale de Tant. II. 

Le manubrium est aussi le 
siège de caractères distinctifs 
frappants. Une large bande mé- 
diane à la face dorsale ( = pos- 
térieure) porte des écailles au 
lieu de poils ; cette bande 
s'arrête un peu avant l'extré- 
mité distale du manubrium, où 
apparaît une paire de plaques 
pourvues, chacune, de deux 
pseudopores (fig. 2). C'est la 
première fois qu'on signale des 
pseudopores sur cette partie 
du corps. Je rappelle que ces 
organes (Gisin 1963: 92) sont 
des disques chitineux posés sur 
]e tégument; leur signification 
est mystérieuse, ce ne sont en 
tout cas pas Mes insertions de 

poils. Le nombre des poils sur ces plaques manubriales est un peu 
variable, et je ne peux pas en préciser la norme spécifique. 

A la face ventrale (— antérieure) du manubrium, il y a 2 -f- 2 
poils apicaux entre deux groupes d'écaillés. 

Enfin, tous les articles des trois paires de pattes de L. curvicollis 
sont couverts de nombreuses écailles qui s'intercalent entre les 
poils. Le tube ventral porte des écailles sur toutes ses faces. 




Fig. 2. 
Lepidocyrtus curvicollis. 
Extrémité du manubrium et bases des 
dentés, face dorsale. Les 2 + 2 grands 
cercles sont des pseudopores. 



2. Lepidocyrtus lanuginosus (Gmelin) (fig. 1) 

Pour la première fois, et à titre de comparaison avec des Lepi- 
docyrtus et Pseudosinella cavernicoles, j'ai publié la chétotaxie 
dorsale de L. lanuginosus dans un travail récent (Gisin 1963, fig 5b). 
Mais il m'avait échappé que la tête portait quelques macrochètes 



386 H. GISIN 

inattendus chez cette espèce apparemment peu spécialisée. J'ai 
donc préparé un nouveau schéma de la chétotaxie (fig. 1). Toutefois, 
comme je viens de le dire à propos de L. curvicollis, les caractères 
distinctifs entre ces deux espèces ne sont pas limités à la répartition 
de ces macrochètes. 

Les antennes sont toujours entièrement dépourvues d'écaillés; 
il n'y a donc pas non plus les plages dénudées de poils à la face 
dorsale des deux premiers articles antennaires. 

La face dorsale du manubrium est bien dégarnie de poils le long 
d'une bande médiane, mais il n'y a jamais une seule écaille sur cette 
bande, contrairement à curvicollis. A l'extrémité distale, cette 
bande dénudée est limitée par une paire de plaques, pourvues 
chacune, comme chez curvicollis, de deux pseudopores (cf. fig. 2) 
et le plus souvent de 5 poils (2 du côté média], 3 du côté externe des 
pseudopores). Les faces latérales et ventrale du manubrium sont 
couvertes d'écaillés comme chez curvicollis. 

Contrairement à L. curvicollis, lanuginosus n'a pas d'écaillés 
sur les tibiotarses, les fémurs et les trochanters; en revanche, 
quelques grosses écailles peuvent être observées sur les coxae II 
et III. 

Le tube ventral ne semble pas porter d'écaillés, mais comme 
il est généralement caché dans les préparations, il est difficile de 
s'assurer qu'il en est toujours ainsi. 

3. Lepidocyrtus cyaneus Tllbg. et L. violaceus Lubb. (fig. 1, 3, 4) 

Lors de mes études sur la répartition écologique des Collemboles 
dans les environs de Baie, j'avais observé que des Lepidocyrtus bleus 
à mesothorax peu proéminent se rencontraient dans deux biotopes 
très différents: prairies fumées d'une part, et mousses et lichens 
sur écorce d'arbres en forêt, d'autre part. Des stations à caractère 
intermédiaire n'hébergeaient aucun Lepidocyrtus bleu, ce qui faisait 
naître le soupçon qu'il s'agissait de deux espèces distinctes. Je 
voyais une confirmation de ce soupçon dans le fait que la coloration 
de populations provenant des deux types de milieu étaient géné- 
ralement différente: azure avec pattes et furca blanches pour la 
forme des prairies, violette mouchetée transgressant sur les fémurs 
el le manubrium pour la forme des forêts. J'ai appelé la première 

(//(incus, la seconde violaceus ((ilSIN 1944: 29-30). 



COLLEMBOLES D EUROPE 



387 



Cette conception a été critiquée et peu suivie. Je puis main- 
tenant en établir définitivement le bien-fondé. Les deux espèces 
ne sont même pas très voisines: à part la coloration, cyaneus est 
en tous points semblable à lanuginosus, et violaceus à curvicollisl 
Je renvoie donc aux descriptions qui précèdent. 



Fig. 3. 

Lepidocyrtus 
cyaneus. 
Abd. IV, chéto- 
taxie dorsale, 
de profil. 




Fig. 4. 

Lepidocyrtus 
violaceus. 
Abd. IV, chéto- 
taxie dorsale, 
de profil. 




Il est surprenant qu'on ait aussi longtemps confondu deux 
espèces si nettement distinctes. L. violaceus et curvicollis forment 
donc un groupe d'espèces très voisines s'opposant à un autre groupe 
représenté par L. cyaneus et lanuginosus. C'est là une vision entiè- 
rement nouvelle et inattendue de la systématique des Lepidocyrtus 
européens: elle nécessite une refonte complète des clefs de déter- 
minations. 



4. Lepidocyrtus paradoxus Uzel (fig. 1) 

A la lumière des découvertes exposées dans les trois paragraphes 
précédents, il était intéressant de vérifier la position systématique 
de L. paradoxus. Mes observations sont fondées sur des spécimens 
des environs de Genève, où l'espèce est commune. 

D'après la forme très saillante du mésonotum, on est conduit à 
penser qu'il s'agit d'une espèce ultra-évoluée du groupe curvicollis- 
violaceus. Cette supposition est confirmée par la répartition des 
écailles, qui est effectivement la même que chez curvicollis; en par- 



388 H. GISIN 

ticulier, il y en a sur les antennes, les pattes, le tube ventral et sur 
toutes les faces du manubrium. La chétotaxie des macrochètes 
dorsaux ressemble aussi à celle de curvicollis; il y a toutefois des 
différences très particulières: les 2 -+- 2 macrochètes antérieurs de 
l'abd. IV sont plus déplacés en avant, par rapport aux trichobo- 
thries, que chez les autres espèces examinées par moi. L'absence 
des deux macrochètes postérieurs, qui, chez les autres espèces, font 
partie d'un rectangle sur la tête, est singulière aussi. 

Il s'agit donc bien d'une espèce à part, issue du groupe curvicollis- 
violaceus. 

Handschin (1924) signale l'espèce dans les Alpes grisonnes, 
au-dessus de la limite des forêts; je suis convaincu qu'il s'agit 
d'une confusion avec L. violaceus, qui est courant en montagne, 
tandis que paradoxus est typiquement une espèce de la plaine et des 
collines (stations les plus élevées en Suisse: Gingins, pied du Jura 
vaudois, et Sion, chef-lieu du Valais). 

5. Lepidocyrtus instratus Handschin (fig. 1, 5) 

L'étude de topotypes me permet de corriger et de compléter 
la description originale. D'après Handschin (1924), l'espèce serait 
caractérisée par l'absence de dents aux griffes, et par la forme de 
l'empodium obliquement tronqué. Je ne peux pas confirmer ces 
caractères: les dents des griffes sont relativement petites, il est 
vrai, mais distinctes (fig. 5); l'empodium est un peu asymétrique, 
mais pas tronqué. 

Le mésothorax proéminent et la répartition des macrochètes 
dorsaux se présentent comme chez L. curvicollis (fig. 1); il y a en 
particulier 4 + 4 macrochètes dorsaux sur abd. IV. Les griffes 
ressemblent aussi beaucoup à celles de curvicollis; elles sont cepen- 
dant plus élancées et leurs dents internes sont placées plus près de 
la base (fig. 5, et 6); la paire des dents proximales est toujours 
insérée en deçà du milieu de la crête interne des griffes (à environ 
40%), tandis que, chez curvicollis, ces dents se trouvent en général 
au delà du milieu (50-55%). 

('.oninic chez curvicollis, les deux premiers articles antennaires 
portent toujours de nombreuses écailles; je n'ai pas pu mettre en 
évidence des écailles sur ani. MI et IV. Il est en revanche certain 
qu'il y a quelques écailles sur les laces antérieure et latérales du tube 



COLLEMBOLES D EUROPE 



389 



ventral. Les pattes ont des écailles à tous les articles, peut-être 
à l'exception des coxae I, où je n'ai pas réussi à en voir. Sur le 
manubrium les écailles sont aussi réparties comme chez curvicollis. 





Fig. 5. 

Lepidocyrtus instratus. 

Griffe III, face externe. 



Fig. 6. 
Lepidocyrtus curvicollis . 
Griffe III, face externe. 



La coloration de L. instratus est caractéristique, ainsi que 
Handschin l'a décrite: les tergites th. Ill-abd. III sont bleu violet, 
et chez les exemplaires foncés, ce pigment s'étend plus ou moins sur 
th. II et abd. IV. Il existe cependant aussi des spécimens très pâles. 
Les articles des pattes à partir du trochanter sont toujours dépour- 
vus de pigment. En revanche, il est très caractéristique que la région 
de la bouche est toujours pigmentée, ce qui n'arrive que très excep- 
tionnellement chez les espèces voisines. 

Matériel examiné: 1) Engadine, Parc National suisse, 
Munt la Schera, abri sous roche du Val Chavail, ait. 2430 m., nom- 
breux spécimens. 

2) Engadine, Parc National suisse, Bufïalora, sol de pâturage et 
Val del Botsch, éboulis, 2300-2600 m. 

3) Avers, Grisons (Suisse), Rotloch (grotte), 2560 m, 8-8-1963, 
12 spécimens, leg. MM. Aellen et Strinati. 

4) Avers, Grisons, Unter- Rotloch (grotte près de la précédente). 
2550 m. 8-8-1963, 3 spécimens leg. MM. Aellen et Strinati. 



390 H. GISIN 

5) Zillertaler Alpen (Tirol autrichien), Rossrücken, 2600-2820 m, 
et Hornkees, 2000 m, leg. Janetschek. 

6) Dachstein (Styrie), Guttenberghaus, dans des mousses, leg. 
Franz. 

Lepidocyrtus fimetarius n. sp. (fig. 1) 

Justification. — A en juger d'après l'absence d'écaillés 
sur les antennes et sur les pattes, c'est une espèce du groupe lanu- 
ginosus, qui pourrait bien comprendre encore d'autres espèces en 
Europe. Cependant la chétotaxie est différente. L. fimetarius n. sp. 
est la seule des espèces traitées dans ce travail, qui n'ait pas de 
macrochètes entre les deux trichobothries de chaque côté de l'abd. II 
(fig. 1); ces trochobothries sont d'ailleurs beaucoup plus rapprochées 
entre elles que chez d'autres espèces. Les trichobothries de l'abd. IV 
sont également un peu déplacées, par rapport à celles des autres 
espèces: la trichobothrie postérieure de l'abd. IV est insérée au 
même niveau que le pseudopore, donc en arrière du milieu du seg- 
ment. L'abd. IV ne possède que 2 macrochètes dorsaux de chaque 
côté, au lieu de 3 ou 4 chez les autres espèces. Il semble pour le 
moment impossible d'homologuer ces macrochètes chez les diffé- 
rents groupes d'espèces. 

Description. — Taille: 1-1,2 mm. La partie dorsomédiane 
du mésothorax est assez prolongée en avant, mais elle n'est pas 
voûtée, comme chez curvicollis, en une face abrupte portant la 
collerette de poils et d'écaillés. Les yeux et une bande interoculaire 
sont bleu foncé; les antennes sont bleu clair; des traces de pigment 
bleu se trouvent aussi sur les coxae, ainsi que sur la tête et les côtés 
du thorax; la bouche est incolore. Dans l'ensemble, c'est donc une 
forme peu pigmentée, semblable, en cela, à lanuginosus. Chétotaxie 
dorsale, voir fig. 1. Ant. /diagonale céphalique = 1,3. Antennes et 
pattes sans écailles, à l'exception des coxae II et III. Organe ant. III 
sous forme de deux petits bâtonnets ovoïdes. 8 4- 8 yeux. Abd. IV 
environ 3,5 fois aussi long qu'abd. III. Dents internes des griffes 
petites, les proximales à peu près au milieu de la crête. Empodium 
inerme, symétrique. Ergot spatule. Face dorsale du manubrium 
dépourvue d'écaillés; chacune des deux plaques apicales portant 
deux pseudopores, deux poils internes, et, normalement, deux 



COLLEMBOLES D'EUROPE 391 

externes. Tenaculum muni d'un poil. Partie non annelée des dentés 
deux fois aussi longue que le mucron. Dentés sans lobes proximaux 
ni épines. 

Station. — Champignonnière dans la carrière de St-Ger- 
vais (Seine-et-Oise, France), terre de gobetage d'une meule en pleine 
production, nombreux exemplaires 27-X-1960 transmis par 
M. J. d'Aguilar. Types au Muséum de Genève (Kv 22). 

B. Neanura decolorata Gama et Gisin, n. sp. (fig. 7, 8) 

Justification. — La nouvelle espèce est très voisine de 
N. phlegraea Caroli; les deux formes ont le même nombre de poils sur 
les tubercules dorsaux, à un détail près: le tubercule latéral de 
l'abd. IV porte 8 poils chez decolorata n. sp., 7 poils seulement chez 
phlegraea. Mais ce qui distingue decolorata n. sp. de toutes les espèces 
voisines, c'est la fusion partielle du tubercule central de la tête 
avec l'apical réalisée par le développement, de chaque côté, d'un 
tubercule secondaire entre les poils D et F (fig. 7); l'aire médiane 
délimitée par ces tubercules secondaires DF présente une granula- 
tion ordinaire, fine, donc sans tubercule secondaire. Le rapport de 
longueur des 3 + 3 poils du tubercule médian de l'abd. V, ainsi 
que la décoloration presque complète caractérisent également la 
nouvelle espèce. 

Description. — Taille: 1,3-2,0 mm. Coloration: à première 
vue blanche, *à l'exception d'une tache bleue dans chaque œil; le 
fort grossissement révèle toutefois chez la plupart des spécimens la 
présence de minuscules grains de pigment disséminés sur le corps. 
Abd. VI complètement ou en grande partie cachée sous abd. V. 
Chétotaxie: tubercules dorsointernes 133/222237, dorsoexternes 
4/234/4443, dorsolatéraux 6/144/22238, latéraux 8-10/033/3348, 
setae sensuales y compris. Tubercules céphaliques central et apical, 
voir fig. 7 ; il n'y a pas de poil médian. Antérolatéralement au poil E, 
il y a un tubercule secondaire qui fait la liaison avec le tubercule 
oculaire, qui, lui, porte 3 poils, comme d'habitude. La longueur 
relative des 3 + 3 poils des tubercules dorsointernes fusionnés de 
l'abd. V est de 6/2/1 (fig. 8). Tous les poils sont finement rugueux: 
les macrochètes sont effilés; les microchètes, au contraire, sont en 
forme de glaives: on distingue nettement une moelle à extrémité 
pointue et une enveloppe à apex arrondi. La différenciation des 



392 



H. GISIX 



microchètes est particulièrement frappante chez cette espèce. 
Ant. IV avec 8 poils olfactifs allongés. Deux yeux de chaque côté. 
Griffes inermes. 




Fig. 7. 

Neanura decolorata n. sp. 

Tubercules céphaliques central et apical 



Fig. 8. 

Neanura decolorata n. sp. 

Tubercule médian abd. V. 






Station. — Petit Salève (Haute-Savoie, France) au-dessus 
de Monnetier, 850 m ait., pente Sud, chênaie mélangée; litière de 
feuilles mortes, 21-V et 23-VII 1963, holotype et 3 paratypes au 
Muséum de Genève (Kb89), 1 paratype au British Museum, 1 para- 
type au Musée zoologique de Coimbra. 



C. Quatre espèces nouvelles du genre Onychiurus 



1. Onychiurus papulosus n. sp. 



Position systématique. - - C'est une espèce alpine à 
pseudocelles multiples, à postantennal composé, à sensilles ant. III 
granuleux, e1 sans épines anales. Elle se place apparemment très près 
de (). bertrandi, doni dh 1 se distingue par la présence de 2 pseudo- 
relics seulement sui' chaque hase antennaire (cl 1 ps. oc. plus en 



COLLEMBOLES D'EUROPE 393 

arrière; bertrandi en a3 ou 4 et 1 en arrière); le sternite abd. III n'a 
toujours qu'une seule paire de pseudocelles (comme chez lenticularis, 
tandis que fistulosus et perforatus en ont au moins 3 paires). 0. papu- 
losus n. sp. n'a pas de pseudocelles ventraux à la tête, ni sur le 
sternite génital (contrairement à fistulosus et à perforatus) et il ne 
possède pas non plus les deux paires de pseudocelles derrière le 
postantennal qui sont si typiques chez fistulosus. Cette dernière 
espèce avait été découverte dans le Jura, puis retrouvée dans 
quelques grottes des Alpes (Beatushöhle/Thunersee, Lauiloch/ 
Schwyz, Hòllgrotten/Zoug, voir Aellen et Strinati 1962); j'ai 
encore une fois vainement cherché des différences entre les popu- 
lations jurassienne et alpine de fistulosus, et je suis convaincu que 
les espèces mentionnées ci-dessus sont différentes, bien que taxono- 
miquement et géographiquement voisines (une cinquantaine de km 
à vol d'oiseau entre papulosus et perforatus, moins de cent km entre 
papulosus et fistulosus). 

Description. — Taille: 1,2-1,6 mm (donc nettement plus 
petit que fistulosus et bertrandi). Granulation cuntanée presque 
uniforme; bases antennaires à peine individualisées. Je n'ai observé 
un nombre constant de ps. oc. qu'au bord antérieur de la tête (2 sur 
chaque base antennaire et 1 en arrière, les trois formant un triangle 
à peu près equilateral) et au sternite abd. III (1 -f- 1, très latéraux). 
A la face ventrale de la tête, il n'y a pas de ps. oc, ni sur la partie 
moyenne de Ja tête derrière le postantennal, ni sur les sternites 
génital et anal. Sur les autres parties du corps, les ps. oc. sont 
disposés comme chez fistulosus (cf. fig. 259 in Gisin 1960). Dans les 
moitiés antérieures des tergites, il n'y a donc de ps. oc. que sur les 
côtés, jamais vers la région médiane. Pour les sternites abdominaux, 
la formule normale de ps. oc. semble être 33130; toutefois les irrégu- 
larités sont très fréquentes, sauf sur le sternite III. Tube ventral 
avec, de chaque côté, une dizaine de poils submarginaux et 1 poil 
latéral. Organe ant. III avec 5 papilles et deux sensilles latéraux 
granuleux ; la granulation de ceux-ci semble toutefois incomplète et 
irrégulière, de sorte que leur canal central reste nettement visible. 
Postantennal avec une dizaine de bosses composées. Griffes sans 
dents latérales, une faible dent interne est parfois développée. 
Empodium graduellement effilé, dépassant l'apex de la griffe. Pas 
trace de furca ni d'épines anales. Mâle sans caractères sexuels 
secondaires. 



H. GISIN 



Station. — Unter- Rotloch, grotte dans la commune d'Avers, 
Grisons (Suisse), 2550 m ait. (cf. Strinati et Aellen 1964). 9 exem- 
plaires leg. Aellen et Strinati, 8-VI 11-1963 (holotype et paratypes au 
Muséum de Genève, Gz 137). 



2. Onychiurus bosnarius n. sp. (fig. 9-11) 

Justification. — Les organes sensoriels et le nombre des 
pseudocelles dorsaux se présentent comme chez scotarius. Mais à la 
face ventrale, il y a une paire de pseudocelles de plus à la tête et au 
sternite abd. I (fig. 9). En outre, bosnarius n. sp. possède un poil M x 
sur l'abd. IV (fig. 10), qui manque à scotarius et à ossarius. 




Fig. 9. 

Onychiurus bosnarius 

n. sp. 

Abd. I, côté gauche, 

de profil. 



Fig. 10. 

Onychiurus bosnarius 

n. sp. 

Abd. IV-VI, de profil, 

pseudocelles et poils environnants. 



Description. — Taille: 1,2-1,5 mm, donc relativement 
petite. Bases antennaires individualisées par une granulation 
cutanée plus fine. Pseudocelles dorsaux 32/033/33353 (fig. 10, 11), 
ventraux 3/022/3212, subcoxes 2. M/s (abd. V, fig. 10) = 1,5 (chez 
scolari us au moins 2); M' (abd. V) est presque aussi long que M" 
(10/12, fig. 10; chez scotarius M' = M"). La chétotaxie entre les 



COLLEMBOLES D EUROPE 



395 



ps. oc. du bord postérieur de la tête (fig. 11) est la même chez 
scotarius 1 bosnarius et ossarius. A la face ventrale de la tête, les 
ps. oc. sont disposés comme chez silvarius (fig. 273 in Gisin 1960) ; 
par rapport à scotarius, le ps. oc. supplémentaire est le postero- 
medial. Les sternites thoraciques II et III portent chacun une paire 
de ps. oc. distincts sur le bourrelet transversal intermédiaire, et une 
paire rudimentaire sur le bourrelet postérieur. Sur les sternites 
abdominaux, la disposition des ps. oc. est aussi semblable à celle de 
silvarius, à l'exception de l'absence de la paire mediale sur abd. III. 



Fig. il. 

Onychiurus bosnarius 
n. sp. 
Bord postérieur de la tète, 
moitié gauche. Pseudo- 
celles, poils, dernière ran- 
gée de gros grains et pre- 
mière rangée de petits 
grains. 




ooPooO^oopoOoo^p^oo^o 



Organe ant. III à 2 sensilles lisses, inclinés, protégés par 5 papilles. 
Postantennal divisé en une quinzaine de bosses composées. Griffes 
sans dents internes, mais pourvus d'une paire de petites dents laté- 
rales. Empodium sans lamelle. Ni furca ni épines anales. Deux 
mâles de 1,4 mm de taille ne présentaient pas de soies ventrales 
modifiées. 

Station. — Yougoslavie, Igman, Veliko Polje, dans la 
forêt, 4-VI 1-1960, 6 adultes et 1 juvénile leg. J. Zivadinovic. 
(Types au Muséum de Genève, Na 18). 



3. Onychiurus ossarius n. sp. (fig. 12-14) 



Justification. — Les pseudocelles dorsaux sont semblables 
à ceux de scotarius et bosnarius. Sur les sternites abdominaux, en 
revanche, il y a de petites différences: abd. III porte 2 paires de 
ps. oc. (au lieu d'une seule paire), et la disposition des ps. oc. à la 
base du tube ventral est inhabituelle: chez bosnarius, silvarius et 
d'autres espèces à 3 + 3 ps. oc. au sternite abd. I, un premier se 
trouve sur le flanc du tube ventral et un deuxième près du bord 
postérieur (cf. fig. 9) ; ici, ce deuxième ps. oc. est rapproché du 



396 



H. GISIN 



premier (fig. 12) et ne forme donc pas, avec le troisième (latéral), 
le triangle caractéristique des autres espèces. Une autre particularité 
de ossarius n. sp. est la brièveté du poil M' (abd. V, fig. 13) qui est 
un microchète à peine plus long que le microehète s; j'avais signalé 
autrefois (Gisin 1952) semblable particularité chez 0. imperfectus 
(fig. 275 in Gisin 1960). Enfin, un caractère différentiel rarement 
observé dans le genre est la présence de 3 pseudocelles sur les 
subcoxes II et III (fig. 14). 





Fig. 12. 

(Jnychiurus ossarius 

n. sp. 

Abd. I, côté gauche, 

de profil. 



Fig. 13. 

Onychiurus ossarius 

n. sp. 

Abd. IV-VI, de profil, pseudocelles 

et poils environnants. 



Description. - Taille: 1,7-2,5 mm, donc la plus grande 
de ces trois espèces voisines (c'est probablement une conséquence 
de la vie cavernicole de ossarius n. sp.). Bases antennaires individua- 
lists par une granulation plus fine. Pseudocelles dorsaux 32/033/ 
33353 (fig. 13), ventraux 3/022/3222, subcoxes 233. Le ps. oc. supplé- 
mentaire des subcoxes II et III, par rapport à la plupart des autres 
espèces, esl le ps. oc. postéro-inférieur (en dessous du macrochète, 
(ig. \/\). M/s (abd. V, fig. 13) = 1,2; donc les deux presque de la 
même longueur. Abd. IV sans poil M, (fig. 13, cf. fig. 10). M'/M" 
(abd. V. fig. 13) y 4 . Chétotaxie entre les ps. oc du bord postérieur 
de la bête comme chez bosnarius (fig. 11), toutefois le contraste 



COLLEMBOLES D EUROPE 



397 



entre les grands et les petits grains cutanés est moins net. Ps. oc. de 
la face ventrale de la tête et du thorax comme chez bosnarius. 
Organe ant. III à 2 sensilles lisses, 
inclinés, protégés par 5 papilles et 
5 poils. Postantennal divisé en environ 
25 bosses composées. Griffes sans dent 
interne, mais pourvues d'une paire 
de dents latérales. Empodium graduel- 
lement effilé. Ni furca, ni épines anales. 
Pas trace de caractères sexuels secon- 
daires chez les mâles. 

Station. — Italie: Grotta degli 
Scheletri (L'Aquila, Abruzzes), à 40 m 

de profondeur, 10-IX-1962, 9 exemplaires leg. M me M. Bortolotti 
(holotype et paratypes au Muséum de Genève (Md 20). 




Fig. 14. 

Onychiurus ossär lus n. sp. 

Subcoxe III, 
vu du côté gauche. 



4. Onychiurus defensarius n. sp. (fig. 15-16) 

Justification. — La nouvelle espèce forme un groupe 
naturel avec 0. dunarius, cebennarius, austriarius et vercorarius, 




Fig. 15. 

Onychiurus 
defensarius n. sp. 

Abd.IV-VI, de pro- 
fil, pseudocelles 
et poils environ- 
nants. 



caractérisé par la formule des pseudocelles dorsaux 32/133/33354 
et par le poil M' de l'abd. V (fig. 15) qui est un macrochète. 0. defen- 
sarius n. sp. se distingue de toutes: 1° par l'absence de la paire 



39.3 



H. GISIN 



mediale postérieure de ps. oc. ventraux de la tête, 2° par l'absence 
de ps. oc. distincts sur la base du tube ventral, 3° par l'existence 
sur abd. IV d'un poil M x (fig. 15) qui n'est guère plus long que le 
sensille devant les ps. oc. médiaux. Ce poil IV^ est défini comme étant 
une soie placée sur une ligne droite entre le sensille s et le macrochète 
médian postérieur M . Chez 0. cebennarius et vercorarius, ce poil 
M 1 manque: chez 0. dunarius et austriarius, il est presque aussi long 
que le macrochète M . 





V, 


\ * ' 


© 


\ 


f 


1 / 


l 


P2 Pi 


P3 





Fig. 16. 

OiLijchiurus defensarius n. sp. 

Bord postérieur de la tête, moitié 

gauche. Pseudocelles, poils et 

dernière rangée de gros grains. 



Fig. 17. 

Onychiurus austriarius. 

Bord postérieur de la tète, 

moitié gauche. 



La position du pseudocelle externe du bord postérieur de la tête 
fournit un caractère jusqu'à présent négligé dans ce groupe d'es- 
pèces : le ps. oc. externe est relativement rapproché du ps. oc. interne 
chez defensarius n. sp. et vercorarius (fig. 16, ps. oc. entre les poils 
P3 e t Pé); il es l au contraire éloigné chez austriarius, cebennarius et 
dunarius (fig. 17. ps. oc. derrière le poil p 4 ). 

Description. — - Taille: 1,6-2,0 mm. Blanc. Bases anten- 
naires nettement individualisées par une granulation cutanée plus 
fine. Ps. oc. dorsaux 32/133/33354, ventraux 2/011/1212, subcoxes 2: 
parfois on observe une paire supplémentaire de ps. oc. rudimentaires 
sur le grand bourrelet postérieur des sternites thoraciques II et III, 
el une autre à la base du tube ventral. Au sternite abd. III, il n'y 
a que la paire externe de ps. oc. Le macrochète medial de l'abd. V 
(M. (ig. L5) est relativement long: environ 2,5 fois la longueur du 
sensille s (même rapport de longueur chez cebennarius, tandis que 
chez dunarius, ausi non us et vercorarius M/s — - 1,6-1,8). Bord pos- 
bérieur de la tête voir fig. 1»>. Organe ant. III à 2 sensilles latéraux 
Inclinés, protégés par 5 papilles assez élancées et par 5 soies. 



COLLEMBOLES D'EUROPE 399 

Postantennal long, pourvu d'une bonne quinzaine de bosses 
composées. Griffes sans dent interne, mais munies d'une paire de 
petites dents latérales. Empodium graduellement effilé, atteignant 
au moins l'extrémité de la griffe. Pas trace de furca, ni d'épines 
anales. Un mâle de 1,6 mm ne montre pas de soies ventrales 
modifiées. 

Station. — - Italie: grotta della Difesa, Opi, (L'Aquila, 
Abruzzes) 4 exemplaires leg. M me M. Bortolotti, 5-3-1963 (holotype 
et un paratype au Muséum de Genève, Md 24, 2 paratypes dans la 
collection Bortolotti). 

D. Entomobrya puncteola Uzel, 1891 
Syn. E. dorsalis Uzel, 1891. 

Stach (1955: 167) a démontré que les deux noms proposés par 
Uzel en 1891 s'appliquaient en réalité respectivement au mâle et 
à la femelle d'une seule espèce, qu'il a choisi à cette occasion 
d'appeler puncteola. Ce faisant, il a agit en tant que « premier 
reviseur» au sens de l'article 24a du Code international de nomen- 
clature zoologique, fixant définitivement le nom spécifique à retenir. 
Il ne peut donc plus revenir sur cette décision, comme il voudrait 
maintenant le faire sans raison valable (Stach 1963: 99). Ce serait 
d'autant plus malencontreux que sa première décision a déjà été 
appliquée par Gisin 1960 et 1961, Nosek 1962 et Nosek et Lichard 
1962. 

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8: 6-9. 






REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 401 

Tome 71, n° 21. — Mai 1964 



Etudes sur les chromosomes 
d'Ellobius lutescens 

(Mammalia — Muridae — Microtinae) 

IL Informations complémentaires 
sur les divisions méiotiques { 

par 

Robert MATTHEY 

Université de Lausanne. Laboratoire de Zoologie 
et d'Anatomie comparée 

Avec 17 figures dans le texte. 

INTRODUCTION 

Ellobius lutescens Th. possède 17 chromosomes dans les deux 
sexes, l'élément impair étant métacentrique et le plus petit du 
complément (Matthey, 1953, 1954, 1957, 1958, 1962). Selon une sug- 
gestion de White (1957), cet élément serait formé, chez la $, des 
deux X unis proximalement, chez le çj, de l'X et de F Y également 
soudés. Les gamètes contiendraient 8 ou 9 chromosomes, les deux 
catégories étant produites en quantités égales par le $ et par la $: 
seuls, les zygotes (8 -j- 9) seraient viables, les formules (8 -f- 8) et 
(9 + 9) étant létales. Pour un petit Rongeur doué d'une haute 
fécondité, la perte de la moitié des zygotes est sans importance et 
serait compensée par l'assurance de soins meilleurs donnés à des 
survivants moins nombreux. 



1 Travail subventionné par le Fonds national suisse de la Recherche 
scientifique. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 29 



ROBERT MATTHEY 



Cette conception a été acceptée par Matthey. Cependant, en 
raison de la microrchidie et de la production extraordinairement 
faible de spermatozoïdes, la préréduction du chromosome impair 
à Fanaphase I n'a été observée que dans un seul cas (Matthey, 
1953, page 68, fig. 13) et l'existence de spermatocytes II à 8 chro- 
mosomes n'a pas été démontrée. De la méiose chez la Ç, nous ne 
savons rien. Je me suis donc efforcé, au cours de ces dernières 
années, de compléter la documentation relative à la méiose à' Ello- 
bius lutescens : une centaine de $$ dont les testicules ont été 
« squashes » et colorés à l'hémalun acide après prétraitement à l'eau 
distillée et fixation à l'acide acétique 50%; une vingtaine de $Ç 
dont les ovaires, fixés au Flemming-Heitz ont été débités en coupes 
sériées, celles-ci étant colorées à l'hématoxyline ferrique ou à la 
fuchsine de Feulgen, constituent la base du présent travail. En 
raison du petit nombre de stades favorables dans le testicule; en 
raison aussi de la difficulté de trouver et d'interpréter les rares 
divisions de maturation rencontrées dans des coupes d'ovaires, ce 
matériel considérable n'a livré que peu d'images utilisables mais 
permet cependant de combler quelques-unes des lacunes de mes 
travaux antérieurs. 

Le problème de la détermination du sexe chez Ellobius lutescens 
revêt une actualité nouvelle en raison des observations faites chez 
un autre Microtinae, Microtus oregoni Bachman: Matthey (1956, 
1957, 1958) montra que ce Campagnol possède, comme Ellobius 
lutescens, 17 chromosomes dans les deux sexes, ce nombre ayant 
été établi dans les mitoses spermatogoniales du $ et dans les 
mitoses somatiques de la Ç (cinèses folliculaires ovariennes et lym- 
phocytaires spléniques). L'élément impair, tout en étant le plus 
petit du complément, diffère de celui à' Ellobius lutescens en ce que, 
métacentrique chez la Ç, il est acrocentrique chez le <J. Il était 
naturel d'étendre l'interprétation de White à Microtus oregoni, ce 
que je fis en considérant que le métacentrique de la Ç était formé 
de deux X soudés proximalement, que l'acrocentrique du $ résul- 
tait de l'association de l'X (bras long) et de l'Y (bras court). Cette 
généralisation de l'hypothèse de White est remise en question par 
des obsen al ions récentes de S. Ohno (1963). Cet auteur, réétudiant 
Microtus Oregon^ confirme les données de Matthey mais, dans les 
divisions somatiques du J, que ce dernier n'avait pas examinées, 
il compte IS cl non 17 chromosomes. Les microphotos illustrant le 



ETUDES SUR LES CHROMOSOMES D ELLOBIUS LUTESCENS 



403 



travail ne laissent aucun doute à cet égard, non plus que sur l'exis- 
tence de spermatocytes II à 8 et à 9 chromosomes dont j'avais 
antérieurement donné plusieurs figures (1957). 

De ces seuls faits, Ohno propose l'interprétation suivante: 
l'élément impair serait l'X, chez la Ç, FY chez le $. Ce dernier 
proviendrait d'un zygote X-Y (2N = (8 + X) + (8 + Y = 18) 
et maintiendrait cette constitution dans les lignées somatiques, 
alors que, dans les cellules germinales, l'X serait éliminé, d'où: 
2N = 16 + Y = 17. A la méiose, le <$ donne des gamètes à (8) 
et à (8 + Y) en proportion égales, ce dernier point étant prouvé 
par l'existence des spermatocytes II à 8 et à 9 chromosomes. Les 
spermatozoïdes Y détermineraient le sexe mâle, les spermatozoïdes O 
le sexe femelle. En effet, le zygote femelle aurait 17 chromosomes 
(2N = (8 + X) + (8) == 17) et le soma femelle conserve cette for- 
mule. Mais, lorsque les cellules germinales se différencient en ovo- 
gonies, surviendrait une non-disjonction de l'X, les ovogonies ayant 
alors 18 chromosomes, soit (16 + 2X). La méiose normale livrerait 
des ovules ayant tous les constitution (8 -f X). 

Ce mécanisme, aussi aberrant que celui supposé par White 
et par moi-même être à l'œuvre chez Ellobius lutescens, en 
diffère beaucoup. Il est bon de rappeler quels sont, dans les deux 
cas, les faits précis sur lesquels se fondent les hypothèses et de 
distinguer clairement ceux-là de celles-ci. En utilisant les complé- 
ments d'information exposés dans le présent travail, voici le résumé 
des faits. 





2N Soma 


2N G-ermen 


Méiose 




'<? 


17 


17 


Préréduction de l'élément impair 
à l'anaphase I. Métaphases II 
à 8 et 9. Division de l'élément 


E. lutescens ■ 








impair à l'anaphase II. 
8 bivalents et un univalent à la 
diacinèse. Métaphases II à 9 




1? 


17 


? 


chromosomes. 


M. or egoni 1 

U 


18 


17 


Métaphases II à 8 et à 9 chromo- 






somes. 


17 


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ROBERT MATTHEY 



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Fig. 1-7. 

Ellobius lutescens ]. Comportement du chromosome impair au cours de la 
première division de maturation. Fig. 1 et 2: métaphase. Fig. 3-5: Ana- 
phase. Fig. 6-7: Telophase. L.800. 



ÉTUDES SUR LES CHROMOSOMES d'eLLORIUS LUTESCENS 405 



OBSERVATIONS PERSONNELLES 

Passons maintenant à la présentation des observations nou- 
velles qui me permettent de confirmer les indications de mon tra- 
vail de 1953 en ce qui concerne la méiose du <J, de présenter 
quelques rares données sur la méiose de la Ç, 

Méiose chez le <J. — -La figure 1 montre la métaphase I 
avec l'élément impair situé passablement en dehors de la constel- 
lation des bivalents autosomiques. La figure 2 se rapporte à une 
métaphase avancée, Félongation de plusieurs tétrades étant mani- 
feste; de l'élément impair sort une fibre fusorielle dirigée vers un 
pôle et qui peut être suivie sur une longueur de 3 \l environ. La 
figure 3 montre avec une clarté remarquable une anaphase I à son 
début: séparées en deux groupes sis de part et d'autre du plan 
equatorial, nous voyons 10 dyades résultant de la division de cinq 
des tétrades; un bivalent est encore indivis, maintenu entier par 
un x en voie de liquidation, alors que deux autres présentent des 
dyades unies encore par un demi-^. L'élément impair, massif, ne 
montre pas de précession mais au contraire un certain retard dans 
son ascension polaire. Dans la figure 4, il est difficile de compter 
les dyades très étirées; la fibre fusorielle unique allant du centro- 
mère de l'élément impair à l'un des pôles s'observe distinctement 
sur un trajet de 8 \l. Les dyades autosomiques se réunissent ensuite 
(fig. 5) cependant que l'élément impair est parvenu au niveau de 
l'une des couronnes anaphasiques avec laquelle il est en rapport 
par une fibre de 6 \i. La figure 6 permet de compter les dyades à 
chaque pôle: elles sont au nombre de 8 dans l'une, de 9 dans 
l'autre, le chromosome sexuel étant, dans cette dernière, aisément 
reconnaissable à sa taille exiguë. Plusieurs dyades autosomiques 
manifestent déjà une anticipation centromérique (Matthey, 1945) 
en ce que le kinétochore apparaît divisé. Enfin, dans la figure 7, 
nous avons affaire à une telophase aux deux pôles de laquelle les 
chromosomes, fortement contractés, sont faciles à dénombrer, soit 
8 et 9. 

Cette série de figures permet d'affirmer que le passage de l'élé- 
ment impair à un pôle de l'anaphase I est bien établi. 

Aux dessins de métaphases II contenant 9 chromosomes que 
j'ai présentés en 1954, j'ajoute ici les figures 8 et 9 qui démontrent 



406 ROBERT MATTHEY 

le division précoce du chromosome sexuel. Les figures 10-14 sont 
alors des métaphases II dépourvues de cet élément et ne renfer- 
mant que 8 chromosomes. Ce n'est que dans la figure 13 que les 
deux chromatides de chaque dyade sont encore intimement unies 



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«M» V* X 


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1 


FlG. 


8-14. 












^ 



Ellobius lulescens $. Métaphases de la deuxième division de maturation. 
Fig. 8-9: avec 9 chromosomes. Fig. 10-14: avec 8 chromosomes, x 1.800. 

par le centromere. Celui-ci se montre déjà divisé dans deux dyades 
de la figure 10, quatre de la figure 11, trois de la figure 12, deux 
de la figure Ki. Il ne faut cependant pas perdre de vue le fait que 
le mode «le préparation («squashing») pourrait être responsable de 
cette division anticipée du centromere. A mon avis, c'est cepen- 
dant à un «artifice significatif» que nous avons affaire, car, chez 



ETUDES SUR LES CHROMOSOMES D ELLORIUS LUTESCENS 



407 



la plupart des espèces de Muridae que j'ai étudiées d'après des 
préparations élaborées avec la même technique, cette anticipation 
n'apparaît pas ou très rarement. 




•V" 






v >**' 



17 




Fig. 15-17. 

Ellobius lutescens Ç. Divisions de maturation. Fig. 15: Diacinèse. Fig. 16: 
Prophase de la deuxième division de maturation. Fig. 17: Métaphase de 
la deuxième division de maturation, x 3.000. 



Méiose chez la Ç. — La figure 15 permet d'affirmer que 
la diacinèse aboutit à la formation de 8 bivalents et d'un univalent. 
Une prophase II (fig. 16) montre neuf dyades fissurées aux chro- 
matides grossièrement spiralées et sans qu'apparaisse l'anticipation 
centromérique. La figure 17 se rapporte à une métaphase IL Les 
éléments sont fortement condensés; la présence du polocyte I dans 



408 ROBERT MATTHEY 

la coupe adjacente rend certaine l'identification de cette division 
qu'on pourrait, à première vue, confondre avec une métaphase I. 
Il est par ailleurs évident que les deux cas illustrés par les figures 16 
et 17 n'excluent en rien la possibilité de rencontrer des ovocytes II 
à huit chromosomes dont l'existence est très probable. 



CONCLUSIONS 

Il résulte de ce qui précède que la conception de White demeure 
entièrement compatible avec les faits cytologiques actuellement 
connus chez Ellobius lutescens. Par contre, l'extension de cette 
conception au cas de Microtus or egoni, extension proposée par 
Matthey (1959), n'est pas en accord avec la découverte faite par 
Ohno de 18 chromosomes dans les lignées somatiques mâles. Quelle 
que soit la valeur de l'interprétation d'OHNO, il apparaît certain 
qu'il n'est plus possible de considérer les deux mécanismes comme 
étant semblables. 

Par ailleurs, le nombre diploide 17 est le plus bas connu chez 
un Euthérien: ce nombre minimum, par comparaison avec les 
formules les plus fréquentes chez les Euthériens (de 40 à 56), n'a 
pu s'établir que par des translocations répétées: les Microtinae 
primitifs (Clethrionomys, Dolomys, Phenacomys) possèdent 56 chro- 
mosomes (Matthey, 1957), ce qui signifie que, en moyenne, un 
chromosome di' Ellobius correspond à trois chromosomes originels, 
puisque la longueur totale des chromosomes aboutés est la même 
chez Clethrionomys glareolus (2N = 56), Microtus ratticeps (2N = 30) 
et Ellobius lutescens (2N = 17) (Matthey, 1953). Il n'est donc pas 
étonnant que l'abaissement du nombre diploide entraîne des asso- 
ciations entre chromosomes sexuels et autosomes et aboutisse dans 
(•cita ins cas à des mécanismes aberrants de détermination sexuelle. 
Poursuivant mes études sur le polymorphisme chromosomique des 
Leggada (1963), je viens de découvrir un représentant de ce sous- 
genre de Mus dote, lui aussi, de IS chromosomes. Bien qu'un 
couple X-Y typique soit conservé, la taille des hétérochromosomes 
et leur union méiotique par un / milite en faveur de l'hypothèse, 
avancée déjà par moi en L958, selon laquelle TX et l'Y primitifs 
seraient bransloqués sur une paire d' autosomes. Ce dernier cas qui 
fera l'objel (Tune publication prochaine est cependant intéressant 



ÉTUDES SUR LES CHROMOSOMES d'eLLOBIUS LUTESCENS 409 

pour notre propos en ce qu'il démontre qu'un nombre diploide 
aussi bas que 18 n'entraîne pas forcément des mécanismes aber- 
rants de détermination sexuelle, tels ceux décrits chez Ellobius 
lutescens et Microtus oregoni. 



SUMMARY 

This paper furnishes some additional evidence to the meiosis of 
Ellobius lutescens (2N =17) and the behaviour of the odd element 
considered as a sex-chromosome. This element travels undivided 
to one pole of the first anaphase. The metaphases II are of two 
types, showing either 8 or 9 chromosomes. The sex-chromosome 
is precociously split and divided at the end of the metaphase II. 

In the $, diakinesis shows 8 bivalents and the odd element as 
univalent. Metaphases II with 9 chromosomes were observed. The 
hypothesis of White (1957) remains in good agreement with these 
facts. 

In Microtus oregoni, the author demonstrated the presence of 

17 chromosomes in the germ-cells of the $ and in the somatic 
cells of the ? (1956, 1958), Ohno (1963) confirms this but finds 

18 chromosomes in the somatic cells of the (J. It is probable that 
the White's hypothesis, valid for Ellobius lutescens does not apply 
to Microtus oregoni. 



ZUSAMMENFASSUNG 

Diese Arbeit bringt neue Tatsachen über den Meiosisverlauf bei 
Ellobius lutescens (2N = 17) und über das Benehmen des unpaaren 
Geschlechtschromosomes. Dieses Element wandert, ohne sich zu 
teilen, zu einem Pol der Anaphase I. Die Metaphasen II zeigen 
entweder 8 oder 9 Chromosomen. Das Sex-Chromosom teilt sich 
früh während der Metaphase II, jede Hälfte wandernd zu den 
entgegengesetzten Polen der Anaphase. Bei dem Ç, sind einige 
Stadien beobachtet worden, nämlich eine Diakinese mit 8 Biva- 
lenten und einem Univalent, sowie zwei Metaphasen II mit 9 Chro- 
mosomen. Die Hypothese von White (1957) steht in gutem Ein- 
klang mit diesen Tatsachen. 



410 ROBERT MATTHEY 

Bei Microtus or egoni zeigte der Verfasser (1956, 1958) die An- 
wesenheit von 17 Chromosomen in dem Germen des $ und in dem 
Soma des Ç. Ohno (1963) hat diese Zahlen nachgeprüft aber 
18 Chromosomen in den somatischen Zellen des $ festgestellt. Es 
ist sehr warscheinlich, dass die Hypothese von White, die im Fall 
von Ellobius lutescens gültig ist, nicht auf Microtus or egoni aus- 
gedehnt werden kann. 

AUTEURS CITÉS 

Matthey, R. 1945. Cytologie de la parthénogenèse chez Pycnoscelus suri- 
namensis L. (Blattariae-Blaberidae-Panchlorinae). Rev. 
suisse Zool. 52: 1-109. 

1953. La formule chromosomique et le problème de la détermination 

sexuelle chez Ellobius lutescens Thomas ( Rodentia- Muri- 
dae-Microtinae). Arch. J. Klaus Stift. 28: 65-73. 

1954. Nouvelles recherches sur les chromosomes des Muridae. 

Caryologia, 6: 1-44. 
— 1957. Cytologie comparée, systématique et phylogénie des Micro- 
tinae (Rodentia- Muridae). Rev. suisse Zool. 64: 39-71. 
1958. Les chromosomes et la position systématique de quelques 
Murinae africains ( M amalia- Rodentia ) . Acta tropica 
15: 97-117. 

1958. Un nouveau type de détermination chromosomique du sexe 

chez les mammifères Ellobius lutescens Th. et Microtus 
(Chilotus) oregoni Bachm. ( Muridés- Microtinés) . Expe- 
rientia 14: 240-241. 

1959. Formules chromosomiques de Muridae et de Spalacidae. La 

question du polymorphisme chromosomique chez les Mam- 
mifères. Rev. suisse Zool. 66: 175-209. 
1962. Etudes sur les chromosomes d'' Ellobius lutescens Th. ( Mam- 
malia- Muridae- M icrotinae) . I. Essai critique sur la valeur 
des critères proposés par le « Système Denver » pour V iden- 
tification des chromosomes homologues. Cytogenetics 1: 
180-195. 
1ÏM53. Polymorphisme chromosomique intraspécifique chez un Mam- 
mifère, Leggada minutoides Smith ( Rodentia- Muridae) . 
Rev. suisse Zool. 70: 173-190. 

Ohno, S., Jainchill, J. and Stenius, C. 1963. The creeping vole (Microtus 
oregoni) as a gonosomic mosaic. I. The OY/XY constitu- 
tion of the mule Cytogenetics 2: 232-239. 

White, M. .1. I). 1057. \n interpretation of the. unique sex-chromosome 

mechanism of the roden I Ellobius liilcscens Thomas. Proc. 

Zool. Soc. Calcutta. Mookerjee Memor. Vol. 113-114. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 411 

Tome 71, n° 22. — Mai 1964 



Psélaphides paléarctiques 
Espèces nouvelles et notes synonymiques. II 

(Coleoptera) 



par 
Claude BESUCHET 

Muséum d'Histoire naturelle de Genève 

Avec 35 figures dans le texte. 



C'est grâce à l'obligeance de MM. G. Binaghi (Gênes), C. Conci 
(Museo Civico di Storia Naturale, Milan), H. Franz (Vienne), 
H. Freude (Zoologische Sammlung des Bayerischen Staates, 
Munich), F. Hieke (Humboldt-Universität, Berlin), Z. Kaszab 
(Magyar Nemzeti Muzeum, Budapest), S. M. Khnzorian (Erivan) 
et H. Kulzer (Museum G. Frey, Tutzing) que j'ai pu étudier plu- 
sieurs des espèces nouvelles décrites ici et résoudre quelques pro- 
blèmes de nomenclature. J'ai d'autre part reçu du Professeur 
J. Roubal (Prague) une série de Psélaphides intéressants, dont deux 
Bryaxis et deux Tychus nouveaux, en échange des Hétéroptères 
que j'ai récoltés en Espagne et au Maroc. 



Bibloplectus franzi ri. sp. 

c? Type: coll. Franz. Loc. typ. Kalinai. Paratypes: coll. Franz et coll. mea. 

Long. 0,95 à 1,05 mm. Grêle, d'un brun rougeâtre foncé; pattes, 
palpes et antennes pâles; téguments lisses et brillants. Tête aussi 
large que le pronotum; yeux peu saillants, aussi longs que les 
tempes; articles antennaires 4 et 5 aussi longs que larges, 6 à 8 légè- 
rement plus larges que longs. Pronotum à peine plus large que long. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 30 



412 C. BESUCHET 

atténué en arrière. Elytres réunis à peine plus longs que larges. 
Disque du métasternum légèrement aplani. 

Caractères sexuels de la femelle. Dernier tergite de l'abdomen 
court, arrondi à l'apex. Caractères sexuels du mâle. Fémurs II 
légèrement renflés; tibias II prolongés sur leur bord interne par un 
éperon robuste égalant en longueur la largeur de l'extrémité 
tibiale. Opercule (fig. 1) (0,15 mm/0,07 mm) allongé, largement 
arrondi à l'apex, légèrement asymétrique chez les quatre exem- 
plaires étudiés. 

Edéage (fig. 2 et 3). Long. 0,27 à 0,28 mm. Style droit atrophié. 
Style gauche long, terminé en palette; apophyse dorsale grêle, 
falciforme; apophyse ventrale assez grande, brusquement coudée 
au milieu, terminée par deux dents robustes. Lobe interne long, 
simple à la base, terminé par deux dents, l'une assez longue et grêle, 
l'autre en forme de crochet robuste. 

Grèce. Péloponnèse: environs de Kalinai, 4 <?(J 3 Ç? (Franz) 
dans des tamisages d'herbes très humides au bord d'un lac. 

Cette espèce, dédiée au Professeur H. Franz, de Vienne, appar- 
tient au groupe de minutissimus ; elle prend place près de Biblo- 
plectus elegans Bes. de Corfou. Elle est surtout bien caractérisée 
par son édéage. 



Euplectus sparsus n. sp. 

c£ Type: coll. Binaghi. Loc. typ. Santuario d'Oropa. Paratypes: Prague, coll. 
Binaghi, Dodero et coll. mea. 

Long. 1,5 à 1,6 mm. Coloration entièrement d'un brun rougeâtre 
clair. Tête nettement plus large que longue, légèrement moins 
large ou aussi large que le pronotum, un peu atténuée d'arrière 
en avant, nettement ponctuée entre les yeux et les fossettes inter- 
o cul air es; moitié antérieure de la tête ornée d'une dépression peu 
profonde en forme de fer à cheval, limitée sur son bord interne par 
une surface légèrement convexe, sur son bord externe par un bour- 
relet peu élevé, bien plus large sur les côtés de la tête que sur son 
bord antérieur; une petite fossette profonde sur le bord postérieur 
des tubercules antennaires, sur le bourrelet latéral mais près du 
bord externe-; fossettes interoculaires petites, très profondes, 
également distantes entre elles et des yeux; partie latérale des 






PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 413 

tempes aussi longue que les yeux; région occipitale ornée d'une 
dépression légère et d'une petite carénule longitudinale; yeux bien 
développés. Antennes de longueur moyenne; scape et pédicelle 
nettement plus longs que larges; article 3 un peu plus long que 
large, 4 et 5 légèrement ou un peu plus larges que longs, 6, 7 et 8 
nettement plus larges que longs, 9 nettement plus large que les 
articles précédents, bien plus large que long, 10 encore plus large, 
transverse, 11 un peu plus long que les trois articles précédents 
réunis. Pronotum légèrement ou un peu plus large que long, la 
plus grande largeur située un peu en arrière du tiers antérieur, 
nettement et assez régulièrement atténué jusqu'aux angles posté- 
rieurs, sa surface lisse et brillante; disque orné d'une petite fossette 
profonde, nettement plus longue que large, assez éloignée de la 
fossette médiane de la base du pronotum. Elytres réunis aussi 
larges que longs, nettement plus larges que le pronotum; callosité 
humérale saillante; base ornée de quatre fossettes bien marquées, 
subégales, les deux fossettes internes très rapprochées, la première 
étant prolongée par la strie suturale, les deux fossettes externes 
contiguës, celle du côté interne étant prolongée par la strie dorsale, 
marquée sur un peu moins de la moitié de l'élytre. Carénules des 
deux premiers tergites abdominaux légèrement divergentes, ne 
dépassant pas le milieu de ces deux segments, séparées à la base par 
un espace égal au quart de la largeur basale de ces segments. Face 
ventrale de la tête nettement et densément ponctuée. Prosternum 
ponctué de façon un peu plus légère. Métasternum orné, du tiers ou 
du quart antérieur de sa longueur jusqu'à son bord postérieur, 
d'un sillon peu profond. 

Caractères sexuels du mâle. Trochanters III armés à la base de 
leur bord interne d'une petite dent; fémurs I, II et III un peu 
renflés; tibias II prolongés sur leur bord interne par un petit 
éperon. Avant-dernier sternite abdominal orné, sur son disque, 
d'une petite dépression triangulaire élargie d'avant en arrière, assez 
profonde, portant sur son bord antérieur une rangée de quelque 
douze épines. 

Edéage (fig. 4). Long. 0,34 à 0,36 mm. Styles relativement peu 
développés, complètement soudés sur leur face ventrale pour 
former une sorte de fourreau enveloppant le sac interne; des soies 
assez nombreuses sur la partie dorsale droite de ce fourreau. Lobe 
interne très grand, élargi dans sa partie distale. 



414 



C. BESUCHET 




Fig. 1 à 6. 

1. Bibloplectus franzi n. sp., de Kalinai, opercule, face ventrale. — 2. Id., 
édéage, face dorsale. — 3. Id., face latérale. — 4. Euplectus sparsus n. sp., du 
Santuario d'Oropa, édéage, face dorsale. — 5. Euplectus f rater n. sp., d'Iai'la- 
Dagh, édéage; face dorsale. — 6. Euplectus linderi Reitt., des environs de 
Gênes, édéage, face dorsale. 



Italic Piémont: Santuario d'Oropa, dans les environs de 
lucila, s ; j 1 (i ÇÇ (Dodero). De nombreux autres exemplaires de 
cette même localité dans les collections Dodero et Binaghi où ils 
portent l'indication «vicina curvipes Peyer.». - Tchécoslo- 



I u i 



Boheme: Salava, dans 



Foret de Bohême, 1 <J 






PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 415 

(Machulka). — U.R. S. S. Ukraine transcarpathique: Plaj, 1 g 
(Machulka). 

Cet Euplectus prend place près de l'espèce européenne bescidicus 
Reitt., entre les espèces nord-africaines afer Reitt. et otini Jeann. 
d'une part, mussardi Bes. et curvipes Peyer. d'autre part. 



Euplectus frater n. sp. 

c£ Type: Museum Frey. Loc. typ. Iaïla-Dagh. Paratypes: Museum Frey et 
coll. mea. 

Long. 1,35 à 1,4 mm. Coloration entièrement d'un brun rou- 
geàtre clair. Tête nettement plus large que longue, aussi large que 
le pronotum, un peu atténuée d'arrière en avant, nettement et 
densément ponctuée sauf sur le disque du lobe frontal et le bord 
antérieur de celui-ci, peu ou pas ponctués; moitié antérieure de la 
tête ornée d'une dépression en forme de fer à cheval, les branches 
latérales légères, la branche transversale large et assez profonde; 
cette dépression est limitée sur son bord interne par une surface 
légèrement convexe, sur son bord externe par un bourrelet peu 
élevé, bien plus large sur les côtés de la tête que sur son bord 
antérieur; une petite fossette profonde sur le bord postérieur des 
tubercules antennaires, sur le bourrelet latéral mais près du bord 
externe; fossettes interoculaires petites, assez profondes, également 
distantes entre elles et des yeux; partie latérale des tempes un peu 
moins longue que les yeux; région occipitale ornée d'une petite 
carénule longitudinale; yeux bien développés. Antennes de lon- 
gueur moyenne; scape et pédicelle nettement plus longs que larges; 
article 3 aussi long que large, 4 et 5 un peu plus larges que longs, 
6, 7 et 8 transverses, 9 nettement plus large que les articles précé- 
dents, transverse, 10 encore plus large, transverse, 11 un peu plus 
long que les trois articles précédents réunis. Pronotum aussi large 
ou à peine plus large que long, la plus grande largeur située un peu 
en avant du milieu, nettement et assez régulièrement atténué 
jusqu'aux angles postérieurs, sa surface lisse et brillante ou légè- 
rement ponctuée sur le disque; celui-ci orné d'une fossette profonde, 
assez grande, nettement plus longue que large, assez rapprochée 
de la fossette médiane de la base du pronotum. Elytres réunis aussi 
larges que longs, nettement plus larges que le pronotum; callosité 



416 C. BESUCHET 

numérale saillante; base ornée de quatre fossettes bien marquées, 
subégales, les deux fossettes internes très rapprochées, la première 
étant prolongée par la strie suturale, les deux fossettes externes 
contiguës, celle du côté interne étant prolongée par la strie dorsale, 
marquée presque jusqu'au milieu de l'élytre. Carénules des deux 
premiers tergites abdominaux légèrement divergentes, ne dépassant 
pas le milieu de ces deux segments, séparées à la base par un espace 
égal au quart de la largeur basale de ces segments. Face ventrale 
de la tête et prosternum nettement et densément ponctués. Méta- 
sternum orné, du quart antérieur de sa longueur jusqu'à son bord 
postérieur, d'un sillon peu profond. 

Caractères sexuels du mâle. Fémurs II un peu renflés; tibias II 
prolongés sur leur bord interne par un petit éperon. Troisième 
sterilite apparent de l'abdomen orné, sur son bord postérieur, de 
deux petits faisceaux de soies de longueur moyenne très rapprochés 
l'un de l'autre; avant-dernier sternite avec une dépression trans- 
verse profonde occupant toute la partie médiane du segment; 
près du bord postérieur de celui-ci, une dizaine d'épines disposées 
en arc de cercle. 

Edéage (fig. 5). Long. 0,25 à 0,26 mm (épines du style droit 
comprises). Styles relativement peu développés, complètement 
soudés sur leur face ventrale pour former une sorte de fourreau 
enveloppant le sac interne; quelques soies sur la face dorsale du 
style droit, l'extrémité de celui-ci portant, outre quelques soies. 
deux épines très grandes dépassant nettement la lame ven- 
trale formée par la fusion des deux styles. Lobe interne grêle, 
bifide. 

Yougoslavie. Dalmatie: Castelnuovo, 1Ç (Paganetti). — 
Grèce. Corfou, sans indication plus précise, 1 <$ (Paganetti). - 
U.R. S. S. Crimée: Iaïla-Dagh, 1 <? (Winkler); Baidar-Thor, 1 3 
(Knirsch). 

Les Euplectus linderi Reitt. et jrater m., très semblables par la 
morphologie générale et les caractères sexuels, sont restés confondus 
jusqu'à ce jour. Le premier diffère du second par la taille un peu plus 
grande, par la ponctuation de la tête moins forte et surtout par 
l'édéage (fig. 6) (long. 0,23 à 0,25 mm); linderi n'est connu pour 
rinst;ml avec certitude que de l'extrême sud-est de la France et 
d'Italie. Seuls les mâles doni j'ai pu étudier l'édéage, pour éviter 
toute erreur d'identification, figurenl dans la liste donnée ici. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 417 

France. Alpes-Maritimes: Mandelieu, 1 <$ (Hervé); Vaugre- 
nier, 1 <J (Hervé); Nice, 2 <$<$ (Grouvelle, Ochs); Beaulieu, 2 ^S 
(Fagniez). — Italie. Ligurie: Gênes et environs, 8 (JrJ (Bensa, 
Solari). Vénétie: Brixen = Bressanone, 5 $<$ (von Peez). Emilie: 
Levizzano, 1 <J (Fiori) ; Croara près de Bologne, 1 <J (Fiori) ; Lesara, 
1 <J (Fiori). Toscane: S. Antonio, 1 <? (Rangoni). 

Euplectus linderi serait décrit de Grèce d'après Raffray 
(1910: 226) et Jeannel (1950: 119); il n'en est rien. Reitter 
(in Brenske et Reitter, 1884: 53) indique en effet clairement: 
« Diese Art beschreibe ich nach Exemplaren von Nizza, welche 
Grouvelle daselbst gesammelt hat. Zwei weibliche Ex., die Brenske 
in Kumani fand, scheinen zu ihr zu gehören». Jeannel constate 
que le type de Grèce du Muséum de Paris présente un édéage 
identique à celui qu'il a étudié chez un exemplaire de France. C'est 
certainement exact car ce type appartient nettement, par sa 
morphologie générale, à l'espèce localisée dans le sud-est de la 
France et en Italie. Mais à mon avis il n'a pas été trouvé en Grèce; 
il porte d'ailleurs deux étiquettes de provenance, « Grèce, Kumani » 
et «Nizza, Grouvelle»! En raison de toutes ces inexactitudes, je 
choisis pour lectotype de Y Euplectus linderi Reitt. un mâle appar- 
tenant à la collection Reitter du Muséum de Budapest; cet exem- 
plaire, qui porte l'étiquette « Holotypus », a été récolté par Grou- 
velle à Nice. 



Plectophloeus binaghii n. sp. 

Ö 1 Type: coll. Binaghi. Loc. typ. Pollino-Premeno. Paratypes: Univ. Hum- 
boldt Berlin, Museum Frey, coll. Binaghi et coll. mea. 

Long. 1,8 à 2,0 mm. Identique par la morphologie générale et 
les caractères sexuels du mâle (extrémité de l'abdomen un peu 
élargie et recourbée vers le bas; disque du dernier sterilite très 
légèrement concave) aux Plectophloeus erichsoni Aube et fleischen 
Mach. Le dernier tergite de la femelle n'est pas prolongé par une 
épine robuste comme chez fleischen mais simplement atténué 
de la base à l'apex comme chez erichsoni. 

L'édéage de binaghii (fig. 7 et 8; long. 0,44 à 0,50 mm) diffère 
nettement de celui d' erichsoni (fig. 9; long. 0,47 à 0,50 mm) et de 
celui de fleischen (fig. 10; long. 0,51 à 0,53 mm) par la capsule basale 



418 



C. BESUCHET 




Fig. 7 à 13. 

7. Plectophloeus binaghil n. sp., de Pollino-Premeno, édéage, face dorsale. 

H. Id., style droit de l'édéage, face externe. — 9. Plectophloeus erichsoni 
Aube, de l'ressbaum près de Vienne, édéage, face dorsale. — 10. Plectophloeus 
fleischen Mach., de Weisskirchen, édéage, face dorsale. — 11. Plectophloeus 
nuht<>rna hosnlcus n. ssp., de Krivosije, édéage, face dorsale. - - 12. Plecto- 
phloeus nubigena nubi gena Reitt., de Weisskirchen, édéage, face dorsale. - 
13. Bythinus icariensis ti. sp., de INikaria, édéage, face dorsale. 



un peu atténuée en arrière, par les styles robustes, simples, ornés 
chacun de quatre opines 1res grandes (ces épines sont particuliè- 
rement longues chez les exemplaires des Apennins) et par le sac 
mi erne inerme. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 419 

Italie. Piémont: Colle di Moud, entre Alagna et Rima, 1 Ç 
(Breit); Santuario d'Oropa, 1 (J (Dodero); Pollino-Premeno, 2 SS 
4 Ç2 (Binaghi). Lombardie: Oltre il Colle, dans les Alpes berga- 
masques, 1 $ (Breit). Emilie: Gabellina près de Collagna, 8 $$ 
(Solari); Acero, 1 S (Fiori); Nuda, 1 Ç (Fiori). Toscane: Bosco 
Lungo près de Pistoia, 1 S (Solari); Toso, 1 S (Fiori). Latium: 
Filettino, 3 SS (Dodero). 

Les Plectophloeus erichsoni et fleischeri semblent assez largement 
répandus en Europe centrale; ils sont remplacés en Italie par 
l'espèce nouvelle décrite ici, dédiée à M. G. Binaghi, de Gênes. 

Ajoutons pour terminer que Plectophloeus fleischeri n'est pas 
une variété femelle d'erichsoni mais une bonne espèce bien carac- 
térisée par son édéage. 



Plectophloeus nubigena bosnicus n. ssp. 

Plectophloeus bosnicus Apfelbeck i. 1. 

S Type: Museum Frey. Loc. typ. Krivosije. Paratypes: Budapest, Museum 
Frey et coll. mea. 

Long. 1,35 à 1,5 mm. Identique par la morphologie générale 
et les caractères sexuels du mâle (disque du dernier sternite très 
légèrement concave, orné dans sa partie postérieure d'une carène 
longitudinale), à la forme typique d'Europe centrale. Chez la sous- 
espèce bosnicus, les styles de l'édéage (fig. 11 ; long. 0,30 à 0,33 mm) 
présentent chacun une longue apophyse terminée en pointe; chez 
la sous-espèce nubigena s. str. (fig. 12; long. 0,30 à 0,33 mm), 
l'extrémité de cette apophyse est au contraire toujours nettement 
dilatée. 

P. nubigena nubigena Reitt. (= nubigena gallicus Jeann.) est 
assez largement répandu en Europe; je le connais des Hautes- 
Pyrénées jusque dans les Alpes de Transylvanie; c'est encore cette 
sous-espèce qui peuple les forêts du Ljuboten près de Skopje. 
P. nubigena bosnicus n'est connu pour l'instant que de la Bosnie- 
Herzégovine et du Monténégro. 

Yougoslavie. Bosnie-Herzégovine: Ivan pi., 5 SS 3 Ç$ 
(Apfelbeck); Stambulcic, 2 SS (Zoufal); Bosnie, sans indication 
plus précise, 2 SS 2 $$ (Apfelbeck). Monténégro: Grahovo, 5 So 
3 $$ (Fodor); Krivosije, 6 <?# 4 ÇÇ (Paganetti). 



420 C. BESUCHET 

Bythinus icariensis n. sp. 

3 Type: Budapest. Loc. typ. Nikaria. Paratypes: Budapest et coli. mea. 

Long. 1,20 à 1,25 mm. Coloration entièrement d'un brun rou- 
geâtre clair; pubescence formée de soies assez longues. Tête un peu 
plus large que longue, nettement moins large que le pronotum. 
Lobe frontal court, transverse, large de 0,14 mm, légèrement 
ponctué en arrière des tubercules antennaires, orné d'une dépression 
médiane assez profonde. Vertex parcouru dans toute sa longueur 
par une carénule bien marquée. Yeux relativement peu développés. 
Tempes arrondies. Articles 2 et 3 des palpes maxillaires ornés sur 
leur face ventrale de quelques granules; dernier article deux fois 
et demie plus long que large. Antennes de longueur moyenne; 
article 3 aussi long que large, 4 à 10 transverses, 11 légèrement 
plus long que les quatre articles précédents réunis. Pronotum légè- 
rement plus large que long, la plus grande largeur (0,34 à 0,36 mm) 
située un peu en avant du milieu, nettement et régulièrement 
atténué jusqu'à la base, le disque non ponctué. Elytres réunis 
un peu plus larges que longs, la callosité humérale peu saillante, 
la ponctuation bien marquée quoique légère. Fémurs robustes. 

Caractères sexuels du mâle. Dernier article des palpes maxillaires 
orné sur sa face dorsale, légèrement avant le milieu de sa longueur, 
d'un petit tubercule grêle, étroit mais nettement saillant. Scape 
simple, subcylindrique, deux fois plus long que large; pédicelle 
simple, très légèrement moins large que le scape, nettement plus 
long que large à une fois et demie plus long que large. Yeux formés 
chacun de quinze à dix-sept ommatidies. Fémurs nettement un peu 
renflés; tibias I ornés au quart apical d'une petite dent peu saillante; 
tibias III prolongés sur leur bord interne par un petit éperon. 

Caractères sexuels de la femelle. Antennes semblables à celles 
du mâle. Yeux formés chacun de sept ommatidies. 

Edéage (fig. 13). Long. 0,25 mm. Styles grêles, convergents, 
légèrement convexes dons la partie médiane de leur bord externe. 
Vrmature du sac interne bien développée, formée de deux tiges 
Kinnes à la hase, terminées chacune par une longue pointe grêle 
el portanl chacune, au tiers postérieur, une épine latérale robuste 
doni l'extrémité dépasse le bord externe des styles. 






PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 421 

Grèce. Archipel des Sporades: Nikaria, 4 <$<$ 1$ (von 
Oertzen). 

Cette espèce, étroitement apparentée aux Byihinus hopffgarteni 
Reitt., novaki Kar., tener Reitt., pelulans Reitt., vicinus Bes. et 
gracilis Motsch., est surtout bien caractérisée chez le mâle par les 
fémurs renflés, par le pédicelle simple des antennes, enfin par la 
position et la forme du tubercule ornant le dernier article des 
palpes maxillaires. 

Bryaxis scherleri n. sp. 

Areopagus allobrox Jeannel, 1950: 239, 266 (nec allobrox Croissandeau). 
$ (homéomorphe) Type: coll. mea. Loc. typ. Camoghè. Paratypes: coll. 
Scherler, Toumayeff et coll. mea. 

Long. 1,5 à 1,6 mm. Coloration entièrement d'un brun rougeâtre 
peu foncé; pubescence formée de soies de longueur moyenne. Tête 
nettement plus large que longue, un peu moins large que le pro- 
notum. Lobe frontal court, transverse, large de 0,15 mm, distinc- 
tement ponctué en arrière des tubercules antennaires, orné d'une 
dépression médiane peu profonde, atténuée dans sa partie anté- 
rieure. Vertex parcouru dans toute sa longueur par une carénule 
bien marquée. Yeux bien développés. Tempes arrondies. Articles 2 
et 3 des palpes maxillaires ornés sur leur face ventrale de quelques 
granules; dernier article presque trois fois plus long que large. 
Antennes de longueur moyenne; article 3 nettement plus long que 
large, 4 et 5 à peine plus longs ou aussi longs que larges, 6 et 7 un 
peu plus larges que longs, 8 nettement plus large que long, 9 et 10 
transverses, 11 aussi long ou un peu plus long que les quatre articles 
précédents réunis. Pronotum à peine plus large que long, la plus 
grande largeur (0,36 à 0,40 mm) située un peu en avant du milieu, 
nettement et régulièrement atténué jusqu'à la base, le disque non 
ponctué. Ponctuation des élytres plus ou moins légère, irrégulière, 
assez bien marquée cependant. 

Caractères sexuels des mâles. Yeux nettement plus grands 
et plus saillants. Scape (fig. 14 et 15) assez renflé, légèrement plus 
long que large, subparallèle, orné dans la partie basale de sa face 
interne d'une petite touffe de soies très courtes. Pédicelle (fig. 14 
et 15) assez renflé, ovalaire, légèrement moins large que le scape, 
à peine plus long ou légèrement plus long que large en vue dorsale, 



422 C. BESUCHET 

aussi long ou à peine plus long que large en vue latérale, orné dans 
la partie basale de sa face ventrale d'une petite saillie arrondie. 
Elytres réunis aussi larges ou à peine plus larges que longs, la 
callosité numérale bien marquée. Mâle homéomorphe avec les 
fémurs non renflés, les tibias I légèrement échancrés au quart 
apical et les tibias III grêles, simples. Mâle œdimère avec les fémurs 
très renflés, les tibias I profondément échancrés au quart apical et 
les tibias III robustes, légèrement atténués dans la moitié apicale. 

Caractères sexuels de la femelle. Yeux formés chacun d'une 
dizaine d'ommatidies. Scape simple, subcylindrique, une fois et 
demie plus long que large. Pédicelle simple, ovalaire, légèrement 
moins large que le scape, une fois et demie ou presque une fois et 
demie plus long que large. Elytres réunis un peu plus larges que 
longs, la callosité numérale plus ou moins marquée. 

Edéage (fig. 16). Long. 0,39 à 0,41 mm. Capsule basale très 
grande de même que sa fenêtre membraneuse. Styles peu déve- 
loppés, grêles, convergents, ornés chacun d'une dent latérale sub- 
apicale peu saillante. Armature du sac interne formée de deux épines 
robustes, assez grandes, bien chitinisées. 

Suisse. Tessin: sommet du Camoghè, à 2200 m d'altitude, 
1 <$ œdimère, 4 <$<$ homéomorphes et 4 ÇÇ (Besuchet, Scherler, 
ToumayefT) (6 et 7. Vili. 1963) sous des pierres, 5 <$<$ homéo- 
morphes et 6 ÇÇ (Besuchet, Scherler) (7. Vili. 1963) dans des 
mousses; sommet du Monte Generoso, à 1700 m d'altitude, 1 $ 
homéomorphe (Besuchet) (9. VI. 1962) et 1 $ (Scherler) (12. VII. 
1961) dans des mousses. 

Je dédie avec plaisir cette espèce à M.. P. Scherler, de Vevey. 

C'est à ce Bryaxis qu'appartient le mâle de Niederrickenbach 
(environs de Stans, canton d'Unterwald) décrit par Jean nel sous 
le nom (Vallobrox Croiss. On verra plus loin (p. 436) que le véritable 
ailobrox est bien différent. Cet exemplaire unique de Niederricken- 
bach (coll. Sainte-Claire Deville, Muséum de Paris) est en tous 
points semblable, d'après les notes et croquis pris en 1959 lors d'un 
séjour à Paris, aux mâles du Tessin. Les recherches que j'ai entre- 
prises a Niderrickenbach (1162 m d'altitude) et dans les régions 
montagneuses voisines sont restées sans résultat. Mais les récoltes 
du Generoso el du Camoghè montrent qu'il laut chercher Bryaxis 
scherleri non pas dans les mousses des alpages mais sous les pierres 
et dans les mousses des sommets. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 423 

C'est au groupe de gallicus, formé des espèces gallicus Reitt., 
apuanus Rasetti, oreophilus Meixner et judicariensis Dod. des 
Alpes françaises, italiennes et autrichiennes, qu'appartient l'espèce 
nouvelle décrite ici. B. scherleri diffère de B. oreophilus, des Alpes 
de Styrie, avec lequel il est étroitement apparenté, par la ponc- 
tuation des élytres plus légère, par le pédicelle des mâles plus 
allongé et par l'édéage. 



Bryaxis khnzoriani n. sp. 

o Type: coll. mea. Loc. typ. Swanetie. 

Long. 1,5 mm. Coloration entièrement d'un brun rougeâtre 
clair; pubescence formée de soies de longueur moyenne. Tête 
nettement plus large que longue, nettement moins large que le 
pronotum. Lobe frontal court, transverse, large de 0,16 mm, très 
légèrement ponctué en arrière des tubercules antennaires, orné d'une 
dépression médiane assez profonde. Vertex parcouru dans toute 
sa longueur par une carénule bien marquée. Yeux bien développés. 
Tempes arrondies. Articles 2 et 3 des palpes maxillaires ornés sur 
leur face ventrale de quelques granules; dernier article pas tout 
à fait trois fois plus long que large. Antennes de longueur moyenne; 
article 3 nettement plus long que large, 4 à peine plus large que 
long, 5 un peu plus large que long, 6, 7 et 8 nettement plus larges 
que longs, 9 et 10 transverses, 11 légèrement plus long que les 
quatre articles précédents réunis. Pronotum à peine plus large que 
long, la plus grande largeur (0,39 mm) située un peu en avant du 
milieu, nettement puis plus légèrement atténué jusqu'à la base, le 
disque non ponctué. Ponctuation des élytres très légère, indis- 
tincte. 

Caractères sexuels du mâle. Yeux normalement développés, 
saillants. Scape (fig. 17) assez renflé, nettement plus long que large, 
un peu élargi de la base à l'apex, celui-ci orné sur son bord interne 
d'un petit tubercule saillant plus large que long. Pédicelle (tig. 17) 
bien moins large que le scape, un peu plus long que large, orné sur 
toute la longueur de son bord interne d'une carène très étroite. 
Elytres réunis légèrement plus larges que longs, la callosité humé- 
raie bien marquée. Fémurs I un peu renflés, plus robustes que les 



t 24 



BESUCHET 



fémurs II et III; tibias I avec une petite échancrure au quart 
apical; tibias III grêles, simples. 

Edéage (fig. 18). Long. 0,23 mm. Capsule basale de taille nor- 
male. Styles bien développés, brusquement moins chitinisés à 
partir du quart postérieur de leur longueur, un peu atténués de la 
base à l'apex, celui-ci tronqué. Armature du sac interne formée de 
deux tiges longues et grêles. 




Fig. 14 à 21. 

14. Bryaxis scherleri n. sp., du Camoghè, scape et pédicelle du mâle, face 
dorsale. — 15. Id., face externe. — 16. Id., édéage, face dorsale. — 17. Bryaxis 
khnzoriani n. sp., de Swanetie, scape et pédicelle du mâle, face dorsale. — 
18. Id., édéage, face dorsale. — 19. Bryaxis festwus n. sp., de Swanetie, scape 
e\ pédicelle du mâle. — 20. Id., édéage, face dorsale. — 21. Bryaxis appen- 
diculatus Reitt., de Swanetie, édéage, face dorsale. 



U.R. S. S. Géorgie: Swanetie, 1 <J (Leder). La Swanetie est 
une région montagneuse du Caucase comprise entre le cours supé- 
rieur de ringouri et du Tskhenis-Tskali. Je dois ces renseigne- 
ments à M. S. M. Khnzorian, d'Erivan, à qui cette espèce est 
dédiée. 

Ce llrijii.ris nouveau, hier» caractérisé par la ponctuation très 
effacée des élytres, par la forme des deux premiers articles anten- 
nairee el par la taille relativement faible de l'édéage, est apparenté, 
par la structure générale de ce dernier, à H. swaneticus Reitt. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 425 

Bryaxis festivus n. sp. 

cî Type: coll. mea. Loc. typ. Swanetie. 

Long. 1,35 mm. Coloration entièrement d'un brun rougeàtre 
peu foncé; pubescence formée de soies de longueur moyenne. Tête 
nettement plus large que longue, nettement moins large que le 
pronotum. Lobe frontal court, transverse, large de 0,15 mm, 
légèrement ponctué en arrière des tubercules antennaires, orné d'une 
dépression médiane peu profonde. Vertex parcouru dans toute sa 
longueur par une carénule bien marquée. Yeux relativement peu 
développés. Tempes arrondies. Articles 2 et 3 des palpes maxillaires 
ornés sur leur face ventrale de quelques granules; dernier article 
deux fois et demie plus long que large. Antennes de longueur 
moyenne; article 3 nettement plus long que large, 4 et 5 légèrement 
plus larges que longs, 6, 7 et 8 nettement plus larges que longs, 
9 et 10 transverses, 11 un peu moins long que les cinq articles précé- 
dents réunis. Pronotum un peu plus large que long, la plus grande 
largeur (0,36 mm) située entre le tiers antérieur et le milieu, net- 
tement et régulièrement atténué jusqu'à la base, le disque non 
ponctué. Ponctuation des élytres bien marquée, irrégulière. 

Caractères sexuels du mâle. Yeux formés chacun d'une quin- 
zaine d'ommatidies. Scape (fig. 19) assez renflé, un peu plus long 
que large, un*peu élargi de la base à l'apex, celui-ci orné sur son 
bord interne d'un tubercule très saillant, grêle, bien plus long que 
large. Pédicelle (fig. 19) bien moins large que le scape, assez net- 
tement plus long que large, simple. Elytres réunis légèrement plus 
larges que longs, la callosité numérale peu marquée. Fémurs non 
renflés; tibias I avec ime échancrure très petite au tiers apical; 
tibias III robustes dans la moitié basale, grêles dans la moitié 
apicale, ornés au milieu, sur leur bord interne, d'une dent saillante. 

Edéage (fig. 20). Long. 0,40 mm. Capsule basale bien développée. 
Styles de forme très particulière, la base étroite, la région médiane 
très large, prolongée latéralement par un appendice foliacé, l'apex 
étroit, terminé par une petite palette. Armature du sac interne 
formée d'une seule épine robuste. 

U . R . S . S . Géorgie: Swanetie, 1 <J (Leder). 

Cette espèce diffère extérieurement de Bryaxis appendiculatus 
Reitt., avec lequel elle est restée confondue jusqu'à ce jour, par la 



426 C. BESUCHET 

taille un peu plus petite et par la ponctuation de la tête plus réduite. 
Les édéages sont à première vue totalement différents, celui à'appen- 
diculatus (fig. 21; long. 0,53 mm) étant bien caractérisé par rallon- 
gement remarquable des styles; mais ils présentent cependant l'un 
et l'autre une seule épine robuste dans le sac interne. 



Tribatus lopatini n. sp. 

2 Type: Erivan. Loc. typ. Takob. 

Long. 2.2 mm. Coloration entièrement d'un brun rougeâtre 
peu foncé; pubescence formée de soies de longueur moyenne. Tête 
un peu plus large que longue, aussi large que le pronotum, non 
ponctuée, ornée entre les yeux de deux petites fossettes profondes, 
tomenteuses. Lobe frontal très large, transverse, orné d'une dépres- 
sion qui va en s'approfondissant et en se rétrécissant d'arrière en 
avant. Tempes nettement plus longues que les yeux, ceux-ci bien 
développés, saillants. Palpes maxillaires robustes; article 3 à peine 
moins large que l'article 4; celui-ci trois fois plus long que large, 
la plus grande largeur située entre le tiers antérieur et le milieu, 
nettement et régulièrement atténué jusqu'à l'apex. Antennes assez 
longues; scape et pédicelle une fois et demie plus longs que larges; 
articles 3, 4 et 5 deux fois plus longs que larges, 6 une fois et demie 
plus long que large, 7 nettement plus long que large, 9 un peu plus 
large que les articles précédents, un peu plus long que large, 10 bien 
plus large, aussi long que large, 11 encore un peu plus large, une fois 
et demie plus long que large, à peine plus long que les deux articles 
précédents réunis. Pronotum à peine plus large que long, non 
ponctué, la plus grande largeur située entre le tiers antérieur et le 
milieu, nettement atténué en arrière mais subparallèle près des 
angles postérieurs; fossette médiane bien développée, profonde, non 
tomenteuse; fossettes latérales plus grandes, profondes, tomen- 
I «-uses. Elytres réunis nettement, pins larges que longs, relativement 
courts, légèrement ponctués; deux petites fossettes basales sur 
chaque élyl re; si rie suturale entière; strie dorsale marquée jusqu'au 
Tiers postérieur, nettement dirigée vers la suture; callosité luimérale 
;i peine marquée. Abdomen légèrement plus long que les élytres; 
premier bergite relativement peu développé, un pen pins de deux 
lois plus large que long, nettemenl élargi d'avant en arrière, one'" 






PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 427 

de deux carénules très courtes séparées par un espace égal au tiers 
de la largeur basale de ce tergite. 

Mâle inconnu. 

U.R. S. S. Tadjikistan: Takob près de Stalinabad, 1 S (Lopa- 
tin) sous une pierre, dans un nid de Camponotus fedtschenkoi Mayr. 

Cet exemplaire, aimablement communiqué par M. S. M. Khnzo- 
rian, est déposé dans les collections de l'Institut zoologique de 
l'Académie des Sciences de l'Arménie soviétique à Erivan. L'espèce 
décrite ici est dédiée à M. I. Lopatin, de Stalinabad. 

Le genre Tribatus compte désormais quatre espèces, qui peuvent 
être séparées de la façon suivante: 

1. Disque du pronotum assez nettement ponctué; strie dorsale de 
l'élytre parallèle à la strie suturale; antennes plus courtes, les 
articles 4 et 6 à peine plus larges que longs, 5 légèrement plus 
long que large, 7, 8 et 9 nettement plus larges que longs. Mâle 
inconnu. Long. 2,0 mm. Crête creticus Reitt. 

— Disque du pronotum lisse, brillant; strie dorsale de l'élytre 
nettement dirigée, dans sa partie postérieure, vers la strie sutu- 
rale; antennes plus longues, les articles 4, 5 et 6 toujours plus 
longs que larges, 7 aussi long ou plus long que large 2 

2. Tempes nettement plus longues que les yeux; la plus grande 
largeur du dernier article des palpes maxillaires située entre le 
tiers antérieur et le milieu; premier tergite de l'abdomen peu 
développé, un peu plus de deux fois plus large que long. Mâle 
inconnu. Loug. 2,2 mm. Tadjikistan lo patini n. sp. 

— Tempes légèrement moins longues que les yeux; la plus grande 
largeur du dernier article des palpes maxillaires située à la 
base; premier tergite de l'abdomen bien développé, moins de 
deux fois plus large que long 3 

3. Elytres réunis nettement plus larges que longs, légèrement 
moins longs que l'abdomen; dernier article des palpes maxil- 
laires un peu plus de trois fois plus long que large; antennes 
plus allongées, l'article 5 légèrement plus de deux fois plus long 
que large. Caractères sexuels du mâle: disque du métasternum 
un peu surélevé, orné dans sa partie postérieure, sur un peu 
plus de la moitié de sa longueur, d'une dépression légère portant 
une pubescence serrée, formée de soies couchées assez longues. 
Long. 1,8 à 1,9 mm. Tadjikistan hauseri Bes. 

— Elytres réunis un peu plus larges que longs, nettement plus 
longs que l'abdomen; dernier article des palpes maxillaires 
quatre fois plus long que large; antennes moins allongées, l'ar- 
ticle 5 une fois et demie à une fois et deux tiers plus long que 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 31 



428 C. BESUCHET 

large. Caractères sexuels du mâle: partie postérieure médiane 
du premier tergite un peu surélevée, assez nettement échancrée 
au milieu de son bord postérieur; deuxième tergite perpendicu- 
laire au premier, orné d'une grande fossette glabre, profonde, 
qui s'étend du bord antérieur au bord postérieur du tergite. 
Long. 1,7 à 1,8 mm. Caucase thoracicus Motsch. 



Tychus judaeus n. sp. 

$ Type: coll. mea. Loc. typ. Jérusalem. 

Long. 1,4 mm. Coloration d'un brun rougeâtre foncé, le disque 
des élytres nettement plus clair; pubescence formée de soies assez 
longues et de quelques grandes soies. Tête légèrement plus large 
que longue, nettement moins large que le pronotum. Lobe frontal 
étroit (0,14 mm dans sa partie la plus large), saillant. Vertex légè- 
rement aplati sur son disque. Yeux bien développés, saillants, plus 
longs que les tempes. Palpes maxillaires normalement développés. 
Antennes de longueur moyenne; scape une fois et demie plus long 
que large; pédicelle un peu plus long que large; article 6 un peu plus 
large que long, 7 à peine plus long que large, 8 nettement plus large 
que long, 9 bien plus large que les articles du funicule, aussi long 
que large, 10 encore plus large, nettement plus large que long, 11 un 
peu plus long que les deux articles précédents réunis. Pronotum un 
peu plus large que long, la plus grande largeur située au milieu, 
nettement atténué en arrière. Elytres réunis nettement plus larges 
que longs; callosité humérale saillante; strie dorsale profonde, 
marquée jusqu'au milieu de l'élytre. Premier tergite abdominal 
court (0,16 mm). 

Caractères sexuels du mâle. Articles 3, 4 et 5 des antennes 
nettement renflés, un peu plus longs que larges, 4 légèrement plus 
large que les articles 3 et 5. Trochanters II armés sur leur bord 
postérieur d'une épine robuste assez longue, égale à la largeur 
du trochanter, légèrement arquée. Métasternum orné dans sa partie 
postérieure d'une dépression peu profonde. Deuxième et troisième 
sternites abdominaux portant chacun deux petites touffes de soies 
perpendiculaires aux téguments, assez rapprochées l'une de l'autre. 

Edéage (fig. 22). Long. 0,30 nun. Style gauche bien développé, 
régulièremenl atténué de la base à l'apex, assez brusquement coudé 
dans sa partie basale cl dans sa partie apicale, orné sur son bord 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 429 

interne d'une petite dent. Tubulure distale plutôt grêle, atténuée 
en pointe à son extrémité, ornée dans sa partie basale d'une petite 
apophyse dorsale falciforme. 

Israël: Jérusalem, 1 <J (Madon). 

Cette espèce, bien caractérisée par son édéage, prend place près 
de Tychus dalmatinus Reitt. 



Tychus anatolicus n. sp. 

$ Type: coll. mea. Loc. typ. Goek-Dagh. 

Long. 1,5 mm. Coloration d'un brun rougeâtre foncé, le disque 
des élytres nettement plus clair; pubescence formée de soies assez 
longues et de quelques grandes soies. Tête aussi longue que large, 
nettement moins large que le pronotum. Lobe frontal étroit 
(0,15 mm dans sa partie la plus large), saillant. Vertex orné sur 
son disque d'une dépression allongée très superficielle. Yeux bien 
développés, saillants, plus longs que les tempes. Palpes maxillaires 
normalement développés. Antennes de longueur moyenne; scape 
presque une fois et demie plus long que large; pédicelle à peine plus 
long que large; articles 6, 7 et 8 nettement plus larges que longs, 
9 bien plus large que les articles du funicule, un peu plus large que 
long, 10 encore plus large, nettement plus large que long, lia peine 
plus long que des deux articles précédents réunis. Pronotum un peu 
plus large que long, la plus grande largeur située au milieu, net- 
tement atténué en arrière. Elytres réunis nettement plus larges que 
longs; callosité humérale saillante; strie dorsale profonde, marquée 
jusqu'au milieu de l'élytre. Premier tergite abdominal court 
(047 mm). 

Caractères sexuels du mâle. Articles 3, 4 et 5 des antennes 
nettement renflés, 3 légèrement plus long que large, 4 et 5 légè- 
rement plus larges que longs, égaux. Trochanters II armés sur leur 
bord postérieur d'une épine aiguë de longueur moyenne. Métas- 
ternum orné dans sa partie postérieure d'une dépression peu pro- 
fonde. Premier et deuxième sternites abdominaux portant chacun 
une petite touffe de soies presque perpendiculaires aux téguments. 

Edéage (fig. 23). Long. 0,35 mm. Style gauche bien développé, 
régulièrement atténué de la base à l'apex, grêle, un peu arqué, 
orné au tiers postérieur de deux petites dents. Tubulure distale 



430 



C. BESUCHET 




Fig. 22 à 27. 

22. Tychus judaeus n. sp., de Jérusalem, édéage, face ventrale. — 23. Tychus 
anatolicus n. sp., de Goek-Dagh, édéage, face ventrale. — 24. Tychus epiro- 
ticus n. sp., de Nisista, édéage, face ventrale. — 25. Tychus sardous n. sp., 
d'Ozieri, édéage, face ventrale. — 26. Tychus rufopictus Reitt., d'Ozieri, 
édéage, face ventrale. — 27. Tychus asuniensis n. sp., d'Asuni, édéage, face 
ventrale. 



mi peu élargie à son extrémité, ornée dans sa partie basale d'une 
petite apophyse dorsale falciforme, d'une petite épine dorsale très 
grêle et (Tune dent latérale. 

Turquie. Anatolie: Goek-Dagh, 1 $ (von Bodemeyer). 

Cette espèce est apparentée aux Tychus monilicornis Reitt. 
cl creticus Reitt. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 431 

Tychus epir oticus n. sp. 

o Type: Vienne. Loc. typ. Nisista. Paratypes: Vienne et coll. mea. 

Long. 1,35 à 1,45 mm. Coloration d'un brun rougeâtre foncé; 
pubescence formée de soies assez longues et de quelques grandes 
soies. Tête à peine plus longue que large, nettement moins large 
que le pronotum. Lobe frontal de largeur moyenne (0,17 à 0,18 mm 
dans sa partie la plus large), saillant. Vertex légèrement et régu- 
lièrement convexe sur son disque. Yeux bien développés, saillants, 
à peine plus longs que les tempes. Palpes maxillaires normalement 
développés. Antennes de longueur moyenne; scape une fois et demie 
plus long que large; pédicelle nettement plus long que large; 
articles 3 et 5 nettement plus longs que larges, 4 légèrement plus 
long que large, 6 légèrement ou un peu plus large que long, 7 aussi 
large ou légèrement plus large que long, 8 transverse, 9 bien plus 
large que les articles du funicule, un peu plus large que long, 
10 encore plus large, nettement plus large que long, 11 un peu plus 
long que les deux articles précédents réunis. Pronotum un peu plus 
large que long, la plus grande largeur située au milieu, nettement 
atténué en arrière. Elytres réunis nettement plus larges que longs; 
callosité numérale plus ou moins saillante; strie dorsale profonde, 
dépassant légèrement le milieu de Félytre. Premier tergite abdo- 
minal de longueur moyenne (0,18 mm). 

Caractères sexuels du mâle. Articles du funicule antennaire 
simples, non renflés. Trochanters II armés sur leur bord postérieur 
d'une petite épine aiguë. Métasternum orné dans sa partie posté- 
rieure d'une dépression peu profonde. 

Edéage (fig. 24). Long. 0,31 à 0,32 mm. Style gauche peu 
développé, très grêle, atténué de la base à l'apex en pointe 
aiguë, légèrement arqué. Tubulure distale grande, relativement 
grêle, nettement arquée, légèrement dilatée dans sa partie 
apicale. 

Grèce. Epire: Nisista, dans la chaîne du Xerovuni, 4^ 
(Beier) entre 700 et 800 m d'altitude en compagnie des Tychus 
ruf us Motsch. et pullus Kiesw. 

Cette espèce est nettement apparentée, par son édéage, à 
Tychus angulifer Reitt. 



BESUCHET 



Tychus sardo us n. sp. 

o Type: coll. mea. Loc. typ. Ozieri. Paratype: Museum Frey. 

Long. 1,35 à 1,4 mm. Coloration d'un brun rougeâtre foncé, 
les élytres nettement plus clairs; pubescence formée de soies de 
longueur moyenne et de quelques grandes soies. Tête aussi longue 
que large, un peu moins large que le pronotum. Lobe frontal étroit 
(0,15 mm dans sa partie la plus large), saillant. Vertex orné sur son 
disque d'une dépression allongée très superficielle. Yeux bien 
développés, saillants, à peine plus longs que les tempes. Palpes 
maxillaires normalement développés. Antennes de longueur 
moyenne; scape une fois et deux tiers plus long que large; pédicelle 
nettement plus long que large; articles 3, 4 et 7 nettement plus 
longs que larges, 5 une fois et demie plus long que large, 6 un peu 
plus long que large, 8 nettement plus large que long, 9 bien plus 
large que les articles du funicule, légèrement plus large que long, 
10 encore plus large, nettement plus large que long, 11 un peu plus 
long que les deux articles précédents réunis. Pronotum à peine 
plus large que long, la plus grande largeur située au milieu, net- 
tement atténué en arrière. Elytres réunis nettement plus larges 
que longs; callosité humérale saillante; strie dorsale profonde, 
dépassant légèrement le milieu de l'élytre. Premier tergite abdo- 
minal court (0,14 mm). 

Caractères sexuels du mâle. Articles du funicule antennaire 
simples, non renflés. Bord postérieur des trochanters II nettement 
anguleux. Métasternum orné dans sa partie postérieure d'une 
dépression peu profonde. 

Edéage (fig. 25). Long. 0,25 mm. Style gauche complètement 
atrophié. Tubulure distale assez robuste, légèrement arquée, un 
peu élargie dans sa partie apicale, celle-ci étranglée sur son bord 
externe par une échancrure profonde. 

Italie. Sardaigne: 1 <$ (Lostia) sans indication plus précise; 
Ozieri, 1 j (Dodero). 

Cette espèce diffère de Tychus rufopictus Reitt., avec lequel 
elle es! étroitement apparentée, par les articles antennaires 5, 
6 el 7 plus allongés el par l'édéage. Celui-ci présente chez rufopictus 
(fig. 26; long. 0,29 mm) une tubulure distale dont la partie apicale 
• •si brusquemenl recourbée et régulièrement atténuée en pointe. 



PSÉLAPHIDES PALEARCTIQUES 



Tychus asuniensis n. sp. 

Tychus asuniensis Reitter i. 1. 

£ Type: coll. Binaghi. Loc. typ. Asuni. Paratypes: Budapest, coll. Binaghi 
et coll. mea. 

Long. 1,4 à 1,5 mm. Diffère de sardous par le lobe frontal 
légèrement plus large (0,16 mm), par la dépression du vertex plus 
profonde, par le pronotum un peu plus large que long, par la cal- 
losité numérale des élytres effacée, par le premier tergite abdominal 
un peu plus long (0,16 à 0,17 mm), par les trochanters II du mâle 
armés sur leur bord postérieur d'une petite dent aiguë et par 
l'édéage. Celui-ci (fig. 27; long. 0,26 à 0,27 mm) présente une 
tubulure distale robuste, très légèrement arquée, nettement élargie 
à l'apex, ce dernier orné d'une petite fente étroite. 

Italie. Sardaigne: Asuni, 5 <$$ 4 ÇÇ (Krausse). 

Les Tychus sardous et asuniensis sont restés confondus jusqu'à 
ce jour avec l'espèce rufopictus Reitt. C'est d'ailleurs sous le nom 
de rufopictus que Je an nel (1950: 338, fig. 141 d) a figuré l'édéage 
de sardous. 

Pselaphogenius neapolitanus n. sp. 

<$ Type: Museum Frey. Loc. typ. Mte S. Angelo. Paratypes: Museum Frey, 
coll. Binaglìi et coll. mea. 

Long. 1,85 à 2,05 mm. Diffère de P. aspromontanus Reitt. par 
les téguments du disque et de la base du pronotum généralement 
nettement chagrinés, par les fossettes latérales du pronotum bien 
plus profondes, par le dernier tergite abdominal de la femelle non 
relevé à son extrémité en pointe saillante, par le métasternum du 
mâle orné d'une saillie conique peu élevée dont le sommet est situé 
légèrement en arrière du milieu du métasternum (cette saillie 
conique nettement plus élevée chez aspromontanus, son sommet 
situé légèrement en avant du milieu du métasternum), enfin 
par l'édéage plus court, plus ramassé dans toutes ses parties. Cet 
organe (fig. 28 et 29; long. 0,40 à 0,41 mm) diffère en outre de celui 
à' aspromontanus (fig. 30 et 31; long. 0,45 à 0,47 mm) par la forme 
des styles et des apophyses latérales insérées près de la capsule 
basale. 



Î34 



C. BESUCHET 




Fig. 28 à 33. 

28. Pselaphogenius neapolitanus n. sp., du Mte S. Angelo, édéage, face 
dorsale. 29. Id., face latérale. — 30. Pselaphogenius aspromontanus Reitt., 
de stii. Eufemia d'Aspromonte, édéage, face dorsale. — 31. Id., face latérale. 

32. Pselaphogenius lucanicus n. sp., de Latronico, édéage, face dorsale. - 
33. Id.. face latérale. 



Italie. Campanie: Mte S. Angolo, 3 Q *J 3 $2 (Paganetti); 
S. Biase près de Vallo della Lucania, 1 $ 2 ÇÇ (Solari) ; Laurito près 
de Vallo della Lucania. 2 <?<? (Solari). 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 435 

Les P s elapho genius neapoliianus et aspromontanus, confondus 
jusqu'à ce jour, sont étroitement apparentés. Le second est localisé 
dans l'extrémité méridionale de la Calabre; je le connais de 
Sta. Eufemia d'Aspromonte (Paganetti) (types) et de Serra S. 
Bruno (Fiori). 

Pselaphogenius lucanicus n. sp. 

g Type: coll. Binaghi. Loc. typ. Latronico. Paratype: coll. mea. 

Long. 1,95 mm. Diffère de P. aspromontanus Reitt. par les 
téguments du pronotum légèrement alutacés, par les fossettes 
latérales du pronotum bien plus profondes, par la carène humérale 
des élytres un peu mieux marquée, par le dernier tergite abdominal 
de la femelle non relevé à son extrémité en pointe saillante, par le 
métasternum du mâle orné d'une saillie conique peu élevée dont 
le sommet est situé au milieu du métasternum, enfin par l'édéage. 
Celui-ci (fig. 32 et 33; long. 0,42 mm) est bien caractérisé par l'assy- 
métrie de toute la partie située dans le prolongement de la capsule 
basale, par la présence d'une lame ventrale bien développée, 
presque symétrique, légèrement inclinée à gauche, enfin par la 
forme des styles. 

Italie. Lucanie: Latronico, 1 <$ 1 Ç (Andreini). C'est vrai- 
semblablement à cette espèce qu'appartiennent les 2 ÇÇ de Lago- 
negro en Lucanie (Andreini) de la collection Dodero. 

Pselaphogenius lucanicus ressemble étrangement, par sa mor- 
phologie générale et ses caractères sexuels, à neapolitanus ; mais 
il diffère cependant de toutes les espèces du groupe de fiorii {fiorii 
Rafîr., conosternum Holdh., peloritanus Holdh., calabrus Reitt., 
aspromontanus Reitt. et neapolitanus m.), auquel il appartient 
incontestablement, par la présence d'une lame ventrale à l'édéage 
et par l'assymétrie partielle de celui-ci. 

Euplectus bescidicus Reitt. et bohemicus Mach. 

Les Euplectus bescidicus Reitter (1881: 524. ! <$ Type: Paris. 
Loc. typ. Moravie) et bohemicus Machulka (1930: 45. Nom. nov. 
pro bescidicus Raffray, 1910: 207, pi. 5, fig. 20, nec Reitter) ne 
forment qu'une seule et même espèce. Les différences relevées par 



436 C. BESUCHET 

Machülka ne sont pas dues à la présence de deux espèces distinctes 
mais à la précision plus ou moins grande des descriptions. Reitter 
et Raffray ont en effet étudié les mêmes exemplaires et ceux-ci 
(1 ç? de « Moravie» et 4 $<$ d'« Europe orientale»), conservés dans 
la collection Raffray, sont rigoureusement identiques. 

Machulka ne devait pas très bien savoir quel était le véritable 
Euplectus bescidicus Reitt. puisqu'il a identifié sous ce nom, à des 
époques différentes, des exemplaires appartenant aux espèces 
infirmus Raffr., decipiens Raffr., sparsus m. et bescidicus Reitt.! 
C'est à cette dernière qu'appartiennent également les Euplectus 
bohemicus déterminés par Machulka. 

Euplectus bescidicus Reitt. est largement répandu tout en étant 
fort rare. Seuls les mâles dont j'ai pu étudier l'édéage, pour éviter 
toute erreur d'identification, figurent dans la liste donnée ici. 

Grande-Bretagne. Chester: Arden Hall, 2 (J<J (Potter et 
Britten). — France. Côte-d'Or: Esbarres, 1 <J (Barbier). — 
Suisse. Vaud: Allaman, 1 <$ (Besuchet). — Allemagne. 
Schleswig- Holstein: Deutsch-Nienhof, 2 <$$ (Weber). — Au- 
triche. Tyrol: Kufstein, 1 <J (Pechlaner). Basse-Autriche: Kal- 
tenleutgeben près de Vienne, 1 $. Burgenland: Leitha Gebirge près 
de Winden, 1 J (Besuchet). — Tchécoslovaquie. Moravie, 
sans indication plus précise, 1 <J (Reitter); Uhersky Brod, 1 <J 
(von Wanka); Tesin, 2 $£ (von Wanka). Slovaquie: Oruzin, 1 <J 
(Machulka); Tahanovce, 1 $ (Machulka); Kosice, 1 $ (Machulka). 

Yougoslavie. Slovénie: Pohorje = Bacher Gebirge, 1 <J 
(Diener). — Roumanie. Banat: Mont Sarco, 1 <J (Breit). 
Valachie: Azuga, 1 <J. 

Bryaxis allobrox Croiss. 

Le type unique de B. allobrox Croissandeau (1891: 139. ! çj 
Type: coll. Pic, Paris. Loc. typ. Annecy) est en trop mauvais état 
de conservai ion pour qu'il soil possible d'extraire et d'étudier son 
édéage. La conformation des antennes, en particulier la dépression 
basale <lc la face interne du scape et la saillie basale de la face ven- 
trale du pédicelle, le lobe frontal relativement étroit (0,13 mm), 
la faible largeur du pronotum (0,32 mm) et les tibias 1 à peine 
échancrés permettent cependant facilemenl <lc l'identifiera Bryaxis 
pyrenaeus San Icy. 



PSÉLAPHIDES PALÉARCTIQUES 437 

Les Bryaxis pyrenaeus Saulcy = allobrox Croiss. et scherler i m. = 
allobrox Jeann. (cf. p. 421) ne sont nullement apparentés malgré 
quelques ressemblances, superficielles d'ailleurs. 

Bryaxis collaris Baudi, germanus Reitt. et foemineus Fiori 

B. germanus serait, d'après Machulka (in Horion, 1949: 299)^ 
une sous-espèce ou une variété de B. collaris et non pas un syno- 
nyme. Tous les exemplaires que j'ai étudiés sont identiques, qu'ils 
appartiennent à la faune allemande, suisse, française ou italienne. 
D'autre part le seul exemplaire connu de la forme mâle foemineus de 
B. collaris est en réalité une femelle de cette même espèce ! 

En résumé, Bryaxis collaris Baudi (1859: 341. <J Type ? Loc. 
typ. Alpes-Maritimes) = manueli Sharp (1874: 82. ! <$ Type: 
Londres. Loc. typ. Albertville) = germanus Reitter (1882: 84. 
(J Type: Paris. Loc. typ. Stuttgart) = foemineus Fiori (1904: 237. ! 
$ Type: Univ. Humboldt Berlin. Loc. typ. Vallombrosa). 

Bryaxis picteti Tourn., atavicus Fiori et meridionalis Mach. 

Chez Bryaxis picteti Tournier (1859: XCVIIL! <J Type: Paris. 
Loc. typ. Peney près de Genève), les tibias I des mâles présentent 
sur leur bord interne, au quart apical, une petite échancrure bien 
marquée. Celle-ci ferait défaut chez l'aberration atavicus Fiori 
(1905 a: 12. ! <? Type: Univ. Humboldt Berlin. Loc. typ. Nava); 
les trois mâles de la collection Fiori classés sous ce nom présentent 
en réalité tous trois la petite échancrure en question. 

J'ai déjà montré (1955: 274) que Bryaxis incertulus Machulka 
(1932: 129. # Type: Prague. Loc. typ. Bolzano) tombe dans la 
synonymie de picteti mais que sa sous-espèce meridionalis 
Machulka (1932: 130. <$ Type: Prague. Loc. typ. Aspromonte) 
mérite d'être conservée. Tel n'est pas l'avis de Meggiolaro (1960 a: 
81). Les mâles de Calabre diffèrent pourtant nettement de ceux 
des environs de Genève: 

B. picteti picteti Tourn. B. picteti meridionalis Mach. 

Taille plus petite, plus grêle. Taille plus grande, plus ro- 

Longueur totale : 1,15 à buste. Longueur totale: 1,25 à 

1,25 mm. Largeur du lobe fron- 1,35 mm. Largeur du lobe fron- 



i38 



BESUCHET 



tal : 0,13 à 0,14 mm. Largeur de 
la tête : 0.26 à 0,28 mm. Largeur 
du pronotum: 0,29 à 0,32 mm. 

Scape très renflé, aussi long 
ou légèrement plus long que 
large, le tubercule de la face 
interne peu saillant. 

Pédicelle aussi long ou à 
peine plus long que large, pres- 
que sphérique. 

Longueur de l'édéage: 0,21 
à 0,22 mm. 



tal : 0,14 à 0,15 mm. Largeur de 
la tête : 0,29 à 0,30 mm. Largeur 
du pronotum: 0,32 à 0,34 mm. 

Scape moins renflé, un peu 
ou nettement plus long que 
large, le tubercule de la face 
interne assez saillant. 

Pédicelle un peu ou nette- 
ment plus long que large, ova- 
laire. 

Longueur de l'édéage: 0,23 
à 0,24 mm. 



Les mâles des régions intermédiaires sont moins franchement 
caractérisés; mais il est cependant possible de les identifier en se 
basant sur la forme du scape et du pédicelle. D'après le matériel 
que j'ai pu réunir, il semble que tous les exemplaires des Alpes 
françaises et italiennes appartiennent à B. picteti picteti Tourn. 
(= marthae Reitt. = alpinus Rey = atavicus Fiori = incertulus 
Mach.) et que tous les exemplaires des Apennins, et non pas seu- 
lement ceux de Calabre, appartiennent à B. picteti meridionalis 
Mach. (= meridionalis ab. punctatus Mach.). 

Bryaxis porsenna f. heteromorphus Fiori et mimus f. ticinensis Bes. 

J'ai déjà montré (1958: 894) l'identité des Bryaxis porsenna 
Reitt. et mimus Dod. Les mâles homéomorphes heteromorphus 
Fiori (1900: 97. ! <J Type: Univ. Humboldt Berlin. Loc. typ. 
Paderno près de Bologne) et ticinensis Besuchet (1954: 436. ! 
<$ Type: coll. mea. Loc. typ. Mte Generoso) sont également rigou- 
reusement semblables. L'espèce porsenna et sa forme heteromorphus 
sont assez largement répandues dans la péninsule italienne, du 
Tessili méridional et des environs de Gênes jusqu'à Naples. 



Trissemus niloticus Motsch., aegyptiacus Motsch., fulviventris 
Saulcy et halfensis Megg. 

Les Trissemus niloticus Motschoulsky (1851: 492. Type 
Moscou. Loc. typ. Egypte) et aegyptiacus Motschoulsky (1851 



PSELAPHIDES PALEARCTIQUES 



439 



492. Type: Moscou. Loc. typ. Egypte), synonymes pour Reitter 
(1881: 475), Raffray (1911: 96) et Je annul (1956: 119), appar- 
tiennent en réalité à deux espèces bien distinctes. Les diagnoses ori- 
ginales sont certes assez sommaires mais les données concernant la 
taille de ces deux espèces permettent de les séparer très facilement. 

J'ai trouvé dans la collection Clemens Müller (Zoologische 
Sammlung des Bayerischen Staates à Munich) une petite série de 
Trissemus niloticus et aegyptiacus d'Egypte correctement identifiés 
par rapport aux descriptions originales et identiques aux exem- 
plaires de même nom de la collection Victor de Motschoulsky (Musée 
zoologique de l'Université de Moscou) dont j'ai pu obtenir quelques 
renseignements très précis grâce à l'obligeance du Professeur 
M. S. Ghilarov. Il résulte de l'étude de ces exemplaires que de 
Sau lcy (1876 : 88), puis Reitter (1881 : 475) et Jeannel (1956 : 118, 
119) décrivent sous le nom de niloticus l'espèce aegyptiacus Motsch. 
et que les Trissemus fulviventris Sau lcy (1876: 89. ! <$ Type: 
Londres. Loc. typ. Maroc ?), que j'ai moi-même redécrit (1962: 361) 
et halfensis Meggiolaro (1960 b: 341. ! $ Type: Milan. Loc. typ. 
W. Haifa) ne diffèrent en rien de l'espèce niloticus Motsch. 

En résumé, Trissemus niloticus Motsch. = fulviventris Saulcy = 
halfensis Megg. et Trissemus aegyptiacus Motsch. — niloticus auct. 

Les différences séparant ces deux espèces sont présentées dans 
le tableau ci-dessous. 



T. niloticus Motsch. 

Long. 1,55 à 1,8 mm. 

Article 7 des antennes à 
peine plus long que large, 8, 9 
et 10 transverses chez le <J, 
très nettement plus larges que 
longs chez la Ç, 11 plus grand 
et un peu aplati sur la base 
de son bord interne chez le <J, 
un peu plus long que les quatre 
articles précédents réunis, nor- 
malement développé chez la Ç, 
presque aussi long que les qua- 
tre articles précédents réunis. 



T. aegyptiacus Motsch. 

Long. 1,3 à 1,4 mm. 

Article 7 des antennes un 
peu plus long que large, 8 légè- 
rement plus large que long, 
9 aussi long que large, 10 un 
peu plus large que long, 11 aussi 
long que les trois articles pré- 
cédents réunis. 



C. BESUCHET 



Elytres réunis nettement 
plus larges que longs. 

Premier tergite subparallèle 
ou légèrement atténué d'avant 
en arrière, ses carénules ne dé- 
passant pas le tiers antérieur 
de sa longueur, séparées à la 
base par un espace égal ap- 
proximativement au tiers de la 
largeur basale de ce tergite. 

Bord postérieur des trochan- 
ters II orné chez le g d'une 
petite épine grêle. 



Kdéage (fig. 34): long. 0,40 
à 0,43 mm. 

Egypte, Nubie, Maroc. 



Elytres réunis un peu plus 
larges que longs. 

Premier tergite distincte- 
ment atténué d'avant en ar- 
rière, ses carénules atteignant 
presque le milieu de sa lon- 
gueur, séparées à la base par 
un espace égal au septième ou 
au huitième de la largeur ba- 
sale de ce tergite. 

Bord postérieur des trochan- 
ters I orné chez le $ d'une dent 
très petite; trochanters II or- 
nés chez le ^, à la base de leur 
bord postérieur, d'une épine 
grêle assez grande. 

Edéage (fig. 35): long. 0,32 
à 0,33 mm. 

Egypte. 




Fu 



34 et 35. 



34. Trissemus niloticus Motsch., d'Egypte, édéage, l'ace dorsale. — 35. Tris- 
mus aegyptiacu8 Motsch., d'Egypte, édéage, l'ace dorsale. 



PSELAPHIDES PALÉARCTIQUES 



:41 



Trissemus antennatus Aube, serricornis Schmidt, caucasicus Saulcy 

et balcanicus Kar. 

Trissemus antennatus présente, comme l'a montré Karaman 
(1960: 332, 339), deux races bien distinctes; celles-ci ne sont pas 
seulement caractérisées par l'armature du sac interne de l'édéage 
mais également par le développement plus ou moins grand des 
articles antennaires 10 et 11 des mâles. Or c'est précisément en 
raison de ces différences que de Saulcy (1876: 94) a séparé sous le 
nom de caucasicus un mâle du Caucase. 

Me référant d'une part aux descriptions originales et aux loca- 
lités typiques de tous les noms proposés, connaissant d'autre part 
la répartition des deux races en question grâce à l'étude d'un 
matériel important, je peux établir que T. antennatus antennatus 
Aube (1833: 31. <J Type: Paris. Loc. typ. environs de Paris) = 
serratus Gredler (1863: 131. $ Type: Bolzano. Loc. typ. environs 
de Bolzano) et que T. antennatus serricornis Schmidt (1838: 5. q 
Type: Prague. Loc. typ. Trébizonde) = caucasicus Saulcy (1876: 
94. $ Type: Paris ? Loc. typ. Caucase) — atricolor Reitter (1905: 
209. Type ? Loc. typ. Jablanica) = balcanicus Karaman (1960: 
332, 339. Type non désigné). Les deux races de cette espèce doivent 
donc être nommées antennatus s. str. et serricornis Schmidt. Les 
différences qui les caractérisent sont présentées dans le tableau 
ci-dessous; elles n'intéressent que les mâles, les femelles étant 
identiques. 



T. antennatus 
antennatus Aube 

Article 10 des antennes légè- 
rement ou nettement plus long 
que large, un peu plus large 
que le dernier article, celui-ci 
deux fois plus long que large. 

Armature du sac interne de 
l'édéage formée de trois épines 
robustes bien chitinisées. 



T. antennatus 
serricornis Schmidt 

Article 10 des antennes légè- 
rement plus large ou aussi large 
que long, aussi large que le 
dernier article, celui-ci une fois 
et demie plus long que large. 

Armature du sac interne de 
l'édéage formée de quatre épi- 
nes robustes bien chitinisées. 



BESUCHET 



Sud de l'Allemagne, Suisse, Partie orientale de l'Au- 

France, Corse, île d'Elbe, toute triche, Hongrie, Yougoslavie, 

l'Italie. Albanie, Grèce, Turquie, Cau- 

case occidental. 



Fagniezia impressa puncticollis Fiori 

Fiori (1905 b: 271) constate que le pronotum des Reichenbachia 
impressa de Bevagna en Ombrie est absolument lisse tandis que 
celui des exemplaires d'Emilie et de Vénétie est toujours plus ou 
moins ponctué; il juge nécessaire de créer pour ces derniers la 
variété puncticollis (! <J Type: Univ. Humboldt Berlin. Loc. typ. 
Galbera). Mais l'auteur confond sous le nom d'impressa, comme 
j'ai pu m'en rendre compte en étudiant sa collection, deux Pséla- 
phides bien distincts, classés aujourd'hui dans deux genres dif- 
férents, Trissemus Olivieri Rafïr. et Fagniezia impressa Panz. Par 
suite de cette erreur, puncticollis n'est qu'un synonyme d'impressa. 



INDEX BIBLIOGRAPHIQUE 

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Baldi di Selve, F. 1859. Bythinus collaris nov. spec. Beri. Ent. Z. III: 

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Besuchet, C. 1954. Areopagus mimus Dod. Description de la femelle 
et d'une variété nouvelle. Mitt. Schweiz, ent. Ges. 27: 
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1955. Areopagus picteti Tourn. et krügeri Mach. Ibid. 28: 274-278. 
1958. Coleoptera Pselaphidae et Scydmaenidae. Rev. suisse Zool. 

Genève 65: 891-919. 
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Schweiz, ent. Ges. 34: 333-371. 
Brenske, E. und Reitter, E. 1884. Neuer Beitrag zur Käferfauna 

Griechenlands. Deutsch, ent. Z. 28: 17-100. 
Croissandeau, J. 1891. Etude sur les Bythinus gallo-rhénans et corses 
et description de plusieurs espèces nouvelles. Le Goléop- 
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Fiori, A. 1900. Dimorfismo maschile in alcune specie del Gen. Bythinus. 
Atti Soc. Nat. Modena, Ser. IV, Voi. I: 97-100". 
L904. Ancora sui caratteri sessuali secondarii di alcuni Coleotteri. 

Riv. Col. Ital. II: 233-254. 
L905a. Correzioni ed aggiunte al mio precedente articolo sui Bythi- 
nus. [bid. Ili: 11-12. 



PSÉLAPHIDES PALÉARGTIQUES 443 

Fiori, A. 1905&. S ulV importanza della scultura, quale carattere diagnos- 
tico nella classificazione dei Bythinus ed altri Pselaphidi. 
Nat. Siciliano 12, XVII: 269-272. 

Gredler, V. M. 1863. Die Käfer von Tirol. Bozen, 491 pp. 

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Jeannel, R. 1950. Coléoptères Psélaphides. Faune Fr. 53, 421 pp. 

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nat. Paris. Sér. A, 14, 233 pp. 

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— 1932. Eine Studie über den Bythinus Picteti Tournier. Wien. ent. 

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Verh. zool.-bot. Ges. Wien 31: 443-593. 

— 1882. Naturgeschichte der Insekten Deutschlands. Coleoptera III, 

2, erste Lieferung. Berlin, 198 pp. 

— 1884. Bestimmungstabellen der europäischen Coleopteren. X. Nach- 

trag zu dem V. Theile, enthaltend: Clavigeridae, Psela- 
phidae und Scydmaenidae. Verh. zool.-bot. Ges. Wien 
m 34: 59-94. 

— 1905. Über die paläar Mischen Coleopteren- Arten der Gattung Rei- 

chenbachia s. str. Deutsch, ent. Z.: 206-210. 

Saulct, F. de. 1876. Species des Paussides, Clavigérides, Psélaphides et 
Scydménides de V Europe et des pays circonvoisins. Bull. 
Soc. Hist. nat. Metz (2) 14: 25-100. 

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haltend neue Species aus Asien. Prag, 16 pp. 

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Tournier, H. 1859. Bythinus Pictetii. Bull. Soc. ent. Fr. (3) VII: 
XCVIII. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 
Tome 71, n° 23 — Mai 1964 



Morphologische Studien 

über die embryonale und postembryonale 

Entwicklung bei Teleostiern 

mit besonderer Berücksichtigung 

des Dottersystems und der Leber 

(Untersuchungen an Pterophyllum scalare, 

Coregonus alpinus, Lebistes reticulatus und 

Perca fluviatilis) 

von 

Yvette KUNZ 

Zoologische Anstalt der Universität Basel 

Mit 39 Textabbildungen. 

INHALTSVERZEICHNIS 

1. Einleitung 446 

IL Material und Technik 440 

III. Allgemeiner Teil 451 

1) Beobachtungsperiode 451 

2) Dottersack 453 

3) Dottersack- Kreislauf 454 

4) Leber 457 

IV. Spezieller Teil 

1) Coregonus alpinus (Felchen) 459 

2) Pterophyllum scalare (Segelflosser) 464 

3) Lebistes reticulatus (Guppy) 470 

4) Perca fluviatilis (Egli, Flussbarsch) 477 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 32 



446 Y. KUNZ 

V. Diskussion der Ergebnisse 

1) Entwicklungszeit und allgemeine E ntwicklungs ablaufe . 483 

2) Dottersack 487 

3) Dotterkreislauf 492 

4) Beziehung von Leber und Dotter sack 496 

a) Leber 496 

b) Leber/Dottersack-Kontakt 498 

VI. Zusammenfassung 517 

Verzeichnis der Abkürzungen und Signaturen . . . 517 

Literaturverzeichnis 522 



I. EINLEITUNG 

Die Beziehungen von Darm und Dotter sind bei den Teleostiern 
in mancher Hinsicht abweichend von denen der übrigen Wirbel- 
tiere. So wird schon frühembryonal das Dotter- vom Darmsystem 
gesondert und ist, im Gegensatz zu den übrigen meroblastischen 
Vertebraten- Keimen, nicht durch einen Dottergang mit ihm ver- 
bunden. Im Einzelnen zeigt diese Trennung verschiedene Varianten. 

Bei den Salmoniden (Salmo salar, Ziegler (1882); Forelle, 
Henneguy (1888)) wurde beobachtet, dass des weiteren sich das 
Coelom, wenn es in den extraembryonalen Raum auszuwachsen 
beginnt, beidseitig zwischen Darm und Dottersack schiebt und 
verschmilzt. Der Dottersack wird also vom aufliegenden Darm 
- und somit auch von seinen später auftretenden Anhängen — 
durch eine doppelte Splanchnopleura-Zellage getrennt (Fig. 1). 

Dem gegenüber beobachtete Wilson (1891), dass bei Serranus 
atrarius, einem Pereiden, das Leberparenchym direkt dem Dotter- 
syncytium aufliegt, dass hier also die trennenden Splanchnopleura- 
Schichten fehlen. Nach seinen Beschreibungen kommt dieser Kon- 
takt — wir nennen ihn im folgenden den primären direkten 
Kontakt - - dadurch zustande, dass bei dieser Species die Leber 
angelegt ist und dem Dotter aufliegt, bevor das Coelom die Dotter- 
kugel zu umwachsen beginnt. Diese Befunde wurden von Chevey 
(1924) an einem weiteren Pereiden, Perca fluviatilis, bestätigt 
(Fig. 1). 

Beide Autoren gaben diesem direkten Leber-Dottersack- Kontakt 
eine physiologische Deutung und bezeichneten die Leber als ein 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 447 

dotteraufnehmendes Organ. Chevey erhärtete seine Ansicht noch 
dadurch, dass er in Leber und Dottersack histologische Verände- 
rungen beobachtete, die sich auf das Kontaktgebiet beschränkten. 
1929 erschien eine Studie von Portmann und Metzner, welche 
die Verbindung von Leber und Dottersack bei vier weiteren Teleo- 
stiern behandelte. Es zeigte sich, dass bei allen diesen Gattungen 
die Leber im Anlagestadium vom Dottersack durch eine doppelte 
Splanchnopleura-Zellage getrennt ist. Im Laufe der weiteren Ent- 
wicklung jedoch Hessen sich im Kontaktgebiet zwei Varianten 
unterscheiden: 

1) Bei Salmo und Esox reduzierten sich die beiden trennenden 
Splanchnopleura-Flächen auf eine Zellschicht, welche im weiteren 
Verlauf vollständig abgebaut wurde. Die Leber lag somit in einem 
fortgeschrittenen Dottersack-Stadium unmittelbar dem Dotter auf. 
Wir bezeichnen diese Situation, im Gegensatz zu den oben darge- 
legten Verhältnissen, als sekundären direkten Kontakt. 

2) Bei den übrigen untersuchten Gattungen (Cottus, Gobio) 
konnte während der gesamten Dotterresorptions-Phase kein direk- 
ter Kontakt beobachtet werden. 

Diese Kontraste gaben den Anlass zu vorliegender Arbeit. Es 
sollten nun an weiteren Teleostier-Arten aus anderen Familien die 
Verhältnisse im Leber-Dottersack- Kontaktgebiet abgeklärt werden, 
um die Basis für eine umfassendere vergleichende Übersicht zu 
schaffen. 

Schon eine erste Orientierung ergab erhebliche artspezifische 
Unterschiede," sowohl was den Ablauf der Beziehungen zwischen 
Embryo bzw. Jungtier und Dottersack anbelangt — speziell auch 
zwischen Oel- und Eiweissanteil des Dotters — , als auch das 
Verhältnis von Dottersack und Leber. Des weiteren zeigte das 
Dottersack-Gefässystem, das zum grossen Teil im Pfortader-Leber- 
Kreislauf eingeschaltet ist, auffallende Artverschiedenheiten. 

Wir sahen uns deshalb genötigt, das Thema stark auszuweiten, 
um eine einwandfreie morphologische Darstellung der verschie- 
denen Entwicklungsabläufe geben zu können. Dem Dotterkreislauf 
(Blutzufuhr, Ausbildung des Gefässnetzes) wurde besondere Be- 
achtung geschenkt, angeregt durch die Arbeiten von Portmann 
(1927) sowie Portmann und Metzner (1929), welche die Ent- 
wicklung des Kreislaufes bei verschiedenen Teleostiern eingehend 



Y. KUNZ 



verfolgt und die bisherigen Resultate anderer Autoren zusammen - 



gefasst haben. 





Fig. 1. 

Schema der Splanchnopleura-Verhältnisse zur Zeit der Leberanlage 
(Querschnitte). 

oben: Coelom wachst aus nach Anlage der Leber. 

Resultat: im Kontaktgebiet keine Splanchnopleura (nach Wilson 
1891 und Cur. vi: v 1924). 

unirli. Coelom wachst ans vor Anlage der Leber. 

links: Ausgangssituation (nach Ziegler 1882 und Hennegu\ 1888). 
rechts: Resultat: Im Kontaktgebiet doppelte Splanchnopleura. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 449 

Zu Beginn der Untersuchungen hofften wir, auch umfassendere 
histochemische Prüfungen durchzuführen. Es zeigte sich aber bald, 
dass eine gründliche morphologische Darstellung der Artunter- 
schiede vorausgehen müsse, und dass erst damit die Voraussetzung 
für die histochemische Untersuchung geschaffen wird. 

Mein herzlichster Dank gilt meinem verehrten Lehrer, Herrn 
Prof. Dr. A. Portmann, für seine umsichtige Leitung und seine 
wertvollen Anregungen. 

Für die bereitwillige Mithilfe bei der Materialbeschaffung und 
die praktischen Ratschläge danke ich besonders den Herren der 
Kant. Fischbrutanstalt Faulensee (Kt. Bern), vor allem Herrn 
H. Fahrni, des weiteren Herrn M. Giuliani, Wärter am Zoologi- 
schen Garten Basel und Herrn J. Waltisperg, Fischzuchtanstalt 
Sursee (Kt. Luzern). 

Fräulein E. Sandmeier und Fräulein stud. phil. M. Rufener 
spreche ich für die sorgfältige Ausführung eines grossen Teils der 
Abbildungen meinen besten Dank aus. 

Herrn K. Meyer und Herrn cand. phil. J. Lada sei für die Über- 
setzung polnischer, resp. schwedischer Texte und Fräulein cand. 
phil. A. Kress für ihre vielfältige Hilfe herzlich gedankt. 



IL MATERIAL UND TECHNIK 

Zur Untersuchung gelangten zwei einheimische Süsswasser- 
Arten, Coregonus alpinus (Aalbock, Sandf eichen), Farn. Salmonidae 
und Perca fluviatïlis (Flussbarsch, Egli), Farn. Percidae, sowie zwei 
Warmwasserfische, Pterophyllum scalare (Segelflosser), Farn. Cich- 
lidae, und der vivipare Lebistes reticulatus (Guppy), Farn. Poeci- 
liidae. 

a) Beschaffung und Aufzucht des Untersuchungsmaterials 

Die Eier und Larven von Pterophyllum scalare stammten aus 
den Zuchten des Zoologischen Gartens Basel. Unmittelbar nach 
der Laichablage wurde das Blatt mit den angehefteten Eiern in 
ein separates Aquarium gebracht. Die Wassertemperatur wurde 
während der ganzen Aufzucht auf 27° C gehalten und das Wasser 
fortlaufend durch ein Torffilter gepumpt und durchlüftet. Vom 5. pT 



450 Y. KUNZ 

an erhielten die Tiere täglich sogenanntes „Mikrof utter" ( Anguil- 
laia silusiae). 

Das Laichmaterial von Perca fluviatilis verdanken wir einem 
Zufallsfund aus dem Sempachersee. Die Eier wurden in die Zoolo- 
gische Anstalt Basel gebracht und dort bei 14° C und ständiger 
Luftzufuhr aufgezogen. Als Futter wurde lebendes Plankton ver- 
abreicht. 

Das Coregonus-MaX erial bezogen wir aus den Zuchten der Kan- 
tonalen Fischbrutanstalt, Faulensee, am Thunersee (Kt. Bern). Im 
Winter 1959/60 wurden für unsere Untersuchungen ein paar hun- 
dert Tiere separat im Brutraum der Fischzucht-Anstalt aufgezogen. 
Obwohl vom 20. pT an lebendes Seeplankton zugegeben worden 
war, hatte keiner der untersuchten Jungfelchen Nahrung zu sich 
genommen. Nach vollständiger Resorption des Dottersackes starben 
die restlichen Tiere. Deshalb wurden die Aufzuchten wiederholt. 
Im Winter 1960/61 wurde eine Anzahl Eier nach Basel gebracht 
und in der Zoologischen Anstalt in einem Eisschrank bei 8° C auf- 
gezogen. Die Aquarien wurden mit Luft durchperlt, das Wasser alle 
2 — 4 Tage gewechselt und der Eiskastenraum tagsüber mit einer 
Niedervoltlampe erhellt. Vom 20. pT an wurde die Brut täglich mit 
frisch geschlüpften Larven von Artemia salina erfolgreich gefüttert. 

Lebistes reticulatus wurde in unseren Aquarien gezüchtet, bei 
einer konstanten Wassertemperatur von 22° C, ständiger Luftzu- 
fuhr und einem 12-stündigen Tag-Nachtrhythmus (künstliche Be- 
leuchtung). Gefüttert wurde abwechselnd mit Tubifex und ver- 
schiedenen Trockenfuttern. 

b) Untersuchungen am lebenden Tier (Habitus, Blutkreislauf) 

Als Narkotikum gelangte durchgehend MS 222, ein Kaltblüter- 
Anaesthetikum der Firma Sandoz A.G., Basel, zur Anwendung, das 
sich auch in unseren Untersuchungen ausgezeichnet bewährt hat. 
Die Embryonen wurden meist zur besseren Beobachtung aus ihren 
Eihüllen befreit und dann in physiologischer NaCl-Lösung gehalten. 

c) Histologische Untersuchungen 

Die Fixierung erfolgte nach vorangehender Narkose zur Haupt- 
sache in Bouin Duboscq. Für den Glykogennachweis wurden zu- 
sä1 zlich Formol abs. Alkohol und das Gemisch nach Carnoy benützt. 



ENTWICKLUNG BET TELEOSTIERN 451 

Die Präparate wurden nach verschiedenen Methoden bis ins 
Paraffin geführt: 

1) Methylbenzoat, Benzol; 

2) Terpineol-Alkohol nach Mayer; 

3) Isopropylalkohol-Paraffin-Gemische mit nachfolgender Auf- 
quellung der Blöcke, nach Wessing und Claes (1958). 

Zur Einbettung wurde ausschliesslich Merck-Paraffin (Smp. 56- 
58° C) mit Zusatz von Bienenwachs verwendet. Die Schnittdicke 
betrug 7 y. und 5 [i. 

Die folgenden Färbungen wurden benützt: 



Gegenfärbung: 
Benzopurpurin, 
Eosin, Orange G., 
Pikroindigocarmin 



1) saures Haemalaun (nach Mayer) 

2) Haematoxylin (nach Weigert) 

3) Haematoxylin (nach Heidenhain) 

4) Haematoxylin (nach Prenant) 

5) Azan ; 

6) May-Grünwald-Giemsa; 

7) P.A.S. (Periodic Acid Schiff) nach Pearse (1960) als Glyko- 
gennachweis (mit Speichelprobe) 

Untersucht wurden von Pterophyllum, Lebistes und Coregonus 
je ca. 100, von Perca 30 Exemplare. 



III. ALLGEMEINER TEIL 

Da eine Reihe von Teleostierarten in ihrer Entwicklung schon 
bekannt sind und die wenigen Formen, die wir genau studiert 
haben, bereits eine grosse Mannigfaltigkeit an Erscheinungen zei- 
gen, erwies sich ein vorangehender allgemeiner Überblick der 
Organe als notwendig. 

Die Entwicklungszeiten und allgemeinen Entwicklungsabläufe 
umfassen eine derart weite Skala, dass wir uns gezwungen sahen, 
vorerst im Folgenden eine einwandfreie Basis für eine vergleichende 
Übersicht zu schaffen. 

1) Beobachtungsperiode 

Die von uns überprüfte Entwicklungszeit umfasst die Em- 
bryonalperiode (Befruchtung bis Schlüpfen) und die Postembryonal- 



452 Y. KUNZ 

phase (bis zum Ende des Dotterabbaues). Der anschliessende Ab- 
bau der Dottersack-Syncytiumreste ist nicht inbegriffen. 

Wir geben das Alter unserer Tiere in Embryonaltagen (eT) und 
Postembryonaltagen (pT) an. 

Da die Entwicklungsdauer einer Fischart von der Wassertem- 
peratur abhängt, ist es in der Ichthyologie üblich, das Alter in 
sog. Tagesgraden (Anzahl der Tage X Temperatur in Graden) an- 
zugeben. Es wird also eine lineare Abhängigkeit von Temperatur 
und Zeit angenommen; die Entwicklungszeit einer Art in Tages- 
graden wäre konstant. Eine Temperaturänderung beeinflusst jedoch 
sowohl das Wachstum als auch den Stoffwechsel und zwar in ver- 
schiedenem Ausmass; auch sprechen verschiedene Differenzierungs- 
prozesse ungleich an (Needham 1931). So wurde bis jetzt nur in 
einem Fall (Forelle) bei verschiedener Wassertemperatur eine kon- 
stante Inkubationszeit in Tagesgraden gefunden (nach Needham). 
Bei den übrigen untersuchten Fischen (Lindroth 1946) schwankt 
die Zahl der Tagesgrade sehr stark mit der Temperatur und zudem 
bei verschiedenen Fischarten in verschiedener Weise. Es erübrigt 
sich daher zu betonen, dass die Tagesgrade nicht zum Vergleich 
der Entwicklungsdauer verschiedener Fischarten dienen können. 
Wir fügen in Diagramm I trotzdem die Tagesgrade unseren Alters- 
angaben in Klammer bei, damit sie mit den Daten anderer Arbei- 
ten bei entsprechenden Versuchstemperaturen verglichen werden 
können. 

Alle unsere Aufzuchten erfolgten bei konstanter Temperatur; 
es wurde jeweils die in der Literatur als optimal genannte Wasser- 
temperatur gewählt. 

Der Schlüpfmoment, der Scheidepunkt zwischen Embryonal- 
und Postembryonalzeit, markiert nicht ein bestimmtes Entwick- 
lungsstadium. Der Entwicklungszustand am Schlüpftag, den wir 
im Folgenden auch Schlüpfzustand nennen, ist bei Fischen derart 
variabel von Gruppe zu Gruppe, dass man versucht ist, von „Nest- 
hockern" und „Nestflüchtern" zu sprechen. Auch innerhalb ein und 
derselben Art ist das Schlüpfdatum starken Schwankungen unter- 
worfen. Bei erhöhter Temperatur setzt wie erwartet das Schlüpfen 
zeitlich früher ein, aber bei einer niedrigeren Entwicklung des Em- 
bryos. Embryoentwicklung und Eihüllenauflösung haben demnach 
einen wesentlich verschiedenen Temperaturkoeffizienten (Gray 
1928). has Schlüpfdatum hängl auch von Umwelteinflüssen wie 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 453 

Licht, Sauerstoffsättigung, Wasserstoffionenkonzentration, mecha- 
nischen Einwirkungen etc. ab. Das Alter des Muttertieres spielt eben- 
falls eine Rolle, da die Eigrösse davon abhängt und ihrerseits die 
Dauer der Embryonalentwicklung beeinflusst (Steinmann 1949). 
Auch der im gleichen Aquarium aufgezogene Laich ein und dessel- 
ben Weibchens schlüpft oft nicht gleichzeitig; des weiteren können 
auch die Entwicklungsstadien gleichzeitig schlüpfender Tiere mit- 
unter stark verschieden sein. 

Wollen wir die in den nachfolgenden Abschnitten zusammen- 
gestellten Beobachtungen an den verschiedenen Fischarten in ihrem 
zeitlichen Ablauf zueinander in Beziehung bringen, so bieten also 
weder die totalen Entwicklungszeiten, noch die Embryonal- und 
Postembryonalzeiten getrennt, in Tagen oder Tagesgraden gemes- 
sen, eine Basis für einen solchen Vergleich. Wir haben deshalb 
eine neue Vergleichsgrundlage, in Prozenteinheiten, aufgestellt. 
Für jede Fischart wird die Zeitdauer von Befruchtung bis Ende des 
Dotterabbaues (Entwicklungszeit) als 100 angesetzt. Auf dieser pro- 
zentualen Skala werden im Folgenden die wichtigsten Daten ein- 
getragen. Der relative Entwicklungsablauf kann so interspezifisch 
verglichen werden (Diagramm I). 

2) Dottersack 

Die Form des ventral stark vorgewölbten Dottersackes 
ist oval bis kugelig. In den Embryonalstadien ist der Kopf meist 
mehr oder weniger im Dotter versenkt. 

Beim frischgeschlüpften Tier kann sich das caudale Ende des 
Dottersackes bis zum Anus erstrecken oder verschieden w T eit cranial 
davon enden. Während der postembryonalen Resorptionsphase 
macht der Dottersack verschiedene Form- und Lageveränderungen 
durch, bis er vollkommen in die Körperumrisse aufgenommen und 
dann ganz abgebaut wird. 

Das Nährmaterial besteht aus dem eigentlichen Dotter 
(Eiweissdotter) und einer weniger viskosen Substanz, dem soge- 
nannten Oel. Dieses kommt entweder als kleine Oeltröpfchen ver- 
teilt im Dotter vor oder als einzige grosse Oelkugel, frontal im 
Dottersack liegend (Ziegler 1902; Bertin 1958). 

Das gesamte Dottermaterial wird von einem grosskernigen 
Syncytium umkleidet, das mit dem vorrückenden Blastoderm- 



4o4 Y. KUNZ 

rand die Dotterkugel umwachsen hat. Es ist unter Namen wie 
..Periblast, Parablast, Dottersyncytium, Dottersackentoblast, Dot- 
terentoderm, intermediäre Schicht 4 ' in die Literatur eingegangen. 
Wir werden im Folgenden nur den Ausdruck ,, Syncytium" an- 
wenden. 

Die meisten Kerne des Dottersyncytiums erreichen ihre un- 
gewöhnliche Grösse gegen Ende der Eifurchung. Sie verlieren dabei 
ihre Fähigkeit, sich durch normale Mitosen zu teilen (Wilson 1891 ; 
Ziegler 1902). Anfangs liegen die ovalen Kerne mit ihrer Längs- 
achse tangential; ihre Oberfläche verändert sich jedoch während 
der weiteren Entwicklung in eigentümlicher Weise: Furchen, Ein- 
dellungen, Knospungen beherrschen mehr und mehr das Bild. Die 
Kerne können sich strecken, weite Fortsätze aussenden und Teile 
abschnüren. Vielfach gruppieren sich die Kerne zu sogenannten 
Nestern und sind dann von Kerntrümmern umgeben (Wilson 
1891; Ziegler 1902; Chevey 1924). 

Über dem Syncytium liegen die Somato- und Splanchno- 
pleura, die den gesamten Dottersack einhüllen. In letzerer ver- 
laufen die Gefässe des Dottersackkreislaufs. 

3) Dottersack-Kreislauf 

Der Dottersack- Kreislauf ist auf der Höhe seiner Entwicklung 
rein venös. 

Portmann teilt 1927 die bis anhin untersuchten Fischarten in 
zwei Gruppen ein : Bei den Formen des Typus 1 gelangt auf den fort- 
geschrittenen Embryonalstadien nur venöses Leberblut auf den 
Dotter; die Vena subintestinalis führt dem Darm entlang — also 
nicht über den Dotter — in die Leber (Cottus, Gobius, ev. Gaster- 
osteus, Perca und Salmo (?), Uranoscopus und Pholis). Beim zweiten 
Typus wird der venöse Dotterkreislauf sowohl aus der Leber als 
auch von der Vena subintestinalis gespiesen, Beispiele: Belone, 
Exocoetus, Cristiceps (Borcea 1909). Zusätzlich kapillarisieren sich 
die Ductus Cuvieri auf dem Dottersack. 

Kryzanowski (1934) gibt eine weitere Zusammenstellung. Wir 

können seine Angaben über den Ursprung des Dottersack-Kreis- 

htul'es in sechs Hauptgruppen sondern: 1) Vena subintestinalis 

(Esox t Haplochilus), 2) Vena hepatica (Salmo, Coregoniis, Perca, 

icerina), 3) Vena subintestinalis und Vena hepatica (Gymnar- 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 455 

chus), 4) Ductus Cuvieri (Cyprinidae), 5) Kombination von 1) — 4) 
(Xiphophorus), 6) Vena hepatica und Arteria vitellina (?) (Cottus, 
Cottomorphus). 

Brächet (1935) verzichtet darauf, eine Einteilung der ver- 
schiedenen Teleostier-Dottersackkreisläufe zu versuchen: „Les dis- 
positions définitives du système vasculaire extraembryonnaire des 
Téléostéens sont très variables selon les espèces et leur description 
serait fastidieuse. Le seul point digne d'être signalé est que tout- 
ce système est exclusivement veineux". 

Nach unseren Beobachtungen kann das Dottergefässnetz 
grundsätzlich von sämtlichen grossen Körpervenen gespiesen 
werden : 

Die Dd. Cuvieri, die das Blut der Vv. cardinales posteriores 
und anteriores sammeln, können — je nach Lage des Sinus veno- 
sus — mehr oder weniger weit über den Dotter führen und sich 
dabei kapillarisieren. 

Da die Leber stets dem Dotter anliegt, sind in der Regel die 
Vv. hepaticae entweder ausschliesslich, oder doch massgebend, am 
Dotterportalsystem beteiligt. 

Auch die V. subintestinalis (V. portae) nimmt bei vielen Grup- 
pen ihren Weg über den Dottersack. Des weiteren kann die V. cau- 
dalis ihr Blut über den Dottersack ergiessen. 

Nachdem das Herzrohr sich gegliedert hat, wechseln die ver- 
schiedenen Abschnitte im Laufe der Entwicklung ihre gegenseitige 
Lage (was in dieser Arbeit nicht besonders beschrieben wird). 
Somit verschiebt sich auch der Sinus venosus, und entsprechend 
ändern die Dottervenen ihre Fliessrichtung. 

Funktion. — Es wird allgemein angenommen, dass die vaskula- 
risierte Dottersackoberfläche z. H. einerseits dem Gasaustausch 
(ev. noch Exkretion), anderseits der Aufnahme von Dotternähr- 
stoffen und deren Zuführung zum Embryo dient. 

Dass das Dotterblutgefässystem bis zum Einsetzen der Kiemen- 
atmung die Atmungsfunktion übernimmt, wurde bereits 1835 von 
K. E. von Baer angenommen. Neben dem Dotterportalsystem 
können jedoch auch andere als Atmungsflächen gedeutete Kapillar- 
netze auftreten: so beispielsweise in den Flossen, im Operkel, die 
Pseudobranchie. Da das rhythmische Schlagen der Brustflossen 
meist vor der Schwimmtätigkeit der Tiere einsetzt (im Embryonal- 
stadium, im Anheftungsstadium), steht diese Aktivität wohl auch 



456 Y. KUNZ 

im Dienste des Gasaustausches, indem sie in der perivitellinen 
Flüssigkeit, bzw. im Wasser eine Strömung erzeugt, (vgl. Sprenger 
1945) 

Der Dotterkreislauf der Teleostier wurde seit je als ausge- 
sprochenes Organ von Dotterresorption und -transport angesehen. 
Dass als weiteres zusätzliches, eventuell alleiniges, dotteraufneh- 
mendes Organ die Leber in Frage kommen kann, haben die Autoren 
Wlson (1891) für S err anus atrarius, Che ve y (1924) für Perca flu- 
viatilis und Portmann und Metzner (1929) für Salmo und Esox 
aus ihren histologischen Beobachtungen über den direkten Leber- 
Dottersack- Kontakt gefolgert. 

Da also angenommen wird, dass ausser dem Dotterkreislauf 
auch die Leber bei der Dotterresorption mitwirkt, und da ander- 
seits der Dotterkreislauf sowohl im Dienste der Dotterresorption 
als auch der Atmung steht, wollen wir mittels unserer Beobach- 
tungen versuchen, auf indirektem Wege die verschiedenen Funk- 
tionen gegeneinander abzugrenzen. In diesem Sinne kommen 
unseren Daten wie Ausbreitung, Verteilung, Abbau des Dotter- 
kreislaufes und Einsetzen der Atembewegungen und der Brust- 
flossentätigkeit Bedeutung zu. 

Bildung der Blut- und Endothelzellen. — Diese werden bei den 
Teleostei nicht auf dem Dottersack gebildet; sie entstammen der 
sogenannten intermediären Zellmasse. Diese liegt frühembryonal 
zwischen den Skleromyotomen und den Seitenplatten und ver- 
schmilzt dann zu einem einheitlichen Längsstrang, der zwischen 
Chorda und Darm liegt und vom Kopf bis zum Anus reicht. 

Die Zellen aus der intermediären Zellmasse des Rumpf- und 
Kopfgebietes wandern auf den Dottersack aus. Dort werden die 
ersteren zu Blutzellen, die letzteren zu Gefässzellen. (Die Blut- 
zellenbildung bei planktontischen Eiern soll verschieden sein, ist 
jedoch noch nicht abgeklärt.) (Brächet 1935) 

Colle-Vandevelde (1961 a, b, 1962) gibt im Gegensatz zu 
dieser klassischen Auffassung an, dass bei Lebistes und Ptero- 
phyllum die ersten Blut- und Endothelzellen auf dem Dottersack 
gebildel werden. 

Die Kreislauforgane des Dottersackes liegen in der Splanchno 
pleura. Beobachtungen des Dotterkreislaufes am lebenden Tier 
geben somil bereits einen Anhaltspunkt, ob und wieweit das 
extraembrvonale Coelom den Dotter umwachsen hat. In den 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 457 

Endphasen der Dottersack- Resorption liegen die Gefässe nicht 
mehr dem Syncytium auf, sondern sind in dieses eingebettet. 

4) Leber 

Die Leber der Teleostier entsteht als ein ventraler massiver 
Auswuchs des Darmes. Bei allen von uns untersuchten Tieren 
befindet sich die Leberanlage etwas cranial der später auftretenden 
dorsalen Pankreasanlage und hinter der Brustflossenpalette. Die 
Leber liegt während der gesamten nun folgenden Entwicklungs- 
phase ganz oder teilweise dem Dottersack auf und umwächst ihn 
auf verschiedene Weise. 

Nachdem die Leber angelegt ist, bleibt sie noch eine Weile mit 
dem Darm in stark bindegewebigem Kontakt. Hat sich dieser 
gelöst, so steht die Leber nur noch durch den Ductus choledochus 
mit dem Darm in Verbindung. 

Die Entwicklung der Leberstruktur bei Teleostei wurde von 
Pohlmann (1939) an drei Arten untersucht (Trichopodus trichopte- 
rus, UO Labyrinthici und Cichlasoma bimaculatum und C. cutter i, 
Farn. Cichlidae). Zusammenfassend ergibt sich folgendes Bild: Die 
Leberzellen sind im Anlagestadium ungeordnet ; sie gruppieren sich 
alsdann zu Tubuli mit zentral verlaufenden Gallenkanälchen (ein- 
fach tubulöse Drüse). Durch Anastomosen der Leberbälkchen ist 
einige Tage später die Struktur bereits netzartig-tubulös. Die inter- 
zellulären Seitenkanälchen der zentral laufenden Gallenkapillaren 
bilden nun Raschen. Im Adultzustand haben sich die Tubuli, die 
bis anhin kreuz und quer lagen, radial um zentrale Blutgefässe 
geordnet. Es kommt aber nie zur Ausbildung von Lobuli. 

Schon bald nach der Anlage der Leber finden sich vereinzelte 
Blutzellen im Randgebiet und kurz darauf, wenn sich die Zellen 
zu Tubuli gruppieren, durchziehen Blutgefässe das Organ, die sich 
dann später kapillarisieren. 

Die Leber der Teleostei mit ihrem relativ sehr trägen Stoff- 
wechsel ist also — wie wir sahen — sehr einfach strukturiert: 
Die Drüse ist netzförmig-tubulös und nicht aus Lobuli aufgebaut. 

Gallenblase und -Gänge. — Bei allen unseren Tieren werden die 
Gallengänge von der in die Leber eintretenden V. portae begleitet. 
Die dünnwandige Gallenblase liegt in den frühen Stadien stets 
dem Dotter auf. Wenn die Chromatophoren in der Dottersplanchno- 



458 Y. KUNZ 

pleura sichtbar werden, weist bald darauf auch die Gallenblase einen 
Pigmentmantel auf. Ihre Wand bleibt noch lange mit der die 
Leber umhüllenden Splanchnopleura in Verbindung. Die feine 
Blasenwand ist meist gespannt, was auf eine starke Füllung der 
Blase hinweist. Lange bevor die Futteraufnahme einsetzt, kann 
man beim lebenden Tier die gefüllte, gelbgrüne Blase erkennen. 

Zu- und abführende Gefässe. — Die Leber erhält ihre arterielle 
Blutzufuhr aus der A. mesenterica. Die V. portae führt venöses 
Blut zu. — Das oder die abführenden Gefässe verzweigen sich bei 
allen unseren Tieren auf dem Dottersack. Während dessen Resorp- 
tion reduziert sich das Gefässnetz auf meist eine oder zwei Vv. hepa- 
ficae, die dann direkt von der Leber ins Herz münden. 

Zellstruktur. — Als cytologische Studie über die Leberentwick- 
lung ist uns nur die erwähnte Arbeit von Pohlmann (1939) be- 
kannt: Im Anlagestadium ist das Protoplasma ziemlich gleich- 
massig über die Zelle verteilt. Der Kern mit einem Nucleolus liegt 
zentral. Wenn die Zellen sich zu Tubuli gruppiert haben und Blut- 
gefässe die Leber durchziehen, werden die Zellen bei Cichlasoma 
bimaculatum „ plasmaarm, mit optisch leeren Räumen", bei C. cut- 
tert hat das Plasma ein retikuläres Aussehen, und bei Trichopterus 
ist die Struktur unverändert. Bis ans Ende der Dotterresorption 
bleibt sich das Bild bei Trichopterus weiterhin gleich, bei Cichla- 
soma bimaculatum werden die Zellen wieder ..plasmareicher" und 
bei C. cutteri weisen sie weiterhin wenig Plasma auf. 

Über unsere verschiedenen Fischarten lässt sich überein- 
stimmend aussagen: Im Leberanlage-Stadium ist das Plasma 
gleichmässig über die Zelle verteilt; die Zellgrenzen sind unscharf. 
Der Kern liegt zentral. Mit der Durchblutung der Leber setzt auch 
deren Speichertätigkeit ein, die sich im histologischen Bild als 
Vakuolisierung des Zellplasmas äussert. Bei den im Folgenden 
beschriebenen „Netzfäden, Maschen, Brücken" handelt es sich also 
um die quergeschnittenen Scheidewände des plasmatischen 
Schwammwerks (Spongioplasma), welche die Vakuolen um- 
schliessen. Mit zunehmender Vakuolisierung werden die Zell- 
grenzei) deutlich; anderseits werden die Gallenkapillaren unsichtbar. 
Die Hohlräume verlagern den Kern an die Peripherie und können 
ihn verformen. 

Zellform. Die vakuolenfreien Zellen haben im Balkenquer- 
Rchnitl cine Dreiecks- und im Längsschnitt eine Rechteckform. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 459 

Mit der Vakuolisierung der Zellen nimmt auch deren Volumen zu. 
Die Zellen berühren sich überall dort, wo sie nicht an Blutgefässe 
grenzen, platten sich dadurch gegenseitig ab und nehmen poly- 
gonale Formen an. Es gilt auch hier, was Pfuhl (1932) über die 
Leberzelle allgemein sagt: „Genau genommen besitzen Leber- 
zellen überhaupt keine Eigenform. Sie sind in ihrer Form vielmehr 
unbegrenzt anpassungsfähig."' Auch ihre Grösse scheint haupt- 
sächlich der Ausdruck ihres Funktionszustandes zu sein. 



IV. SPEZIELLER TEIL 

1) Coregonus ALPiNUS (Aalbock, Sandfelchen) 
Farn. Salmonidae 

Der Sandfelchen des Thunersees laicht im Winter (November/ 
Dezember) auf dem Seegrund. Die Eizahl beträgt pro kg Körper- 
gewicht durchschnittlich 30 000. Die Eier weisen einen Durch- 
messer von ca. 2.5 mm auf. 

Die gesamte Entwicklungszeit unserer Tiere dauerte etwa 
100 Tage, wovon bei 8° G 60 Tage 1 auf die Embryonalphase und 
40 Tage auf die Postembryonalzeit entfielen. Die Schlüpfperiode 
erstreckte sich vom 55. — 65. eT (Hauptschlüpftag 60. eT). 

Habitus. 

Der 30tägige Embryo (30%) zeigt die charakteristische em- 
bryonale Nackenbeuge. Die Augen sind bereits pigmentiert und 
die Brustflossenplatten vom Körper abgehoben. 

Am 40. eT (40%) beträgt die Durchschnittslänge der Embryonen 
8.5 mm. Der Kopf hat sich gestreckt; die Brustflossen schlagen 
rhythmisch. 

Im Schlüpfstadium (60. eT; 60%) messen die Tiere durch- 
schnittlich 9.5 mm, wovon der Schwanz nur ein Drittel ausmacht. 
Der Kopf hat sich weiterhin gestreckt; das Maul liegt jedoch noch 
ventral. Die Tiere schwimmen in Schräghaltung und bleiben von 
Zeit zu Zeit erschöpft seitlich liegen. (Fig. 2) 



1 Erste Embryonalperiode (25 Tage) in der Fischzuchtanstalt bei < 8°G. 



460 Y. KUNZ 

Am 10. — 15. pT (70-75%) hat die durchschnittliche Länge auf 
11.2 mm zugenommen. Das Maul liegt frontal; die Kopfachse ist 
der Körperachse parallel. Bei den narkotisierten Tieren sind 
erstmals Atembewegungen (Maul, Operkel) zu beobachten. 

Die Länge der Jungfische beträgt am 25. — 30. pT (85—90%) 
durchschnittlich 12.1 mm. Im dorsalen Flossensaum beginnt 
sich die Rückenflosse abzuzeichnen. Die Nahrungsaufnahme hat 
eingesetzt. (Fig. 3) 

Am Ende der Dottersack-Resorption (40. pT; 100%) messen 
die Tiere 13 — 14 mm. Die Paletten der Bauchflossen sind sichtbar. 
In der Schwanzflosse beginnt die Radienbildung. Die Schwimm- 
blase ist noch nicht dilatiert ; ihre Füllung mit Luft soll bei Felchen 
erst im Alter von 2 — 3 Monaten erfolgen (Kriegsmann 1949). 

Dottersack. 

Eiweissdotter und Oelkugel sind im lebenden Zustand trans- 
parent. 

Urn den 25. eT (25%) sieht man mehrere grössere Oelkugeln im 
frontalen Dottergebiet, die sich zwischen dem 30. und 40. eT 
(30 — 40%) zu einer grossen, cranial liegenden Oelkugel ansammeln, 
die nur caudal vom Eiweissdotter umhüllt wird. Der fixierte 
Eiweissdotter ist beim Embryo mit vielen kleinen Oelkugeln 
durchsetzt (Fig. 14). 

Im Schlüpfzustand (60. eT; 60%) erstreckt sich der kugelig- 
ovale Dottersack nur über das erste Drittel des Rumpfes. Die 
zahlreichen kleinen Oeltröpfchen sind verschwunden; es bleiben 
meist 1 — 2 etwas grössere im Eiweissdotter eingebettete Oel- 
kügelchen übrig (Fig. 2, 15). 

Beim 10 — 15 tägigen Jungtier (70 — 75%) wölbt sich der Dotter- 
sack bereits nicht mehr vor; Oelkugel und Eiweissdotter haben 
eine längliche Form angenommen (Fig. 16). 

Am 25. — 30. pT (85 — 90%) ist der Eiweissdotter resorbiert; die 
frontale Oelkugel ist in verschiedener Grösse noch vorhanden. 
Am 40. [>T (100%) ist auch diese abgebaut. (Fig. 3, 17) 

Synqjtium. Am 30. <'T (30%) sind bereits Dotterschollen im 
Syncytium eingelagert und die Kerne weisen Eindellungen auf. 

Nach dem Schlüpfen (60 eT; 60%) beginnt sich das Oelkugel- 
Byncytium vom Dottersyncytium strukturell zu unterscheiden. 
Ersteres lassi «'ine radiäre Faserung erkennen, die sich zentral 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 461 

stark anfärbt. Letzteres weist eine äussere schmale, tangential 
strukturierte und eine innere breite, netzartige Zone auf, in welcher 
die Kerne liegen. Die Kerne des Oelkugelsyncytiums sind viel 
stärker verformt als die übrigen. An der Oelkugel/Dottergrenze 
ist das Cytoplasma verdickt und die Kerne treten gehäuft auf 
(Nester). Sämtliche Dottersack-Kerne enthalten zahlreiche Nu- 
cleoli. 

Am 10. — 15. pT (70 — 75 %) sind sowohl Dotter- als auch 
Oelkugelsyncytium stark verbreitert und ihre Struktur ist aus- 
geprägter (Fig. 28). Das Oelkugelcytoplasma staut sich in zwei 
dorsalen Längsleisten entlang des Darmes an. 

Einige Tage, nachdem die Tiere zu fressen begonnen haben 
(um 90%), ist der Eiweissdotter aufgebraucht. Das Oelkugel- 
syncytium staut sich nun auch caudo-dorsal auf. Es ist in diesem 
Teil leicht vakuolisiert, zeigt nicht die radiäre Faserung wie das 
der Oelkugel noch anliegende Syncytium und enthält stark ver- 
formte Kerne. Die Kerne, die der Oelkugel anliegen, nehmen im 
frontalen Gebiet und später auch in den übrigen Teilen eine radiäre 
Lage und zum Teil , ; Kometenform w ' an (Fig. 29 b). 

Die frontale Oelkugel liegt direkt dem Eiweissdotter an, ist 
also nicht durch eine Syncytiumwand abgetrennt. Diese Situation 
bleibt so vom 40. eT (40%) bis kurz vor der vollständigen Resorp- 
tion des Eiweissdotters. Nur in den allerletzten Stadien wird der 
Dotter ganz vom Syncytium eingehüllt. 

Dotter sack- Kreislauf. 

Die zuführenden Gefässe entstammen alle der Leber. Die Vena 
subintestinalis führt ventral dem Darm entlang nach vorne, steigt 
dann links vom Darm hoch, über diesen hinweg auf die rechte Seite 
und mündet dort in das Pankreas und anschliessend in die Leber. 

40 tägiger Embryo (40%). Die Leber liegt caudal dem Dotter- 
sack an. Von ihr aus wird auf der linken Seite der gesamte Dotter- 
sack, hauptsächlich caudal, umblutet ; auf der rechten Seite ist das 
Gefässnetz auf den ventralen Teil beschränkt. Das meiste Dotter- 
blut führt in einem Hauptstrom, der auf der linken Seite der Oel- 
kugel-Dotter-Grenze entlang dorsal zieht, in den Sinus venosus. 

Am Schlüpftag (60%) ist das Bild im wesentlichen das gleiche. 
Es haben sich verschiedene breitere Bahnen auf dem Dottersack 
gebildet (Fig. 2). 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 33 



462 Y. KUNZ 

Vom 10. — 15. pT (70—75%) ist der Kreislauf auf dem Dotter auf 
wenige Gefässe reduziert. Ein ventrales Quergefäss führt von 
rechts nach links zwischen Dottersack und Oelkugel, vereinigt 
sich dann mit den übrigen Dottergefässen und strömt immer noch 
auf der linken Seite entlang der Oelkugel/Dotter-Grenze herz- 
wärt s . 

Vom 25. pT (85%) an ist der eigentliche Dotter meist resorbiert; 
die Lebergefässe umfliessen jetzt nur noch die Oelkugel und 
ergiessen sich als Hauptstrom, stets noch auf der linken Seite, 
ins Herz (Fig. 3). 

Am 40. pT (100%) fliesst das Leberblut als Vena hepatica den 
Oelkugelsyncytium- Resten entlang herzwärts. 

Leber. 

Beim 30 tägigen Embryo (30%) liegt die Leber noch dem 
hintersten Drittel des Dottersackes dorsal auf (Fig. 14); am 40. eT 
(40%) ist sie bereits an das caudale Ende des Dottersackes ver- 
lagert. 

Am Schlüpftag (60%) ist die Leber weiter basalwärts ausge- 
wachsen und auf die rechte Seite vorgedrungen. Ihre Lage wird 
dadurch median und ihre Form halbkugelig. Vom 10. — 15. pT 
(70 — 75%) hat die Drüse den Eiweissdotter derart umwachsen, 
dass sie median und links im Sagittalschnitt die Form eines hori- 
zontal hegenden ,,V U (Basis caudal) einnimmt. (Auf der rechten 
Seite wird sie vom Pankreas basalwärts verdrängt). Am 25. pT 
(85%) liegen die Eiweissdotter-Reste dorsal in die Leber eingebettet. 
Bis zum Ende der Entwicklungszeit (40. pT; 100%) liegt die Leber 
der Oelkugel an, hüllt sie also, im Gegensatz zum Eiweissdotter, 
nie ein (Fig. 15 — 17). 

Zellstruktur. — Am 30. eT (30%) (Leberanlagestadium) ist das 
Plasma fibrillar und gleichmässig über die Zelle verteilt. Es werden 
viele Mitosen beobachtet (Fig. 26). 

Im Schlüpfzustand (60%) (Leber durchblutet) sind die Zellen 
stark vakuolisiert. Der P.A.S.-Test zeigt, dass das Plasma mit 
Glykogen angefüllt ist. (Fig. 27) 

Zwischen dem 10. und 15. pT (70 — 75%) hat die Vakuolisierung 
stark abgenommen. Auch die Glykogenspeicherung ist abgesunken. 
Vom 25. pT (85%) an sind die Leberzellen der ungefütterten Tiere 
Vakuolen- und glykogenfrei. Bei den gefütterten Tieren nehmen 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



463 



die Vakuolisierung und Glykogenspeicherung wieder langsam zu. 
(Fig. 28 a, 29 a) 

Vom 3. pT an zeichnet sich medio-dorsal eine kleine Zone ab, 
deren Zellen zahlreichere und kleinere Vakuolen aufweisen als im 
übrigen Leberparenchym. 




Ok 



1 mm 



Vh °o 

Fig. 2. — Coregonus, Schlüpftag (60. eT) 




Fig. 3. — Coregonus, 25. pT. 



Splanchnopleura im Kontaktgebiet. 

Zwischen dem 30. und 40. eT (30/40%) wird die doppelte 
Splanchnopleura bereits z. T. auf eine Zellage reduziert. Im Schlüpf- 
zustand (60%) besteht sie durchgehend nur noch aus einer Schicht. 



464 Y. KUNZ 

Bis zum Ende der Eiweissdotter- Resorption (20. pT; 80%) sind 
stets Splanchnopleura-Zellkerne entlang der Kontaktgrenze zu 
finden. Manchmal fehlen sie auf langen Strecken, manchmal treten 
sie gehäuft auf. Gesetzmässigkeiten sind keine zu erkennen, ausser 
dass im ventralen Schenkel des Leber-V die Häufigkeit der Kerne 
stets geringer erscheint als im übrigen Gebiet. In den letzten Phasen 
der Eiweissdotter- Resorption werden in der Kontaktzone meist 
grosse Vakuolen angetroffen, die in der Splanchnopleura zu liegen 
scheinen. Ihre Kerne werden dadurch verformt. Bis zum 40. pT 
(100%) grenzt nun die Leber an die Oelkugel; die Kontaktzone 
ist stets von Blutgefässendothelien und Bindegewebe durchsetzt. 
(Fig. 26—29). 

2) Pterophyllum scalare (Segelflosser) 
Farn. Cichlidae 

Gute Zuchtpaare können in Abständen von einigen Wochen 
laichen (Meinken). 

Unsere Laiche bestanden durchschnittlich aus 50 Eiern, die 
an einem Sagittaria- oder Valisneriablatt, das vorher von den 
Elterntieren gesäubert worden war, angeheftet wurden. 

Die Eier sind oval (1.7 X 1.4 mm). Die Entwicklungszeit beträgt 
10 Tage (bei 27° C). Die Embryonalzeit dauert 2 Tage; das 
Schlüpfen eines Geleges erstreckt sich über wenige Stunden. Die 
Postembryonalzeit beginnt mit dem Anheftungsstadium (5 Tage), 
während dem die Larven mit dem Sekret ihrer Klebedrüsen am 
Blatt festhaften. Das freie Stadium (3 Tage) beginnt mit der 
Nahrungsaufnahme und dem freien Schwimmen und endet mit der 
völligen Resorption des Dottersackes. 

Den Jungtieren kommt in der freien Natur eine ausgedehnte 
Kürsorge durch die Eltern zu: Am Schlüpftag werden (nach Mein- 
ken) die Jungen von den Eltern aus der Eihülle herausgekaut und 
an Schleimfäden an das Blatt gehängt. Während der Anheftungs- 
phase nehmen die Eltern die Jungtiere wiederholt (ev. stündlich) 
in das Maul, um sie an einem andern Blatt wieder abzusetzen. In 
der anschliessenden freien Postembryonalphase werden die Jung- 
tiere von den Eltern geführt. (Meinken; Innes 1945; Slawinski 
L959). elterliche Fürsorge ist für die Familie der Gichliden be- 
zeichnend, für Pterophyllum jedoch nicht lebensnotwendig. Im 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 465 

Laboratoriumsversuch gelingt es gut, den Laich separat auf- 
zuziehen. 

Habitus. 

Anheftungsphase. Schlüpftag (20%). Die Durchschnitts- 
länge der Tiere beträgt 3.4 mm. Der Kopf liegt dem Dotter auf; 
die Augen sind noch unpigmentiert. Frontal erkennt man die 
sekretabsondernden Haftdrüsen (eine Zweier- und weiter caudal 
eine Vierergruppe). Rostral vom After geht der Flossensaum in die 
sog. Präanalflosse über (Fig. 5). 

Am 2. pT (30%) hat die Länge durchschnittlich auf 4.1 mm 
zugenommen. Der Kopf hat sich vom Dottersack abgehoben; 
die Augen sind pigmentiert. Die Brustflossenpaletten heben sich 
deutlich ab. Die Tiere können sich in seitlicher Lage fortbewegen. 
Am 3. pT (40%) setzen die Atembewegungen (Maul und Operkel) 
ein (Fig. 6). 

Am 4. pT (50%) misst die Länge der Tiere 5.3 mm im Durch- 
schnitt. Der Kopf hat sich soweit gestreckt, dass das Maul frontal zu 
liegen kommt. Die Bauchflossenanlagen sind erkennbar. Das 
rhythmische Schlagen der Brustflossen setzt ein. (Fig. 7) 

Freie Phase. Am 6. pT (70%) hat sich die Länge der 
Tiere auf 5.6 mm erhöht. Die Präanalflosse ist fast ganz atrophiert. 
Die Fische haben sich vom Blatt gelöst; nach Füllung der Schwimm- 
blase schwimmen sie horizontal und bilden einen Schwärm. Die 
Nahrungsaufnahme hat begonnen. 

Am 7./8. üT (80 — 90%) sind die Tiere durchschnittlich 6.3 mm 
lang. Das Maul ist dorsal verlagert. Die Klebedrüsen sind stark 
atrophiert und sezernieren nicht mehr. (Fig. 8) 

Dotter sack. 

Der Eiweissdotter ist im lebenden Zustande opak. Pterophyllum 
hat am Schlüpf tag (20%) einen ovalen Dottersack; zwischen seinem 
caudalen Ende und dem After ist die stark durchblutete Prä- 
analflosse ausgespannt. Der Eiweissdotter ist im fixierten Zustand 
in polygonale Plättchen zerlegt und enthält viele kleine Oelkugeln. 
(Fig. 5, 18) 

Am Ende der Anheftungsphase (65%) hat der Dottersack eine 
kugelige Gestalt. Durch den starken Abbau im Eiweissdotter hat 
der oelhaltige Anteil relativ stark zugenommen. (Fig. 7) 



466 Y. KUNZ 

In der freien Phase (ab 65%) nimmt auch der Oelanteil ab; 
im Endstadium der Resorption werden sowohl Oelkugeln als auch 
Eiweissdotter abgebaut (Fig. 19). 

Syncytium. — Das am Schlüpftag (20%) schmale Syncytium 
nimmt mit Abnahme des Dotters relativ an Masse zu und erscheint 
dann im Schnittbild sehr breit. Vom 3./4. pT (40/50%) an sind 
Dotterschollen sowie Oelkugeln darin eingebettet. Die Kerne ent- 
halten meist zwei sehr grosse Nucleoli. Die Oberfläche der Kerne 
verändert sich mehr und mehr, und gegen Ende der Anheftungs- 
phase nimmt ein Teil eine radiale Stellung ein. In den Endstadien 
(ab 8. pT; 90%) sind sämtliche Kerne radiär ausgerichtet. Sie haben 
eine kometenartige Form angenommen; die Nucleoli sind in die 
gegen das Zentrum weisenden „Köpfe" verlagert; die „Schwänze" 
färben sich sehr stark an. Die Kerne sind in Nester gruppiert. 
(Fig. 18, 19, 30-32) 

Dottersack- Kreislauf. 

Das Dotterportalsystem erhält sein Blut aus der Vena caudalis, 
der Vena subintestinalis und den Venae hepaticae. Es werden zwei 
weitere Kapillarnetze beobachtet: 

1) Ein Gefässnetz im postanalen Flossensaum („Analflosse"), 
das sich basal in der V. caudalis — wir nennen sie V. cau- 
dalis inferior — sammelt. 

2) Die V. caudalis inferior führt in den Rumpf und verzweigt 
sich, bevor sie auf den Dotter übertritt, in der sog. „Prä- 
analflosse". 

Verzweigungen der V. caudalis inferior werden nach Kryza- 
nowsky (1934) auch bei anderen Fischen gefunden (Cyprinidae 
u. a.); eine vaskuJarisierte „Präanalflosse" hingegen wurde, laut 
diesem Autor, nur bei Hemichromis (einem Cichliden) beobachtet. 

Im Schlüpfmoment (20%) ist der Dottersackkreislauf ausge- 
hildet, und Präanal- sowie Analflosse sind durchblutet. Die Vena 
subintestinalis tritt jedoch noch nicht in Erscheinung; die Arteria 
mesenterica sendet ihr Blut vorübegehend in die Präanalflosse 
(Fig. 5). 

\m 2. pT (30%) ist die Vaskularisierung der Präanalflosse am 
ausgeprägtesten. Während sie am Schlüpftag fast ausschliesslich 
Blul ;nis der Vena caudalis erhielt, kapillarisiert sich jetzt auch 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



467 



die Vena subintestinalis in ihr. Die Blutzufnhr aus der Leber auf 
den Dotter ist verstärkt. Die Ductus Cuvieri haben sich nach vorne. 
an den frontalen Dotterrand, verlagert; sie gehen jetzt unter dem 
Oesophag eine Querverbindung ein; die absteigenden Schenkel 
münden basal ins Herz ein. (Fig. 6, 4) 



Vca 




Vcp 




Fig. 4. — Ductus Cuvieri und seine Veränderungen bei Pterophyllum 
oben: 1. — 3. pT unten: ab 4. pT. 



Am 4. pT (50%) ist die Durchblutung der Analflosse ver- 
schwunden; das Schwanzblut kehrt nun dicht unter der Aorta als 
Vena caudalis profunda in den Rumpf zurück. Somit erhält die 
Präanalflosse nur noch Blut aus der Vena subintestinalis: die Flosse 
selbst ist ebenfalls stark abgebaut. Die Haupt-Blutzufuhr auf den 



468 Y. KUNZ 

Dotter stammt aus der Leber. Durch die Verlagerung der Herz- 
abschnitte münden nun die Ductus Cuvieri dorsal ins Herz ein. 
Ihre Querverbindung führt direkt in den Sinus venosus; die ab- 
steigenden Schenkel sind verschwunden (Fig. 7, 4). 

Am 5. pT (60%), dem letzten Tag der Anheftungsphase, ist die 
Präanalflosse — und damit ihr Gefässnetz — fast ganz abgebaut. 
Die Dotterreste werden von der Leber eingehüllt und von ihren 
Blutbahnen umspült. 

Leber. 

Am Schlüpftag (20%) ist die Leber angelegt. Am 3./4. pT 
(40/50%) ist sie bereits ventral- und hauptsächlich caudalwärts 
vorgestossen und greift unter dem Enddarm auf die rechte Seite 
hinüber. Die Umwachsung schreitet im gleichen Sinne fort; die 
letzten Dotterreste werden von der Leber fronto-dorsal eingehüllt. 
(Fig. 5—8, 18, 19) 

Das Zellplasma ist am Schlüpftag (20%) fein granuliert und 
gleichmässig über die Zelle verteilt. Am 3. pT (40%) werden be- 
reits Vakuolen im Cytoplasma angetroffen. Die Glykogenfärbung 
zeigt Körnchen im Plasma und Schollen in den Vakuolen über das 
ganze Organ verteilt. Am 4. pT (50%) ist die Leber im Stadium 
der grössten Vakuolisierung. Das Plasma ist um den Kern kon- 
zentriert und begrenzt im Schnittbild als feine Fäden die grossen 
Vakuolen. Die Zellfläche ist im Schnitt ca. dreimal grösser als am 
Schlüpftag. (Fig. 30, 31) 

Vom 5. pT (60%) an nimmt die Vakuolisierung ab; die Glyko- 
genspeicherung ist ebenfalls vermindert. Am 8. pT (90%) — drei 
Tage nach Beginn der Nahrungsaufnahme — sind in den Leber- 
zellen fast keine Vakuolen mehr sichtbar. Vom 9. pT (100%) an 
nehmen die paraplasmatischen Hohlräume wieder zu. Glykogen 
wird nachgewiesen (Fig. 32). 

Splanchnopleura und Leberkontakt. 

Am Schlüpftag (20%) sind sowohl Leber als auch Dottersack 
im Kontaktgebiet von je einer Splanchnopleura umgeben. Chro- 
mai ophoren sind bereits in die Splanchnopleura eingewandert; sie 
finden sich beispielsweise zwischen Darm und Dotter, nicht aber 
'•ni hing der Dotter-Leber-Grenze. Am 3. pT (40%) ist die Splanchno- 
pleura im Kontaktgebiel durchgehend einschichtig, und am 4. pT 




Vh ^^^^ Af *J 1 m 

Fig. 5. — Pterophyllum, Schlüpftag (2. eT), Oelkugeln nur angedeutet. 



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1 mm 



Fig. 6. — Pterophyllum . 2. pT., Oelkugeln nur angedeutet. 




Fig. 7. - — Pterophyllum, 4. pT., Oelkugeln nur angedeutet. 




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Fig. 8. — Pterophyllum. 8. pT (freie Phase). 



4/U Y. KUNZ 

(50%) beginnen Chromatophoren in dieses Gebiet einzuwandern. 
Das Bild im Kontaktgebiet ändert sieb nicht bis zum 7. pT (80%), 
wo entlang der Grenze grosse Vakuolen, die in der Splanchnopleura 
zu liegen scheinen, angetroffen werden. (Fig. 30 — 32) 

Am 3./4. pT (40/50%) wird dort, wo die Splanchnopleura frei 
ans Coelom grenzt, ein Niederschlag mit vereinzelten Zellen darin 
beobachtet. Diese entstammen der Dottersack-Splanchnopleura; 
die verschiedenen Stadien ihrer Genese, bzw. Loslösung aus dem 
Zellverband, konnten am 8. pT (90%) beobachtet werden. Die 
Zellen sowie ihr Kern sind rund im Schnitt. Zellprotuberanzen 
werden gelegentlich beobachtet. Einzelnen Zellen haften noch Zel- 
len mit spindelförmigen Kernen an. Die freien Zellen enthalten meist 
mehrere Vakuolen. Im Kontaktgebiet liegen in diesem Stadium 
die Splanchnopleura-Zellkerne oft eng aneinandergerückt. Bei der 
Hälfte der Tiere wurden einzelne freie Zellen im Lumen der oben 
beschriebenen Vakuolen angetroffen. Eine Ablösung der Splanchno- 
pleura oder eine Anhäufung von freien Zellen konnte in der Kon- 
taktzone jedoch nie beobachtet werden. (Fig. 39) 

3) Lebistes reticulatus (Guppy) 
Farn. Poeciliidae 

Die Ordnung der Cyprinodontes und die Familie der Poeciliidae, 
denen Lebistes zugeteilt wird, umschliessen sowohl ovipare wie vivi- 
pare Formen. 

Der Guppy ist lebendgebärend. Die Analflosse des Männchens 
ist zu einem Gonopodium umgestaltet und funktioniert mit den 
beiden Bauchflossen zusammen als Begattungsorgan. Die Spermien 
werden vom Weibchen gespeichert und können zur Befruchtung 
mehrerer aufeinanderfolgender Eigruppen dienen. Die Eier haben 
kurz vor der Befruchtung einen Durchmesser von 1.6 mm. Die 
Embryonen machen ihre gesamte Entwicklung im Ovarfollikel 
durch. Die Eimembran ist äusserst dünn. Die über dem Follikel- 
epithe] liegende Theca ist durch den mütterlichen Kreislauf stark 
vaskularisiert. 

Lebistes laicht das ganze Jahr über. Die Trächtigkeitsdauer 
wird nach Turner (1937) und Rosenthal (1952) stark von der 
Tageslänge beeinflusst. Unsere Versuchstiere wurden bei gleich- 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 471 

massigem Tag- und Nachtrhythmus gehalten. Die Zeitspanne zwi- 
schen zwei Laichablagen betrug durchschnittlich 35 Tage, diejenige 
zwischen Ablaichdatum und Befruchtung des folgenden Eisatzes 
(Eireifungszeit) 5 Tage. 

Lebistes wird von Turner (1940) zu den Poeciliiden ohne Super- 
foetation eingereiht, was besagen will, dass abgelaicht wird, bevor 
der nächstfolgende Eisatz befruchtet ist. Rosenthal (1952) hin- 
gegen beobachtete in einigen Ovarien zwei Gruppen verschieden 
weit entwickelter Embryonen. Wir fanden in den Ovarien sämt- 
licher Trächtigkeitsstadien nie alle Embryonen im gleichen Ent- 
wicklungsalter vor. Weitaus der grösste Teil jedoch war jeweils im 
selben, und zwar stets fortgeschrittensten Entwicklungsstadium; 
die wenigen „Nachzügler" waren verschieden weit im Rückstand 
und wurden bei unseren Beobachtungen vernachlässigt. 

Die Anzahl der Jungfische pro Laich betrug im Durch- 
schnitt 40. 

Die Entwicklungszeit unserer Tiere dauerte 36 Tage (bei 22° C). 
Davon entfallen 30 Tage auf die Embryonalzeit und 6 Tage auf die 
Postembryonalzeit. Das Schlüpfen aus den Eihüllen erfolgt nach 
unseren Beobachtungen kurz vor der Geburt. Das Ablaichen er- 
streckt sich über 1 — 2 Tage. 

Verschiedene Autoren versuchten nachzuweisen, dass die Vivi- 
parität der Poeciliidae mit plazentaren Leistungen der Mutter ver- 
bunden sei. Dies scheint uns keineswegs abgeklärt (Bailey 1933; 
Turner 1937, 1940; Scrimshaw 1944, 1945; Trinkaus und 
Drake 1952; Rosenthal 1953). Wir haben im Embryonalleben 
von Lebistes zwei auffällige embryonale Sonderstrukturen beob- 
achtet, über die an anderer Stelle ausführlicher berichtet wurde, 
und die zur weiteren Abklärung dieser Frage herangezogen werden 
könnten : 

1) Im Laufe der Embryonalentwicklung erweitert sich das stark 
durchblutete Perikard und umhüllt den Kopf wie eine Kapuze. 
Im weiteren Verlauf wird die Kapuze bis auf ein schmales Kopf- 
band abgebaut. Mit Einsetzen der Operkelbewegungen (Kiemen- 
atmung) wird das Band dorsal gespalten und gleitet seitlich ab 
(Kunz). 

2) Die Harnblase von Lebistes vergrössert während der 
Embryonalzeit ihr Volumen ungewöhnlich stark, und zwar derart. 



4/2 Y. KUNZ 

dass sie nach und nach fast den gesamten früheren Dottersack- 
raum einnimmt. Auf diese Weise bleibt während der ganzen Em- 
bryonalentwicklung das Dottergefässnetz an den mütterlichen 
Kreislauf gepresst (Kunz 1963). 

Habitus. 

Am 10. eT (28%) misst der Embryo 3.6 mm. Während am 5. eT 
der Kopf dem Dottersack noch auflag, ist er nun soweit im Dotter 
eingesunken, dass dieser die bereits pigmentierten Augen vollständig 
bedeckt. Die Brustflossenpaletten, sowie die Anal- und Schwanz- 
flossen-Anlage sind sichtbar. 

Am 15. eT (42%) hat die Länge auf 5.1 mm zugenommen. Der 
Dotter bedeckt die Augen noch bis zur Hälfte. In den Brustflossen, 
die gelegentlich zucken, sowie in der Schwanzflosse beginnen sich 
Radien abzuzeichnen. (Fig. 9). 

Beim 20tägigen Embryo (56%), der bereits 6.1 mm misst, wird 
meist noch der untere Augenrand vom Dotter bedeckt. Auch in der 
Dorsalflosse hat die Radienbildung eingesetzt. Die Bauchflossen 
sind angelegt; die Brustflossen schlagen rhythmisch. Atembewe- 
gungen (Maul) werden beobachtet. Die Operkelbewegungen setzen 
am 25. eT (70%) ein. (Fig. 10, 11) 

Am Schlüpftag (30. eT) (84%) messen die Jungtiere 8.5 mm. 
Ihr Maul ist bereits etwas oberständig. Während des ersten Lebens- 
tages nehmen sie in der Regel Nahrung auf und schwimmen in 
horizontaler Lage (Schwimmblasen-Füllung). 

Am 6 pT (100%) liegt die Länge der Tiere zwischen 9.6 mm und 
10.6 mm. Auch in den Bauchflossen sind nun Radien zu erkennen. 

Dottersack. 

Lebistes hat am 10. eT (28%) einen stark vorgewölbten, kuge- 
ligen Dottersack, der frontal beidseitig den Kopf einbettet und 
caudal bis an den Anus grenzt. Der Dottersack bleibt bis ans Ende 
der Embryonalzeit vorgewölbt, da er durch die Harnblase von 
innen her unter Druck steht und peripher gedrängt wird. 

Gegen den Schlüpftag zu haben die an die Dottersackwand 
gepressten Dotterreste eine Herzform angenommen; deren Basis 
liegt, spitz ausgezogen, unmittelbar unter dem After; die fron- 
bale Dotterpartie greift in zwei Lappen noch bis zum Operkel. 
In der Entwicklung fortgeschrittenere Tiere weisen nur noch fron- 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 473 

tal Dotterreste auf. Die Situation ändert sich kurz vor dem 
Schlüpfen (30. eT; 84%) durch Entleerung der Harnblase. Das 
Schrumpfen der Blase bewirkt das Einziehen sämtlicher Dotter- 
reste, sodass Lebistes ohne äusserlich sichtbaren Dottersack geboren 
wird. (Fig. 9—11) 

Im Schnittbilde ist der Eiweissdotter vom 10. — 20. eT (28 — 
56%) kompakt; er enthält mehrere Oelkugeln. Am 25. eT (70%) 
ist der ganze früher kompakte Eiweissdotter in unregelmässige 
Schollen zerlegt. Nach dem Schlüpfen ( > 84%) liegen die Dotter- 
und Oelreste regellos und z. T. isoliert zwischen den Eingeweiden. 
Sie werden von nun an in gleichem Ausmass abgebaut und sind 
am 6. pT (100%) aufgebraucht. (Fig. 20—22) 

Syncytium. — Bereits am 10. eT (28%) findet sich im Syncy- 
tium Oelkugel an Oelkugel. In dem dazwischen liegenden Cyto- 
plasma häufen sich die Dotterkugeln; ihre Grösse nimmt nach 
aussen zu ab. Mit der Resorption des Dotters nimmt das Syncytium 
an Breite zu. Dadurch liegen die Oelkugeln am 20. eT (56%) in 
zwei Lagen übereinander. Der an die Eingeweide grenzende, also 
der dorsale Teil des Syncytiums, unterscheidet sich vom übrigen, 
indem er schmaler ist und nur wenige Oelkugeln und weit weniger 
Dotterschollen eingelagert enthält. (Bei der nahverwandten Art 
Gambusia patruelis machte Ryder (1885) entsprechende Beobach- 
tungen.). (Fig. 20—22, 33—35) 

Die Dotterkerne machen während der ganzen Entwicklungszeit 
die typischen Verformungen durch; erst nach dem Schlüpfen wer- 
den sie pyknotisch. 

Dottersack- Kreislauf. 

Über die Blutversorgung der Lebistes-Embryonen finden sich 
spärliche Angaben bei Purser (1940), ausführlichere bei Turner 
(1940). Die Entwicklung des Kreislaufs wurde von beiden Autoren 
nicht verfolgt; sie haben nur das Kopfband-Stadium (ca. 20. eT) 
beachtet. Wir versuchen im Folgenden, ein Gesamtbild der Gefäss- 
entwicklung zu geben. 

Das Dotterportalsystem wird aus folgenden Quellen gespiesen: 

1) aus den beiden Ductus Guvieri; 

2) aus der Lebervene (die vorübergehend doppelt auftreten 
kann) ; 



474 Y. KUNZ 

3) aus der Vena caudalis; 

4) aus einer weiteren Lebervene, der Vena hepatica posterior 
(post, intestinal vein), die jedoch nur transitorisch auftritt, 
und in die Vena caudalis mündet, bevor sich diese auf den 
Dottersack ergiesst. 

Um den 15. eT (42%), bei vollausgebildeter Kapuze, wird der 
Dottersack- Kreislauf hauptsächlich aus den Ductus Cuvieri ge- 
spiesen. Sie verzweigen sich auf dem Dottersack und senden jeder- 
seits einen Hauptstrom dorsocranial und einen zweiten dorsocaudal, 
welche sich beide in ein dichtes anastomosierendes Gefässnetz auf- 
lösen. Der vordere Zweig versorgt ausserdem die Kapuze. Die Vena 
caudalis speist den caudalsten Teil des Dottersack-Kreislaufs. Bei 
manchen Tieren kehrt das Schwanzblut in diesem Stadium nicht 
unmittelbar unter der Aorta (also als V. caudalis dorsalis) zurück, 
sondern als V. caudalis ventralis; bei einigen Tieren können beide 
Venen gleichzeitig ausgebildet sein. Die Vena hepatica mündet in 
den dorso-caudalen Hauptast des linken Ductus Cuvieri kurz nach 
dessen Abspaltung. Die Vena hepatica post, läuft als feines Gefäss 
entlang der linken Darmseite ventralwärts. (Fig. 9) 

Am 20. eT (56%) versorgen die Ductus Cuvieri nur den alier- 
vordersten Dottersackanteil, und vor allem die auf ein Kopfband 
rückgebildete Kapuze. Das caudale Dotterdrittel wird beiderseits 
stets von der Vena caudalis umblutet, die nun kurz vor ihrem 
Abstieg auf den Dotter venösen Zufluss aus der Gegend der Anal- 
flosse enthält. Die linke Dottersackhälfte wird in ihrem mittleren 
Teil von der Vena hepatica, die bei einigen Tieren doppelt 
ausgebildet ist, versorgt. Die Vena hepatica posterior ist ver- 
schwunden. Die Dotterportalgefässe vereinigen sich meist zu drei 
ventralen Hauptstämmen, die dann in den Sinus venosus münden. 
(Fig. 10) 

Unmittelbar vor dem Schlüpfen — 30. eT (84%) — ist die 
Kapuze verschwunden. Die Ausdehnung des Dottergefässnetzes hat 
stark abgenommen und beschränkt sich auf die ventrale Partie. 
(Fig. 11) 

Das Schnittbild der ersten Postembryonaltage zeigt, dass die 
Ductus Cuvieri nun unverzweigt zwischen den eingezogenen Dotter- 
resten herzwärts führen; der linke nimmt kurz vor seiner Einmün- 
dung in den Sinus venosus die Vena hepatica auf (Fig. 22). Der 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 475 

absteigende Zweig der Vena caudalis wird basal zwischen den 
Dotterschollen beobachtet; er ist am 5. pT verschwunden. 

Leber. 

Die Leber ist am 10. eT (28%) angelegt. Sie nimmt im Laufe 
der weiteren Entwicklung hauptsächlich in dorsoventraler und 
frontocaudaler Richtung zu. Sie gleitet also nicht über den Dotter- 
sack, sondern breitet sich im Coelom aus; ihre Kontaktfläche mit 
dem Dotter nimmt nur wenig zu. Trotzdem die anschwellende 
Harnblase bis zum Schlüpftag fast den gesamten Körperraum ein- 
nimmt, bleibt der basale Teil der Leber stets mit dem Dottersack 
in Berührung. Nach dem Schlüpfen liegt die Drüse in den einge- 
zogenen Dotter eingebettet (Fig. 9 — 11, 20 — 22). 

Am 10. eT (28%) sind oft bereits Vakuolen im Plasma zu er- 
kennen. Die Vakuolisierung erreicht vom 25. — 30. eT (70 — 84%) 
ihren Höhepunkt und nimmt dann in den ersten Postembryonal- 
stadien, trotz der Fütterung, wieder ab. Glykogenreserven werden 
vom 10. eT an nachgewiesen; sie nehmen im Laufe der Embryonal- 
zeit zu (Fig. 33 — 35). 

Hungerversuche an Postembryonal-Tieren ergaben, dass trotz 
erheblicher Dotterreste das Fettgewebe im Pankreas — das sich be- 
reits am 25. eT formt — aufgebraucht wird und die Vakuolen aus 
dem Leberparenchym verschwinden. (Rosenthal (1953) schreibt, 
dass der Fettgehalt von Lebistes nach der Geburt leicht absinke. 
Er glaubt, dass Dottermaterial als Nahrungsquelle benützt wird, 
weil die Tiere* erst nach einigen Stunden zu fressen anfangen.) 

S pianetino pleur a und Leberkontakt. 

Am 25. eT (70%) wird die Dottersack-Splanchnopleura an ver- 
schiedenen Stellen abgebaut. Ihre Zellen lösen sich aus dem Ge- 
webe und werden dann im Coelom flottierend, mit Vakuolen durch- 
setzt, angetroffen. Meist wird dort, wo sie gehäuft auftreten, ein 
starker Niederschlag von koaguliertem, acidophilem Material an- 
getroffen, der später v. a. auch im Perikard, dann um die Leber 
und auch sonst im Coelom beobachtet wird. 

In den Postembryonalstadien werden die freien Zellen vermehrt 
angetroffen; des öfteren beobachtet man isolierte Dotterschollen 
bar jeglichen umhüllenden Mesothels. 

Im Kontaktgebiet ist die Splanchnopleura am 10. eT (28%) 




1 mm 



FlG 9. __ Lebistes, 15. eT (aus Eihülle befreit) 




1 mm 



FlG 10 . — Lebistes, 20. eT (aus Eihülle befreit). 




Fig, il. Lebistes, 25» eT oben: aus Eihülle befreit; 

unten: Lage im Follikel. 
In allen Abbildungen Oelkugeln nur angedeutet. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 477 

doppelt; am 20. eT (56%) ist nur noch eine Zellage erkennbar. 
Dieses Bild ändert sich nicht bis ans Ende der Dotterresorption. 
Die Leber-Dotter-Kontaktfläche bleibt während der gesamten Em- 
bryonalzeit gering; der oben beschriebene Abbau der Splanchno- 
pleura wurde in diesem Gebiet nicht beobachtet. (Fig. 33 — 35) 

4) Perca fluviatilis (Flussbarsch, Egli) 
Farn. Percidae 

Die postembryonale und embryonale Entwicklung von Perca 
fluviatilis w T urde bereits von Che ve y (1925) eingehend behandelt. 
Er hat bei dieser Art den primären direkten Leber-Dottersack- 
Kontakt beobachtet und verschiedene histologische Veränderungen 
im Kontaktgebiet beschrieben (1924). 

Es lag uns daran, seine diesbezüglichen Angaben nachzuprüfen. 
Wir benützten hierzu Material, das vor Inangriffnahme dieser Arbeit 
bereits vorlag. Dies ermöglichte uns, auch Perca etwas intensiver 
in unseren Vergleich einzubeziehen. Beobachtungen am lebenden 
Tier liegen aus obigen Gründen nur sehr wenige vor. 

Perca fluviatilis laicht in unseren Seen im Frühling (April/Mai). 
Die 200 — 300 000 Eier eines Laiches haften mit ihren Gallerthüllen 
derart aneinander, dass sie einen einschichtigen, netzartigen Tubus 
bilden. Der Durchmesser der Eier, ohne Gallerthülle, beträgt durch- 
schnittlich 1.5 mm. 

Berechnung der Embryonalzeit: Unser Laich w r ar ein Wildfang, 
somit waren uns weder das Befruchtungsdatum noch die Tempe- 
raturbedingungen bekannt. Er wurde dann im Laboratorium bei 
14° C weiter aufgezogen; die Jungen schlüpften nach 8 Tagen. 

Die Zeitangaben in der Literatur streuen sehr stark (von 7 bis 
18 Tagen und 80 bis 210 Tagesgraden). Wir haben die Schlüpf- 
stadien unserer Tiere mit den sehr kurzen Angaben und Beschrei- 
bungen verschiedener Autoren verglichen und entsprechend für 
unsere Brut eine 11-tägige Embryonalzeit bei 14° C angenommen. 

Berechnung der Postembryonalzeit: Die Angaben der verschie- 
denen Autoren über die Dauer der Postembryonalzeit differieren 
sehr stark (einige Tage bis 4 Wochen). Bei Chevey (1924, 1925) 
lässt sich keine Angabe finden. Das letzte Dottersack-Stadium, das 
er beschreibt, ist der 5. pT mit Eiweissdotter- Resten und einer 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 34 



478 Y. KUNZ 

kleinen Oelkugel. Dieses Stadium dürfte dem 9. pT unserer Tiere 
entsprechen. Bei unseren ältesten, den 12-tägigen Tieren wurden 
stets noch Dotterreste (jedoch keine Oelkugel mehr) beobachtet. 
Wir schätzen darum das Ende der Dottersackphase auf den 15. pT 
(14° C). 

Habitus. 

Am 8. eT (32%) sind die Augen ausgefärbt. 

Die Brustflossen beginnen am 10. eT (40%) zu schlagen. Die 
Dicke der Gallerthülle, die am 1. eT 0,75 mm betrug, ist nun auf 
0,18 mm abgesunken. 

Am folgenden Tag — 11. eT (44%) — schlüpfen die Tiere. Sie 
messen 5.0 — 5.5 mm. Der Kopf ist noch leicht gebeugt. Die Barsche 
beginnen sofort mit lebhaften Schwimmbewegungen und lassen sich 
von Zeit zu Zeit auf den Boden sinken. (Fig. 12) 

Am 4. pT (56%) beträgt die durchschnittliche Länge 6.6 mm. 
Der Kopf ist nun gestreckt. Atembewegungen (Maul) setzen ein, 
und die Futteraufnahme beginnt. Chevey (1925) beschreibt, dass 
die Tiere am Schlüpftag bereits fressen. (Da das Schlüpf datum 
nach Chevey dem 4. pT unserer Tiere entspricht, stimmen die 
Daten überein.). (Fig. 13) 

Schwimmblasenfüllung. — Unsere Versuchstiere wurden in einer 
niedrigen Schale gehalten, sodass das Erreichen der Wasserober- 
fläche keine grosse Anstrengung bedeutete. Am 8. pT beobachteten 
wir das erste Mal eine etwas dilatierte Schwimmblase. Nur die 
Hälfte unserer ältesten, also 10 — 12tägigen Fische, hatten ihre 
Schwimmblase gefüllt. Nach Schindler (1934) nehmen die Jung- 
tiere nach einigen Tagen eine horizontale Schwimmstellung ein, 
was auf eine Schwimmblasenfüllung hindeutet. Chevey (1925) gibt 
an, dass am 5. pT (entspricht dem 9. pT unserer Skala) der Ductus 
pneumaticus zu obliterieren beginne. 

Dotiersack. 

Perca zeigt am Schlüpftag (44%) einen transparenten, langge- 
streckten Dottersack, der sich nur wenig vorwölbt und frontal eine 
grosse Oelkugel enthält. Der Anus liegt eine Strecke hinter dem 
Dottersackende. Während der Postembryonalzeit wird der sich ver- 
kleinernde Dottersack hauptsächlich durch die wachsende Leber 
auf die rechte Seile verlagert (Fig. 12, 13). In den Spätstadien 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 479 

(ab 5. pT; 60%) nimmt der Eiweissdotter eine hantelartige Form 
an: Kurz hinter der Oelkugel verringert er sich zu einem schmalen 
Strang, der sich caudal der Leber wieder ausbuchtet (Fig. 25). 

Der fixierte Eiweissdotter ist am Schlüpftag (44%) kompakt 
und enthält keine kleinen Oelkugeln. Am 4. pT (56%) erscheint 
der Eiweissdotter, unabhängig von der Aufarbeitungsmethode, in 
seiner Konsistenz verändert: er ist in stärkster Auflösung und z. T. 
fein gekörnt. Der Umbau des Eiweissdotters nimmt im Folgenden 
weiterhin stark zu, sodass im histologischen Bild das gekörnte 
Material nur noch einen kleinen Teil des Dottersackvolumens aus- 
füllt. Die frontale Oelkugel wird später, oder jedenfalls verlang- 
samt, abgebaut. In der Endresorptionsphase sind nur noch Dotter- 
reste vorhanden; die Oelkugel ist verschwunden. Chevey (1924) 
und Schindler (1934) erwähnen im Gegensatz zu unseren Beob- 
achtungen, dass die Oelkugel zuletzt resorbiert werde. (Fig. 23 — 25) 

Syncytium. — In den frühesten Jungtierstadien wird die fron- 
tale Oelkugel vom Eiweissdotter durch das Syncytium getrennt 
(Fig. 23). Am 4. pT (56%), wenn die Auflösung des Dotters be- 
gonnen hat, ist die Wand bereits stark verdünnt und später nur 
noch als feines Plasmahäutchen erkennbar oder ganz verschwunden. 
Chevey (1925) hat diese trennende Wand nicht beobachtet. 

Während der Oelkugel- Resorption nimmt das Oelkugelsyncy- 
tium an Masse relativ stark zu. Das Syncytium des Eiweissdotters 
bleibt dort, wo es dem Eiweissdotter unmittelbar anliegt bis in die 
Endphase eine dünne Schicht, in welcher dann Kern an Kern liegt. 
Vom 5. — 7. pT (60 — 68%) wird eine basale Syncytium-Längsleiste, 
die in die Leber eingebettet liegt, beobachtet. Die Verformung der 
Oelkugelkerne beginnt zeitlich vor derjenigen der Dotterkerne. 
Letztere machen keine derart exzessiven Aenderungen durch und 
bilden keine Nester. An der Oelkugel/Dottergrenze treten die Kerne 
gehäuft, d. h. in Nestern, auf. Chevey unterscheidet nicht zwischen 
Oelkugel- und Eiweissdotter-Syncytium, sowie er auch nur von 
„vitellus", und nicht von Oelkugel und Eiweissdotter getrennt, 
spricht. (Fig. 36 — 38) 

Dotter sack- Kreislauf. 

Chevey (1925) verweist in seiner ausführlichen Arbeit über 
Perca auf die Angaben von Ziegler (1887). Letzterer beschreibt 
zwei Embryonalstadien: .,ein Stadium, wo erst Serum zirkuliert"* 



480 Y. KUNZ 

und ein späteres „aus der Zeit, wenn schon viele Blutkörperchen 
sich im Blute befinden". Angaben über das Kreislaufbild von 
Schlüpf- und Postembryonalstadien sind uns keine bekannt. 

Der Dotterkreislauf wird nur von Lebervenen gespiesen. Das 
venöse Schwanzblut tritt in den Körper zurück. Die Subintestinal- 
vene nimmt den gleichen Verlauf wie bereits für Coregonus be- 
schrieben. 

Am 8. eT (32%) ist der Dotter kreislauf angelegt und am Schlüpf- 
tag (44%) am ausgeprägtesten. Er beschränkt sich — da die Leber 
auf der linken Seite liegt — auf diese Dotterhälfte (Fig. 12). 

Am 4. pT (56%) hat die Leber die basale Körperwand erreicht; 
entsprechend werden Blutzellen ventral entlang des Dottersackes 
beobachtet; auf der rechten von der Leber unbedeckten Seite 
wurden keine Blutkörperchen angetroffen (Fig. 13). 

Vom 5. pT (60%) an hat die Leber die Oelkugel soweit um- 
wachsen, dass das venöse Leberblut der cranialen Oelkugelwand 
entlang in den Sinus venosus, der nun über dem Atrium liegt, 
mündet. 

Ein ganz ähnliches Kreislaufbild zeigt die Larve (Stadium nicht 
datiert) von Acerina cernua, einem andern Pereiden, bei dem das 
schwache Dottergefässnetz ebenfalls von der Vena hepatica ge- 
bildet wird und nur auf der linken Dotterseite liegt (Kryzanowski 
1934). Trotzdem stellt dieser Autor in seiner grossen Übersicht 
sowohl Perca als auch Acerina unter die Tiere mit „gut entwickel- 
tem Dottersack-Atmungssystem". 

Leber. 

Am Schlüpftag (44%) umgreift die Leber den Dottersack ven- 
tralwärts bis etwas über die Mitte. Sie liegt entlang der Oelkugel 
und berührt den frontalsten Teil des Eiweissdotters auf eine ganz 
kurze Strecke (Fig. 12, 23). 

Am 4. pT (56%) hat die Leber basal die Körperwand erreicht 
und den sich verkleinernden Dottersack auf die rechte Seite ver- 
drängt. Sie überdeckt nun auf der linken Seite die ganze Oelkugel 
und liegt dem Eiweissdotter in seinem untersten Drittel und 
- längs gesehen — dem vordersten Fünftel an. Die weitaus grösste 
K ontaktzone liegt also entlang der Oelkugel (Fig. 13, 24). 

Vom 5.-7. pT (60—68%) hat die Leber die Oelkugel zum 
grössten Teil umhüllt. Der Eiweissdotter liegt ihr als dünner Strang 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 481 

auf und erweitert sich caudal wiederum (Hantelform des Dotters). 
Die Leber umhüllt also bei unseren Perca- Jungtieren keineswegs 
den Dotter in seinen Endphasen, wie es Chevey (1924) beschrieben 
hat. (Fig. 25) 

Am Schlüpftag (44%) enthalten die Zellen vereinzelt kleine 
Vakuolen. Am 5. — 7. pT (60 — 68%) haben die Hohlräume derart 
an Zahl zugenommen, dass das Cytoplasma im SchnittbiJd eine 
wabige Struktur zeigt. (Fig. 36 — 38) 

Kontakt gebiet. 

1) S planchno pleura. 

Chevey (1924) beschreibt, dass die Leber mit dem Dotter in 
Kontakt kommt, bevor sich die Splanchnopleura dazwischen schie- 
ben konnte (s. Einleitung und Fig. 1). Es standen uns keine jün- 
geren als Schlüpfstadien zur Verfügung. Wir können aber bestä- 
tigen, dass zu diesem Zeitpunkt die Leberzellen auf ihrer ganzen 
Ausbreitung dem Dottersack-Syncytium direkt aufliegen, während 
das Darmsystem und das Pankreas deutlich durch das Mesothel 
vom Dottersack abgetrennt sind. Wohl finden sich vereinzelt spin- 
delförmige Zellkerne im Kontaktgebiet; sie können aber meist 
eindeutig als Gefässwand von Kapillaren (wenn auch stets blut- 
leeren) erkannt werden (Fig. 36 — 38). 

2) Andere histologische Veränderungen. 

Nach den* Darlegungen von Chevey (1924) haben sich am 
Schlüpftag (4. pT unserer Tiere) die an das Syncytium grenzenden 
Leberzellen eng an dieses angeschmiegt („soudées"). Der Kontakt 
sei so stark, dass die Leberzellen direkt — also ohne Membran — 
in das Protoplasma des Syncytiums übergingen. Hierzu ist zu 
sagen, dass wohl die Zellen etwas stärker ins Syncytium vorgreifen 
als in den jüngeren Stadien, dass sie aber eindeutig immer gegen 
letzteres abgegrenzt bleiben. Das Zellbild, das Chevey in seiner 
Abbildung 2 darstellt (5. pT unserer Tiere) ergibt sich stets, wenn 
die Leber-Syncytium- Kontaktfläche tangential angeschnitten wird 
(Fig. 37 b). Die Grenzfläche Leberparenchym/Syncytium wird da- 
durch unscharf und täuscht einen kontinuierlichen Übergang vor. 
Schneidet man jedoch dieselbe Stelle in einer anderen Richtung. 
so wird die Abgrenzung der Plasmen deutlich erkannt (Fig. 37 a). 



KUNZ 



Des weiteren gibt Chevey an, dass sich stets mehrere Leber- 
zellen an der Kontaktgrenze in Teilung befänden. Wir haben 
jedoch nie eine Anhäufung von Mitosen in diesem Gebiet beob- 
achten können. 




Fig. 12. 



1 mm 
Perca, Schlüpftag (11. eT). 




1 mm 



Fig. 13. -- Perca, 4. pT 



\iicl) in Bezug auf die Vakuolisierung unterscheiden sich die 
lern Dottersacksyncytium anliegenden Zellen nach unseren Auf- 
arbeitungsmethoden in keiner Weise von den übrigen. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 483 

Die Kontaktfläche Syncytium/D otter 1 ist, nach Chevey, eben- 
falls in einem sukzessiven Übergang: „la zone périblastique (Dotter- 
sacksyncytium) passe insensiblement au vitellus proprement dit*'. 
In allen unseren Präparaten ist der fixierte Eiweissdotter in diesen 
Stadien bereits derart aufgelöst, dass er nicht mit dem Syncytium 
in Kontakt bleibt. Auch werden nie im Syncytium eingebettete 
Dotterplättchen gefunden, wie wir dies bei den andern hier unter- 
suchten Fischarten angetroffen haben. 

Nach Chevey ist also von einem gewissen Zeitpunkt an der 
Übergang Leberzellen - Protoplasma / Syncytium - Protoplasma / Ei- 
weissdotter ein fliessender: Das Syncytium segmentiert sich nach 
aussen in Leberzellen, nach innen hingegen wandelt es den Dotter 
in eigenes Protoplasma um. Nach unseren Beobachtungen hingegen 
unterscheidet sich das Kontaktgebiet histologisch in keiner Weise, 
auch nicht in späteren Entwicklungsphasen. 



V. DISKUSSION DER ERGEBNISSE 

1) Entwicklungszeit und allgemeine Entwicklungsabläufe 

Als Vergleichszeitpunkt zwischen den verschiedenen hier unter- 
suchten Tierarten haben wir den Beginn der Augenpigmen- 
t i e r u n g , einen plötzlich auftretenden, vom ernährungsphysio- 
logischen Geschehen relativ unabhängigen Vorgang, gewählt. Es 
ergibt sich, dass dieser Zeitpunkt bei allen unseren Tieren mit der 
Leberanlage zusammenfällt. Da das Verhältnis Leber: Dottersack 
im Zentrum unserer Studie steht, ergibt sich damit ein ausge- 
zeichneter Ausgangspunkt für unsere sämtlichen Vergleiche. Wie 
aus Diagramm I ersichtlich, liegt dieser „Nullpunkt" bei allen Tier- 
arten um 30% (28—32%). 

Dauer der Entwicklungszeit. 

In Tagen gemessen zeigt Pterophyllum eine Entwicklungszeit 
von 10 (27° G), Perca von 25 (14° C) Lebistes von 36 (22° C) und 



1 In seiner Beschreibung des Leber-Dottersack- Kontaktes spricht Chea i:v 
nur von „vitellus" und lässt ganz ausser acht, dass die Leber, wie wir bereits 
erwähnten, grösstenteils an die Oelkugel grenzt. 



KUNZ 



Coregonus von ca. 100 (8° C) 1 . Vergleicht man die Eigrösse der 
verschiedenen Arten mit der Entwicklungsdauer in Tagen, so zeigt 
sich, dass die Entwicklungszeit mit dem Eivolumen ansteigt 
(Tabelle). 

Schlüpfdatum : Nach der prozentualen Skala schlüpft Pte- 
rophyllum bei 20%, Perca bei 44%, Coregonus bei 60%, Lebistes 
bei 84% (Diagramm I). 

Schlüpf dauer : Beim Warmwasserfisch Pterophyllum schlüp- 
fen die Tiere innerhalb von Stunden. Beim Perca-hsâch dauerte 
das Schlüpfen 2 Tage (für die freie Natur werden 8 Tage ange- 
geben (Nordquist 1914). Das Schlüpfen der Coregonen (gemischtes 
Laichmaterial aus der Fischzuchtanstalt) erstreckte sich über 
10 Tage. Beim tropischen viviparen Lebistes wurden die Tiere 
innerhalb 1 — 2 Tagen geboren (Befruchtung eines Eisatzes nicht 
gleichzeitig (Turner 1937)). Nach unseren Beobachtungen findet 
das Schlüpfen unmittelbar vor der Geburt statt. 

Schlüpf zustand. 

Es ist uns keine Arbeit bekannt, die die Schlüpfzustände oder 
Postembryonalstadien der Teleostier vergleichsweise behandelt. All- 
gemein wird lediglich erwähnt, dass es Fische mit und ohne An- 
heftungsphase gibt. 

Margarethe Gihr (1957) hat die Entwicklung von Esox lucius, 
einem Fisch mit Anheftungsphase, beschrieben und anhand von 
äusseren Merkmalen, dem Entwicklungsgrad der Organe und bio- 
metrischen Messungen einen ausgezeichneten Gradmesser für Em- 
bryonal- und Postembryonalzustände herausgearbeitet. Der Diffe- 
renzierungsgrad der Augenretina kann ebenfalls zur Charakterisie- 
rung von Entwicklungsstufen herangezogen werden. Versuche 
zeigten, dass beispielsweise bei Esox erst am Ende der Anheftungs- 
phase Stäbchen und Zapfen gebildet sind, während bei der Forelle 
die Retina im Schlüpfmoment schon weitgehend ausdifferenziert 
ist (Nüesch 1958; Ringgenberg 1964). 

Der Entwicklungszustand am Schlüpftag weicht bei unseren 
verschiedenen Arten stark voneinander ab: 

Pterophyllum haftet nach dem Schlüpfen noch 5 Tage (An- 
heftungaphase) mit transitorischen Klebedrüsen am Blatt, an dem 



Siehe Fussnote p. 459. 



entwicklung bei teleostiern 
Tabelle 



485 



Art 


Eidnrch- 

messer 

mm 


a) 
Embryonalzeit 


b) 
Postembryonalzeit 


c) 

Entwicklungszeit (a 4- b) 


Tage 


(Tages- 
grade) 


Tage 


(Tages- 
grade) 


Tage 


Temp. 

°C 


(Tages- 
grade) 


Pterophyllum 
scalare 

Perca 

fluviatilis 

Lebistes 

reticulatus 

Coregonus 
alpinus 


1.7 X 1.4 
1.5 
1.6 
2.5 


2 
11 

30 

60 


(54) 
(154) 
(660) 
(430)i 


8 (5 + 3) 2 

14 

6 

40 


(216) 
(196) 
(132) 
(320) 


10 

25 

36 

100 


27 
14 

22 
8 1 


(270) 
(350) 
(792) 
(750) 



i Erster Teil der Embryonalzeit bei < 8° O. 



Anheftungspliase + freie Phase. 



Diagramm I. 
Vergleich des relativen Entwicklungsablaufes. 

p T 123456789 





1 \ / 




" 1 




Pterophyllum 


1 V 


::▼ à 




eT/pT 


' 8 11/1 


5 10 1! 


Perca 




1/ 


T I 








eT/pT 


30 40 50 


60/1 10 20 30 4 


Coregonus 


1 V 


T 




eT/pT 


t 

10 15 20 


25 30/1 7 


Lebistes 


1 V 1 


I 



t % 20 40 60 80 100 

t Entwicklungszeit in % eT Embryonaltag pT Postembryonaltag [,, .... , \ Embryonalzeit 



Beginn der 
Augenpigmentierung 



Leber angelegt 



V 



Dotterkreislauf 
ausgebildet 



T 
I 



Nahrungsaufnahme begonnen 
(Hälfte der Tiere) 



Kiemenatmung (Maul- + W Schwimmblase gefüllt 
Operkel- Bewegungen) À (Hälfte der Tiere) 



II Uebergnng Anheftungsphase /freie Phase (Pterophyllum) 
il 



45b Y. KUNZ 

der Laich abgelegt wurde, fest. Erst dann beginnt er zu schwimmen 
und zu fressen. In der freien Natur soll er während der Postem- 
bryonalzeit eine weitgehende Fürsorge durch die Eltern erfahren 
(Meinken; Innes 1945). Perca schwimmt sofort nach dem Schlüp- 
fen und nimmt vom 4. pT an Nahrung zu sich. (Schlüpfen die 
Tiere in einem späteren Entwicklungszustand (s. Chevey 1924), 
so beginnen sie entsprechend früher mit der Nahrungsaufnahme.) 
Coregonus schwimmt ebenfalls bereits am Schlüpftag; nach 25 Tagen 
beginnen die Fressversuche. Der vivipare Lebistes ist am weitesten 
entwickelt: Er frisst, schwimmt und füllt bereits am ersten Post- 
embryonaltag seine Schwimmblase (während Pterophyllum vom 
6. pT an, Perca vom 10. pT an ihre Schwimmblase dilatieren und 
Coregonus 10 Tage nach Ende der Entwicklungszeit noch keinerlei 
Anzeichen einer Füllung aufweist). Im Unterschied zu den andern 
hier besprochenen Arten, die am Schlüpftag einen protocerken Flos- 
sensaum aufweisen, hat Lebistes bei der Geburt bereits ausgebildete 
mit Strahlen versehene mediane Flossen. Seine Körperhaut ist ver- 
gleichsweise sehr stark pigmentiert und zeigt im dorsalen Schwanz- 
gebiet bereits Schuppen. (Bei den übrigen Arten wurden selbst am 
Ende der Postembryonalphase noch keine Schuppen beobachtet.) 
Es ergibt sich also für die Schlüpfzustände folgende aufstei- 
gende Reihe 

Pterophyllum -* Perca, Coregonus -> Lebistes. 

Vergleichen wir die Dauer der Embryonalzeit mit dem Grad 
des Schlüpfzustandes, so ergibt sich: 

Der Fisch mit der relativ (und absolut) kürzesten Embryonal- 
zeit — Pterophyllum — - ist am Schlüpftag am wenigsten weit ent- 
wickelt. 

Die Species mit der relativ längsten Embryonalzeit — der vivi- 
pare Lebistes -- weist den fortgeschrittensten Schlüpf zustand auf. 

Perca und Coregonus nehmen eine Mittelstellung ein. Ihr rela- 
tives Schlüpfdatum liegt nahe beieinander. Beide sind am Schlüpf- 
lag schwimmfähig, gehen aber erst später zur Nahrungsaufnahme 
und horizontalen Schwimmstellung (Füllung der Schwimmblase) 
über. 

Wir haben oben den Reifegrad der verschiedenen Schlüpfzu- 
stände als weit oder wenig fortgeschritten bezeichnet auf Grund 
lj der von Art zu Art sehr verschiedenen Schwimmfähigkeit und 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 487 

2) Fressfähigkeit oder weiterer absoluter Abhängigkeit vom Dotter- 
organ. Es muss auch berücksichtigt werden, dass Perca und Ptero- 
phyllum Uferlaicher sind und Lebistes sich in den Oberflächen- 
schichten aufhält, während Coregonus seinen Laich auf dem See- 
grund ablegen soll. Sollte es zutreffen, dass sämtliche Teleostier 
ihre erste Schwimmblasenfüllung mit atmosphärischer Luft vor- 
nehmen müssen, so dürfte die sehr späte Schwimmblasendilatation 
von Coregonus wohl mit dem Schlüpfen in der Tiefe zusammen- 
hängen und sollte deshalb nur mit Vorbehalt zu Vergleichszwecken 
herangezogen werden. Der Beginn der Nahrungsaufnahme setzt 
wohl die Ausdifferenzierung des Magendarmtraktus, der Sehfähig- 
keit etc. voraus; er dürfte aber auch entscheidend von der jewei- 
ligen Zusammensetzung des Nährdotters abhängen (s. Abschnitt 
„Dottersack"). 

2) Dottersack 
Lage und Form. 

Vergleichen wir im Zeitpunkt der Augenpigmentierung die Aus- 
dehnung des Dottersackes in Bezug auf die Rumpflänge, so ergibt 
sich als absteigende Reihe: 

Lebistes Pterophyllum Perca Coregonus. 

Bei allen (ausser Lebistes) werden die späteren Formänderungen 
durch die ursprüngliche Lage und den Wachstumsmodus der Leber 
bestimmt; die Dotterreste finden sich stets im fronto-dorsalen 
Lebergebiet. * 

Dotter struktur. 

Perca und Coregonus haben eine cranial gelegene grosse Oel- 
kugel, die nur caudal im Dotter eingebettet liegt. Coregonus weist 
zusätzlich im Eiweissdotter Oelkugeln auf. Wir hätten damit der 
Aufstellung von Ziegler (1902) und Bertin (1958) (p. 453) eine 
weitere Variante anzugliedern. 

Pterophyllum hat Oelkugeln im Eiweissdotter verteilt und we- 
nige im Syncytium eingelagert. Lebistes hingegen zeigt eine An- 
häufung von Oelkugeln im Syncytium und einige wenige Vakuolen 
im Eiweissdotter. 

Zu unserer Bezeichnung „Oelkugel" bzw. .,Oeltropfen" ist zu 
sagen: Chemisch wird unterschieden zwischen sog. Oeltropfen und 



4öö Y. KUNZ 

Dottertropfen (Forelle). Erstere sollen aus Triglycerid-Fetten und 
letztere aus Phospholipiden und Protein in wässeriger Phase be- 
stehen (Mathur 1949; Smith 1958). Durch die für unsere Versuche 
verwendeten Aufarbeitungsmethoden werden sowohl wasser- als 
auch alkohollösliche Substanzen aus dem Dotter gelöst und hinter- 
lassen Vakuolen. Wir benennen alle diese Hohlräume als „Oel- 
kugehV' bzw. „ Oel tropf en". 

Der fixierte Eiweissdotter ist im Stadium der Augenpigmentie- 
rung bei Coregonus, Perca und Lebistes kompakt. Bei Coregonus 
behält er diese Struktur bis in die Endphasen bei; bei Perca löst 
er sich schon sehr bald in Körner auf; bei Lebistes zerfällt er später 
in Schollen. Pterophyllum zeigt während der ganzen Entwicklungs- 
zeit einen zerklüfteten Eiweissdotter. 

Nach Bertin (1958) erscheint der im fixierten Zustand kom- 
pakte Dotter am lebenden Tiere transparent. Dies trifft für Core- 
gonus und Perca zu. Der Dotter von Lebistes ist stets von kleinen 
Oelkugeln überdeckt, die das Licht brechen; somit kann nicht 
beurteilt werden, ob er im lebenden Zustand durchsichtig ist oder 
nicht. Der im fixierten Zustand schollige Eiweissdotter von Ptero- 
phyllym ist beim Lebenden opak. 

Nähr material- Resorption. 

Der Vergleich zeigt, dass bei allen unseren Arten das Oel viel 
später oder jedenfalls viel langsamer aus dem Dottersack ver- 
schwindet als der Eiweissdotter. (Wir möchten an dieser Stelle 
betonen, dass nicht abgeklärt ist, ob und inwieweit Umsetzungen 
zwischen Oelkugel und Dotter stattfinden.) Zu ähnlichen Ergeb- 
nissen führten die Arbeiten von Smith (1957, 1956), die anhand 
von chemischen Analysen und calorimetrischen Messungen bei der 
Forelle zeigen, dass Glycerid-Fette ., which constitute the conspi- 
cuous oil drop of the teleost yolk-sac" erst im letzten Drittel der 
Dottersackphase verbraucht werden, und zwar „in an intense burst 
of heat production". 

Der Vergleich unserer Fischarten zeigt, dass der Grossteil der 
Tiere zwischen 65% und 85% der Entwicklungszeit mit der Futter- 
aufnahme beginnt. Wir vermuten, dass das Einsetzen der Fress- 
bätigkeil nielli von der Quantität sondern ganz entscheidend von 
der Qualitäl der Dotterreste abhängt; denn alle Tiere haben in 



ENTWICKLUNG IÌEI TELEOSTIERN 489 

diesem Zeitpunkt noch einen ansehnlichen Dottervorrat (mehr Oel 
als Eiweissdotter). 

Es ist bekannt, dass Tiere, die ..verspätet'* (aber noch während 
der Dottersackphase) gefüttert werden, sich nicht mehr erholen 
und zugrundegehen. Man kann daraus schliessen, dass in einem 
gewissen Stadium bestimmte lebensnotwendige Stoffe aus dem 
Dotter aufgebraucht sind und nun von aussen zugeführt werden 
müssen. 

Unsere wenigen Parallelversuche scheinen zu zeigen, dass unge- 
fütterte Tiere (Coregonus und Lebistes) ihren Dotter nicht schneller 
abbauen als gefütterte. Hein (1906) kam zum selben Resultat 
(Forelle). Weber (1920) gibt an, dass sogar seine gefütterten (kräf- 
tigeren und grösseren) Forellen ihren Dottersack schneller resor- 
bierten als die gehungerten Tiere. 

Untersuchen wir unsere hungernden Dottersack-Tiere histolo- 
gisch, so ergibt sich, dass sie — im Gegensatz zu den gefütterten 
Kontrolltieren — ihr Körperfettgewebe (Lebistes im Pankreas) und 
das Leberglykogen (Lebistes und Coregonus) vollständig abgebaut 
haben. Auch Hein (1906) gibt an, dass seine hungernden Forellen 
im Gegensatz zu den gefütterten Tieren, kein Fettgewebe (Darm 
mit Fettleiste) aufweisen. Weber (1920) beschreibt, dass bei den 
ungefütterten Forellen die „Fettröpfchen"* aus der Leber verschwin- 
den. Er gibt jedoch in seiner Arbeit die Aufarbeitungs- und Färbe- 
methoden nicht an; wahrscheinlich hat er Vakuolen beobachtet 
und sie als herausgelöstes Fett interpretiert. 

Die Jungfische sind also bei einem gewissen Stand der Dotter- 
resorption — wenn der Eiweissdotter zur Hauptsache resorbiert 
ist — auf von aussen zugeführte Nahrungsstoffe angewiesen. Sie 
können von diesem Zeitpunkt an weder ihren weiteren Aufbau 
noch ihren Betriebs-Stoffwechsel aus dem Dottervorrat genügend 
bestreiten und müssen auf ihre Körperreserven zurückgreifen. 1 
Was kann nun aber die Bedeutung des Dottersackes in seiner 
Endphase, in der er zur Hauptsache Oel enthält, sein ? 

Die meisten Autoren schreiben dem Oel hauptsächlich (oder 
ausschliesslich) hydrostatische Funktionen zu. 



1 In diesem Zusammenhang möchten wir erwähnen, dass z. B. Heteran- 
dria formosa — ein viviparer Poeciliid, dessen Dotter fast nur aus Oel be- 
steht — nachgewiesenermassen auf Nahrungszufuhr aus dem mütterlichen 
Kreislauf angewiesen ist (Fraser 1940; Scrimshaw 1944 und 1945). 



490 Y. KUNZ 

Vergleicht man die Eier der Teleostier anhand ihrer Oelein- 
schlüsse, so zeigt sich, dass grosse Oelkugeln sowohl bei festsitzen- 
den als auch bei freischwimmenden Eiern vorkommen; sie können 
also nicht ohne weiteres als Schwebemittel gedeutet werden (Peters 
1947). 

Die hydrostatische Bedeutung der Oelkugel in den Postem- 
bryonalstadien wurde beschrieben für Paraclinus (Breuer 1939), 
für Macropodus (Peters 1947), für Morone (Jackman 1954) und 
für verschiedene Labyrinthfische (Gilch 1957). Kryzanowski 
(1934) behauptet, dass die Bildung von grossen Oelkugeln nur bei 
den Fischen vorkomme, denen Klebeorgane fehlen. Gilch (1957) 
hingegen beschreibt verschiedene Labyrinthfische, deren Oelkugeln 
fast den gesamten Dottersack ausfüllen, die aber gleichzeitig über 
einfache Haftdrüsen verfügen. 

Peters (1947) glaubt, dass phylogenetisch gesehen ein allmäh- 
licher Funktionswandel des Oels — Nährmaterial -> Schwebeein- 
richtung — stattgefunden habe. Diese Entwicklungsrichtung sei 
bereits angedeutet bei Perca fluviatilis (nach Schindler 1935) und 
Coregonus des Neuenburgersees (nach Vogt 1842), bei denen das 
ursprünglich als Nährmaterial vorhandene Oel bereits zusätzlich 
in den Dienst des Schwebens (vor Füllung der Schwimmblase) 
gestellt werde. Verschiedene Arten von Labyrinthfischen nun zeigen 
nach seiner Meinung bereits eine höher entwickelte Stufe: Macro- 
podus opercularis z. B. besitzt zu beiden Seiten des Körpers grosse 
mit Oel gefüllte Behälter. Versuche zeigten, dass nach operativer 
Entfernung dieser Oelkugeln den jungen Larven der nötige Auf- 
trieb fehlt, dass die Oelbehälter aber auch noch nach Füllung der 
Schwimmblase mit dieser zusammen den hydrostatischen Apparat 
des jungen Fisches darstellen. 

Da wir keine solchen Eingriffe vornahmen, können wir die 
Frage bei unseren Tieren nur indirekt diskutieren: 

Unsere Beobachtungen bestätigen, dass bei Perca die Schwimm- 
blasenfüllung zeitlich dann einsetzt, wenn die Oelkugel aufgebraucht 
ist. Die von uns untersuchten Coregonen des Thunersees jedoch 
hatten am Ende der Entwicklungszeit eine stark unterentwickelte, 
jedenfalls nie dilatierte Schwimmblase. Bei Pterophyllum und Le- 
bistes werden die kleinen Oelkugeln erst nach der Funktionsfähig- 
keil der Schwimmblase merklich abgebaut. Pterophyllum verbringt 
die Periode vor der- Schwimmblasenfüllung im Anheftungszustand 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 491 

und Lebistes im Mutterkörper, sodass die Oelkugeln bei diesen 
Tieren wohl kaum hydrostatischen Zwecken dienen. 

Vielleicht stellt das Oel ein Dépôt für fettlösliche Vitamine 
(A, D, E) (und ev. essentielle Fettsäuren) dar, die in dieser fort- 
geschrittenen Entwicklungsphase zunehmend gebraucht werden 
(Vitamin A für das sich entwickelnde Sehvermögen — Karotinoide 
sind im Dotter reichlich vorhanden — , Vitamin D für die nun 
einsetzende Verknöcherung etc.). Jedenfalls ist bezeichnend, dass 
die Fette, welche während der der Nahrungsaufnahme vorangehen- 
den Periode verbraucht werden, keine Triglyceride (Oel) sind; es 
wird vermutet, dass es sich um Phosphatide handelt (Smith 1957). 
(Es wäre denkbar, dass dieser Phosphatidverbrauch im ersten Teil 
der Dottersackphase mit dem Aufbau des Nervensystems zusam- 
menhängt.) Die biochemische Literatur gibt uns nur spärliche Aus- 
kunft über die Zusammensetzung des Teleostier-Dotters, insbe- 
sondere über die Veränderungen während der Entwicklungsphase 
(siehe Brown 1957). 

Syncytium. 

Bei Perca grenzt in den ersten Postembryonaltagen das Syncy- 
tium die Oelkugel vom Eiweissdotter ab. Bei Coregonus wurde nie 
eine solche Trennung beobachtet. Bei beiden Tieren verändert sich 
im Laufe der Entwicklung das Oelkugelsyncytium anders als das 
Dottersyncytium. 

Bei beiden verhalten sich die Oelkugelkerne verschieden von 
den Eiweissdotter- Kernen. An der Dotter-Oelkugelgrenze treten 
die Kerne gehäuft auf. 

Die Verformungen der Syncytium- Kerne wurden als Amitosen 
und/oder Degenerationserscheinungen gedeutet und von Ziegler 
(1891, 1902) diskutiert. Er folgerte: 1) die Kerne seien degeneriert, 
insofern sie keiner mitotischen Teilung mehr fähig seien und sich 
demzufolge nicht am weiteren Aufbau des Embryo morphologisch 
beteiligen. 2) Die direkte Teilung hänge damit zusammen, dass 
sich die Zelle spezialisiere, sich also an eine bestimmte physiolo- 
gische Funktion (Dotteraufnahme und Verarbeitung) angepasst 
habe. Hahn (1957) hat in seiner Dissertation ^Untersuchungen 
über das Vorkommen von Amitosen im embryonalen Gewebe" die 
gesamte diesbezügliche Literatur aufgearbeitet; keiner der zitierten 
Autoren seit Ziegler hat die Teleostier-Dotterkerne behandelt. 



492 Y. KUNZ 

Unsere Beobachtungen bestätigen im ganzen gesehen die An- 
sicht von Ziegler. Es scheint uns aber nicht uninteressant, auf 
Verschiedenes hinzuweisen: Sicher ist das Dottersyncytium ein zum 
Untergang bestimmtes transitorisches Gewebe, im Unterschied zur 
Dottersplanchnopleura, die — wie wir sehen werden — - in der 
Endphase umgebaut wird. Die beobachteten Verformungen der 
Dotterkerne sind jedoch nicht der Ausdruck einer Pyknose; das 
Syncytium muss im Gegenteil während der gesteigerten Dotter- 
resorption eine vermehrte Arbeitsleistung bewältigen. Die Modi- 
fikationen der Zellkerne, so unterschiedlich und ungesetzmässig sie 
auch sein mögen, stehen jedenfalls im Dienste einer Oberflächen- 
vergrösserung, welche ihrerseits der Ausdruck eines gesteigerten 
Stoffwechsels ist. Erst in den allerletzten Stadien verklumpen die 
Kerne und lassen jegliche Struktur missen. Die Zerlegung der Kerne 
in zusammenhängende oder auch getrennte Teile würden wir eben- 
falls als Amitosen bezeichnen, umsomehr als Benninghoff (1922) 
und Hahn (1957) unter einem amitotischen Vorgang die Ober- 
flächenvergrösserung mit oder ohne Abschnürung von Kernteilen 
verstehen. 

3) Dotterkreislauf 

Im Allgemeinen darf wohl die Ansicht als weitgehend gesichert 
gelten, dass der Dotterkreislauf der Teleostier wesentlich einen 
Teil des Leber-Portalsystems darstellt. Die Anfangsstadien der 
Durchblutung sind jedoch ausserordentlich vielgestaltig. Dies er- 
fordert, dass der Dotterkreislauf in seinem ganzen zeitlichen Ver- 
lauf in die Vergleiche einbezogen wird. 

Vergleichen wir die Blutzufuhr bei unseren Arten, so er- 
gibt sich: Coregonus und Perca senden nur Leberblut über den 
Dottersack. Bei Lebistes kapillarisiert sich in den Anfangsstadien 
(28 — 56%) das gesamte venöse Körperblut auf dem Dottersack. 
Pterophyllum führt ebenfalls anfänglich (20 — 50%) sein gesamtes 
venöses Blut über den Dotter; im Gegensatz zu Lebistes bilden die 
Ductus Cuvieri (die das Venenblut aus dem Kopf- und Nieren- 
gebiet sammeln) kein Gefässnetz. Bei beiden Tieren nimmt der 
Anteil des Leberblutes am Dottergefässnetz während der Entwick- 
lung stark zu; in der Endphase stammt das Blut des Dottersack- 
gebietes fast ausschliesslich aus der Leber. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 493 

Versuchen wir, unsere Versuchstiere den auf Seite 454 des All- 
gemeinen Teils angeführten Gruppen zuzuteilen, so erweist sich 
das Spektrum der Möglichkeiten als reichhaltiger: 

Coregonus und Perca. 

Den zuführenden Gefässen nach, sind beide Tiere unter den er- 
sten Typus nach Portmann einzureihen; sie fallen unter Gruppe 2 
nach Kryzanowski, in Bestätigung seiner Angaben. 

Portmann zeigte in seinen Untersuchungen, dass bei Cottus 1 
Gobius und Gaster osteus (Typus 1) — entgegen allen früheren Be- 
obachtungen an Teleostiern — die Stammvene schon frühembryonal 
in den Kreislauf eingeschaltet wird. Bis anhin hatte man beob- 
achtet, dass in Frühstadien die Vena caudalis zum After absteigt, 
als Vena subintestinalis auf den Dotter führt (sog. erster Kreislauf) 
und erst später ihr Blut in den Rumpf schickt. 

Auch bei Perca und Coregonus setzt sich nach unseren Beob- 
achtungen die Caudalvene schon in den Frühstadien in den Rumpf 
fort; beide Tiere zeigen also ebenfalls keinen ersten Kreislauf. 

Pterophyllum und Lebistes. 

Vergleichen wir den Ursprung des Dotterkreislaufs, so finden 
beide Tiere in den Einteilung nach Portmann keinen Platz. 

Kryzanowski beschreibt eine Pterophyllum nahverwandte 
Form, Hemichromis, reiht sie jedoch unter die Fische ohne Dotter- 
gefässnetz ein. Hemichromis weist, wie Pterophyllum, eine durch- 
blutete „Anal-" und „Präanalflosse" auf; die Vena caudalis wird 
jedoch, sobald sie sich in der Präanalflosse kapillarisiert, vom 
Autor Vena subintestinalis genannt und das aus dem Darmgebiet 
auf den Dotter führende Gefäss (die V. subintestinalis) als Arteria 
mesenterica bezeichnet. 

Lebistes. — In der Aufstellung von Kryzanowski findet sich 
ebenfalls ein Poeciliide, Xiphophorus; er figuriert unter Gruppe 5 
mit Vena subintestinalis, Vena hepatica und Ductus Cuvieri als 
zuführende Gefässe. Bei Lebistes speisen ebenfalls Vena hepatica 
und Ductus Cuvieri den Dotterkreislauf; statt der Vena subintesti- 
nalis haben wir aber die Vena caudalis als zusätzliches Dotterge- 
fäss erkannt. Die Abbildung in der Arbeit von Kryzanowski gibt 
nur die Ventralansicht des Xiphophorus- Dotterkreislaufs wieder. 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 35 



494 Y. KUNZ 

sodass wir nicht entscheiden können, ob nur eine verschiedene 
Namengebung dieses dritten zuführenden Gefässes vorliegt. 

Sowohl bei Lebistes als auch bei Pterophyllum führt die Vena 
caudalis zuerst über den Dotter und schickt erst in späteren Sta- 
dien ihr Blut in den Rumpf. Beide zeigen also den sog. ersten 
Kreislauf. Auch die von Borcea untersuchten Fische, die von 
Portmann unter den zweiten Typus eingereiht werden, zeigen 
diesen ersten Kreislauf (Borcea beschreibt nur Belone ausführlich, 
erwähnt jedoch bei den übrigen Formen „gleich wie Belone"). 

Die Vena caudalis wird jedoch — im Gegensatz zu Belone — 
nicht erst zur Vena subintestinalis, bevor sie auf den Dotter über- 
tritt. (Bei Lebistes reicht der Dottersack bis zum Anus, bei Ptero- 
phyllum fast bis zum After.) 

Die Vena subintestinalis führt bei Lebistes das venöse Blut aus 
der Darmgegend frontal in die Leber. Bei Pterophyllum fliesst die 
Vena subintestinalis — von frontal nach caudal — ventral dem 
Darm entlang und führt, also unter Umgehung der Leber, auf den 
Dottersack. Erst nach Resorption des Dotters führt die Vena sub- 
intestinalis in die Leber. 

Vergleichen wir die Intensität der Dotter-Blutversorgung (Aus- 
dehnung, Grad der Kapillarisierung, Blutzellendichte in den Ge- 
fässen), so steht Lebistes eindeutig an erster Stelle, gefolgt von 
Pterophyllum und Coregonus. Perca schliesst die Reihe. 

Versuchen wir nun, anhand vergleichender Beobachtungen die 
Atemfunktion des Dottersackkreislaufs abzugrenzen: 

Pterophyllum. 

Nachdem am 3. pT (40%) die Atembewegungen eingesetzt 
haben, verschwindet innerhalb eines Tages (40 — 50%) die Durch- 
blutung der Analflosse und die rhythmischen Brustflossenbewe- 
gungen beginnen. Nach weiteren 24 Stunden (5. pT; 60%: Ende 
der Anheftungsphase) ist die Präanalflosse grösstenteils abgebaut. 
Durch Schwanzzittern wird während der ganzen Anheftungsphase 
eine Wasserströmung erzeugt. 

Man darf also die Kapillarnetze von Präanal- und Analflosse 
als „Atemorgane" deuten, die mit dem Einsetzen der Kiemen- 
bätigkeit überflüssig werden. Somit ist das während dieser Periode 
aus der Vena subintestinalis und der Vena caudalis auf den Dotter- 
sack übertretende Blut mit Sauerstoff angereichert, also arteriell. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 495 

Während der Anheftungsphase (20 — 65%) nimmt die Zufuhr 
von venösem Leberblut auf den Dottersack zu, der Anteil aus Vena 
caudalis 1 und Vena subintestinalis 2 nimmt ab. Nach Einsetzen 
der Kiementätigkeit ist also das Dottersackgefässnetz geringer und 
enthält, da die Kapillarnetze in Präanal- und Analflosse nun weg- 
fallen, zur Hauptsache sauerstoffarmes Blut. Es ist anzunehmen, 
dass dieses Dotterblut im Dienste der Atmung steht. 

Perca. 

Nach Einsetzen der Atembewegungen (60%) scheint sich kein 
Blut mehr über den Dottersack zu verteilen. Das Gefässnetz ist 
auf eine schmale Blutbahn reduziert. Der frühe, spärliche Dotter- 
kreislauf scheint zur Hauptsache der Atmung zu dienen. 

Corego nus. 

Das Gefässystem auf dem Dottersack ist am 10. pT (70%), wenn 
die Atembewegungen einsetzen, bereits stark abgebaut. Durch- 
blutete Kiemenblättchen treten erst vom 25. pT (85%) an in Er- 
scheinung. Die Dottersackatmung wird durch die Kiemenatmung 
abgelöst. 

Lebistes. 

Am 15. eT (42%) ist die Durchblutung des Dottersackes (mit 
Kapuze) auf ihrem Höhepunkt. 5 Tage später (56%), wenn die 
Brustflossen bereits schlagen (Strömung im perivitellinen Raum), 
ist die Vaskularisierung auf dem Dottersack und in der Kapuze 
bereits stark reduziert. Etwas später (zwischen 56 und 70%) setzen 
die Atembewegungen ein. In den verbleibenden Tagen bis zum 
Schlüpfen (84%) wird fast das gesamte Dottergefässnetz abgebaut. 

Die eventuelle Funktion des embryonalen Dottersackkreislaufes 
von Lebistes als Aufnahmeorgan für mütterliche Nährstoffe müssen 
wir unberücksichtigt lassen, da — wie wir sahen — die Frage 
nicht abgeklärt ist. 

Es scheint, dass der Dottersackkreislauf — mit seiner Erweite- 
rung, der Kapuze — zu einem grossen Teil im Dienste der Atmung 
stehen muss. Es ist bezeichnend, dass die Vaskularisierung stark 



1 Ein Teil des Blutes fliesst zurück in den Rumpf. 

2 Bildet kein Netz mehr, sondern führt in wenigen Gefässen dem ventralen 
Dottersack entlang herzwärts. 



496 Y. KUNZ 

abgenommen hat im Moment, wo die Kiemenatmung tätig ist. Den 
Kiemen muss der Sauerstoff durch die perivitelline Flüssigkeit, die 
durch das rhythmische Brustflossenschlagen nun in ständiger Be- 
wegung ist, zugeführt werden. 

Die embryonale Harnblase sichert durch ihre fortschreitende 
Ausdehnung dem Dottersackkreislauf des Embryos einen dauern- 
den engen Kontakt mit der Follikelwand und damit dem mütter- 
lichen Kreislauf. 

Aus Obigem geht hervor, dass bei allen von uns untersuchten 
Arten dem Dottersackkreislauf — - neben der Dotterresorption — 
vor Einsetzen der Kiemenatmung eine entscheidende Rolle als 
Atemorgan zukommt. 

In diesem Sinne kann auch die Tatsache interpretiert werden, 
dass die beiden Warmwasserfische Pterophyllum und Lebistes ein 
viel ausgeprägteres Dotterportalsystem aufweisen als die Kalt- 
wasserfische Coregonus und Perca. Des weiteren senden Pterophyllum 
und Lebistes in der Zeit vor der Kiemenatmung ihr gesamtes Kör- 
perblut über den Dottersack (sog. erster Kreislauf). Beide Tiere 
benötigen jedoch noch zusätzliche Atemflächen (Präanal- und Anal- 
flosse, bzw. Kapuze). 

4) Beziehung von Leber und Dottersack 

a) Leber. 

Im Anlagestadium liegt die Leber bei allen Arten dem Dotter- 
sack links auf. 

Bei Pterophyllum wächst sie im Laufe der Entwicklung ventral- 
und caudalwärts vor, greift unter dem Enddarm auf die rechte Seite 
über und hüllt die letzten Eiweissdotter- Reste frontodorsal ein. 

Während der Postembryonalphase von Perca schiebt die Leber 
den sich verkleinernden Dottersack auf die rechte Seite. Ihre grösste 
Kontaktfläche liegt entlang der Oelkugel. In den Endstadien hüllt 
die Leber die Oelkugel ein; der Eiweissdotter liegt ihr als dünner 
Strang auf und dehnt sich caudal von ihr wieder aus (Hantelform). 

Die Leber von Coregonus wird während der Embryonalzeit an 
das caudale Ende des Dottersackes verlagert. Sie umwächst in der 
Postembryonalperiode den Eiweissdotter und liegt nach dessen 
Resorption <1<m- Oelkugel bis in die Endphase stets nur caudal an. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 497 

Bei Lebistes findet keine Umwachsung des Dottersackes durch 
die Leber statt. Diese liegt bis ans Ende der Ernbryonalphase dem 
Dottersack auf, ohne dass sich die Kontaktfläche wesentlich ver- 
größert. Nach dem Schlüpfen findet sich die Leber in den einge- 
zogenen Dotterresten eingebettet. 

Ausser bei Lebistes nimmt demnach bei unseren Arten die 
Kontaktfläche Leber/Dottersack während der Entwicklungszeit 
stark zu. 

Speicherung. — Im Stadium 30 — 40% treten bei den un- 
tersuchten Arten stets Vakuolen im Leberparenchym auf, die dann 
weiterhin an Zahl und/oder Grösse zunehmen. In der Zeit kurz vor 
der Futteraufnahme sinkt der Grad der Vakuolisierung merkbar 
ab und bleibt auch in den ersten Fresstadien niedrig. Die Vakuo- 
lisierung erreicht auch am Ende der Entwicklungszeit nicht mehr 
das frühere Ausmass. Wir haben versucht, diese Veränderungen 
in Diagramm II graphisch darzustellen. Werden die Tiere nicht ge- 
füttert, so verschwinden die Vakuolen vollständig aus dem Zellbild. 

Die Studie von Pohlmann (1939) deutet auf eine ähnliche 
Situation hin. Die „plasmaarmen" und ,, plasmareichen" Zellen, die 
sie beschreibt, dürften woh] den vakuolisierten bzw. vakuolenfreien 
Zellen unserer Tiere entsprechen. Sowohl bei Cichlasoma bimacu- 
latum als auch bei C. cutteri hat die Autorin bereits in Frühstadien 
(„nachdem die Vena portae in die Leber eingedrungen ist") Plasma- 
armut beobachtet. Bei ersterem Tier wird das Parenchym während 
der Entwicklungszeit wieder plasmareicher; bei letzterem bleibt 
es „plasmaarm". Trichopodus trichopteris hingegen zeigt während 
der ganzen Entwicklungszeit das Leberplasma gleichmässig über 
die Zelle verteilt und erst nach der Dotterresorption (also wenn 
die Tiere bereits eine Zeit lang fressen) treten „optisch leere, ab- 
gerundete Räume" auf. 

Da im fixierten Schnitt alle alkohol- und wasserlöslichen Substan- 
zen herausgelöst sind, müssen die beobachteten Vakuolen von para- 
plasmatischen Einschlüssen wie Glykogen und Lipoiden herrühren. 

Unsere P.A. S. -Färbungen lassen den Schluss zu, dass es sich 
um Glykogenvorräte handelt, wenn nicht ausschliesslich (Fettfär- 
bungen wurden keine durchgeführt), so doch hauptsächlich: 

1) Die Grösse der Hohlräume geht etwa parallel mit dem Volu- 
men der Glykogenkörner : Coregonus, Pterophyllufn und Lebistes 



498 Y. KUNZ 

mit riesigen Zellvakuolen zeigen überwiegend sehr grosse Glykogen- 
schollen, Perca mit dem fein retikulierten Plasma meist feinere, im 
Plasmaraum verteilte Körner. Wir haben zu wenig Tiere unter- 
sucht, als dass wir sichere Einzelheiten über die Art der Glyko- 
genspeicherung angeben könnten. 

2) Vor der Futteraufnahme konnte ein Absinken der Glykogen- 
reserven — parallel mit der Abnahme der Vakuolisierung — be- 
obachtet werden. Die verringerte Speicherung dauert auch noch 
nach Einsetzen des Fressens eine Weile an, parallel mit der ver- 
minderten Vakuolisierung. 

3) Bei den ungefütterten Tieren (Lebistes und Coregonus), bei 
denen die Lebervakuolen vollständig verschwunden sind, zeigt 
auch der Glykogennachweis durchwegs negative Resultate. 

Im Laufe der Diskussion über die Dotterresorption (s. Abschnitt 
„ Dottersack" p. 487) haben wir gesehen, dass die Jungfische von 
einem gewissen Stadium der Dottersackphase an auf Futterzufuhr 
angewiesen sind. Unsere obigen histologischen Beobachtungen brin- 
gen eine Ergänzung, zeigen sie doch, dass die Tiere bereits vor 
Beginn der Fresstätigkeit „hungern", d. h. ihre Glykogenvorräte 
angreifen. 1 Des weiteren sehen wir, dass erst einige Zeit nach Be- 
ginn der Nahrungsaufnahme die Glykogenspeicherung allmählich 
wieder zunimmt. Die erheblichen Glykogenreserven in der Leber 
sind demnach ein Energiereservoir für die Übergangsperiode von 
Dotternahrung zu Futternahrung. 

b) Leber/ Dottersack- Kontakt. 

Wir haben in der Einleitung die bei Teleostiern beschriebenen 
Splanchnopleura- Verhältnisse im Kontaktgebiet aufgezählt (Fig. t). 

1) Die Leber wird angelegt, bevor das Coelom in den extra- 
embryonalen Raum auszuwachsen beginnt. Die Splanchnopleura 
gleitet in diesem Fall über die Leber hinweg auf den Dottersack. 
Somit grenzt das Leberparenchym direkt an das grosskernige Dot- 
tersacksyncytium = Primärer direkter Kontakt (Wilson 
L891; Chevey 1924). 



1 Bei Lebistes ware noch zu berücksichtigen, dass nicht abgeklärt ist, ob 
seine Embryonen Nährstoffe aus dem mütterlichen Kreislauf beziehen. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



499 



t % 



20 



40 



60 80 100 



PTERO- 
PHYLLUM 




PERCA 



Ausmass der Leber- 
;Vakuoli?ierung | 
I i i 

Gesteigerte Abnahme 

(tes Eivyeissdofters 

gesteigerte Abnahme 
ties Oe^anteils' 



COREGONUS 




t % 20 40 60 

Entwicklungszeit (Embryonal- + Postembryonalzeit) 

Diagramm II. 

Quantitativer Vergleich von Dotterabbau und Vakuolisierung 
(Glykogenspeicherung) der Leber. 



2) Das Mesoderm umwächst den Dottersack, bevor die Leber 
auftritt. Das Darmsystem mit seinen Anhängen, sowie der Dotter- 
sack sind vollständig von der Splanchnopleura umgeben; somit 



500 Y. KUNZ 

wird die Leber durch zwei mesotheliale Zellagen — die Dotter- 
sacksplanchnopleura und die Lebersplanchnopleura — vom Dotter- 
sack getrennt (Ziegler 1882; Henneguy 1888). 

Die weitere Entwicklung kann auf zwei verschiedene Arten vor 
sich gehen (Portmann und Metzner 1929): 

a) Es findet keinerlei Reduktion der Splanchnopleuraschichten 
in der Leber-Dottersack-Kontaktzone statt. 

b) Die zwei trennenden Splanchnopleuralagen reduzieren sich 
auf ein einschichtiges Epithel. Dieses verschwindet im Laufe der 
Entwicklung vollständig, sodass die Leberzellen nun — - wie im 
Fall 1 — unmittelbar dem Dottersacksyncytium aufliegen — Se- 
kundärer direkter Kontakt. 

Unsere Beobachtungen der Postembryonalstadien von Perca 
stimmen mit denjenigen von Chevey (1924) überein; im Schlüpf- 
stadium (44%) grenzen die Leberzellen direkt an das Syncytium 
= primärer direkter Kontakt. 

Für Lebistes, Coregonus und Pterophyllum hätten wir obiger 
Aufstellung eine weitere Variante (2 c) beizufügen: 

Die anfänglich doppelschichtige Splanchno- 
pleura reduziert sich auf eine Zellage. Diese bleibt 
— wenigstens zum grössten Teil — bis zum voll- 
ständigen Schwinden des Dottersackes erhalten. 

Die Splanchnopleura im Kontaktgebiet ist zwischen Leber und 
Dottersacksyncytium eingepresst. Man kann sie histologisch als 
zusammenhängendes Gewebe nur dann verfolgen, wenn bei der 
Aufarbeitung das Syncytium von der Leber gelöst wurde — was 
selten geschieht — , und auch dann nur, wenn das Endothel abge- 
rissen ist, d. h. frei im Zwischenraum liegt. Die Kerne der Splanchno- 
pleura färben sich stark an; das sehr dünne Plasma hingegen 
reagiert nur schwach und nie verschieden vom angrenzenden Plasma 
des Syncytiums; Zellgrenzen sind keine erkennbar. 

Auf das Vorhandensein oder die Abwesenheit der Splanchno- 
pleura im Kontaktgebiet kann also in der Regel nur anhand der 
beobachteten Kerne geschlossen werden. Es müssen sehr viele 
Schnitte von mehreren Tieren des gleichen Stadiums durchge- 
mustert werden (mit Oelimmersion !), bis eindeutig entschieden 
werden kann, ob und wieweit die Splanchnopleuraschichten ab- 
gebaui wurden. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 501 

Die Splanchnopleura des Eingeweidegebietes passi sich der 
Grössenveränderung der Organe, die sie einhüllt, an. Dies scheint 
z. T. durch Veränderungen des Zellvolumens bewerkstelligt zu wer- 
den. Jedenfalls sind die Kernabstände in der Splanchnopleura sehr 
unterschiedlich; im stark verkleinerten Dottersack der letzten 
Phasen z. B. liegen die Kerne streckenweise einander an. Auch im 
Kontaktgebiet tritt dieses Phaenomen, wenn auch nicht so ausge- 
prägt, auf. Fehlen in einem Teil des Kontaktgebietes die Splanchno- 
pleura- Kerne, so können sie bei einem andern Tier gleichen Alters 
am selben Ort stark vertreten sein. Eine gebietsweise Abwesenheit 
der Splanchnopleura- Kerne in der Kontaktzone ist also nicht not- 
wendigerweise einem Gewebeabbau gleichzusetzen, es sei denn, man 
nehme an, dass innerhalb einer Art die Tiere individuell in ver- 
schiedenen Kontaktgebieten „Löcher" in der Splanchnopleura bil- 
den und sie dann wieder schliessen. 

Oft erscheint die Leber im Schnittbild fast blutleer. Endothel- 
zellen von kollabierten Kapillaren können daher im Kontaktgebiet 
mit Splanchnopleura-Zellkernen verwechselt werden. 

Die Aussagen über sekundären direkten Kontakt in Arbeiten, 
die die Leber-Dottersack-Verbindung nur als „Nebenproblem" be- 
handeln, sind also mit Vorsicht aufzunehmen. 

Bei Pterophyllum, das bis in die letzten Stadien eine trennende 
Splanchnopleura besitzt, haben wir die Einwanderung von Chro- 
matophoren in dieses Gebiet beobachtet (Fig. 32). Da die Chroma- 
tophoren eine „endotheliale Affinität" zu haben scheinen (Perito- 
neum, Blutgefässe etc.) fragen wir uns, ob nicht deren Vorhanden- 
sein allein schon auf eine mesotheliale Abgrenzung zwischen Leber 
und Dottersack schliessen lässt. 

Es scheint uns deshalb ungewiss, ob die von Pohlmann (1939) 
beschriebenen Beobachtungen bei Trichopodus trichopterus und 
Cichlasoma bimaculatum wirklich einem sekundären direkten Kon- 
takt entsprechen. Die Autorin erwähnt, dass bei Cichlasoma, nach- 
dem die Splanchnopleura vollständig abgebaut ist, „an einigen 
Stellen ... zwischen den Leberzellen und dem Dottersyncylium 
Streifen von aneinandergereihten Pigmentkörnern liegen". 

Abbau der Splanchnopleura. 

Bei Pterophyllum und Lebistes wird beobachtet, wie sich ausser- 
halb des Kontaktgebietes die Dottersack-Splanchnopleura umwan- 



502 Y. KUNZ 

delt und Zellen ins Coelom abgibt (Fig. 39). Bei Perca liegt die 
Splanchnopleura des Dottersackes in ihrer ganzen Ausdehnung- 
anderen Geweben an, sodass ihr Um- bzw. Abbau schwer zu be- 
obachten ist. Im Coelom von Coregonus können wohl, wenn auch 
spärlich, freie Zellen beobachtet werden. Der sehr langsame Dotter- 
abbau dieses Tieres erschwert eine eindeutige Aussage über ihre 
Herkunft. 

Es wäre interessant abzuklären, ob und inwieweit das „ über- 
flüssig" gewordene Dottersackmesothel noch andere Umwandlun- 
gen erfährt. Es wäre denkbar, dass es zur Gefäss- und Blutbildung 
herangezogen würde. In diesem Zusammenhang seien die Arbeiten 
von Colle-Vandevelde (1961, 1962) erwähnt, in denen ausgesagt 
wird, dass bei Lebistes und Pterophyllum — entgegen der klassi- 
schen Theorie für Teleostier — die ersten Blutinseln auf dem 
Dottersack entstehen. Morphologische und histochemische Unter- 
suchungen an Lebistes zeigten, dass die Differenzierung des Blutes 
während der Epibolie im Umwachsungsrand beginnt. Bei Ptero- 
phyllum wurden histologisch die ersten Blutzellen erst nachge- 
wiesen, als der Blastoporus praktisch geschlossen war. Sie finden 
sich um den Terminalknoten gruppiert. 

Im Kontaktgebiet wird die doppelte Zellage bereits in 
den ersten Tagen nach der Leberanlage auf eine Schicht vermindert, 
und diese Reduktion schreitet mit dem Vorwachsen der Leber ent- 
sprechend fort. Nachdem wir die oben beschriebenen Phaenomene 
der Abkapselung von Zellen entlang der Leber-Dottersackgrenze 
nicht angetroffen haben, scheint es uns möglich, dass diese Splanch- 
nopleurazellen für die Gefässbildung in der Leber herangezogen 
werden. Zahlreiche Beobachtungen von spindelförmigen Kernen, 
die aus dem Kontaktgebiet teilweise ins Parenchym ragen, könnten 
für diese Annahme sprechen. Auch die von Portmann und Metzner 
(1929) und auch von uns gemachten Beobachtungen, dass die Leber- 
gefässe oft ohne sichtbare Endothelwand auf den Dotter münden, 
konnten damit eine Erklärung finden. Vielleicht ist der von Port- 
\i \\N und Metzner beschriebene vollständige Abbau der Splanch- 
nopleura ein Ausdruck dafür, dass während der langen Dottersack- 
zeit ihrer Tiere sämtliches Splanchnopleuramaterial im Kontakt- 
gebiet laufend für die Gefässbildung in der Leber benötigt wird. 

Wenn auch hei Coregonus, Pterophyllum und Lebistes die Splanch- 
nopleura im Konfaktgebiet bis in die Endphase der Entwicklungs- 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 503 

zeit erhalten bleibt, so ist doch die Verbindung zwischen Leber- 
parenchym und Dottersacksyncytium weit „inniger" als zwischen 
dem Dotter und anderen aufliegenden Organen. So erlaubt die 
bloss einschichtige Splanchnopleura ein zahnartiges Vorstossen von 
Leberzellgruppen in den Dottersack, während z. B. die Kontakt- 
fläche von Pankreas und Dottersyncytium vergleichsweise glatt 
bleibt. Leber und Syncytium müssen sich in die Splanchnopleura 
„teilen". Schrumpft durch die histologische Aufarbeitung der Dotter 
oder wird die Leber abgelöst, so bleibt, hauptsächlich in den End- 
stadien, die dazwischenliegende Splanchnopleura in der Regel an 
keinem der beiden Organe hängen, sondern zerreisst. Wird bei 
lebenden, narkotisierten Coregonen der Dottersack entfernt, so 
haftet die Leber diesem stets an. Bei Lebistes jedoch, wo die Be- 
rührungsfläche klein bleibt, kann die Leber leicht abgelöst werden. 

Weitere histologische Beobachtungen im Kontaktgebiet. 

In verschiedenen Arbeiten über den direkten Leber-Dottersack- 
Kontakt wurden weitere histologische Besonderheiten im Kontakt- 
gebiet beschrieben, die wir durch eigene Beobachtungen ergänzen 
können : 

So beobachtet Wilson (1891), wie bei S err anus atrarius das 
Dottersacksyncytium, das früher als dünne Schicht den Dotter 
umgab, nun den Dotter durchziehe. Ferner hätten sich die Dotter- 
kerne (seine „Periblastkerne") derart verändert, dass zwischen 
ihnen und den Leberzellen nur noch ein kleiner Unterschied bestehe; 
die ersteren seien ferner nicht länger auf die Peripherie des Dotters 
beschränkt. Des weiteren beobachtete er: „the outlines of the liver 
cells adjacent to the yolk can not be made out". 

Chevey (1924) bestätigte bei Perca, dass sich das ehemals 
dünne Dottersyncytium zu verdicken beginne. Des weiteren be- 
schreibt er den innigen Kontakt des Syncytiums (périblaste) einer- 
seits mit den Leberzellen, anderseits mit dem Dotter. Die Leber- 
zellen seien „sans cloison et librement ouvertes" gegen das Syncy- 
tium zu. Auf der entgegengesetzten Seite gehe die Syncytiumzone 
„insensiblement" in den eigentlichen Dotter über. Weiterhin be- 
obachtete er, dass stets mehrere der gegen das Syncytium offenen 
Leberzellen in Mitose seien. 

Auch Portmann und Metzner (1929) wiesen einen innigen 
Kontakt zwischen Leberzellen und angrenzendem Syncytium nach 



504 Y. KUNZ 

(beim Lachs ausgeprägter als beim Hecht). Bei Salmo münden 
auch die Blutkapillaren der Leber frei, d. h. ohne Endothel, in 
das Syncytium. 

Es lag nahe, diesen morphologischen Beobachtungen eine phy- 
siologische Deutung zu geben und in der Folge die Leber als 
Dotterresorptionsorgan aufzufassen. 

So gelangt Wilson (1891) zur Schlussfolgerung: ...„it is very 
evident that the liver is absorbing the yolk and periblastic proto- 
plasm''. 

Auch Che ve y (1924) folgert (p. 140) „le foie joue donc un rôle 
embryonnaire transitoire bien spécial, rôle de résorption du vitellus". 

Portmann und Metzner (1929) betonen in ihrer Arbeit ab- 
schliessend, dass sie die physiologische Seite des Dotterproblems 
übergangen hätten, und — indem sie ihre Resultate mit denjenigen 
von Chevey verglichen — „so bedeutend wie beim Barsch wird 
die Rolle der Leber in den von uns untersuchten Fällen nicht. 
Aber auch die Larven von Hecht und Lachs zeigen längere Zeit 
einen engen Leber-Dotterkontakt, dessen Bedeutung für die Dotter- 
resorption sicher nicht gering ist". 

Vergleichen wir nun unsere eigenen Beobachtungen im Leber- 
Dottersack- Kontaktgebiet mit den Resultaten der obigen Autoren, 
so ergibt sich ein Bild, das von den eben erwähnten Interpreta- 
tionen stark abweicht. 

Auch die Schnitte unserer Tiere zeigen, dass sich das Syncy- 
tium im Laufe der Entwicklung stark verbreitert (s. Abschnitt 
Dottersack). Diese „Massenzunahme" ist jedoch nur eine relative, 
und auf den vergleichsweise schnelleren Abbau des übrigen Dotter- 
sackinhaltes zurückzuführen; sie ist keineswegs auf die Leber- 
Dottersack-Grenze beschränkt. 

Bei Pterophyllum, Coregonus und besonders bei Lebistes kann 
man die Dotterpassage durch das Syncytium beobachten. In den 
Anfangsstadien liegen wenige Dotterkugeln im Syncytium. Wenn 
im Verlaufe der Postembryonalphase der Dotter stark ab- und das 
Syncytium relativ zunimmt, werden mehr und mehr Dotterschollen 
im Syncytium eingebettet. Dies dürfte das Bild sein — jedoch mit 
einer anderen Interpretation — das Chevey das „Hineindiffun- 
dieren" des Syncytiums nennt. Dieses Phaenomen kann auf der 
gesamten Dottersackoberfläche verfolgt werden; auch ist es keines- 
falls ausgeprägter im Leber-Dotter- Kontaktgebiet. Bei Lebistes ist 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 505 

im Gegenteil die Beladung des Syncytiums mit Dotterschollen und 
Oelkugeln im dorsalen Gebiet — also dort, wo der Dottersack an 
die Eingeweide (Leber) grenzt — stark vermindert im Vergleich 
zur übrigen Dottersackoberfläche. 

Alle anderen von uns beobachteten Veränderungen, die mit 
dem Dotterabbau in Beziehung stehen, finden sich im Kapitel 
..Dottersack". Nie sind sie auf die Leber-Dottersack-Kontaktfläche 
beschränkt oder dort ausgeprägter. 

Wie im nämlichen Kapitel ausführlich beschrieben, machen die 
Dotterkerne auch bei unseren Tieren tiefgreifende Verände- 
rungen durch. In keinem Fall jedoch erlangen sie eine Aehnlichkeit 
mit den Leberzellen, wie Wilson es angibt. 

Die Leberzellen entlang der Dottersack-Leber- Kontakt- 
fläche unterscheiden sich — nach unseren Aufarbeitungs- und 
Färbemethoden — bei keiner der von uns untersuchten Tierarten, 
in keinem Entwicklungsstadium vom übrigen Leberparenchym. 
Auch die Mitosenhäufigkeit an dieser Stelle, die von Ghevey be- 
tont wurde, konnten wir weder bei der von ihm beschriebenen 
Perca noch bei den anderen Arten bestätigen. 

Nach unseren Beobachtungen (s. Kapitel ..Leber") nehmen die 
paraplasmatischen Einschlüsse während der Dotterresorptions- 
phase stark an Umfang und/oder Zahl zu und gegen den Zeitpunkt 
des Beginns der Futteraufnahme (relativer Hungerzustand) wie- 
derum ab. Dieses Phaenomen verteilt sich jedoch gleichmässig über 
die Drüse; die dotternahen Leberzellen zeichnen sich in keiner 
Weise aus. » 

Bei Lebistes, Coregonus und Pterophyllum können sich, da die 
Splanchnopleura erhalten bleibt, die Leberzellen nicht gegen den 
Dottersack „öffnen"'. Auch unsere Nachuntersuchungen an Perca 
— Tier mit primärem, direktem Leber-Dottersack- Kontakt — er- 
gaben, dass sich stets das Lebercytoplasma vom angrenzenden Syn- 
cytiumplasma unterscheiden lässt (Fig. 37 a). Der von Che ve y an 
Perca beschriebene langsame Übergang von Leber- zu Syncytium- 
plasma beruht auf einer falschen Interpretation der Schnittbilder 
(s. p. 481). 

Anhand unserer histologischen Beobachtungen können wir also 
bei keiner der von uns untersuchten Tierart — auch nicht bei 
Perca mit dem direkten Leber-Dottersack- Kontakt — folgern, dass 
die Leber den Dotter resorbiere. Auch die Veränderungen des 



506 



Y. KUNZ 



Dottergefässystems lassen keinen entsprechenden Schluss zu: Eine 
gesteigerte Abnahme der Vaskularisierung des Dottersackes über- 
deckt sich stets — wie wir sahen — zeitlich mit dem Beginn der 
Kiemenatmung. Der Dotterkreislauf bleibt aber bis in die letzten 
Resorptionsphasen erhalten. Nur bei Perca scheint es, dass bei 
noch reichlichem Dottervorrat der Dotterkreislauf fast ganz ver- 
schwindet. Wohl ist, wie wir oben zeigten, bei allen unseren Arten 
ausser Lebistes der Leber- Dottersack- Kontakt sehr innig; auch ver- 
mehrt sich die Kontaktfläche im Verlaufe der Entwicklung sehr 
stark; aus diesen Resultaten allein können aber keine Hypothesen 
aufgestellt werden. Ob bei unseren Tierarten im Leber-Dotter- 
Kontaktgebiet ein chemischer Austausch stattfindet — sei es nun 
eine direkte Resorption von Dottermaterial oder, was wir eher 
vermuten, eine Abgabe von proteolytischen oder fettabbauenden 
Fermenten durch die Leber — können nur neue Untersuchungen 
abklären. 




0.5 mi 



Fig. 14. 
Coregonus, 30. eT, Querschnitt. □ Ausschnitt Fig. 26. 




Fig. 15. 
Coregonus, Schlüpftag (60. eT), Sagittalschnitt. QZ] Ausschnitt Fig. 27. 




Fig. 16. 
Coregonus, 15. pT, Sagittalschnitt. □ Ausschnitte Fig. 28 a und Fig. 28 b. 




^m^^, 





Fig. 17. 
Coregonus, 25. pT, Sagittalschnitt. Q~J Ausschnitt Fig. 29 a. 




0.5 mm 

Fig. 18. 
Pterophyllum, Schlüpftag (2. eT), Querschnitt. □ Ausschnitt Fig. 30. 




OJ2 m.m\ 
Fig. 19. 
Pterophyllum, 8. pT, Querschnitt. □ Ausschnitte Fig. 32 und Tig-. 39. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



509 




0.5 mm 

Fig. 20. 
Lebistes, 10. eT, Querschnitt. □ Ausschnitt Fig. 33. 




0. 5 m m 

Fig. 21. 
Lebistes, 25. eT (in Eihülle), Sagittalschnitt. □ Ausschnitt Fig. 34 (30. eT). 



Rev. Suisse de Zog-l., T. 71, 1964. 



30 



510 



Y. KUNZ 




0.5 mm 

Fig. 22. 
Lebisles, Schlüpftag (30. eT), Querschnitt. 




0.2 m m 

Fig. 23. 

Perca, Schlüpftag (11. eT), 
Querschnil I . 
Ausschnitt Fig. .'{<">. 




WG 



0.2 



Fig. 24. 
pT (Querschnitte). 



a) Oelkugel-Region ; 

b) F iweissdotter- Region (caudal von a.) 
["H Ausschnitt Fig. 37 a. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



511 




0.2 mm 



Fig. 25. 

Perca, 10. pT, Sagittalschnitt. 

Mitteistrang des hanteiförmigen Dotters auf Sagittalebene projiziert. 

I j Ausschnitt Fig. 38 a ; Schnittrichtung Fig. 38 b. 




! 50/u j 

Fig. 26. . 

Coregonus, 30. eT, 

Detailzeichnüng aus Fig. 14. 

Splanchnopleura im Kontaktgebiet meist 

noch doppelt. 




Fig27 



Fig. 27. 

Coregonus, Schlüpftag (60. eT). 

Detailzeichnung aus Fig. 15. 

Splanchnopleura einschichtig. 

Leberzellen stärkstens vakuolisiert. 



512 



Y. KUNZ 



Fig 28 a 




Fig. 28. 
Coregonus, 15. pT. Détailzeichnung aus Fig. 16. 

a) Splanchnopleura einschichtig. Vakuolen in Leberzellen vermindert. 

b ) Struktur des Oelkugel-Syncytiums. 



Fig. 29. 
(soregonus, 25. pT. Detailzeichnung aus Fig. 17. 

a) Kontaktzone mit Blutgefässen und Bindegewebe. Vakuolen in Leberzellen 

verschwunden. 
I>) Kometenförmige Kerne im Oelkugel-Syncytium, „Köpfe" gegen das 

Zentrum weisend. 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



513 



? .*? +il ^ -j' i^* V . J.V.. 



Le, Fig 30 



^ 







;>^ÌÉÉÉ^ 






C/ir 




Flg32 



Fig. 30. 

Pterophyllwn, Schlüpf tag (2. eT), Detailzeichnung aus Fig. 18. 

Splanchnopleura im Kontaktgebiet doppelt. 

Fig. 31. 
Pterophyllum, 4. pT. 
Splanchnopleura einschichtig. Leberzellen stark vakuolisiert. 

Fig. 32. 

Pterophyllum, 8. pT, Detailzeichnung aus Fig. 19. 

Chromatophoren im Kontaktgebiet. Nur noch vereinzelt Vakuolen in tien 

Leberzellen. Kometenförmige, radial gerichtete Dotterkerne. 



Le 



M.Fig34 




Fig 35 



Fig. 33. 

Lebistes, 10. eT, Detailzeichnung' aus Fig. 20. 

Splanchnopleura im Kontaktgebiet z. T. noch doppelt. 

In den Leberzellen bereits vereinzelt Vakuolen. 

Fig. 34. 

Lebistes, 30. eT, Detailzeichnung aus Fig. 21. 
Splanchnopleura einschichtig. Leberzellen stark vakuolisiert. 

Fig. 35. 

Leb isles, 5. pT. 

Splanchnopleura einschichtig. Leberzellen noch Leicht vakuolisiert. 



Fig.36 




Fig. 36. 
Perca, 1. pT, Detailzeichnung aus Fig. 23. 
Keine Splanchnopleura im Kontaktgebiet. 
Vereinzelte Vakuolen in den Leberzellen. 

Fig. 37. 
Perca, 4. pT. 

a) Detailzeichnung aus Fig. 24 a. Keine Splanchnopleura im Kontaktgebiet. 
Leberzellen stark vakuolisiert. 

b) gleiche Region wie a), Kontaktgebiet jedoch tangential geschnitten. 

Fig. 38. 
Perca, 10. pT, Detailzeichnungen aus Fig. 25. 

a) Keine Splanchnopleura im Kontaktgebiet. Leberzellen mit vielen klei- 
nen Vakuolen. Im Syncytium Dotterkern an Dotterkern. 

b) Quergeschnittener Mittelstrang des Dotters. Syncytium mit Kernen an- 
gefüllt. 



516 



Y. KUNZ 



>^r 












Fig39 




20ju 

Fi g. 39. 

Abbau der Splanchnopleura bei Pierophyllum (8. pT), 
Lage der Schnitte s. Fig. 19 | [ . 
oben iiik] Mule; Ablösung aus dem Zellverband; 
unten : freie Zellen. 



Bedeutung der Signaturen auf Fig. 14 - Fig. 25 : 
•^vjfjjjj Eiweissdotter mit 
•;- ,: ;:vÄ*i Leber 



Syncytium 
Pankreas 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 



517 



Verzeichnis der Abkürzungen auf den Figuren. 



A 


Atrium 


La 


Labyrinth 


M 


Analflosse 


Le 


Leber 


Am 


Arteria mesenterica 


M 


Muskeln 


Ac- 


Aorta 


Me 


Mesencephalon 


Aii 


Auge 


Mi 


Milz 


Ba 


Bauchflossenanlage 


Mt 


Mitose 


Bf 


Brustflosse, bzw. -anläge 


N 


Niere 


Bg 


Blutgefäss 


Nr 


Neuralrohr 


Ch 


Chorda 


Ok 


Oelkugel 


Chr 


Chromatophor 


Pf 


Präanalflosse 


Da 


Darm 


Sb 


Schwimmblase 


DC 


Ductus Cuvieri 


Sf 


Schwanzflosse 


Dk 


Dotterkern 


So 


Somatopleura 


Do 


Dotter 


Sp 


Splanchnopleura 


G 


Gallenblase 


Sv 


Sinus venosus 


Gk 


Gallenkapillare 


Sy 


Syncytium 


Hb 


Harnblase 


V 


Ventrikel 


Hd 


Haftdrüse 


Ve 


Vena caudalis 


Hz 


Herz 


Vca 


Vena cardinalis anterior 


K 


Kapuze 


Vcp 


Vena cardinalis posterior 


Iva 


Kiemenarterie 


Vh 


Vena hepatica 


Ki 


Kiemen 


Ys 


Vena subintestinalis 




— 


WG 


Wolff' scher Gang 



ZUSAMMENFASSUNG 



Die Arbeit beschreibt und vergleicht die Entwicklungsabläufe 
während der Dottersackphase von Coregonus alpinus, Pterophyllum 
scalare, Lebistes reticulalus und Perca fluviatilis. 

Dabei wurden die folgenden Organe besonders berücksichtigt: 

1) Dottersack. Seine Beziehungen zum Jungtier, bzw. Em- 
bryo und seine Struktur — speziell das Verhältnis zwischen Oel 
und Dotter, das Syncytium, die Splanchnopleura — wurden be- 
handelt. Dabei ergab sich: 

a) Das Oel verschwindet später, oder jedenfalls langsamer, als 
der viskose Dotter aus dem Dottersack. Die Funktion der 
Oelkugel wird diskutiert. 

b) Die Futteraufnahme setzt geraume Zeit vor Ende der Dotter- 
sackphase ein und hängt nicht von der Quantität sondern 



518 Y. KUNZ 

entscheidend von der Qualität der Dotterreste ab. Diese 
frühe Futteraufnahme erweist sich als obligatorische Über- 
gangsphase zwischen Dotterernährung und freiem Leben. 

c) Die im Syncytium liegenden riesigen Kerne machen eigen- 
tümliche Verformungen durch, die bei Pterophyllum beson- 
ders ausgeprägt sind. 

2) Die Beziehungen zwischen Dottersack und Leber wurden 
besonders hervorgehoben. Es zeigte sich: 

a) Die Leber liegt bei allen vier Arten im Anlagezustand links 
neben dem Darm dem Dotter auf. Sie umwächst dann 
— ausser bei Lebistes — den Dottersack auf verschiedene 

Weise. 

b) Bereits nach dem ersten Drittel der Entwicklungszeit (Em- 
bryonal- -j- Postembryonalzeit) beginnt die Drüse Speicher- 
stoffe (Glykogen) einzulagern. Vor Einsetzen der Fresstätig- 
keit werden diese Vorräte zu einem grossen Teil abgebaut. 

c) Bei Pterophyllum, Lebistes und Coregonus ist die Leber im 
Anlagezustand vom Dotter durch eine doppelte Splanchno- 
pleuraschicht getrennt ; diese reduziert sich in den folgenden 
Tagen auf eine einzige Zellage und bleibt erhalten. Bei den 
zwei erstgenannten Arten zeigt die Dottersplanchnopleura 
ausserhalb des Leberbereiches Veränderungen, während de- 
nen sie Zellen ins Coelom abgibt. 

d) Bei Perca liegt die Leber vom Zeitpunkt der Anlage an 
direkt — also ohne trennende Splanchnopleuraschichten — 
dem Dotter auf. 

e) Ergebnisse der Prüfung des Leber-Dottersack- Kontaktes. 
Der von einigen Autoren angegebene enge Kontakt und die 
vermuteten physiologischen Beziehungen sind von uns in 
keinem Fall beobachtet worden. 

3) Der Dotterkreislauf, seine Blutzufuhr und Kapillari- 
Bierung, zeigten folgende Eigenheiten: 

a) Coregonus und Perca senden nur Leberblut über den Dotter- 
sack. Bei Pterophyllum und Lebistes nimmt in den Anfangs- 
stadien das gesamt«' venose 4 Kürperblut seinen Weg über 
den Dottersack; bei beiden Tieren nimmt der Anteil der 



ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 519 

Venae hepaticae am Dottergefässnetz während der Ent- 
wicklung stark zu. 
b) Pterophyllum und Lebistes zeigen zusätzliche, in den Dotter- 
kreislauf eingeschaltete Gefässnetze. 

4) Anhand der Ausbildung des Gefässnetzes wurde versucht, 
die Atemfunktion des Dotterkreislaufes abzugrenzen. 

5) Ein Vergleich der Entwicklungsverläufe aller vier Species 
zeigte, dass bei der von Art zu Art stark verschiedenen Ent- 
wicklungszeit (Pterophyllum 10, Perca 25, Lebistes 36, Coregonus 
100 Tage) im gleichen relativen Zeitpunkt die Leber angelegt und 
der Dotterkreislauf ausgebildet ist. Anlässlich dieser Untersuchun- 
gen erwies sich das erste Auftreten von Augenpigment, das zeitlich 
mit der Leberanlage zusammenfällt, als ein besonders markanter 
Fixpunkt für den Entwicklungsvergleich. 



RÉSUMÉ 

Ce travail décrit les structures transitoires de la nutrition 
embryonnaire et postembryonnaire chez quelques téléostéens, par- 
ticulièrement le sac vitellin et la circulation vitelline. 

1) Sac vitellin. 

a) Les gquttes huileuses disparaissent plus tard — ou plus len- 
tement — que la masse vitelline proprement dite. La fonc- 
tion de la partie huileuse est discutée. 

b) L'alimentation commence bien avant que le vitellus soit 
complètement résorbé. Ce début précoce de l'alimentation 
ne dépend pas de la quantité, mais de la qualité du vitellus. 
Il est une transition indispensable entre les phases embryon- 
naire et libre. 

c) Les très grands noyaux du syncytium vitellin présentent 
des formes extrêmement variées, tout particulièrement chez 
Pterophyllum. 

2) Les relations du foie avec le sac vitellin. 

a) L'ébauche du foie se trouve située sur le vitellus et placée 
à gauche du plan sagittal de l'embryon. Chez toutes nos 



520 Y. KUNZ 

espèces sauf Lebistes, la glande envahit, au cours du déve- 
loppement, la masse vitelline. 

b) Déjà après un tiers de la période de développement (phases 
embryonnaire + postembryonnaire) le foie commence à se 
charger de réserves (glycogène), qui sont largement exploi- 
tées avant le commencement de l'alimentation. 

c) Chez Pterophyllum, Lebistes et Coregonus l'ébauche du foie 
est isolée du vitellus par deux couches de splanchnopleure; 
celles-ci sont réduites par la suite à un seul feuillet qui 
subsiste. La splanchnopleure hors de la région du contact 
foie/vitellus fournit des cellules libres qui se trouvent répan- 
dues dans le coelome. 

d) Perca montre un contact direct; en aucun moment la 
splanchnopleure ne s'interpose entre le foie et le vitellus. 

e) L'union intime entre les cellules hépatiques et le syncytium 
vitellin, décrite par quelques auteurs et interprétée comme 
une résorption du vitellus par le foie, n'existe chez aucune 
de nos espèces. 

3) Circulation vitelline. 

a) Le sac vitellin de Coregonus et Perca n'est irrigué que par 
du sang veineux provenant du foie. Chez Pterophyllum et 
Lebistes tout le sang veineux passe par la surface du sac 
vitellin dans les phases premières; au cours du développe- 
ment la part du sang fourni par les veines hépatiques aug- 
mente. 

b) La circulation vitelline de Pterophyllum et Lebistes montre 
des réseaux sanguins supplémentaires. 

4) Nous avons essayé de préciser la fonction respiratoire de la 
circulation vitelline. 

5) l/i comparaison des différentes ontogenèses a démontré que 
malgré une durée très variée: Pterophyllum 10, Perca 25, Le- 
bistes 36, Corro,,,, us 100 jours -- le foie est ébauché et la circula- 
tion vitelline esl constituée à la même époque relative. L'apparition 
•l" pigmenl dans les yeux nous a offerì un point fixe très marqué 
1,1 utile pour établir une comparaison des étapes du développement. 






ENTWICKLUNG BEI TELEOSTIERN 521 



SUMMARY 



This paper describes and compares the development of different 
teleosts during the yolk sac phase, with special emphasis on the 
yolk sac, liver and vitelline circulation. 

1) Yolk sac. 

a) The oil disappears later, or more slowly, than the viscous 
yolk. The function of the oil is discussed. 

b) The uptake of food starts a considerable time before the 
end of the yolk sac phase; the onset does not depend on 
the quantity but on the quality of the remaining yolk. 
This early beginning of food uptake proves indispensable 
for the transition between yolk sac phase and free life. 

c) The large nuclei within the yolk sac syncytium undergo 
peculiar deformations which are particularly striking in 
Pterophyllum. 

2) Relationship between yolk sac and liver. 

a) The newly formed liver lies on the yolk sac, to the left of 
the intestine. It then grows round the yolk in various 
ways (Lebistes behaves differently). 

b) Already after one third of the developmental time (em- 
bryonic period + postembryonic period), the liver is seen 
depositing glycogen. These deposits are largely used up 
before food uptake begins. 

c) In Pterophyllum, Lebistes and Coregonus, the liver primor- 
dium is separated from the yolk sac by a double layer of 
the splanchnopleur, which is later reduced to one sheet. 
The latter persists to the end of the yolk sac phase. In 
the two former species, the decay of the yolk sac splanchno- 
pleur outside the liver region has been observed giving off 
free cells into the coelom. 

d) The liver of Perca is never separated from the yolk by the 
splanchnopleur. 

e) The intimate contact of liver and yolk observed by some 
authors, and interpreted as the liver absorbing the yolk, 
has not been observed in any of our specimens. 



522 Y. KUNZ 

.')) Blood circulation of the yolk sac. 

a) All the yolk sac vessels of Coregonus and Perca are hepatic 
veins. In the early stages of Pterophyllum and Lebistes all 
the venous blood passes over the yolk. During develop- 
ment that part of the blood which comes from the liver, 
increases. 

b) The yolk circulation of Pterophyllum and Lebistes shows 
additional networks of blood vessels. 

4) We have attempted to define the limits of the respiratory 
function of the yolk circulation. 

5) The comparison of the different ontogenèses shows that, 
while the developmental times vary very largely (Pterophyllum 10, 
Perca 25, Lebistes 36 and Coregonus 100 days), the liver is estab- 
lished and the yolk circulation formed at the same relative period. 
The appearance of the eye pigment has proved to be a very marked 
and useful point of reference for comparing the different steps of 
development. 



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— 1891. Die biologische Bedeutung der amitotischen (direkten) Kern- 

teilung im Tierreich. Biol. Zbl. 11: 372-389. 

— 1902. Lehrbuch der vergleichenden Entwicklungsgeschichte der nie- 

deren Wirbeltiere. VI. Teleostier. G. Fischer, Jena, 
pp. 169-218. 



N° 


12. 


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13. 


X° 


14. 


N° 


15. 


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X' 3 


21. 


X° 


02. 


N» 


•23. 



Tschumi, P. A. Die Evolution der Gliedmassen in entwicklungsphy- 
siologischer Perspektive. Mit 5 Textabbildungen 215-236 

Michel, Franz. Erste Ergebnisse vergleichender Messungen am Schädel 
des eiszeitlichen, in der Schweiz gefundenen Murmeltiers Marmota 
marmota. Mit 1 Textabbildung und 8 Diagrammen 237-254 

Fyg, W. Eine eigenartige Entwicklungsanomalie der Honigbiene (Apis 

mellifica). Mit 5 Textabbildungen 255-266 

Eakin, Richard M. Development of the third eye in the lizard Scelo- 

porus occidentalis. With seven text figures 267-286 

WiTscHi, Emil and Savio Munemitsu. Fetal stage of a male pseudo- 
hermaphrodite. With 1 text figure and 2 plates 287-298 

Hediger-Zurbuchen, H. und K. Einige ungewöhnliche Lokomotions- 

weisen bei Säugetieren. Mit 9 Textabbildungen 299-310 

JÉQuiEK, Jean-Pierre. Etude écologique et statistique 'je la faune ter- 
restre d'une caverne du Jura Suisse au cours d'une année d'obser- 
vation. Avec 12 figures, 5 planches et 2 plans hors texte .... 313-370 

Dubois, Gorges. Contribution à l'étude des Trématodes de Chirop- 
tères. Avec 3 figures dans le texte 371-382 

Gisix, Hermann Collemboles d'Europe. VI. Avec 17 fisures dans le 

texte 383-400 

Matthey, Robert. Etudes sur les chromosomes d'EUobius lutescens 
(Mammalia — Murìdae — Microlinoe). Avec 17 figures dans le 
texte 40 1-4 lu 

Besuchet, Claude. Psélaphides paléarctiques Espèces nouvelles et 

notes synonymiques. II (Coleoptera). Avec 35 figures dans le texte 411-444 

Kukz, Yvette. Morphologische Studien über die embryonale und post- 
embryonale Entwicklung bei Teleostiern mit besonderer Berück- 
sichtigung des Dottersysteins und der Leber. Mit 39 Textabbildungen 445-525 



PUBLICATIONS 
DU MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 

En vente chez GEORG & Gie, libraires à Genève. 
CATALOGUE DES INVERTÉBRÉS DE LA SUISSE 



Fase. 
Fase. 
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1. SARCODINÉS par E. Penard Fr. 

2. PHYLLOPODES par Th. Stingelin 

3. ARAIGNÉES par R. de Lessert 

4. ISOPODES par J. Carl 

5. PSEUDOSCORPIONS par R. de Lessert 

6. INFUSOIRES par E. André 

7. OLIGOCHÈTES par E. Piguet et K. Bretscher 

8. COPÉPODES par M. Thiébaud 

9. OPILIONS par R. de Lessert 

10. SCORPIONS par R. de Lessert 

11. ROTATEURS par E.-F. Weber et G. 

12. DÉCAPODES par J. Carl 

13. ACANTHOCÉPHALES par E. André 

14. GASTÉROTRICHES par G. Montet 

15. AMPHIPODES par J. Carl 

16. HIRUDINËES, BRANCHIOBDELLES 

et POLYCHÈTES par E. André 

17. CESTODES par 0. Fuhrmann 

18. GASTÉROPODES par G. Mermod 



Montet 



12.— 
12.— 
42.— 

8.— 
5.50 
18.— 
18.— 
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3.50 
38.— 
11.— 
11.— 
18.— 
12.— 

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LES OISEAUX DU PORT DE GENÈVE EN HIVER 
par F. de Schaeck 
Avec 46 figures dans le texte. Fr. 6. — 

En vente au Muséum d'Histoire naturelle de Genève. 

CATALOGUE ILLUSTRÉ DE LA COLLECTION LAMARCK 
APPARTENANT AU MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 
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COLLKMBOLENFAUNA EUROPAS von H. GISIN 

:n2 Seilen, 554 Abbildungen Fr. 24 



I WIM! I M I. I.N si issi; 



ïU) 



Tome 71 



Fascicule 3 (N™ 24-35) Septembre 1964 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

ANNALES 

DE LA 

SOCIÉTÉ SUISSE DE ZOOLOGIE 

ET DU 

MUSÉUM D'HISTOIRE NATURELLE DE GENÈVE 

MAURICE BEDOT 

fondateur 

PUBLIÉE SOUS LA DIRECTION DE 

EMILE DOTTRENS 
Directeur du Muséum d'Histoire naturelle de Genève 

AVEC LA COLLABORATION DE 



HERMANN GISIN 

Conservateur des arthropodes 

et 

EUGÈNE BINDER 

Conservateur des invertébrés 



Ce fascicule renferme les travaux présentés à V Assemblée 
générale de la Société suisse de Zoologie tenue à Zurich 

les 11 et 12 avril 1964 
à V Institut de Zoologie de VEcole polytechnique fédérale 




\vU8RAff< 



GENÈVE 



IMPRIMERIE KUNDIG 
1964 



N° 


G. 


V J 


7. 


N o 


8 


N° 


9, 


V- 


10, 


X" 


1 1. 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 

Tome 71. En cours de publication. 



Pages 

Lehmann, F. E. Die Arbeiten F. Baltzers in der Dekade 1950-1960 als 
Wegweiser zur Problematik des genetisch-entwicklungsphysiolo- 
gischen Evolutionsgeschehens. Geleitworte des Zoologischen Ins- 
tituts der Universität Bern zum 12. März 1964, dem 80. Geburtstage 
von Prof. F. Baltzer 1-8 

Hu beb, W. und P. A. Tschumi. Verzeichnis der Publikationen von 

F. Baltzer 9-20 

\" 1. Runnstböm, John, Sven Höbstadius, Janis Immers and Molly Fudge- 
Mastbangelo. An analysis of the role of sulfate in the embryonic 
differentiation of the sea urchin ( Paracentrotus lividus). With 
17 text figures 21-54 

N° 2. Bbachet, J. Nouvelles observations sur les hybrides létaux entre 

Batraciens et entre Echinodermes 55-74 

N° 3. Wolff, Etienne, Théodore Lender et Catherine Zilleb-Sengel. Le 
rôle de facteurs auto-inhibiteurs dans la régénération des Planaires 
(Une interprétation nouvelle de la théorie des gradients physiolo- 
giques de Child). Avec 14 figures dans le texte 75-98 

N° 1. IIadobn, Ernst. Bedeutungseigene und bedeutungsfremde Entwick- 
lungsleistungen proliferierender Primordien von Drosophila nach 
Dauerkultur in vivo. Mit 6 Textabbildungen 99-116 

N° 5. Tiedemann, Hildegard und Heinz Tiedemann. Das Induktionsver- 
inösen gereinigter Induktionsfaktoren im Kombinationsversuch. 
Mit 6 Textabbildungen 117-138 

Toivonen, Sulo, Tapani Vainio and Lauri Saxén. The Effect of Acti- 

nomycin D on Primary Embryonic Induction. With 4 text figures 139-146 

Chen, P. S. und A. Fischer. Zur Entwicklung der xenoplastischen 

Augenchimären. Mit 13 Textabbildungen 147-166 

Tardent, Pierre. Der Sauerstoff-Verbrauch normalerund regenerieren- 
der Hydrocauli von Tubularia. Mit 4 Diagrammen 167-182 

Lüscher, M. und M. Wyss-Huber. Die Adenosin-Nukleotide im Fett- 
körper des adulten Weibchens von Leucophaea maderae im Laufe 
des Sexualzyklus. Mit 1 Diagramm 183-194 

NowiNsKi, Wiktor W. and William C. Mahaffey. Oxidative Phospho- 
rylation in Liver of Poikilothermie Animals (Rana pipiens) . . . 195-202 

Riverberi, C. Data concerning the relative distribution of two 

varieties of Discoglossiis pictus in Sicily (Amphibia) 203-214 

(Voir suite page 3 de la couverture) 



Prix «le PnhouiHMiiciit : 

Suisse Fr. 75. — Union postale Fr. 80. — 

(en francs suisses) 

Les demandes d'abonnement doivent être adressées à la rédaction de 
la Revue Suisse de Zoologie, Muséum d'Histoire naturelle, Genève 



REVUE SUISSE DE ZOOLOGIE 527 

Tome 71, n os 24 à 35. — Août 1964 

Communications 

faites a l'assemblée générale de la société suisse de zoologie, 

tenue a Zurich les 11 et 12 avril 1964 

Mitgeteilt an der Generalversammlung der Schweizerischen 
Zoologischen Gesellschaft in Zürich den 11. und 12. April 1964 



Les Communications suivantes seront publiées dans d'autres 
revues : 



Werden in anderen Zeitschriften veröffentlicht : 



R. Matthey. Mutations chromosomiques et spéciation. Les systèmes 
polymorphes dans le sous-genre Leggaola Gray (Mammalia, 
Muridae). (Paraîtra dans les Archives de Biologie). 

J. Seiler. Biologische und zytologische Beobachtungen zum Über- 
gang von der diploiden zur tetraploiden Parthenogenese bei 
Solenobia triquetrella F. R. (Psychidae, Lepid.). (Erscheint in 
Kürze in Chromosom a). 

E. Sutter. Zum postembryonalen Wachstum des Talegallahuhns 
(Megapodiidae). (Wird unter dem Titel Über relatives Wachstum 
bei Megapodiiden und Phasianiden im Journal für Orni- 
thologie erscheinen). 



R. Weber. Elektronenmikroskopische Beobachtungen über die 
Rückbildung der Schwanzmuskulatur bei metamorphosie- 
renden Kaulquappen. (Diese Arbeit erscheint unter dem Titel: 
Ultra- structural changes in regressing tail muscles of Xenopus- 
larvae at metamorphosis im Journal of Cell Biology, 20 

(1964)) - smiths, .... 0EC281964 



Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 37 



528 J. ASCHOFF 



N° 24. J. Aschoff. — Die Tagesperiodik licht- und 
dunkelaktiver Tiere. (Mit 16 Textabbildungen.) 1 

Max-Planck-Institut für Verhaltensphysiologie, Seewiesen und Erling- 
Andechs. 



Einleitung 

Dem mit der Erddrehung verbundenen krassen Wechsel der 
Lebensbedingungen von Tag zu Nacht sind nahezu alle Lebewesen 
ausgesetzt. Die Anpassung an diese Zeitstruktur der Umwelt hat 
dazu geführt, dass sich die Tierwelt unter anderem in zwei grosse 
Gruppen mit zeitlich verschiedener ökologischer Nische trennte: 
die tagaktiven, besser lichtaktiven Tiere und die dunkelaktiven 
(nachtaktiven) Tiere. Diese vielbenutzten Begriffe scheinen so 
eindeutig zu sein, dass sie keiner genaueren Definition bedürfen. 
Sie beziehen sich ursprünglich darauf, in welchen Teil des Tages 
die beobachtete oder gemessene Aktivität einer Art fällt. Genauere 
Betrachtung zeigt, dass diese Zuordnung bei manchen Arten auf 
Schwierigkeiten stösst und dass unter bestimmten Bedingungen 
scheinbar eindeutige Fälle von Lichtaktivität bzw. Dunkelakti- 
vität zu der an anderen Kriterien bestimmten physiologischen 
Eigenart des betreffenden Tieres im Widerspruch stehen können. 
Daraus folgt die Forderung nach einer Definition, die nicht ledig- 
lich die Verteilung der Aktivität auf Licht und Dunkel beschreibt 
sondern physiologische Eigenschaften einer Art beinhaltet. Möglich- 
keiten zu einer solch neuen Fassung der Begriffe „lichtaktiv" und 
,, dunkelaktiv" scheinen sich aus den Gesetzmässigkeiten der endo- 
genen biologischen Tagesperiodik zu ergeben. 

1. Das Aktivitäts muster 

Bei \ii<n, deren Aktivität sich ausschliesslich auf die eine oder 
andere Hälfte des Tages beschränkt, macht die Zuordnung zur 
Gruppe der lichtaktiven oder dunkelaktiven Tiere keine Schwierig- 
keit. Waldmaus und Flughörncheii sind dunkelaktiv (Abb. 1, 
rechts), Backenhörnchen und amerikanische Feldmaus lichtaktiv 

Herrn Professor Dr. Erwin Stresemann zum 7. r ). Geburtstag gewidmet. 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



529 



(Abb. 1, links). Das Aktivitätsmuster der letztgenannten Art ist 
aber bereits nicht völlig eindeutig, da ein nicht unbeträchtlicher 
Teil der Aktivität in die Dunkelzeit fällt. Von diesem Muster führt 
eine Reihe mit zunehmend gleichmässigerer Verteilung der Akti- 



Microtus pennsylvanicus(Feld) 

15 



Sylvaenus (Apodemusy sylvaticus 
(Labor) 




I f "l l l I l 
16 24 6 12 16 24 6 



i i — r 
6 12 16 24 6 12 16 
Tageszeit (natürliche Beleuchtung) 



Abb. 1. 

Stundenwerte der Aktivität von 4 Säugetierarten (in % der Aktivität/24 Std.) 

unter natürlichen Beleuchtungsbedingungen. Dunkelzeiten schraffiert. Microtus 

nach Hamilton (1937), Sylvaenus nach Zollhauser (1958), Tamias und 

Glaucomys nach Graefe (1961). 



vität bis zum Muster der Spitzmaus (Abb. 2) ; die an 10 aufeinander 
folgenden Tagen registrierte Aktivität lässt so gut wie keine 
Bevorzugung von Licht oder Dunkel erkennen. Die über je 12 min 
gemessenen Aktivitätswerte gruppieren sich zu „Schüben*", die 
in Abständen von rund zwei Stunden ohne jede längere Ruhepause 
aufeinander folgen. Bildet man allerdings einen Mittelwert des 
Musters über alle 10 Tage, so wird deutlich, dass die Spitzmaus 
in der Dunkelzeit aktiver ist als in der Lichtzeit. Es bleibt fraglich, 
ob diese Feststellung genügt, die Spitzmaus der Gruppe der dunkel - 
aktiven Tiere zuzuordnen. 

Zweifel über die Zugehörigkeit einer Art zur licht- oder dunkel- 
aktiven Gruppe können auch dann auftreten, wenn die Tages- 



530 



J. ASCHOFF 



periodik klar ausgebildet ist. Erkinaro (1961) hat während zweier 
Jahre die Aktivität europäischer Feldmäuse in Käfigen unter 
natürlichen Bedingungen des Klimas und der Belichtung in Finn- 
land gemessen. Seine Ergebnisse lassen erkennen (Abb. 3), dass 




16 24 
Stunden 



Abb. 2. 



Schubfolge der Aktivität bei der Spitzmaus Sorex araneus im künstlichen 

Belichtungswechsel. Dunkelzeit schraffiert. Oben: 10 aufeinander folgende 

Tage; unten: Summenwerte über alle Tage. Nach Growcroft (1954). 



diese Nager-Art im Sommer dunkelaktiv, im Winter aber licht- 
aktiv ist; im Frühjahr und im Herbst sind die Tiere offenbar 
aperiodisch. Weiterhin gibt es Arten, die im Laufe der Ontogenese 
von Lichtaktivität zu Dunkelaktivität (oder umgekehrt) über- 
wechseln. Ein Beispiel liefern Messungen von MatutaN] und Moni 

(1950) an der japanischen Landschnecke Fructicicola (Acusta) 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



531 



sieboldiana (Abb. 4). Junge Tiere (mit einer Körperlänge bis zu 
0,4 cm) sind in der Lichtzeit nahezu doppelt so aktiv wie in der 
Dunkelzeit; ausgewachsene Tiere (0,9 cm oder länger) sind so gut 
wie ausschliesslich dunkelaktiv. (Weitere Hinweise auf jahres- 




Microtus agrestiS; 60° N 

(Erkinaro) 




VIII 1 

p 


1 



Uhr 



12 24 Uhr 



Abb. 3. 

2 -Stunden-Werte der Aktivität der Feldmaus unter natürlichen Bedingungen 

im Käfig zu verschiedenen Jahreszeiten. Jedes Diagramm gemittelt über die 

Registrierungen mehrerer Tage. Nach Ebkinaro (1961). 



zeitlichen und ontogenetischen Wechsel des Musters bei Aschoff 
1962). 

Die Diagramme von Abb. 3 verbieten es, die Feldmaus als Art 
den dunkelaktiven Tieren zuzuordnen. Wohl aber kann man sagen: 
Die Feldmaus ist im Sommer dunkel-, im Winter lichtaktiv. Diese 
Aussage ist berechtigt, solange mit ,, lichtaktiv" und ..dunkel- 
aktiv" lediglich Eigentümlichkeiten des Aktivitätsmusters in 



532 



J. ASCHOFF 



Kurzform beschrieben werden. Wenn darüber hinaus die beiden 
Begriffe physiologische Zustände ausdrücken sollen, die zur Bevor- 
zugung von Licht oder Dunkel führen, so besagen die Diagramme 
von Abb. 3: Bei der Feldmaus ändern sich die physiologischen, 
das Aktivitätsmuster bestimmenden Zustände im Verlauf des 

Fruct ici cola (Acusta) sieboldiana 
15 -i 
10- 



5 
io 




i i i i i i i i i i i i i i i i i 

6 12 16 24 6 
Tageszeit 

Abb. 4. 

Aktivitätsperiodik einer japanischen Landschnecke (Pulmonata) im Verlauf 
der Entwicklung vom Jungtier (kleiner als 0,4 cm) zum ausgewachsenen Tier 
(0,9 cm und länger) im künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel. Dunkelzeit schraf- 
fiert. Nach Matutani und Mori (1949). 



Jahres. Die Annahme solcher Änderungen ist im Hinblick auf 
bekannte andere physiologische Jahrescyclen durchaus berechtigt. 
Sie verliert Ihren Sinn, wenn man sie auf Musteränderungen 
anwendet, die sich innerhalb kürzester Zeit experimentell durch 
eine geringe Änderung der Umweltbedingungen erzeugen lassen. 
Die Laboratoriumsmaus ist unter den Bedingungen eines künst- 
lichen Belichtungswechsels mit 12 Std. Lichtzeit und 12 Std. 
Dunkelzeil überwiegend dunkelaktiv (Abb. 5, Mitte). Diese Dunkel- 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



533 



ti 

to 



26 Std 



24 Std. 



aktivität wird eher noch deutlicher, wenn man Licht- und Dunkel- 
zeit um je 1 Std. verkürzt, d.h. wenn das Tier in einem künstlichen 
22-Std.-Tag zu leben gezwungen ist (Abb. 5 unten). Ein wesentlich 
anderes Bild ergibt sich dagegen bei Verlängerung des Tages um 
2 Std.: Das Maximum der Aktivität liegt nun klar in der Mitte der 
Lichzeit (Abb. 5, oben). Die Umstellung der Maus vom 24-stündigen 
auf den 26-stündigen Belichtungs- 
wechsel und damit von Dunkel- 
auf Lichtaktivität vollzieht sich 
innerhalb eines oder zweier Tage. 
In solch kurzer Zeit sind grund- 
legende Änderungen des physio- 
logischen Zustandes, wie sie im 
Verlauf des Jahres vorkommen 
mögen, wenig wahrscheinlich. Es 
handelt sich also, physiologisch 
gesehen, im 24- und im 26-Std.- 
Tag um „dasselbe", zur dunkel- 
aktiven Gruppe gehörige Tier, das 
lediglich in seinem Aktivitäts- 
muster im besonderen Fall des 
26-Std. -Tages , .lichtaktiv" wird. 
Die Verschiebung der Aktivität 
eines dunkelaktiven Tieres von 
der Dunkelzeit in die Lichtzeit 
bei Verlängerung des künstli- 
chen Belichtungswechsels ist eine 
zwangsläufige, theoretisch wohl 

bekannte Folge der Tatsache, dass die biologische Tagesperiodik 
Eigenschaften einer selbsterregten Schwingung besitzt (vgl. Kapitel 
2 und 3). Einzelheiten dieser Zusammenhänge brauchen hier nicht 
erörtert zu werden; sie sind an anderer Stelle ausführlich dargestellt. 
(Aschoff 1964a). Das Beispiel von Abb. 5 ist lediglich deshalb 
angeführt, weil es eindringlicher noch als die Diagramme von 
Abb. 3 und 4 zeigt, wie vieldeutig die Begriffe „lichtaktiv" und 
„dunkelaktiv" sein können. Sollen sie mehr beinhalten als lediglich 
die Beschreibung des Aktivitätsmusters unter einer gegebenen 
Bedingung, so müssen zu ihrer Definition andere Kriterien heran- 
gezogen werden, als das Aktivitätsmuster sie zu liefern vermag. 




22 Std. 



Abb. 5. 



Aktivitätsperiodik der weissen Labo- 
ratoriumsmaus im künstlichen 
Beiich tungs- Wechsel mit jeweils 
50% Lichtzeit. Mittelwerte über 
jeweils mehrere Kunsttage von 
26 Std. (oben), 24 Std. (Mitte) 
und 22 Std. Länge (unten). 



534 J. ASCHOFF 

Das Studium der biologischen Tagesperiodik und ihrer Gesetz- 
mässigkeiten hat neuerdings Möglichkeiten eröffnet, den Begriffen 
„lichtaktiv" und „dunkelaktiv" physiologische Bedeutung zu 
geben. Das folgende Kapitel 2 bringt die experimentellen Ergeb- 
nisse, die zur circadianen Regel des Verhaltens licht- und dunkel- 
aktiven Tiere geführt haben. Im dritten Kapitel wird diese Regel 
schwingungstheoretisch gedeutet und eine Vorraussage über das 
Verhalten beider Tiergruppen unter natürlichen Bedingungen im 
Verlauf des Jahres gemacht. Das Schlusskapitel enthält Beispiele 
aus der Literatur, die die Richtigkeit dieser Voraussagen bestätigen. 

2. Die circadiane Regel 

Aus zahlreichen Untersuchungen der letzten 10 Jahre geht 
übereinstimmend hervor, dass die biologische Tagesperiodik nicht 
eine rein passive Reaktion auf die Periodik der Umwelt ist. Sie 
beruht vielmehr auf einer den meisten Organismen angeborenen 
Systemeigenschaft, die auch beim Fehlen äusserer periodischer 
Einflüsse zu rhythmischen Lebensäusserungen führt. Bei vielen 
Tieren dauert die Periodik unter konstanten Bedingungen im 
Laboratorium unbegrenzt an. Der Beweis, dass äussere periodische 
Kräfte (etwa kosmischer Herkunft) als Ursache ausscheiden, ist 
allerdings nur dann erbracht, wenn unter solchen Bedingungen 
die Frequenz der biologischen Periodik von der Erddrehung 
abweicht. An verschiedenen Organismen sind solche endogenen 
..S|><intanfrequenzen" einwandfrei nachgewiesen. Da ihre Perioden 
nur ungefähr der des terrestrischen Tages entsprechen, hat Halberg 
(1959) für sie die Bezeichnung „circadian" vorgeschlagen. Warum 
die circadianen Spontanfrequenzen als schlüssiger Beweis für die 
endogene Natur des Vorganges angesehen werden müssen, ist an 
anderer Stelle ausführlich begründet (Aschoff 1960, 1963a; vgl. 

auch PlTTENDRIGH 1958). 

Die circadiane Periodik lässt sich leicht und ohne Störung der 
Versuchstiere an (\ov lokomotorischen Aktivität verfolgen. Die 
Abb. 6 bringl Registrierungen der Aktivität von zwei Buchfinken, 
die zunächsl unter den Bedingungen eines künstlichen Belichtungs- 
wechsels, anschliessend im konstanten Dauerlicht von 1,8 Lux bzw. 
L20 Lux gehalten sind. Im Belichtungs Wechsel mit 12 Std. Licht- 
zeil und 12 Std. Dunkel/eil ist die Aktivität der Buchfinken eng 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



535 



an die Lichtzeit gebunden. Anfang und Ende der Aktivität begren- 
zen die Aktivitätszeit oc; zwischen zwei Aktivitätszeiten liegt die 
Ruhezeit p. Aktivitäts- und Ruhezeit bilden zusammen die Periode 
t. Die Summe aller Stunden werte einer Aktivitätszeit (= dem 
Flächenintegral über oc) entspricht der Aktivitätsmenge des Vogels 
während einer Periode. 



CO 



600 

WO 

200- 

0- 



: C3 1600 



1200 



800 



too 



0-> 



1 


L 


U 

Π


o 


1,8 lux 


fl_. 


JL 


ji^_ 


A A_ 






X 


\ 


120 lux 




(l 

II 

7 


h I 


1 flf 


L 

1 


L 

2 


1 

3 


i 

V 


JL 

s 


\1 

. L. 

6 


l, 

8 


uü 

S 10 



Tage 



Abb. 6. 



Aktivitätsperiodik zweier Buchfinken im künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel 

(links) und anschliessend unter konstanten Bedingungen mit Dauerlicht von 

1,8 Lux (rechts oben) bzw. 120 Lux (rechts unten), a = Aktivitätszeit, p = 

Ruhezeit, t = Periode. Aus: Àschoff und Mitarbeiter (1962). 



Beim Übergang zu ununterbrochener Beleuchtung bleibt dies 
Bild der Periodik in seinen allgemeinen Zügen erhalten, es ändern 
sich jedoch einige Messgrössen (Abb. 6, rechts). Im schwachen 
Dauerlicht (1,8 Lux) nimmt die mittlere Aktivität des Vogels ab, 
und die Periode wird um ein Weniges länger. Bei stärkerem Dauer- 
licht nimmt die Aktivitätsmenge zu, die Periode wird kürzer. Als 
drittes ändert sich das oc: p -Verhältnis: Im starken Dauerlicht 
ist die Aktivitätszeit länger und die Ruhezeit kürzer als bei schwa- 
chem Dauerlicht. 

Das Ergebnis der eben geschilderten und weiterer ähnlicher 
Versuche lässt sich in den einfachen Satz fassen: Beim Finken 
werden unter konstanten Bedingungen mit steigender Beleuch- 



536 



ASCHOFF 



tungsstärke Frequenz, Aktivitätsmenge und oc: p -Verhältnis 
grösser. In Abb. 7 sind die Mittelwerte von Versuchen mit vier 
Buchfinken bei drei Beleuchtungsstärken eingezeichnet. Es zeigt 
sich, dass die drei Messgrössen positiv und etwa linear mit dem 
Logarithmus der Beleuchtungsstärke korreliert sind. Genau das 



J/Std. 
0,049 -\Frequenz 




i r 



0,3 



1,0 



Std 
21 
22 
23 
24 
25 



Aktivitätsmenge ( '/, ) 

( 100 = Aktivität im LD) 



T I 



10 



n r 
30 



100 



300 
Lux 



Abb. 7. 

Drei Parameter der Aktivitätperiodik von 4 Buchfinken in Abhängigkeit von 

der Beleuchtungsstärke unter konstanten Bedingungen, gemessen über jeweils 

mindestens T.\ Tage bei 0,4, 1,8 und 120 Lux. Aus: Aschoff (1963b). 



Gegenteil gilt für den Goldhamster: Bei ihm werden unter kons- 
tanten Bedingungen mit wachsender Beleuchtungsstärke Aktivi- 
tätsmenge und oc: p -Verhältnis kleiner, unter gleichzeitiger Ver- 
längerung der Periode (Abb. 8). Das amerikanische Flughörnchen, 
Glaucomys volans, verhält sieh ähnlieh wie der Goldhamster. Die 
Ahi». 9 bringt Messwerte von (5 Tieren. Beim Übergang von un- 
messbar geringer Beleuchtung („DD" = Dauerdunkel) zu Dauer- 
li' IM von 0.1 Lux ändern sieh die Parameter der Periodik so gut 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



537 



wie nicht; mit weiter wachsender Beleuchtungsstärke wird jedoch 
T schnell grösser, das ot: p -Verhältnis kleiner. 

Ordnet man die bisher vorliegenden, an verschiedenen Tierarten 
erhobenen Befunde in üblicher Weise danach, in welche Hälfte 



Mesocricetus auratus in LL 



îOOOi 




20 Lux 

_Ja 



/\ ^A 



I — r 1 

Ice' ? I 



c: 3000i 

Qi 

ç 2000 1 



10 



woo- 



J 



0,5 Lux 





è 4000 



2000- 
1000- 





j\_J 



l 



— i 1 1 1 r- 

24 46 72 

Stunden 



96 



Abb. 8. 

Aktivitätsperiodik eines Goldhamsters unter konstanten Bedingungen bei drei 
Beleuchtungsstärken, a = Aktivitätszeit, p = Ruhezeit, t = Periode. Nach: 

Aschoff (1960). 



des Tages ihre Aktivität unter natürlichen Bedingungen fällt, so 
ergibt sich folgende Regel für das Verhalten der Periodik unter 
konstanten Bedingungen (circadiane Regel) : Frequenz, Aktivitäts- 
menge und a : p-Verhältnis sind bei lichtaktiven Tieren positiv, 



538 



J. ASCHOFF 



bei dunkelaktiven Tieren negativ mit der Beleuchtungsstärke 
korreliert. Eine Übersicht über das Verhalten von 4 dunkelaktiven 
und drei lichtaktiven Arten gibt Abb. 10. Sollten sich die hier 
geschilderten Gesetzmässigkeiten weiterhin bestätigen, so bietet 
die circadiane Regel eine Möglichkeit, die beiden grossen ökolo- 



2.0 



1.5- 



1.0- 



0.5 



Glaucomys volans 




Std. 
25.0- 



24.5 



IT 24 



23.5 




r~ i i i 

'DD' 0.1 10 Lux 10 

Beleuchtungsstärke 

A h ii. 9. 

Periodendauer und Verhältnis von Aktivitäts- zu Ruhezeit bei 6 Flughörnchen, 
gemessen unter konstanten Bedingungen über jeweils mehrere Perioden bei 
vier verschiedenen Beleuchtungsstärken. (,,DD": Lux-Wert nicht messbar). 



gischen Tiergruppen eindeutiger als nur mit Hilfe des Aktivitäts- 
musters taxonomisch voneinander zu trennen. Besonders auf- 
schlussreich wäre es in diesem Zusammenhang, solche Arten zu 
untersuchen, die zwischen Licht- und Dunkelaktivität wechseln. 
Dabei könnte < i s sich herausstellen, das z.H. die Feldmaus (mit 
den m Abb. .'; dargestellten Mustern) zu allen Jahreszeiten der cir- 
cadianen Regel im Sinne <\^v dunkelaktiven Gruppe gehorcht, 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



539 



jedoch mit stark unterschiedlichen Absolutwerten für die Spontan- 
frequenzen im Sommer und im Winter. Die winterliche Licht- 
aktivität müsste in diesem Fall — - in Analogie zu den in Abb. 5 
dargestellten Verhältnissen — einem Zustand des Tieres mit relativ 
hohen Spontanfrequenzen entsprechen, die sommerliche Dunkel- 
aktivität einem Zustand mit niedrigeren Spontanfrequenzen. 
(Bezüglich der theoretischen Begründung vgl. auch Aschoff 1964a). 



4 -i 
3 - 

2 



» 1 



- 1 



i Mus m use u lus 
° Glaucomys volans 
*■ Mesocricetus auratus 
* Tyto alba 



• Fringilla 
o Sturnus 
A Lacerto 





coelebs 
vulgaris 
siculo 



26-1 

25 

24 

23 A 

22 

21 




0,001 



0.1 



n i i r 

10 1000 0,1 



Abb. 10. 



~l I 1 
10 1000 

Lux 



Periodendauer (unten) und Verhältnis von Aktivitäts- zu Ruhezeit (oben) in 
Abhängigkeit von der (jeweils konstant gehaltenen) Beleuchtungsstärke für 
vier dunkelaktive Arten (Hausmaus, Flughörnchen, Goldhamster, Schleiereule) 
und drei lichtaktive Arten (Buchfink, Star, Ruineneidechse). Mittelwerte für 
jeweils mehrere Individuen. Aus: Aschoff (1963Ò). 



3. Die Tagesperiodik als selbsterregte Schwingung 

3.1. Die Niveau-Hypothese. 

Die im vorigen Kapitel angeführten Befunde beweisen, dass der 
Tagesperiodik bei vielen Tieren ein automatischer Prozess zugrunde 
liegt. Der Techniker spricht in solchen Fällen von Selbsterregung. 
Die Aktivitätskurven eines Tieres scheinen allerdings auf den 
ersten Blick wenig mit einer Schwingung im technischen Sinn 



540 J. ASCHOFF 

gemeinsam zu haben. Insbesondere widersprechen die Unstetig- 
keiten beim Wechsel zwischen Ruhe und Aktivität einer solchen 
Vorstellung. (Vgl. Abb. 6). Man muss jedoch annehmen, dass ein 
kontinuierlicher, von der Aktivitätsmessung nicht erfasster Prozess 
sowohl Aktivitäts- wie Ruhezeit bestimmt und damit das perio- 
dische Fortlaufen des Vorganges gewährleistet. Dieser (hypothe- 
tische) periodische Prozess wird durch eine Schwelle in zwei Teile 
zerlegt. Überschreitet die periodische Funktion die Schwelle im 
Anstieg nach oben, so setzt Aktivität ein; sie endet, wenn die 
Funktion nach etwa einer halben Periode die Schwelle wieder 
unterschreitet. Die Schwelle zerlegt damit die quantitativ variie- 
renden Funktionswerte in zwei qualitativ verschiedene Zustände: 
Aktivität und Ruhe. 

Jede Schwingung ist ausser durch Amplitude und Frequenz 
noch durch ihren Gleichwert gekennzeichnet, d.h. durch das 
arithmetische Mittel aller Augenblickswerte innerhalb einer Periode. 
Der Gleichwert biologischer Schwingungen ist Niveau genannt 
worden (Wever 1962). Nimmt man an, dass das Niveau der biolo- 
gischen Schwingung gegen die Schwelle verschiebbar ist, so werden 
die gesetzmässigen Änderungen von zwei der im vorigen Kapitel 
erwähnten Messgrössen erklärbar: Steigt das Niveau relativ zur 
Lage der Schwelle an, so wird der über der Schwelle liegende Kurven- 
anteil grösser, der darunter liegende kleiner. Das bedeutet: Zunahme 
der Aktivitätsmenge, Verlängerung der Aktivitätszeit und Ver- 
kürzung der Ruhezeit (Abb. 11, oberer Kurvenzug). Die erste 
Forderung zur schwingungstheoretischen Deutung der biologischen 
lid untie lautet demnach: Es handelt sich um eine selbsterregte 
Schwingung, bei der die relative Lage des Niveaus zur Schwelle 
• 'ine Funktion der Beleuchtungsstärke ist. Um alle an Tieren erho- 
benen Befunde deuten zu können, ist weiter zu fordern, dass die 
Frequenz der Schwingung beleuchtungsabhängig ist (Abb. 11, 
mittlerer Kurvenzug). Beide Wirkungen zusammen (Abb. 11, 
unterer Kurvenzug) ergehen das aus dem biologischen Experiment 
bekannte Bild hier dargestellt für lichtaktive Tiere. Die Abb. 11 
üih lin - dunkelaktive Tiere, wenn die Bezeichnungen „dunkel" 
und „hell" inn oberen Abbildungsrand ausgetauscht werden. 

Die Deutung <\<>i circadianen Regel mit Mille eines einfachen 
Schwingungsmodells setzl voraus, dass Niveau und Frequenz 
lichtabhängig sind. Das bedeute! nicht, dass das Licht auf beide 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



541 



Parameter unmittelbar wirken muss. Es ist vielmehr durchaus 
denkbar, dass sich nur einer von ihnen mit der Beleuchtungs- 
stärke ändert und den anderen sekundär nach sich zieht. In nicht- 
linearen Schwingungen, die allein bei biologischen selbsterregten 
Schwingungen in Betracht zu ziehen sind, stehen alle Parameter 
in Wechselwirkung. We ver (1963) hat mathematisch nachweisen 



Spontanperiodik im Dauer lichi 

abhängiger d ke/ heU . 

Parameter; ^. ^. ^^ 

Niveau __ A. . _ ^i _ _^f?\. _ y O^^O^^O^^V 
Frequenz yi^yra^^^- -yÊb^\^@\^^ 

NÌ una U _A__A__A_^ / 
Frequenz 



Ä> Aktivität 



Schwelle 



- Niveau 



Abb. 11. 

Schema der Aktivitätsperiodik eines lichtaktiven Tieres in dunklem (links) 
oder hellem (rechts) Dauerlicht. Schwingungsmodell, gezeichnet für drei 
Fälle mit den Annahmen, dass entweder nur das Niveau der Schwingung 
(oben), nur die Frequenz (Mitte) oder Niveau und Frequenz (unten) eine 
Funktion der Beleuchtungsstärke sind. Aus: Aschoff und Wever (1962). 



können, dass bei einer bestimmten Klasse selbsterregter Schwinger, 
bei denen (vergleichbar der Biologie) nur positive Funktionswerte 
vorkommen, die Frequenz mit steigendem Niveau anwächst. 
Wenn diese Befunde auf die Biologie übertragbar sind, wofür eine 
Reihe weiterer Übereinstimmungen sprechen, so bedeutet das, 
dass alle in der circadianen Regel erfassten Erscheinungen mit 
Angriff des Lichtes an einem Ort, dem Niveau, erklärbar werden. 



3.2. Die Synchronisation mit dem Zeitgeber. 

Die selbsterregte circadiane Periodik erfüllt ihren biologischen 
Sinn dann, wenn sie durch einen periodischen Vorgang der Umwelt 



542 J. ASCHOFF 

mit der Erddrehung synchronisiert wird (vgl. Aschoff 1964b). 
Umweltfaktoren, die eine solche Synchronisation bewirken, heissen 
Zeitgeber. Zeitgeber gewährleisten eine bestimmte, den Bedürf- 
nissen des Organismus entsprechende Phasenbeziehung zwischen 
biologischer Periodik und Umweltperiodik; sie korrigieren die 
..biologische Uhr" täglich wenigstens einmal um den kleinen Betrag, 
um den diese seit der letzten Korrektur zu schnell oder zu langsam 
gelaufen ist. Dieser Vorgang heisst in der Ausdrucksweise der 
Technik Phasensteuerung. Die Mechanismen, mit deren Hilfe 
Zeitgeber die Phase einer biologischen Periodik steuern, brauchen 
hier nicht erörtert zu werden. Beachtung verdient aber das Ergebnis 
dieses Vorganges, nämlich die Phasenbeziehungen licht- und dunkel- 
aktiver Tiere zum Zeitgeber unter verschiedenen Bedingungen. 

Die Phasenbeziehungen zwischen der Periodik eines Tieres und 
dem Zeitgeber sind Gegenstand ökologischer Untersuchungen 
gewesen, lange bevor die Gesetzmässigkeiten circadianer Periodik 
erkannt waren. Es genügt in diesem Zusammenhang an die auch 
vielen Laien geläufige Vogeluhr zu erinnern, d.h. an die Tatsache, 
dass unter natürlichen Bedingungen jede Vogelart morgens zu 
einer ihr eigentümlichen Zeit munter wird. Übertragen auf die 
Vorstellung der Periodik als synchronisierte Schwingung könnte 
das bedeuten: Jede Art hat eine ihr eigentümliche Phasenbeziehung 
zum Zeitgeber. Hierüber lässt sich genaueres sagen, da die Gesetze 
der Schwingungslehre auf die circadiane Periodik voll anwendbar 
sind (vgl. hierzu Aschoff 1964a). So liegt es unter anderem nahe, 
aus der circadianen Regel abzuleiten, welche Phasenbeziehungen 
zum Zeitgeber unter verschiedenen Bedingungen — etwa im 
Verlauf des Jahres — zu erwarten sind. Hierbei ergeben sich eine 
Reihe komplizierender Besonderheiten; sie lassen sich am besten 
an einem vereinfachten Modell erläutern. 

Zwei mil einander synchronisierte Schwingungen sind nicht 
notwendig „phasengleich", d.h. sie können trotz gleicher Frequenz 
zu verschiedenen Zeiten den Maximalwert (oder das Minimum oder 
«•ine beliebige andere Phase) der schwingenden Grösse erreichen. 
In Ahi). L2a sind zwei solche synchrone Schwingungen einge- 
zeichnet, von denen die obere (einem Zeitgeber entsprechend) die 
steuernde Schwingung sein soll. Wie (\c\' Zeichnung zu entnehmen 
ist, eill die gesteuerte Schwingung der steuernden um einen kleinen 
Betrag voraus, 'recliniseli aussredrückl heisst das: Zwischen beiden 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



543 



Schwingungen besteht eine Phasenwinkel-Differenz. Die Phasen- 
winkel-Differenz wird zwischen zwei korrespondierenden Phasen 
gemessen, also etwa zwischen den beiden Maxima oder zwischen 
den beiden Wendepunkten der Schwingungen, und wird in Bruch- 
teilen einer ganzen Periode ausgedrückt. Dies kann in Winkel- 

a) Zwei synchronisierte Oszillatoren 



steuernde 
Schwingung 



gesteuerte 
Schwingung 




b) Zeitgeber und Aktivitätsperiodik 
Sonnengang 

Horizont - e_ 



Aktivitäts- - 60 ' 
Periodik 



Schwelle < 




Abb. 12. 

Schematische Darstellung der Phasenbeziehung zwischen zwei Schwingungen: 

a) Zwei Sinusschwingungen; die gesteuerte eilt der steuernden um 30° voraus. 

b) Sonne als Zeitgeber und Aktivitätsperiodik; gleiche Phasenwinkel-Differenz 
wie unter a). Schwingung b x mit hohem, Schwingung b 2 mit niedrigem Niveau. 

Weitere Einzelheiten vgl. Text. Schraffiert: Aktivität. 



graden geschehen (ganze Periode = 360°) oder in Zeiteinheiten 
(Stunden, Minuten; ganze Periode z.B. = 24 Std). Bei zwei mitein- 
ander synchronisierten Sinusschwingungen ist die Phasenwinkel- 
Differenz für jede beliebige zur Messung benutzte Phase dieselbe; 
sie beträgt im Beispiel der Abb. 12a — 30°. Das Vorzeichen — wird 
gewählt, wenn die gesteuerte Schwingung der steuernden voraus- 
eilt. Eilt die Phase der gesteuerten Schwingung der der steuernden 



Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 



38 



544 J. ASCHOFF 

nach, so erhält die Phasenwinkel-Differenz das Vorzeichen -f. 
Negative Phasenwinkel-Differenzen sind gemäss der Schwingungs- 
lehre ein Zeichen dafür, dass die Eigenfrequenz der gesteuerten 
Schwingung grösser ist als die der steuernden Schwingung; ist sie 
kleiner, so wird die Phasenwinkel-Differenz bei Synchronisation 
positiv. 

Handelt es sich bei der Synchronisation nicht um zwei Sinus- 
schwingungen sondern um das System „Zeitgeber-biologische 
Periodik", so muss vor Messung der Phasenwinkel-Differenz 
festgestellt werden, welche Phasen als „korrespondierend" bezei- 
chnet werden können. In der Ökologie wie auch bei Laboratoriums- 
versuchen zur circadianen Periodik ist bislang bevorzugt der Beginn 
der Aktivität zum Sonnenaufgang in Beziehung gesetzt worden. 
Es lässt sich zeigen, dass dies keine echt korrespondierenden Phasen 
sind, d.h. dass die zwischen ihnen gemessene Phasenwinkel- 
Differenz nicht die wahre Phasenbeziehung zwischen Zeitgeber 
und biologischem Objekt wiedergibt. Näheres ergibt sich aus 
Abb. 12b. Die oberste der drei in Abb. 12b gezeichneten Kurven 
soll den Gang der Sonne symbolisieren, mit Sonnenaufgang und 
Sonnenuntergang beim Durchtritt der Kurve durch die horizontale 
Linie. Die beiden darunter gezeichneten Kurven geben, ent- 
sprechend der Darstellungsweise von Abb. 11, die Aktivitäts- 
periodik zweier mit dem Zeitgeber synchronisierter Tiere wieder 
(Aktivität schraffiert). Das Niveau der Schwingung b x liegt über 
der Schwelle, das Niveau der Schwingung b 2 unter der Schwelle. 
Der Zeichnung lässt sich unmittelbar entnehmen, dass Schwingung 
b x dieselbe echte Phasenbeziehung zum Zeitgeber hat wie Schwin- 
gung b 2 ; die Phasenwinkeldifferenz ist ebenso gross wie die zwischen 
den beiden unter a) eingezeichneten Kurven, nämlich — 30°. 
Dieser Wert ergibt sich allerdings nicht, wenn man, wie üblich, 
Aktivitätsbeginn und Sonnenaufgang als Bezugspunkte wählt; für 
b x errechnet sich dann — 60°, für b 2 0°. Ebenso widerspruchsvolle 
Werte liefern Aktivitätsende und Sonnenuntergang: für b 1 eine 
Phasenwinkel-Differenz von 0°, für b 2 eine von — 60°. Die richtige 
Phasenwinkel- Differenz von — 30° erhält man für Schwingung h 1 
wie für Schwingung b 2 , wenn man die Mitte zwischen Aktivitäts- 
beginn und Aktivitätsende, also die Mitte der Aktivitätszeit, zur 
Mille (\cv Lichtzeit (Mille zwischen Sonnenaufgang und Sonnen- 
untergang) in Beziehung setzt. (Für dunkelaktive Organismen 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 545 

dient in entsprechender Weise die Mitte der Dunkelzeit als sinn- 
voller Bezugspunkt.) Ebenso gut oder besser eignet sich hierfür 
das Maximum der Schwingung; dies ist jedoch im biologischen 
Experiment häufig nur schwer zu bestimmen. 

Die in Abb. 12 schematisch an Sinusschwingungen erläuterten 
Verhältnisse lassen sich sinngemäss auf beliebige Schwingungen 
mit einem gegen eine Schwelle verschiebbaren Niveau übertragen. 
Bei diesen ist allerdings die Mitte zwischen erstem und zweitem 
Schwellendurchtritt nicht mehr ein so sicheres Mass für die Phasen- 
lage wie bei einer Sinusschwingung, zumal wenn mit Änderungen 
der Kurvenform (wie bei der Aktivitätsperiodik) zu rechnen ist. 
Im allgemeinen bleiben aber die Fehler, die bei der Wahl „korres- 
pondierender Phasen" in der Biologie unvermeidlich sind, geringer, 
wenn auf die Mitte zwischen Beginn und Ende statt auf einen dieser 
Schwellendurchtritte Bezug genommen wird. Der Grund hierfür 
liegt darin, dass die schwellenbedingten Fehler bei Aktivitätsbeginn 
und Aktivitätsende entgegengesetzte Vorzeichen haben und sich 
deshalb wenigstens zum Teil aufheben. 



3.3 Die Jahreszeiten- Regel. 

Mit der oben gegründeten Festlegung „Korrespondierender 
Phasen" im Zeitgeber und in der Aktivitätsperiodik sind die 
Voraussetzungen dafür erfüllt, aus der circadianen Regel zwangs- 
läufige Änderungen der Phasenwinkel-Differenz abzuleiten, die 
sich im Experiment prüfen lassen. Die circadiane Regel macht 
zwar nur Aussagen über das Verhalten der Periodik unter kons- 
tanten Bedingungen. Es ist aber zu erwarten, dass die in der Regel 
erfassten Gesetzmässigkeiten auch für den Zustand der Synchro- 
nisation gelten. Das bedeutet für lichtaktive Organismen: Je 
grösser die mittlere Beleuchtungsstärke eines Zeitgebers ist (ge- 
mittelt über Licht- und Dunkelzeit), desto höher liegt das 
Niveau der mit ihm synchronisierten Schwingung und desto grösser 
ist deren „Eigenfrequenz". Da die Schwingung mit einem Zeitgeber 
synchronisiert ist, kann diese Eigenfrequenz nicht unmittelbar als 
„Spontanfrequenz" gemessen werden; sie muss sich aber, gemäss 
den oben erwähnten Gesetzen der Schwingungslehre, mittelbar 
in der Phasenwinkel-Differenz bemerkbar machen. Für lichtaktive 
Organismen ist demnach zu erwarten, dass mit wachsender mitt- 



540 J. ASCHOFF 

lerer Beleuchtungsstärke des Zeitgebers positive Phasenwinkel- 
Differenzen kleiner, bzw. negative grösser werden. 

Die mittlere Beleuchtungsstärke des natürlichen Licht-Dunkel- 
Wechsels ändert sich ausserhalb der Äquatorialgebiete regelmässig 
im Verlauf des Jahres: Im Sommer mit seinen langen (in der Arktis 
24-stündigen) Lichtzeiten ist die mittlere Beleuchtungsstärke hoch, 
im Winter ist sie niedrig. Wenn die Gesetze der Schwingungslehre 
auf die circadiane Periodik anwendbar sind — wofür alle bisherigen 
Versuchsergebnisse sprechen — und wenn die circadiane Regel auch 
im Zustand der Synchronisation gilt, so müssen bei lichtaktiven 
Organismen im Sommer negative Phasenwinkel-Differenzen grösser 
(oder positive kleiner) sein als im Winter. Nach dem oben aus- 
geführten ist weiter zu erwarten, dass sich diese Regel an den 
Zeitunterschieden zwischen Aktivitätsbeginn und Sonnenaufgang 
nicht prüfen lässt, wohl aber, wenn man jeweils die Mitte der 
Aktivitätszeit zur Mitte der Lichtzeit in Beziehung setzt. Die 
Abb. 13 veranschaulicht schematisch die Verhältnisse. Dargestellt 
ist die Aktivitätsperiodik zweier lichtaktiver Organismen im 
Sommer (oben), Winter (unten) und in den Übergangs-Jahreszeiten 
(Mitte). Es ist angenommen, dass die Eigenfrequenzen beider 
Organismen in gleicher Weise von der Beleuchtungsstärke 
abhängen. Die Phase der biologischen Periodik, gemessen an der 
Mitte der Aktivitätszeit, eilt deshalb im Sommer bei beiden Orga- 
nismen dem Zeitgeber um denselben Betrag voraus, im Winter 
um den gleichen Betrag nach. (vgl. die Lage der gestrichelten 
Linie, die die Mitten der Aktivitätszeiten verbindet, mit der der 
punktierten Linie). Der Darstellung von Abb. 13 liegt noch eine 
weitere Annahme zugrunde. Die in der linken Abbildungshälfte 
gezeichneten drei Diagramme versinnbildlichen einen Organismus, 
dessen Niveau sich nur wenig mit der Beleuchtungsstärke ändert; 
die rechten drei Diagramme gehören zu einer Periodik mit starker 
Niveauänderung. (Mit anderen Worten: Die positive Korrelation 
zwischen Eigenfrequenz und Niveau ist bei dem links darge- 
stellten System schwächer als bei dem rechts dargestellten). 
Diese unterschiedlich starken Niveauänderungen haben zur Folge, 
dass sich die zwischen Aktivitätsbeginn und Sonnenaufgang 
gemessenen Phasen winkel- Differenzen bei den beiden lichtaktiven 
Organismen im Verlauf des Jahres in genau entgegengesetzter 
Weise ändern: Links beginnt die Aktivität im Sommer nach, 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



547 



im Winter vor Sonnenaufgang; rechts sind die Verhältnisse genau 
umgekehrt. 

Die Abb. 13 lehrt: Werden Aktivitätsbeginn und Sonnenaufgang 
als Phasen zur Berechnung der Phasenwinkel- Differenz benutzt, so 
ergeben sich im Verlauf des Jahres keine für lichtaktive Organismen 
allgemein gültige Regeln. Wird dagegen die Mitte der Aktivitäts- 



Sommer 



Frühling 
Herbst 



Winter 



schwache starke 

Niveau - Änderung 




24 



Mitte Lichtzeit 
Mitte Aktivitätszeit 

Abb. 13. 



Schematische Darstellung der Aktivitätsperiodik zweier lichtaktiver Orga- 
nismen und ihrer Phasenbeziehung zum Zeitgeber in verschiedenen Jahres- 
zeiten. Dicht schraffiert: Aktivität; weit schraffiert: Dunkelzeit. Für beide 
Organismen ist gleiche Abhängigkeit der Frequenz von der Beleuchtungs- 
stärke angenommen, jedoch verschieden starke Abhängigkeit des Niveaus. 



zeit zur Mitte der Lichtzeit in Beziehung gesetzt, so ändern sich die 
daraus errechneten Phasenwinkel-Differenzen bei allen licht- 
aktiven Organismen im Verlauf des Jahres auch bei unterschied- 
lichen Niveauänderungen derart, dass mit abnehmender Lichtzeit- 
Dauer negative Phasenwinkel-Differenzen kleiner, bzw. positive 
grösser werden. Für dunkelaktive Organismen lautet diese Jahres- 
zeiten-Regel naturgemäss umgekehrt: Eine zwischen Mitte Akti- 
vitätszeit und Mitte Dunkelzeit gemessene negative Phasenwinkel- 



548 J. ASCHOFF 

Differenz wird vom Sommer zum Winter grösser, eine positive 
kleiner. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Richtigkeit dieser aus der 
Theorie abgeleiteten Forderung zu prüfen: a) durch Experimente 
mit künstlichem Licht-Dunkel-Wechsel im Laboratorium und b) 
durch Beobachtung von Tieren unter natürlichen Bedingungen. 
Auf beiden Wegen sind übereinstimmende Befunde im Sinne der 
Regel erhoben worden. 

4. Die Phasenwinkel- Differenz 

Die Literatur enthält zahlreiche Angaben über den Beginn 
der Aktivität von Tieren, gemessen an ersten sichtbaren Bewe- 
gungen, am Austritt aus Schlafhöhlen oder an ersten Lautäusser- 
ungen. Sie lassen erkennen, dass manche Arten im Verlauf des 
Jahres in immer etwa gleichem Zeitabstand von Sonnenaufgang 
bzw. Sonnenuntergang aktiv werden. Es gibt jedoch auch Arten, 
bei denen sich der Aktivitätsbeginn jahresperiodisch gegen Sonnen- 
aufgang oder -Untergang verschiebt. Einige dieser Änderungen 
scheinen — zumal in ihrer Beziehung zur zeitlichen Lage des 
Aktivitätsendes — Gesetzmässigkeiten zu gehorchen, die jeweils 
für eine Gruppe von Arten zutreffen, (vgl. hierzu Aschoff und 
Wever 1962). Andererseits zeigt ein Überblick schnell, dass sich 
eine allgemein gültige Regel für die jahreszeitlichen Änder- 
ungen des Aktivitätsbeginnes nicht aufstellen lässt. In Abb. 14 
ist für 15 lichtaktive Vogelarten aufgetragen, um wieviel Minuten 
ihr Aktivitätsbeginn vor ( — ) oder nach (-J-) dem Zeitpunkt liegt, 
an dem die Sonne morgens einen Stand von — 6,5° unter dem 
Horizont erreicht hat (= Ordinatenwert O; bürgerliche Dämmer- 
ung). Jeder Punkt des Diagrammes bedeutet den Mittelwert 
mehrerer Messungen innerhalb eines Monates. Die Arten, bei denen 
sich die Phasenwinkel-Differenzen von Monat zu Monat in etwa 
gleicher Weise ändern, sind jeweils in einem Diagramm zusammen- 
gefasst. Die zu den 6 obersten Kurven gehörigen Arten haben im 
Mai/Juni stark negative bzw. nur gering positive Phasenwinkel- 
Di fferenzen; vom August an zum Winter hin verschieben sich alle 
in Richtung auf positive Werte. Dementgegen zeigen die vier 
antersten K.urvenzüge grösste Werte positiver Phasenwinkel- 
Differenzen für die Zeit von Mai his Juli. Bei fünf weiteren Arten 
(Kurvenzüge in der Mitte von Abb. 14) bleibt schliesslich der Zeit- 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 



549 



abstand zwischen Aktivitätsbeginn und bürgerlicher Dämmerung 
das Jahr über mehr oder weniger unverändert. 

Um die Mitte der Aktivitätszeit berechnen zu können, sind 
Angaben über Beginn und Ende der Aktivität notwendig. Sie liegen 
nur für wenige Arten für alle Monate des Jahres vor. Leider haben 



g> 60 
g 40 
£ 20 

I ° 

I 




1 



40- 
20- 
"? 0- 

I 

o 

* 60- 

2 40- 
£ 20 
0- 




3 




'/' '///' v 



W '//' 'x/ 1 



Monat 



Abb. 14. 

Beginn der Aktivität vor ( — ) oder nach ( + ) bürgerlicher Dämmerung am 
Morgen (= Sonnenstand — 6,5°) bei 15 lichtaktiven Vogelarten im Verlauf 
des Jahres. Jeder Punkt Mittelwert mehrerer Beobachtungen innerhalb eines 
bzw. zweier Monate. (Nach Zahlenangaben oder Diagrammen in verschiedenen 

Veröffentlichungen.) 



sich die Autoren meist auf die Wiedergabe von Diagrammen 
beschränkt. Diesen sind Zeitwerte für Beginn und Ende der Akti- 
vität nur mit erheblicher Fehlerbreite zu entnehmen; demgemäss 
unsicher ist die Berechnung der Mitte der Aktivitätszeit. In Abb. 15 
sind die für alle drei Bezugspunkte berechneten Phasenwinke] -Diffe- 
renzen von zwei Arten als Funktion der Jahreszeit eingezeichnet. 
Die Diagramme zeigen den zeitlichen Abstand (in Minuten) des 
Aktivitätsbeginns von Sonnenaufgang (unten), des Aktivitätsendes 



,1) 



ASCHOFF 



von Sonnenuntergang (oben) und der Mitte der Aktivitätszeit von 
mittags 12 Uhr (mittlere Kurvenzüge). Der Gang der Werte für die 
Aktivitäts-Mitte lässt zweierlei erkennen: 1) Bei beiden Arten 
ist die negative Phasenwinkel- Differenz im Sommer grösser als im 



a a Parus major 

• o Emberiza citrinella 



Aktivitätsende 




Sonnen - 
Untergang 



Mittag 



Sonnen- 
aufgang 



V '///' V W V V ' Monat 

Abb. 15. 

Beginn der Aktivität vor Sonnenaufgang (unten), Ende der Aktivität vor ( — ) 
oder nach ( + ) Sonnenuntergang (oben) und Lage der Mitte der Aktivitätszeit 
vor ( — ) oder nach ( + ) 12 Uhr mittags (Mitte) für zwei Vogelarten in Abhängig- 
keit von der Jahreszeit. Werte für die Kohlmeise auf 48° N (A) und 67° ( A) N 
sowie für die Goldammer auf 67° N (O) nach Franz (1949), für die Goldammer 
auf 60° N (•) nach Wallgren (1956). 



Winter; 2) In der Arktis sind die jahreszeitlichen Änderungen der 
Phasenwinkel- Differenz weit ausgeprägter als in mittleren Breiten. 
Beide Befunde bestätigen die Voraussage über den Einfluss der 
l/uli! Zeitdauer auf die Phasenwinkel-Diflerenz. 

Zum Prüfen der Jahreszeiten- Regel genügen auch solche 
Beobachtungen, die sieh aur über wenige Monate erstrecken, 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 551 

sofern sich nur die Lichtzeit in der Beobachtungszeit um einen 
ausreichenden Betrag geändert hat. Weiter können Laboratoriums- 
experimente herangezogen werden, in denen die Lichtzeit eines 
künstlichen Licht-Dunkel-Wechsels geändert worden ist. Will man 
die Ergebnisse von Beobachtungen auf verschiedenen Breiten- 
graden und die Ergebnisse von Laboratoriumsversuchen in einem 
Diagramm zusammenfassen, so ist es sinnvoll, die errechneten 
Phasenwinkel-Differenzen auf jeweils gleiche Lichtzeiten zu 
beziehen. In einem solchen Diagramm kann folglich nicht wie in 
Abb. 14 und 15 die Jahreszeit als Abszisse benutzt werden. Mit 
Rücksicht hierauf ist in der zusammenfassenden Darstellung von 
Abb. 16 als Abszisse der prozentuale Anteil der Dunkelzeit am 
gesamten 24-stündigen Licht-Dunkel-Wechsel aufgetragen. Das 
linke Ende jeder der beiden Abszissen entspricht kurzen (Sommer-) 
Nächten, das rechte Ende langen (Winter-) Nächten. Über den 
Abszissen sind für mehrere lichtaktive und dunkelaktive Arten 
für jeweils 2 verschiedene Lichtzeiten die Phasenwinkel-Differenzen 
eingezeichnet und durch eine gerade Linie miteinander verbunden. 
Die Neigung der Geraden gibt demnach schematisch die allgemeine 
Richtung an, in der sich die Phasenwinkel- Differenz der betref- 
fenden Art vom Sommer zum Winter, bzw. beim Wechsel von 
langer zu kurzer Lichtzeit im künstlichen Licht-Dunkel-Wechsel 
ändert. Die in der unteren Hälfte von Abb. 16 dargestellten Linien 
zeigen, wieviel Minuten vor ( — ) oder nach ( + ) Sonnenaufgang 
(links) bzw. Sonnenuntergang (rechts) die Aktivität beginnt. Mit 
kürzer werdender Lichzeit (= Bewegung auf der Abszisse von links 
n ach rechts) ändert sich dieser zeitliche Abstand bei j eder Art in ande- 
rer Weise. Einige Arten werden im Winter (bzw. bei langer Dunkel- 
zeit) relativ früher rege als im Sommer (bei kurzer Dunkelzeit), bei 
anderen verschiebt sich der Beginn der Aktivität gerade in ent- 
gegengesetzter Richtung. Ein völlig anderes, überraschend regel- 
haftes Bild gewinnt man, wenn man für dieselben Arten die Mitte 
der Aktivität zur Mitte der Lichtzeit (links oben), bzw. zur Mitte 
der Dunkelzeit (rechts oben) in Beziehung setzt. (Obere Hälfte der 
Abb. 16). Die auf diese W'eise berechneten Phasenwinkel-Diffe- 
renzen ändern sich in Abhängigkeit vom Licht-Dunkel-Verhältnis 
bei allen lichtaktiven Arten gleichartig und entsprechend dem 
Verhalten von Kohlmeise und Goldammer in Abb. 15, also in voller 
Übereinstimmung mit der schwingungstheoretischen Vorausage. 



552 



J. ASCHOFF 



lichtaktive dunkelaktive 

Tiere 





40 : 




o\ 


. 


-40- 


o 






-dO- 


o 




c> 




c: 


80- 






+ 








t. 


40- 


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O 


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o 




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— N 


-40- 


^i- 




Q> 


-60- 






S 




c 

s 


-120 




-160' 




-200 



— Mittag- 




Mitte der 
Aktivitätszeit 

Beginn der 
Aktivität 



>'\ 




T / 



Freiland 2' 

i Votier e oder Labor 

5'' 



I I I M I I I M I I M I I I I I I M 

25 50 75% 25 50 75% 

Dunkelzeit pro 24 Std. 



Abb. 16. 
Beginn der Aktivität vor (— ) oder nach ( + ) Sonnenaufgang (links unten) bzw. 
Sonnenuntergang (rechts unten) und Lage der Mitte der Aktivitätszeit vor 
(_) oder nach ( + ) Mittag (links oben) bzw. Mitternacht (rechts oben) von 
10 lichtaktiven und 10 dunkelaktiven Arten bzw. Familien. Die von jeder Art 
für jeweils zwei verschiedene Licht-Dunkel-Verhältnisse berechneten Werte 
sind 'lurch eine gerade Linie miteinander verbunden. Lichtaktive Arten- 
1) Emberiza citrinella (Wallgren 1956); 2) Emberiza citrinella (Franz 1949) 

3) Parus major (Franz 1949); 4) Fringilla montifringilla (Palmgren 1949) 
5 Chloris chloris (Palmchen 1943); 6) Erithacus rubecula (Palmgren 1949), 
7, Dryobates major (Hinde 1952); 8) Parus caeruleus (Franz 1949); 9) S Uta 
pygmaea (Norvis L957/1959); 10) Tardus er Icetor um (Marples 1939). Dunkel- 
aktive Arien: 1) Mus musculus (Zollhauser 1958); 2) Mus musculus (weiss) 
(Zollhai seh L958); 3) Sylvaenus (Apodemus) sylvaticus (Zollhauser 1958); 

4) Carausius morosus (Eidmann 1956); 5) Mus musculus (Aschoff u. Meyer- 
Lohmành L954); 6) Sylvaenus sylvaticus (Hhown 1956); 7) Noctuidae (Larsen 
1943); Clethrionomys glareolus (Saint-Girons 1961); 9) Clcthnonomys gla- 

reolus ; (Saint-Girons I960); 10) Strix aluco (Hansen 1952). 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE OOÖ 

Dasselbe gilt für die dunkelaktiven Arten, deren Phasenwinkel- 
Differenzen in entgegengesetzter Weise wie die der lichtaktiven 
Arten mit dem Licht-Dunkel- Verhältnis korreliert sind. 

Schluss 

Aus der im 2. Kapitel erläuterten „circadianen Regel" über 
das Verhalten licht aktiver und dunkelaktiver Tiere ist im 3. Kapitel 
die „Jahreszeiten-Regel" abgeleitet. Sie macht Aussagen über die 
Phasenbeziehungen zwischen biologischem Objekt und Zeitgeber, 
insbesondere über deren Änderungen bei Änderung des Licht- 
Dunkel-Verhältnisses des Zeitgebers. Das 4. Kapitel bringt Bei- 
spiele aus der Literatur, die die Voraussagen bestätigen. Die zur 
Prüfung der Regel benutzten Zahlen sind Arbeiten entnommen, 
deren Autoren die hier vertretene Hypothese nicht gekannt und 
die ihre Untersuchungen unter anderen Gesichtspunkten angestellt 
haben. Umso eindrucksvoller ist die Tatsache, dass sich diese Werte 
zu einem Bild zusammenfügen, das für eine allen gemeinsame 
jahreszeitliche Gesetzmässigkeit spricht. Die bei allen lichtaktiven 
und bei allen dunkelaktiven Arten jeweils übereinstimmenden 
Änderungen einer Messgrösse, die sich aus der Niveauhypothese der 
circadianen Periodik herleitet, sprechen einmal für die Richtigkeit 
dieser Hypothese und zum anderen für die Berechtigung des 
Versuches, „lichtaktiv" und „dunkelaktiv" an Hand der circa- 
dianen Regel zu definieren. 

Andererseits ist daran zu erinnern, dass viele der Zahlen, auf 
denen die Diagramme der entscheidenden Abb. 16 beruhen, 
unsicher sind (Entnahme aus Diagrammen; grobe Mittelungen). 
Die Literatur enthält ausserdem sicher noch mehr geeignete 
Angaben, als hier verwandt worden sind; die Diagramme stellen 
also eine Auswahl dar. Erneute Prüfung der Voraussagen mit 
genauen, eigens hierfür gewonnenen Messwerten ist deshalb 
erwünscht. Dabei wäre auf zwei Zusammenhänge getrennt zu 
achten: a) Die Korrelation zwischen Dauer der Aktivitätszeit 
(als Mass für das Niveau) und der Phasenwinkel- Differenz, über 
die die circadiane Regel Aussagen macht; b) Die Korrelation 
zwischen Dauer der Lichtzeit und Dauer der Aktivitätszeit bzw. 
Phasenwinkel-Differenz, die in der Jahreszeiten- Regel behandelt 
ist. Über beide Regeln ist vermutlich das letzte Wort noch nicht 



554 J. ASCHOFF 

gesprochen, und Modifikationen sind wahrscheinlich. Besonders 
im Hinblick auf die Jahreszeiten- Regel ist zu erwarten, dass sich 
andere Vorgänge — z. B. solche, die in Verbindung mit Brunst- 
zeiten stehen — den von der Regel geforderten überlagern. (Lange 
Aktivitätszeiten und stark negative Phasenwinkel-Differenzen auf 
Grund hohen Niveaus bei manchen Vögeln im Frühjahr !). Die 
bereits vorliegenden Ergebnisse, die die Regel stützen, sind jedoch 
vielversprechend genug, um weitere Untersuchungen in dieser 
Richtung zu rechtfertigen. 

Zusammenfassung 

Die Begriffe „lichtaktiv" und „dunkelaktiv" sind nicht immer 
eindeutig. Manche Arten wechseln zwischen Licht- und Dunkel- 
aktivität im Verlauf des Jahres oder der Ontogenese (Abb. 3 
und 4), andere bereits bei geringfügiger Änderung der Umgebungs- 
bedingungen (Abb. 5). Daraus ergibt sich der Wunsch, die beiden 
Begriffe eindeutiger zu definieren und ihnen physiologische Bedeu- 
tung zu geben. Grundlage hierfür ist das Verhalten der selbst- 
erregten „circadianen" Periodik unter konstanten Bedingungen, 
das sich in folgende Regel fassen lässt: Frequenz und Niveau 
(gemessen am Verhältnis von Aktivitätszeit zu Ruhezeit) der circa- 
dianen Schwingung sind bei lichtaktiven Tieren positiv, bei dunkel- 
aktiven Tieren negativ mit der Beleuchtungsstärke korreliert. 
(Abb. 7 und 10). Eine Reihe von Befunden spricht dafür, dass diese 
circadiane Regel sinngemäss auch dann gilt, wenn die biologische 
Periodik mit einem periodischen Vorgang der Umwelt — einem 
Zeitgeber — synchronisiert ist; Änderungen der „Frequenz" 
machen sich dann in Änderungen der Phasenbeziehung zum Zeit- 
geber bemerkbar. Diese Beziehungen gehorchen den Gesetzen der 
Schwingungslehre. 

Als Mass der spezifischen Phasenbeziehung einer Tierart zum 
Zeitgeber ist vielfach der zeitliche Abstand zwischen Beginn der 
Aktivität und Sonnenaufgang bzw. Sonnenuntergang benutzt 
worden. Ls lässt sich zeigen, dass es sinnvoller ist, die Mitte zwischen 
Beginn und Ende der Aktivität zur Mitte der Lichtzeit (bei licht- 
aktiven Arien) bzw. zur' Mitte dov Dunkelzeit (bei dunkelaktiven 
Arien) in Beziehung zu setzen (Abb. 12). Aus der circadianen 
Regel lassen sieh Forderungen ableiten, wie sieh die so berechnete 



DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 555 

„Phasenwinkel-Differenz" im Verlauf des Jahres (oder bei künst- 
licher Änderung des Licht-Dunkel-Verhältnisses des Zeitgebers) 
ändern muss: Bei lichtaktiven Tieren eilt die Phase der biolo- 
gischen Periodik der des Zeitgebers im Sommer stärker voraus als 
im Winter; bei dunkelaktiven Tieren verläuft die Bewegung 
umgekehrt (Abb. 13). 

Diese Voraussage lässt sich an Hand von Veröffentlichungen 
prüfen, die Angaben über Beginn und Ende der Aktivität ver- 
schiedener Tierarten enthalten. Berechnet man aus diesen Werten 
die Mitte der Aktivitätszeit und bestimmt für zwei verschiedene 
Jahreszeiten die Phasenwinkel-Differenz zur Mitte der Lichtzeit 
(oder der Dunkelzeit) so zeigt sich, dass sich diese Werte innerhalb 
der beiden grossen ökologischen Gruppen jeweils in gleicher Weise 
und in guter Übereinstimmung mit der Voraussage ändern 
(Abb. 16). 

RÉSUMÉ 

Les notions de l'activité diurne et nocturne chez les animaux 
ne sont pas toujours bien définies. Certaines espèces passent d'un 
type d'activité à l'autre au cours de l'année ou pendant l'ontognèse 
(fig. 3 et 4), d'autres le font déjà en réponse à de faibles modifi- 
cations du milieu extérieur (fig. 5). Il importe de préciser ces 
notions et leur signification physiologique. 

Cette précision doit se fonder sur les propriétés de la pério- 
dicité « circadienne » endogène que montre l'animal dans une 
ambiance constante. Elles obéissent aux règles suivantes: La fré- 
quence et le niveau (mesuré par le rapport entre la durée de l'acti- 
vité et celle du repos) de l'oscillation « circadienne » augmentent 
avec l'intensité lumineuse chez les animaux diurnes et diminuent 
chez les animaux nocturnes (fig. 7 et 10). Cette règle s'applique 
également si le rythme endogène est synchronisé avec un événement 
périodique de l'environnement. Une modification de la fréquence 
de l'oscillation correspond alors à une modification des rapports 
entre les phases de l'animal d'une part et du stimulus périodique 
(«Zeitgeber») d'autre part. Les rapports en question obéissent 
aux lois de la théorie des oscillations. 

Le rapport entre les deux phases a souvent été mesuré par 
la différence entre l'heure du début de l'activité et celle du lever 



556 J. ASCHOFF 

resp. du coucher du soleil. Mais on peut démontrer qu'il est préfé- 
rable de comparer le point médian entre le début et la fin de l'acti- 
vité à celui du temps d'éclairement resp. d'obscurité (fig. 12). 
Il résulte de la règle énoncée ci-dessus que la différence entre les 
phases d'activité et de repos doit se modifier au cours de l'année 
ou lorsque changent les temps de lumière et d'obscurité d'un cycle 
d'éclairement artificiel (fig. 13). Cette prédiction est confirmée par 
les données publiées sur les cycles d'activité de différentes espèces 
diurnes et nocturnes. 

Summary 

With regard to animals, the terms " light-active " and " dark- 
active " are not always unequivocal. Some species change from 
light- to dark-activity with the season or during ontogeny (fig. 3 
and 4), others as a result of minor changes in environmental con- 
ditions (fig. 5). Such findings call for a more precise definition, 
provided with physiological significance. The basis for such an 
attempt is given by the properties of the endogenous (selfsustained) 
" circadian " oscillation which can be summarized as follows : 
Frequency and level (determined by the ratio of activity-time to 
rest-time) of the circadian oscillation increases with increasing 
light intensity in light-active animals and decreases in dark-active 
animals (fig. 7 and 10). This rule is also valid when the bio- 
logical periodicity is synchronized with a periodic factor in the 
environment (= Zeitgeber). Under such circumstances, changes 
in " frequency " manifest themselves as changes of the phase rela- 
tion to the Zeitgeber. These changes obey to the laws of oscilla- 
tion theory. 

To measure the phase relation (phase-angle-difference) between 
Zeitgeber and biological oscillation, the difference between the 
onset of activity and sunrise, or sunset resp., has often been used. 
It can be shown, however, that it is more meaningful to compare 
the midpoint between onset and end of activity with the midpoint 
of light-time or dark-time (fig. 12). According to the "circadian 
rule", iliis phase-angle-difference should change in the course of 
the year (or as a result of changes of an artificial light-dark-cycle) 
as follows: In light-active animals, the phase of the biological 

oscillation should be more in advance in relation to the phase of 






DIE TAGESPERIODIK LICHT- UND DUNKELAKTIVER TIERE 557 

the Zeitgeber in Summer (long light-times) than in winter (short 
light-times) ; for dark-active animals, the opposite should be true 
(fig. 13). These predictions are confirmed by data published on 
activity cycles of various light- and dark-active animals (fig. 16). 



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NEUE FLEDERMAUSFUNDE AUS GRAUBÜNDEN 559 



N° 25. K. Deuchler. — Neue Fledermausf uncle aus 
Graubünden. 



Zoologisches Museum der Universität Zürich. 



Als einzige Fledermaus des Schweizerischen Nationalparks im 
Unterengadin war bis vor kurzem lediglich ein Exemplar der Nord- 
fledermaus (Eptesicus nilssoni Keyserling und Blasius) bekannt, 
das im August 1934 zufällig in der Val Cluoza gefunden worden 
ist. Im Rahmen einer Untersuchung der Kleinsäuger des National- 
parks und seiner Umgebung versuchte ich im Sommer 1963 weitere 
•Fledermäuse nachzuweisen. Im Fuorngebiet fing ich mit Hilfe 
eines Japannetzes an zwei Wasserstellen auf 1780 und 1950 m 
Höhe, wo regelmässig Fledermäuse trinken und jagen, drei Arten, 
nämlich das Langohr (Plecotus auritus L.), die Zweifarbfledermaus 
(Vespertilio discolor Kühl) und die Nordfledermaus. Während ich 
die beiden erstgennanten Arten nur in je einem Exemplar fest- 
stellte, fing ich die Nordfledermaus mehrmals in verschiedenen 
Exemplaren, einmal elf während einer Nacht. 

Ausserhalb des Parkes suchte ich im Engadin Gebäude nach 
Fledermäusen ab. Im Schiff der Kirche von S-chanf (1662 m) 
entdeckte ich eine Kolonie der Nordfledermaus, die ungefähr 
dreissig Tiere umfasste und sich versteckt zuoberst im Dachfirst 
unter der Holzverkleidung aufhielt. Es gelang, ein Weibchen als 
Beleg zu fangen. Auf Grund von über dreissig Exemplaren aller 
Altersstufen, die vertrocknet auf dem Dachboden herumlagen, 
wurde klar, dass es sich um eine Wochenstube handelte. Das 
jüngste Tier hatte eine Unterarmlänge von nur 16 mm. Nach dem 
vorhandenen Kot und den faustgrossen Urinstalaktiten zu 
schliessen, ist die Kolonie nicht neu. Soweit mir bekannt ist, scheint 
das die erste Wochenstube der Nordfledermaus zu sein, die aus 
Mitteleuropa bekannt geworden ist. 

Auch im Münstertal, einem Wärmetal, das sich im Osten an 
den Nationalpark anschliesst und zum Stromgebiet der Etsch 
gehört, wurde nach Fledermäusen gesucht. Im obersten Dorf des 
Tales, in Tschierv (1660 m), besteht in der Kirche eine kleine 

Rev. Suisse de Zool., T. 71, 1964. 39 



560 K. DEUCHLER 

Wochenstube von Plecotus auritus, dem Gewöhnlichen Langohr. 
Im nächst tiefer gelegenen Fuldera (1638 m) fand ich in der Kirche 
neben dem Gewöhnlichen Langohr vereinzelt das Graue Langohr 
(Plecotus austriacus Fischer). Weiter unten im Tal, in Sta. Maria 
(1380 m) und in Münster (1280 m), stellte ich in den Kirchen zwei 
reine Kolonien des Grauen Langohrs von je ungefähr zwanzig 
Exemplaren fest. Im Münstertal scheint diese Art, die bis heute nur 
vereinzelt von Aellen (mündliche Mitteilung) in der Westschweiz 
gefunden worden ist, einen festen Bestandteil der Schweizerfauna 
zu bilden. Im benachbarten Vinschgau stiess ich ebenfalls auf reine 
Kolonien des Grauen Langohrs. Verglichen mit den Angaben in der 
Literatur zeigen diese Populationen relativ kleine Körper- und 
Schädelmasse. Eine sichere Unterscheidung gegenüber dem 
Gewöhnlichen Langohr ermöglichten Fellfarbe, Grösse der Bullae 
tympani und besonders augenfällig Form und Grösse des Penis- 
knochens. 

Résumé 

L'auteur a capturé au centre du Parc national suisse (Fuorn) 
trois espèces de Chauves-souris: Eptesicus nilssoni Keys, et Bl., 
Plecotus auritus L. et Vespertilio discolor Kühl. Il signale en outre 
la présence jusqu'à Fuldera, Val Munster, de Plecotus austriacus 
Fischer. 

Summary 

The author has caught three species of bats in the middle of 
the Swiss National Park (II Fuorn): Eptesicus nilssoni Keys, and 
Bias., Plecotus auritus L. and Vespertilio discolor Kuhl. The pre- 
sence of Plecotus austriacus Fischer has been observed as far as 
Fuldera in Val Müstair. 



LITERATUR 

Bauer, K., 1960. Die Säugetiere des Neusiedlerseegebietes. Bonn. zool. 

Beitr. 11: 141-344. 
Baumann, F., 1949. Die freilebenden Säugetiere der Schweiz. Bern. 
TOSCHI, A., und Lanza, B., 1959. Mammalia. Fauna d? Italia 4. Rologna. 






FLUGMUSKELENTWICKLUNG VON ANTHERAEA 561 



N° 26. R. Eigenmann, Basel. — Biochemische Unter- 
suchungen der Flugmuskelentwicklung von Anthe- 
raea pernyi Guér. (Lep.). (Mit 3 Textabbildungen und 
einer Tabelle.) 

Zoologische Anstalt der Universität Basel. 



1. Einleitung 

Physiologische Untersuchungen von Nüesch (1962) zeigten, 
dass der Insektenmuskel relativ früh in der Imaginalentwicklung 
auf gesetzte Reize hin zu reagieren vermag. Diese Resultate waren 
der Anlass, die Muskelentwicklung in der Puppe etwas näher zu 
untersuchen und zwar auf histologischer wie auch auf biochemischer 
Grundlage. Die folgende Arbeit beabsichtigt, einige Resultate der 
Biochemie der Flugmuskelentwicklung, vor allem die Frage nach 
dem Auftreten des kontraktilen Muskelproteins Aktomyosin zu 
umschreiben und mit den wichtigsten histologischen Differen- 
zierungen zu vergleichen. 

2. Material und Methode 

Als Untersuchungsobjekt diente mir Anther aea pernyi, das 
chinesische Nachtpfauenauge, das sich leicht auf Eichenlaub 
züchten lässt. Die Entwicklungszeit von der Diapausenpuppe zur 
geschlechtsreifen Imago beträgt 21 Tage. 

Zur Extraktion von Aktomyosin wird nach Angaben von 
Portzehl eine 0,6 m KCl-Lösung verwendet, die mit 0,02 m 
NaHGOg auf pH 7 eingestellt ist. Die aus dem Thorax von A. pernyi 
herauspräparierten Muskeln werden sofort in die auf 0° G bereit- 
gehaltene Extraktionslösung gegeben. Für einen Versuch werden 
mindestens 0,2 g Muskelsubstanz benötigt. Diese Menge liefern 
zwei Imagines, bei Jüngern Stadien braucht es bis 15 Tiere. Das 
Verhältnis Muskelsubstanz zu Extraktionslösung ist 1 z