FOR THE PEOPLE FOR EDVCATION FOR SCIENCE LIBRARY OF THE AMERICAN MUSEUM OF NATURAL HISTORY J ARCHIV FÜR ZELLFORSCHUNG HERAUSGEGEBEN VON DR. RICHARD GOLDSCHMIDT PROFESSOR AN DER UNIVERSITÄT MÜNCHEN SIEBENTER BAND MIT 52 TEXTFIGUREN UND 45 TAFELN LEIPZIG VERLAG VON WILHELM ENGELMANN 1912 Inhalt des siebenten Bandes Erstes Heft Ausgegeben am 12. September 1911 Seite Th. Bokorny, Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen sowie Pflanzen gegen stark verdünnte wässerige Auflösungen von Basen 1 Gaspare Alagna, Sulla presenza di formazioni mitocondriali negli elementi costitutivi delle Tonsille palatine normali, ipertrofiche e delle Vegeta- zioni adenoidi. (Con 6 fignre nel testo) 27 H. E. Jordan, The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) with special reference to the Accessory Chromosome and the Chon- driosomes. (With 2 figures in the text and plates I— III) 41 W. Schleip, Das Verhalten des Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. Ein Beitrag zur Kenntnis der Beziehungen zwischen Chromatin und Geschlechtsbestimmung. (Mit Tafel IV — VIII) ... 87 M. Konopacki, Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier (Strongylocentrotus lividus und Echinus microtuber- culatus). (Mit Tafel IX- XI) 189 Zweites Heft Ausgegeben am 7. November 1911 Andreas Berezowski, Studien über die Zellgröße. Zweite Mitteilung. Über den Einfluß der Kastration auf die Zellgröße 185 Katharine Foot and E. C. Strobell, Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. (With plates XII-XX) 190 Jean Bonnet, Sur le groupement par paires des chromosomes dans les noyaux diploides. (Avec planches XXI— XXII et une figure dans le texte) 231 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold, Cell Changes in the Testis due to X Rays. (With plates XXIII— XXIV) 212 Cesare Artom, Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione e nelle prime mitosi di segmeutazione dell’ uovo dell’ Artemia sessuata di Cagliari (univalens) e dell’ uovo dell’ Artemia partenogenetica di Capodistria (bivalens). (Con tavole XXV — XXVII) 277 Referate: Bialkowska, W. und L. Kulikowska, Über den Golgi-Kopsch- schen Apparat der Nervenzellen bei den Hirudineen und Lumbricus. Erhard) 296 Diltevsen, Chr., Über Kernknospung im verhornten Plattenepithel beim Meerschweinchen. ( Erhard / 296 IV Seite Mollier, S., Die Blutbildung in der embryonalen Leber des Menschen und der Säugetiere. (Erhard) 296 Wassermann, Fr., Über den makro- und mikrochemischen Eisennach- weis im Dotter des Hühnereies. { Erhard ) 297 Maximow, A., Untersuchungen über Blut und Bindegewebe. III. Die embryonale Histogenese des Knochenmarks der Säugetiere. (Erhard) 297 Boveri, Th., Die Potenzen der Ascaris -Blastomeren bei abgeänderter Furchung. (Koehlerj 297 Nemec, B., Das Problem der Befruchtungsvorgänge und andere cytolo- gische Fragen. (E. Qodleivski jun.) 300 Drittes Heft Ausgegeben am 28. Dezember 1011 Charles Lincoln Edwards, The Sex-Chromosomes in Ascaris felis. (With plate XXVIII) 309 Iw. Buresch, Untersuchungen Uber die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. Die Differenzierung der Keimzellen bei Helix arbustornm. (Mit 5 Fi- guren im Text und Tafel XXIX— XXX) 314 N. K. Koltzoff, Studien über die Gestalt der Zelle. III. Untersuchungen über die Kontraktilität des Vorticellinenstiels. (Mit 12 Figuren im Text) 344 M. v. Derschau, Über Kernbrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. (Mit Tafel XXXI-XXXIII) 424 Referate: Schaxel, Jul., Die Eibildnng der Meduse Pelagia noctiluca Per. et Less. (P. Büchner) 447 Schaxel, Jdlius, Das Zusammenwirken der Zellbestandteile bei der Ei- reifung, Furchung und ersten Organbildung der Echinodermen. (P. Büchner) 448 Retzius, G., Über den Ban des Eies der Echinodermen im unbefruch- teten und im befruchteten Zustand. (P. Büchner) 449 Müller, Rob., Über die Eireifung bei den Alcyonaceen. (P. Büchner ) 450 Senna, Anc,., Ricerche sull’ oogenesi di Tomopieris elegans Chun. (P. Büchner) 450 Morrill, Charles V., The Chromosomes in the Oögenesis, Fertilization and Cleavage of Coreid Hemiptera. (P. Büchner) 451 Elpatiewsky, W., Die Entwicklungsgeschichte der Genitalprodukte bei Sagitta. 1. Die Entwicklung der Eier. (P. Büchner) 451 Meves, Fr., Über die Beteiligung der Plastochondrien an der Befruch- tung des Eies von Ascaris megalocephala. (P. Büchner) 452 Jörgensen, M., Zur Entwicklungsgeschichte des Eierstockeies von Pro- teus anguineus (Grottenolm) [Die Wachstumsperiode . (P. Büchner) 453 Athias, M., Les phenomenes de division d’ovule dans les follicules de de Graaf en voie d’atrcsie chez le Lerot ( Eliomys tpiercinus L.). (P. Büchner) 455 Sobotta, J. und Burckiiard, G., Reifung und Befruchtung des Eies der weißen Ratte. (P. Büchner) 456 Montgomery, Thos. II. jr. , Are Particular Chromosomes Sex Determi- uants? (P. Büchner) 457 V Seite Stevens, N. M. , Further Studies on Heterochromosomes in Mosquitos. (P. Büchner ) 458 Dehorne, Arm., Le mecanisme de la reduction numerique dans la sper- matog^nese de Ophryoirocha puerilis Clprd.-Mecz. (P. Büchner). . . 458 Blackmann, M. W., Spermatogenesis of the Myriopods. IV. An Ana- lysis of the Chroinosome Group of Scolopendra heros. (P. Büchner) 459 Sobotta, S., Über das Verhalten der Spermatozoen im Uterus der Säuge- tiere. Nach Befunden bei Nagetieren {Maus, Ratte u. a.) (P. Büchner ) 460 Artom, Cesare, La Sistematica del genere Artemia in relazione col numero dei cromosomi delle cellule sessuali e in relazione col numero e colla grandezza delle cellule somatiche. (P. Büchner) 460 Schneider, K. C., Histologische Mitteilungen. III. Chromosomengenese. (P. Büchner) 460 Popoff, M., Ein Beitrag zur Chromidialfrage. Nach Untersuchungen an Musciden. (P. Büchner ) 461 Erhard, H., Diplosomen und Mitosen im cilientragenden Ependy m eines Haifischembryo. (P. Büchner) 461 Schultze, Osk., Über die Genese der Granula in den Drüsenzellen. (P. Büchner ) 462 Firket, J., Recherches sur la genese des fibrilles epidermiques chez le poulet. P. Büchner) 462 Viertes Heft Ausgegeben am 10. April 1912 G. v. Kemni tz, Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. Ein Beitrag zur physiologisch-chemischen Morphologie der Zelle. (Mit 9 Figuren im Text und Tafel XXXIV — XXXVIII) 463 Jean Bonnet, Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, chez les Angiospermes. (Avec 17 figures dans le texte et planches XXXIX— XLV) 604 * Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen sowie Pflanzen gegen stark verdünnte wässerige Auflösungen von Basen. Von Dr. Th. Bokorny. Die Reaktionen, um die es sich hier handelt, sind zum Teil intravitaler Natur; d. h. sie treten an dem lebenden Organismus ein, er reagiert und lebt weiter, die Veränderungen werden später wieder ausgeglichen, wenn das Reagens durch Auswaschen mit Wasser entfernt wird. Nur wenn die Einwirkung sehr lange gedauert hat und immer wieder neue Quanti- täten des die Reaktion hervorrufenden Stoffes in die lebende Zelle ein- dringen, tritt schließlich der Tod ein. Diese Reaktionen unterscheiden sich also von denen, welche sonst durch mikrochemische Reagentien hervorgerufen werden, ganz wesent- lich. Die lebende Zelle reagiert, die Reaktion ist also von ungewöhn- lichem Interesse und bisher wohl einzig dastehend, wenn man von der lediglich auf physikalischen Vorgängen beruhenden längst bekannten Plasmolyse absieht, die ja als physikalisches Phänomen an der lebenden Zelle gebührende Beachtung gefunden hat. Man kann an dem lebenden Plasma mit gewissen Reagen- tien chemische Reaktionen anstellen, ohne daß dasselbe abstirbt. Das hat Verfasser im Verein mit Prof. 0. Loew zuerst an Pflanzen- zellen ausprobiert. Die Erscheinungen, die z. B. mit verdünnten Coffein - Lösungen dort auftreten, sind frappierender Art. Man kann kaum etwas Merkwürdigeres sehen als die Reaktion einer lebenden Unterhautzelle von Eche eria gegen O,lprozentige Coffein-Lösung. Sobald das Reagens auf eine noch lebende Unterhautzelle an den hergestellten Flächenschnitten auftrifft, beginnt darin eine merkwürdige Umwandlung des lebenden Archiv f. Zellforschung. VU. 1 Th. Bokornv 2 wandständigen Protoplasmas (das ganze Innere der Zelle ist mit Zellsaft d. i. Vacuolenfliissigkeit angefüllt, der Plasmaschlauch ist an die Zell- wand angepreßt). Dicht aneinander gerückt, so daß sie sich gegenseitig oft zu polygonaler Gestalt anstatt der ursprünglich runden (scheiben- förmigen) pressen, treten »Proteosomen« auf; es sind Scheiben von starker Lichtbrechung und mit der Neigung, ineinander zu verschmelzen; letzter Umstand weist auf die flüssige Beschaffenheit hin. Oft erleidet die innere Plasmahaut (Vaeuolenwand, auch Tonoplast genannt) eine ver- sehiedengradige Kontraktion (anomale Plasmolyse), wobei dann die Proteosomen auf den Boden der Zelle herabgleiten. Mit letzteren können bei nicht genügender Vorsicht die Proteosomen des Zellsafts verwechselt werden, welche beim Eindringen des Koffeins in diesen ausgeschieden werden; sie sind stark gerbstoffhaltig, während erstere gerbstofffrei sind, wenigstens so lange der Tonoplast keinen Gerbstoff aus dem Zellsafte herausdringen haßt. Die Proteosomen des Zellsafts sind infolge ihres starken Gerbstoffgehalts mit gerbsaurem Koffein verwechselt worden, von dem sie aber aufs deutlichste durch ihr Gerinnungsvermögen, das Charakteristikum der genuinen Eiweißstoffe, unterschieden sind, ferner durch ihr Aussehen, das Zusammenschmelzen und ihr Verhalten gegen Lösungsmittel. Am leichtesten erfolgt die Koagulation der Eiweißstoffe (nur genuine sind derselben fähig) durch Erwärmen ihrer Lösungen, die Temperatur ist bei den einzelnen Eiweißstoffen verschieden. Eine vollkommene Koagulierung des Eiweißes ist ferner nur bei schwach saurer Keaktion möglich. Ist die Reaktion stärker sauer oder alkalisch, so bleibt stets ein mehr oder weniger großer Teil des Eiweißes in Lösung und entgeht der Koagulation. Ferner ist es von Wichtigkeit zu wissen, daß durch Dialyse salzfrei gemachtes Eiweiß nicht mehr durch Hitze koaguliert; bei Zusatz von Salz zur erhitzten Lösung tritt dann Koagulation ein. Es ist eine bekannte, praktisch gut verwertbare Erscheinung, daß man bei der Eiweißkoagulation um so unabhängiger von der Reaktion ist, je salzreicher die Flüssigkeit ist. daß man sich also durch Zusatz von Koch- salz die quantitative Koagulation des Eiweißes sehr erleichtern kann. Wenn man zuviel Säure hinzusetzt, so koaguliert das Eiweiß nicht; es fällt aber aus, wenn man Kochsalz hinzufügt. Bei der Koagulation durch Alkohol oder durch Tannin soll die Gegen- wart von unorganischen Salzen ebenfalls nötig sein. Diese Reaktionen sind von Wichtigkeit bei Prüfung der Aus- scheidungen, die man mit basischen Stoffen oft an lebenden Zellen erhält, auf ihre Eiweißnatur. Verhalten von Infusorien uncl andern niederen Organismen usw. 3 Bei vielen Pflanzen zellen treten nach Einwirkung sehr verdünnter Basen Ausscheidungen im Plasma oder auch im Zellsafte, manchmal in beiden zugleich auf, welche von 0. Loew und dem Verfasser Proteo- somen genannt wurden. Sie bestehen im wesentlichen aus Eiweiß (aktivem Eiweiß); denn sie koagulieren beim Erhitzen auf 50 — 60° und durch Einwirkung von Alkohol. Salzzugabe ist bei dieser Probe nach obigen Ausführungen angezeigt. Diese Ausscheidungen sind bei vielen Pflanzenzellen gefunden worden; bei tierischen Zellen bis jetzt nur selten, bei Leucocyten von F. Winkler (Wien, fol. haematol., Bd. IX). Sie sind für das Verständnis der folgenden Versuche an niederen Tieren so wichtig, daß etwas auf sie eingegangen werden muß. Zunächst von allen Basen lag dem Verfasser das Ammoniak und das Kali; denn diese Basen sind in dem von Loew und Verfasser emp- fohlenen Silberreagens (ehern. Kraftqu. im leb. Protopl., München 1882) enthalten und rufen in den Zellen, bevor die Silberabscheidung beginnt, eine Körnchenausscheidung hervor. Später erst wurden andre noch ge- eignetere Basen zur Untersuchung genommen, z. B. Coffein. Coffein ist als Reagens auf aktives Albumin von 0. Loew und dem Verfasser zuerst angewandt worden. Die erste Notiz hierüber findet sich in unsrer Abhandlung »Die ehern. Kraftquelle im lebenden Protoplasma« München 1882 S. 74: »0,25%ige Lösnng von freiem Coffein bewirkt die Entstehung von großen Körnern und meist eine starke Kontraktion des Plasmaschlauchs. Mit Silberlösung reagierten nur jene in manchen ( Spirogyra -) Zellen nur spärlich auftretenden Körner.« Dann äußerte sich Verfasser in Pringsheims Jahrb. d. wriss. Bot., Bd. XIX, Hft. 2 (1888, »Einwirkung bas. Stoffe auf das lebende Proto- plasma« S. 217) folgendermaßen: Besonders interessant ist die Einwir- kung einer wässerigen Coffeinlösung auf lebende Spirogyrenzellen ( Spiro - gyra maxima und orthospira). Wendet man konzentrierte etwa 5%ige 1) Coffeinlösung an, so bilden sich im Zellsaft sogleich Hohlkugeln von beträchtlicher aber verschiedener Größe, sie sind vollkommen rund. Nach einiger Zeit treten im Saftraume der größeren Kugeln kleinere Kügelchen von verschiedener Größe auf. Durch Verdünnung der Coffeinlösung aufs Zehnfache entstehen viel kleinere Kügelchen. Die angegebenen Kon- zentrationen können natürlich nicht als absolut feststehende bezeichnet werden. Es ist ja sehr wohl möglich, daß man bei andern Spirogyra- Arten !) Diese gibt es nur im warmen Zustande; in der Kälte löst sich höchstens 1,3% Coffein in Wasser auf. 1 4 Th. Bokomv andre Konzentrationen anwenden muß, um große und kleine Kugeln zu erhalten. Die Bildung großer Kugeln mit kleinen im Innern tritt ver- hältnismäßig schwierig ein. Sind die Spirogyren in starkem 'Wachstum begriffen, so treten jene Ausscheidungen mit Coffeinlösung überhaupt nicht auf, weil der Zellsaft kein Eiweiß enthält. Im Frühjahr und Sommer wird man daher diese Reaktion oft vergebens zu bekommen suchen. Da die 5%ige Coffeinlösung eine stark konzentrierte Lösung einer organischen Base ist und diese noch dazu warm angewendet werden muß, (weil sonst Coffein ausfällt), so dürfte ihre Wirkung kaum auf die lebende Zelle zu beziehen sein, wenn auch vielleicht das im Zellsaft gelöste aktive Albumin besser zu widerstehen vermag. Weitere Mitteilungen über mikrochemische Coffeinreaktionen an lebenden Pflanzen machte Verfasser in seinem Aufsatze »über Aggrega- tion« (Jahrb. f. wiss. Bot. Bd. XX). Hier ist S. 443 angegeben, daß die Aggregation in Drosera-Tentakeln und in Spirogyren, welche auf einer Reaktion des aktiven Albumins beruht, außer verschiedenen andern basischen Stoffen auch dem Coffein ihre Entstehung verdanken können. »Die mit letzterem bei Spirogyra erfolgenden Ausscheidungen sind manch- mal sehr mächtig und von Loew und mir früher beschrieben worden. Durch ihre oft bedeutende Größe und die Kugelgestalt sehen sie den von Yries beschriebenen Teilvacuolen ziemlich ähnlich und sind von Vries auch als Teilprodukte des Tonoplasten erklärt worden. Daß sie das nicht sind, geht daraus hervor, daß man an mit Coffein behandelten und die erwähnten Ausscheidungen zeigenden Spirogyren den Tonoplasten mit Salpeterlösung noch als Ganzes zur Kontraktion bringen kann.« »Be- züglich der Wirkung des Coffeins auf Spirogyren sei noch hervorgehoben, daß selbst 24stündiges Liegen derselben in kalt gesättigter (1,3%) wässeriger Coffeinlösung die Spirogyren nicht immer tötet. Bei einem von mir angestellten Versuche mit Spirogyra maxima besaß diese nachher noch starken Turgor und ergab mit 10%iger Salpeter- lösung normale Plasmolyse. 24 Stunden in l°/0o Ammoniaklösung ge- legene Spirogyren derselben Art waren nach dieser Zeit abgestorben, schlaff, verfärbt, unfähig sich wieder zu erholen.« In den Epidermiszellen am Boden der Kanne von Xepenthes phyl - amphora kann man durch 0,l%ige Coffeinlösung eine Ausscheidung von kleinen Kügelchen aus dem Zellsaft und dem Plasma veranlassen, welche ganz den Glanz und das Lichtbrechungsvermögen der bei Spiro- gyra und Drosera beobachteten besitzen und wie diese rasch zu größeren Kugeln zusammenfließen. Primula sinensis ist ebenfalls ein geeignetes Objekt. In der Epidermis Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 5 der ganzen Pflanze trifft man Zellen an, welche die Aggregation in schönster Weise zeigen, und zwar von zweierlei Art (wie bei Drosera ): 1. Kontrak- tion und Teilung der Vacuolenwand, 2. Ausscheidung von Eiweißkugeln aus dem Zellsaft (die doppelte Reaktion ist besonders deutlich in den tiefgefärbten Epidermiszellen). In den rotgefärbten Epidermiszellen von Primula sinensis zeigten sich mit kalt gesättigter Coffeinlösung sehr bald größere und kleinere Kügelchen. Mit 10%iger Salpeterlösung, welche nach dem Coffein einwirken gelassen wurde, erfolgte normale Plasmolyse, ein Zeichen, daß die Zellen nicht abgestorben waren. Besondere Er- wähnung verdient die hier leicht zu konstatierende Tatsache, daß die Aggregation, insbesondere auch die Bildung von Eiweißkügelchen im Zellsaft, bei Einwirkung von 0,1% Coffein auf tritt, bevor der Zell- saft durch die eindringende Base neutralisiert ist; denn intensiv rot gefärbte Zellen zeigen hier jene Eiweißkügelchen (durch Neutralisieren geht die Farbe in Blau über). Nach Pfeffer sollen nämlich die Kügel- chen erst aus dem neutralisierten und alkalisch gemachten Zellsaft aus- fallen, wie gerbsaures Eiweiß aus einer sauren Lösung durch Zusatz von Alkali ausfällt. Es liegt aber liier offenbar ein andrer Vorgang zugrunde; erst nach längerer Einwirkung der Coffeinlösung und reichlicherem Ein- dringen des Coffeins geht die Farbe von rot in blau über, nachdem die Aggregation längst vollendet ist. An den Narbenepidermiszellen von Crocus vernus beobachtet man unter der Einwirkung von 0,1% Coffein eine regelrechte Plasmolyse, als ob 5 — 10%ige Salpeter- oder Zuckerlösung eingewirkt hätte. Der sich zurückziehende Plasmaschlauch bleibt lebendig und bildet eine neue Zellulosehülle um sich, welche eine beträchtliche Dicke binnen 24 Stunden erreichen kann. Es handelt sich hier offenbar um eine Reiz- wirkung des Coffeins; anders ist die Kontraktion nicht zu erklären. An den rotgefärbten Epidermiszellen der Blmenblätter von Tulipa suaveolens bewirkt 0,l%ige Coffeinlösung binnen 4 — 5 Stunden Anfänge zur Kontraktion und Teilung der Vacuolenwand (anomale Plasmolyse), nach 2 — ßtägigem Liegen der Schnitte in der Lösung aber Bildung zahl- reicher kleiner Teilvacuolen in Form roter Kügelchen. Kugelige, bald zusammenschmelzende Ausscheidungen von Zellsaft- eiweiß kann man mit kalt gesättigter (1,3%) Coffeinlösung an den grünen Parenchymzellen des Blattes von Pelargonium zonale erhalten; mit 10%iger Salpeterlösung tritt an solchen schon in »Aggregation « be- findlichen Zellen noch normale Plasmolyse ein, ein Zeichen, daß sie lebendig geblieben sind. Behandelt man abgeschnittene Staubfäden von Acacia mit 0,l%iger 6 Th. Bokorny Coffeinlösung, so zeigt sich bald in der Nähe der Schnittfläche Aggre- gation, welche teils in der Ausscheidung von Eiweißkugeln aus der Va- cuolenflüssigkeit teils in dem Auftreten von Körnern im Plasma sich kundgibt. An dem medianen Längsschnitt durch das obere Ende des Blüten- stieles bemerkt man nach Behandlung mit wässeriger Coffeinlösung bald überall zerstreute, am Blütenboden gehäufte, Zellen mit Aggrega- tion. Auch die Oberhaut des Fruchtknotens zeigt zwischen den zahl- reichen Raphidenzellen solche mit geballtem Inhalt; die Samenknospen sind von Aggregation nicht ausgenommen. Nimmt man von der Ober- fläche eines etwas älteren Fruchtknotens einen Flächenschnitt und behan- delt diesen mit kalt gesättigter wässeriger Coffeinlösung, so bemerkt man in den Epidermiszellen bald verschiedene Stufen der Aggregation; die einen zeigen nur Ausscheidung von Eiweißkügelchen aus dem Zellsaft, die andern zugleich Kontraktion des Tonoplasten (oder ganzen Plasma- schlauchs?), wieder andre außerdem noch Teilung des letzteren in mehrere größere und kleinere Schläuche, die zum Teil vollständige Kugelform haben ; alle zeigen sich straff gespannt und mit gerundeten Umrissen. Vielfach kann man auch hier das allmähliche Zusammenfließen der Eiweißkiigel- chen zu größeren Kugeln beobachten. In den Staubfadenzellen von Mela'euca hypericifolia Sm. bringt 0,1% Coffein kleinere und größere Kugeln hervor, welche allmählich den ganzen Farbstoff der Zellen in sich aufnehmen und dann lebhaft rot gefärbt erscheinen. Ähnlich ist es bei den Staubfäden von Eugenia au- stralis DC., nur fehlt dort der rote Farbstoff im Zellsaft. An den rotgefärbten Epidermiszellen der Blumenblätter von Cy- clamen europaeum tritt mit Coffeinlösung 1 : 1000 sogleich Aggregation von zweierlei Art ein: Kontraktion der Vacuolenwand und Ausscheidung von Eiweißkugeln im Zellsaft. Macht man einen medianen Längsschnitt durch die Blüte von Coty- ledon cocdnea Cav. und legt denselben in wässerige Coffeinlösung, so tritt alsbald die Aggregation in vielen der nicht angeschnittenen Zellen ein. Die Epidermis sämtlicher Blütenteile, des Blütenbodens, Perianthi- ums wie der Staubgefäße und Fruchtblätter, zeigt dieselbe in ausge- zeichneter Weise; auch die oberflächliche Schicht der Samenknospen ist nicht davon ausgenommen. Aber auch im Innern der genannten Organe finden sich einzelne Zellen und Zellgruppen in nicht geringer Zahl, welche durch ihren geballten Inhalt schon bei schwacher Vergrößerung hervor- treten. Die Haare, welche der äußeren Epidermis des Perianthiums aufsitzen und aus mehreren Zellen bestehen, lassen die Ausscheidung von Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 7 Eiweißkugeln und deren nachträgliches Verschmelzen zu größeren Kugeln in besonders bequemer Weise erkennen. An Querschnitten durch eines der kleineren grünen Blätter an der Infloreszenz konnte ich mit 0,1% iger Coffeinlösung die Aggregation ebenfalls deutlich sehen. Die Epidermis- zellen mit den aufsitzenden Haaren, wie auch einzelne darunter liegende Parenchymzellen, zeigten nach kurzer Zeit Ballung des Inhalts. Die genauere mikroskopische Untersuchung einer Zelle des Blütenbodens ergab, daß die Ausscheidungen im Plasmaschlauch liegen. Der Plasma- schlauch ist mit runden scharf abgegrenzten Ausscheidungen angefüllt, welche Scheibengestalt haben. Wo die Gebilde besonders dicht stehen, drücken sie sich gegenseitig platt und nehmen einen mehr oder weniger regelmäßigen fünf- bis sechseckigen Umriß an. Aach kurzer Zeit ver- schmelzen sie dann, so daß der Plasmaschlauch teils mit großen Scheiben teils mit Gebilden aller möglichen Verschmelzungsstadien angefüllt ist. Eine Kontraktion der Vacuolenwand sah ich hier nicht. Bequemer kommt man zum Ziele, wenn man statt der Blüten die dicken fleischigen Blätter nimmt, von denen man mit Leichtigkeit Flächen- und Querschnitte an- fertigen kann. Am zweckmäßigsten hebt man von denselben einen dünnen oberflächlichen Streifen ab, dreht denselben um, damit die zahlreichen, der Epidermis aufsitzenden Haare nach unten zu liegen kommen und die Beobachtung weniger erschweren, läßt nun 0,l%ige Coffeinlösung ein- wirken und beobachtet ohne Säumen die nun auftretenden Veränderungen. Zahlreiche Zellen unmittelbar unter der Epidermis zeigen plötzlich ein Zerfallen ihres plasmatischen Wandbelags in stärker und weniger stark licht brechende Partien; erstere treten bald scharf als runde Stellen hervor und stellen die erwähnten Eiweißscheibchen dar. Aach Behandlung mit 0,l%iger Coffeinlösung kann an den Ballung zeigenden Zellen noch Plasmolyse durch 5 — 10%ige Salpeterlösung hervorgerufen werden. Ganz ähnliche Beobachtungen machte Verfasser an einer mexikani- schen Crassulacee Echeveria gibbiflora. Hier haben die mit Coffein rea- gierenden Zellen dieselbe Lage und Verteilung wie bei Cotijledon cocc., ihr Zellsaft ist aber rot gefärbt. Die rote Farbe wird bei der Reaktion mit 0,1% Coffein zunächst nicht verändert. Ob die Proteosomen aus Eiweiß bestehen, versuchten 0. Loew und Verfasser zuerst an Spirogyra zu entscheiden. Sie wurden in 0,5%ige Coffeinlösung, die sich in einem Probierröhrchen befand, gelegt; dann wurde das betreffende Glasröhrchen mit der Lösung und der Spirogyra einige Minuten lang in 60° heißes Wasser gehängt. Die Proteosomen wurden nun durch Koagulation sehr trübe. Bei Behandlung mit abso- lutem Alkohol blieben die koagulierten Proteosomen in den Spirogyra- 8 Th. Bokomy Zellen intakt. Dieselben waren znm Teil noch trübe, indem sich zahl- reiche Vacuolen gebildet hatten; zum andern Teil mit einigen größeren oder auch nur mit einer einzigen sehr großen Vacuole versehen (im optischen Durchschnitt dann ringförmig aussehend). Derselbe Versuch wurde auch mit den Proteosomen in den subepidermalen Zellen von Echeveria gibbi- flora ausgeführt. Die von den Blättern abgehobenen Flächenschnitte wurden in 0,5%ige Coffeinlösung gelegt; letztere wurde dann allmählich auf 60° C erwärmt und 10 Minuten lang bei dieser Wärme erhalten. Die mikroskopische Besichtigung ergab, daß die Proteosomen ganz ähnliche Koagulationserscheinungen zeigten wie die der Spirogyren bei gleicher Behandlung. Bei nachheriger Behandlung mit absolutem Alkohol ver- schwanden die Proteosomen nicht, sondern zeigten nur noch stärkere Schrumpfung des koagulierten Eiweißes. Es herrscht also Überein- stimmung zwischen den Proteosomen der beiden Pflanzen. Sie koagu- lieren beim Erwärmen auf 60 5 C. Das Verhalten der schon koagulierten Proteosomen gegen absoluten Alkohol wurde hauptsächlich deswegen untersucht, weil behauptet worden ist , daß sie sich in Alkohol lösen ; die »Proteosomen« seien demnach gerbsaures Coffein! Es ist ja möglich, daß frisch gebildete Proteosomen mit absolutem Alkohol zu verschwinden scheinen, indem durch den plötzlichen Wasserentzug aus den sehr wasser- reichen Gebilden ein fast unsichtbarer feiner wasserfreier Niederschlag entsteht; dadurch kann eine Lösung vorgetäuscht werden. Daß die Proteosomen aber tatsächlich aus keinem alkohollöslichen Stoff bestehen, zeigt die obige Beobachtung völlig zweifellos. Bemerkenswert ist ferner, daß die Proteosomen allmählich auch bei gewöhnlicher Temperatur koagu- lieren. Wir ließen Spirogyren mit Proteosomen 4 Tage lang in gesättigter (1,3%) Coffeinlösung hegen, wobei die Zellen abstarben. Die mikrosko- pische Untersuchung ergab dann, daß die Proteosomen koaguliert waren; sie zeigten undurchsichtige, scheinbar körnige Beschaffenheit und hatten ihren Glanz verloren. Diese Proteosomen blieben, mit starkem Alkohol behandelt, völlig unverändert; der Chlorophyllgehalt der Spirogyren wurde als gelbgrüne Lösung ausgezogen. Die Proteosomen wurden ferner durch verdünnte Essigsäure zur Koagulation gebracht. Wir ließen Spiro- gyren in 0,5%iger Coffeinlösung 1/2 Stunde lang hegen; dann brachten wir sie in eine Lösung von 8% Essigsäure + 4% Kochsalz + 0,5% Coffein. Die Lösung wirkte sehr rasch auf die Proteosomen koagulierend; sie wurden trüb, undurchsichtig und verloren ihren Glanz, es bildeten sich Vacuolen in denselben. Demnach läßt sich die Koagulation hier sehr gut zum Nachweis von genuinem Eiweiß verwenden. Neuestens haben 0. Loew und Verfasser (aktives Eiweiß und Tannin, Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 9 Flora 1911, Hft. 1) wieder gegen Wisselingh, ferner auch gegen Czapek, die Eiweißnatur der Proteosomen hervorgehoben. Diese Forscher traten unbegreiflicherweise von neuem mit der Behauptung hervor, daß die Proteosomen gerbsaures Coffein seien, trotzdem dieselbe von 0. Loew und Verfasser, nachdem sie früher von andern Forschern auf- gestellt worden war, längst widerlegt war. Es zeigt sich hier von neuem, wie leicht bei mikrochemischen Reaktionen Täuschungen entstehen können, wenn nicht gründliche chemische Kenntnisse zur Seite stehen. Folgende Tabelle wird jede Unklarheit beseitigen (die Tabelle ist aus ob. Abh. S. 114 entnommen): Proteosomen Gerbsaures Coffein Werden bei 50—56" koaguliert. Löst sich in heißem Wasser. Binden Ammoniak und werden dabei fest. Löst sich in Ammoniak. Werden bei mehrtägigem Aufenthalt in verdünnter Coffeinlösung vacuolisiert und fest. Behält seine Löslichkeit. Werden unter Gelbfärbung durch Jod fest. Bleibt bei Jodbehandlnng löslich. Verdünnte Säuren koagulieren die Pro- teosomen und nehmen die Wasser- löslichkeit weg. Verdünnte Säuren verändern die Lös- lichkeit in heißem Wasser nicht. Werden durch verdünnten Alkohol von 20 % unter Vacuolisierung unlöslich. Dämpfe von Anästhetica bedingen lang- sam eine Koagulation der Proteo- somen, welche bald nach dem Tode der Zellen einsetzt. Wird durch verdünnten Alkohol gelöst. Wird durch Anästhetica nicht im ge- ringsten chemisch verändert. Jod, Blausäure, Diamid, Hydroxylamin bringt die Proteosomen bald unter Vacuolisierung zum Erstarren (Koa- gulieren), und Formaldehyd führt die Proteosomen in ein in Kalilauge schwer lösliches Produkt über. Keine chemische Veränderung unter den gleichen Umständen. Proteosomen geben verschiedene Ei- weißreaktionen. Gerbsaures Coffein gibt diese Eiweiß- reaktionen nicht. An tierischen Objekten, besonders an Infusorien, worden vom Verfasser früher und auch jetzt wieder eine Reihe von Versuchen in der bezeichneten Richtung angestellt, welche sich in ihren Resultaten mit den oben beschriebenen Pflanzenversuchen vergleichen lassen. 10 Th. Bokomv Proteosomenbildung freilich wurde vom Verfasser bis jetzt an Tieren nicht beobachtet. Es scheinen hier größere Mengen von nicht organi- siertem aktivem Albumin in den Zellen selten vorzukommen. Auch eine Vacuolenwandkontraktion, d. i. anomale Plasmolyse, ferner die normale Plasmolyse, konnte ich bei Tieren niemals beobachten als Folgeerscheinung der Einwirkung sehr verdünnter Basen. Auch sonst ist dieselbe meines Wissens niemals beobachtet worden. Wenn man die gewöhnlichen plasmolytischen Mittel, wie 5 — 10°oige Salpeterlösung oder 10 — 20%ige Zuckerlösung auf Infusorien einwirken läßt, so sterben dieselben nach einiger Zeit ab, bei Salpeter viel früher als bei Zucker- lösung. Plasmolyse ist vorher (vor Eintritt des Todes) nicht zu bemerken. An den abgestorbenen Infusorien sieht man eine Granulation oder öfters auch eine netzförmige Beschaffenheit des Zelleibs, die manchmal mit Deformation des Infusorienkörpers verbunden ist. Offenbar ist durch Wasserausscheidung die Bildung von Eiweißkörnchen oder von netz- förmigen dichteren Eiweißmassen vor sich gegangen. Warum treten hier jene eigentümlichen Aggregationserscheinungen nicht auf, die bei Pflanzenzellen so häufig beobachtet werden? Der Plasmaleib des Iufusoriums ist offenbar weniger geschützt und weniger widerstandsfähig gegen plötzlichen Wasserentzug; darum treten die Er- scheinungen der Plasmolyse nicht ein, die Zelle stirbt vorher ab, wenn Zuckerlösung von 10% oder Salpeterlösung von 10% zur Einwirkung kommt. Bei 0.1 — 0,01% Coffein, ferner bei 1% Antipyrin freilich stirbt die Zelle nicht gleich ab und könnte ganz wohl die Plasmolyse (normale oder anomale) eintreten; es scheint, daß vielleicht doch eine Lähmung der hierfür maßgebenden Teile (Außenschicht des Plasmas und Vacuolen- wand) eintritt. Die einzige Wasserentzugswirkung, welche hier an lebenden Zellen gesehen werden kann, ist die Einschrumpfung1) der Plasmateile und gleich- zeitige Vergrößerung der Vacuolen, eventuell die Bildung zahlreicher Vacuolen, was den betreffenden Tierchen das Aussehen der Schaumig- keit verleiht. Coffein und Amöben. Läßt man 0,l%ige wässerige Coffeinlösung auf Amöben einwirken, so stellt sich bald heraus, daß dieselbe gut ver- tragen wird; die Ortsbewegung und strömende Bewegung im Innern dauert fort, auch bei tagelanger Einwirkung der Lösung; gleichzeitig *) Das Dickterwerden unter Zunahme des Lichtbrechungsvermögens; es findet eine Wasserausscheidung aus dem Plasma und damit Anreicherung an organischer (Eiweiß-) Substanz statt. Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. II anwesende sonstige niedere Tiere, wie Infusorien, ferner niedere Pflanzen, Schwärmsporen von Algen usw., nehmen ebenfalls keinen merklichen Schaden. Sehr bald zeigt sich aber an der lebenden Amöbe eine auffallende Veränderung, indem dieselbe sich nun schärfer von dem umgebenden Wasser abhebt; zahlreiche große Vacuolen treten im Innern auf, welche durch stark lichtbrechendes Plasma getrennt sind; die Fortsätze werden länger und dünner, die Bewegung ist langsamer und macht den Eindruck, als ob die sich bewegende Messe nicht mehr jenen Grad von Dünnfliissig- keit hätte wie zuvor. All das deutet darauf hin, daß das Plasma in einen dichteren Zustand übergegangen ist, und gerade darin hegt die Überein- stimmung mit den früher an Pflanzenzellen gemachten Beobachtungen. Die Vacuolen sind offenbar durch Wasserausscheidung aus dem Plasma zustande gekommen, das stärkere Lichtbrechungsvermögen ist Folge des größeren Substanzreichtums im Plasma; der Grund der Dichtigkeits- zunahme ist wahrscheinlich in einer Polymerisation des aktiven Albu- mins zu suchen. Wenn man die Coffeinlösung bald durch reines Wasser ersetzt, kann damit der frühere Zustand der Amöbe wieder hergestellt werden. Ammoniak und Amöben. Wässerige Ammoniaklösung von 1% tötet Amöben fast augenblicklich ; sie stehen sofort ihre Bewegungen ein und verquollen zu einer durchsichtigen vom Wasser sich wenig abhebenden Masse; indem schließlich die äußere Hautschicht zerstört wird, gelangen die dem Amöbenplasma eingebetteten stark lichtbrechenden Körnchen in Freiheit. Ammoniak von 0,2% wirkt ebenfalls tödlich. Verdünnt man letztere Lösung auf das Fünffache, so daß 0,04%ige Ammoniaklösung entsteht, so wirkt diese nicht mehr tödlich. Die krie- chende Bewegung der Amöben wie auch die Strömung im Innern dauert fort. Nach mehreren Stunden nimmt dann das Plasma eine schaumige Beschaffenheit an, indem zahlreiche Vacuolen, große und kleine, im Innern auftreten. Auch hier scheint also durch den basischen Stoff eine Wasserausscheidung aus dem Plasma zu erfolgen, ohne daß dadurch die Lebensfähigkeit verloren geht. Solche schaumig gewordene Amöben kriechen noch lebhaft umher! Bisher ist das meines Wissens nirgends in der naturwissenschaftlichen Literatur beschrieben worden. Und doch ist es so leicht zu beobachten. Man braucht nur die richtige Verdünnung der Basen auszuprobieren und nicht zu verzagen, wenn sich die Wirkung nicht gleich einstellt. Meist werden ja die angegebenen Konzentrationen, 0,1% bei Coffein und 0,04% bei Ammoniak die beschriebene Wirkung hervorrufen. Doch ist es immer- 12 Th. Bokomv hin möglich, daß bei manchen Amöben noch größere Verdünnungen bessere Dienste tun, bei andern wiederum stärkere Lösungen anwendbar sind. Vielleicht gibt es auch Amöben, die etwas anders reagieren. Jeden- falls ist die Sache hochinteressant! Das Schaumigwerden der lebenden Amöbe ist zweifellos ein Wasserausscheidungsvorgang; das Plasmaeiweiß wird dabei wrasserärmer und reicher an organischer Substanz, der Quellungszustand desselben wird etwas geändert, ohne daß die Zelle Schaden leidet. Daß ähnliche Dinge auch bei Schleimpilzen, diesen in ihrem vege- tativen Zustand den Amöben vergleichbaren niederen Pilzen mit 0,1% Coffein auftreten, geht aus folgender Beobachtung, die namentlich den Botanikern und Pilzforschern, sowie auch jedem Zellphysiologen nahe gehen dürfte, hervor: Schleimpilze und Coffein: Ein (Capillitium bildender) Myxo- mvcet wurde mit 0,l%iger Coffeinlösung behandelt. Sein Plasmodium zerfiel unter starker Protoplasmaströmung in mehrere verschieden große runde Portionen, welche, wie aus der Spannung der Hautschicht und der strömenden Bewegung im Innern hervorging, noch längere Zeit fort- lebten; in vielen dieser Kugeln ging allmählich eine Sonderung in stark lichtbrechendes, offenbar ziemlich dichtes, zu einem schwammartigen Gerüst verbundenes Plasma und Vacuolenflüssigkeit vor sich. Durch Salpeterlösung von 10% wurden ähnliche Vorgänge angeregt, schienen aber bald stille zu stehen, indem das Plasma abstarb. Ließ man das Plasmodium nur kurze Zeit in 0,l%iger Coffeinlösung liegen, bis die Ballung eingetreten war, und brachte man es dann in Wasser zurück, so konnte man nach 24 Stunden bereits wieder Bildung langer Plas- modienstränge bemerken. Sämtliche Versuche wurden mit offenem Objektträger ohne Deckgläschen gemacht (natürlich unter Vermeidung des Eintrocknens). Leucocyten und Coffein: F. Winkler, dessen Arbeit »Dar- stellung von Granulationen in Leucocyten« (Fol. haematologica vol. IX. 1910) mir erst nachträglich zukam, schreibt: Unter der Einwirkung einer V2%igen wässerigen Coffeinlösung treten in Leucocyten (von gonorrhoi- schem Eiter) sehr feine Körnchen auf, welche den ganzen Plasmaleib erfüllen; mit 0,02% Ammoncarbonat ebenfalls. Getötete Leucocyten lassen die Ausscheidungen nicht erkennen. Leider konnte ich diesen interessanten Fall noch nicht vergleichen. Alkaloide und Mikroorganismen: Da hier hauptsächlich nur die Giftwirkung in Betracht kommt, seien nur wenige Beobachtungen angeführt: Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 13 Digitalin, das bekannte Herzgift, dessen Wirkung auf chlorophyll- haltige Pflanzen bis jetzt noch nicht untersucht worden ist, scheint für Algen ein ziemlich starkes Gift zu sein; denn in einer 0,02%igen Lösung starben mir binnen 24 Stunden alle Conferven, Spirogyren, Diatomeen ab, von Vaucheria blieben nur sehr wenige Schläuche am Leben. Pilze werden von verdünnten Lösungen nicht geschädigt; denn Kiliani be- obachtete in 0,l%igen Lösungen reichliche Schimmelbildung, das Digitalin ist hier also ein guter Nährstoff (0. Loew, Giftwirkungen, S. 127). Salzsaures Muscarin1) (von Grübler) läßt Paramäcien und kleinere Infusorien, ferner Würmer, Wasserinsekten bei 24stündiger Einwirkung einer 0,02%igen Lösung völlig intakt, ebenso die Algen Cladophora und Conferva. Es ist also eine weniger schädliche Substanz für niedere Pflanzen und Tiere. Essigsaures Chinin in der Verdünnung 0,02% tötet binnen 6 Stunden Algen (Cladophora, Spirogyra ) und Infusorien ab. 0,01%ige Lösung richtete binnen 1 Stunde keinen erheblichen Schaden an. In 0,01%iger Lösung des Chininsalzes stellten Paramäcien und kleinere Infusorien, ferner Diatomeen ihre Bewegungen fast augenblicklich ein. Bei den Algen Cladophora und Vaucheria bedurfte es 1/4 — 1/2stiindiger Einwirkung der 0,l%igen Lösung, bis das Protoplasma unter Kontraktion abstarb. Strychninnitrat von 1 : 5000 tötet Cladophoren und Paramäcien binnen 6 Stunden. Durch 0,l%ige Lösung des Salzes werden Infusorien und Diatomeen fast momentan zur Einstellung ihrer Bewegungen ver- anlaßt. Binnen 6 Stunden brachte 0.1%ige Lösung alle eingesetzten Algen, Cladophoren, Vaucherien, Diatomeen, Spirogyren, sowie die Tiere zum Absterben. Sogar 0,01%ige Lösung tötete binnen 48 Stunden die meisten Algen und kleinen Tiere. Cladophora und Vaucheria waren ganz abgestorben, desgleichen die Infusorien; nur einige Diatomeen sowie Insektenlarven bewegten sich noch. Morphiumacetat zeigte sich erheblich weniger schädlich; denn in einer Lösung, welche 0,1% des Stoffes enthielt, blieben Paramäcien 6 Stunden lang am Leben, desgleichen Insektenlarven; die Alge Clado- phora freilich wurde dadurch Faden für Faden getötet, von Vaucheria blieben nur wenige Schläuche am Leben. Die Paramäcien zeigten sogar eine ungewöhnlich lebhafte Bewegung, als wenn das Morphiumsalz einen Bewegungsreiz auf dieselben ausüben würde. Durch 0,l%ige Lösung wurde binnen 48 Stunden die Bewegungsfähigkeit von Paramäcien und kleineren Infusorien in keiner Weise beeinflußt; die Diatomeen schienen *) Muscarin hat die Strukturformel: (CH3)3N^g^2 0H(OH)2. 14 Th. Bokomy ihre Bewegung verloren zu haben: Cladophoren und Vaucherien waren zum Teil abgestorben. Durch salzsaures Nicotin von 0,1% (die Lösung reagierte schwach sauer) wurden kleine Wassertiere, Insektenlarven, Spulwürmer, eine kleine Infusorienart binnen 6 Stunden nicht abgetötet; sie bewegten sich noch lebhaft hin und her. Die Cladophora- Fäden waren unter Verfärbung abgestorben, von Vaueheria waren nur wenige Schläuche noch lebendig. Bei 24stündigem Aufenthalt in 0,01%iger Lösung behielten Infusorien und Diatomeen ihre Bewegung unverändert bei; Cladophoren und Vau- cherien blieben zum großen Teil lebendig. Von den vier eben genannten Alkaloiden sind offenbar das Strychnin und Chinin weit giftiger für Algen und niedere Wassertiere als Morphium und Nicotin. Ähnlich scheint es bei höheren Pflanzen und Tieren zu sein. Denn Chinin und Strychnin schädigen nach Maracci1) die Keim- kraft der Erbse, nicht aber wirkt das Morphin schädlich. Die Wurzeln erwachsener Pflanzen werden durch Morphin nicht beeinflußt, wohl aber durch Chinin und Strychnin. Nach Detmer beeinträchtigt eine 0,2%ige Lösung von Atropin das Wachstum von Erbsenkeimlingen keineswegs erheblich, während eine ebenso starke Lösung von salzsaurem Chinin tödlich wirkt. Strychnin wirkt in der Konzentration 1 : 473 auf das Protoplasma der Drosera-Tentakeln tödlich, während Morphin nicht schädlich ist (Darwin). Strychnin von 0,05% verhindert die Entwicklung des Froscheies, Morphin nicht. Kaulquappen sterben rascher durch Chinin und Strychnin als durch Morphin und Atropin. Merkwürdig ist der Unterschied in der Wirkung von Pyridin mit der Formel H H(yC\CH I 11 H(\x /CH und dem um 6 Wasserstoffatome reicheren Piperidin. Letzteres wirkt als heftiges Gift auf viele niedere Organismen, während ersteres bei weit höheren Konzentrationsgraden noch ganz wirkungslos ist. Während 0,5% freies Pyridin in einer Nährlösung mit weinsaurem Ammon weder Schimmel- noch Spaltpilzentwicklung hindert, wirkt schon 0,2% Piperidin antiseptisch. Während Infusorien wochenlang in Lösungen von 0,2% freiem Pyridin bei geeigneter Algennahrung weiterleben, sterben sie momentan in einer ebenso starken Lösung von freiem Piperidin. Schon vor längerer Zeit haben Kexdrik und Dewar darauf hingewiesen, Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 15 daß die wasserstoffreicheren Alkaloide wirksamer sind als die Pyridin- basen von gleichem Kohlenstoffgehalt, z. B. Coniin und Nicotin einer- seits und Colli din und Di pyridin andrerseits. Ganz analoge Resultate haben L. Hoffmann und W. Koenigs publiziert. Chinolin, von der Formel H H HC/C\C/C -CH I II I , HCWCVC/CH ist nach 0. Loew (Über Giftwirkung, Pflügers Arch. 1887, S. 442) ein schwächeres Gift für Algen als Chinin. Coffein und Paramaecium. Läßt man 0,l%ige Coffeinlösung auf das Infusorium Paramaecium einwirken, so dauert zunächst die Wimper- bewegung und freie Ortsbewegung unverändert fort, während die kontrak- tilen Vacuolen sich vergrößern und allmählich ihre Kontraktionsfähigkeit verlieren. Aus der Vacuolenvergrößerung scheint hervorzugehen, daß das lebende Plasma Wasser in den Vacuolenraum hinein ausscheidet; indem das Plasma hiermit dichter, d. h. wasserarmer wird, nimmt es ein stärkeres Lichtbrechungsvermögen an. Zugleich bewirkt die 0,l%ige Coffeinlösung offenbar eine Lähmung der Vacuolenwand, so daß sie sich nicht mehr kontrahieren kann. Im übrigen scheint das Infusorium nicht beeinträchtigt zu werden. Es setzt seine Bewegungen tagelang in der Coffeinlösung unbehindert fort. In manchen findet sich schließlich statt der zwei Vacuolen eine einzige sehr große vor; zugleich nimmt der Infu- sorienleib dabei oft runde (kugelige) Gestalt an; die charakteristische Form des Paramaecium ist damit aufgegeben. Das Plasma bildet dann eine ziemlich dünne Hülle um die große Vacuole, so daß die noch immer lebhaft bewegliche Zelle ein ganz verändertes Aussehen, fast das einer Pflanzenzelle (peripherischer Plasmasack eine einzige große Vacuole um- schließend) erhält. Ammoniak und Paramaecium : Bei Einwirkung einer 0,2%igen Ammoniaklösung stellt Paramaecium sogleich seine Bewegungen ein und erleidet auch sichtbare Veränderungen im Plasma, welche den Tod be- kunden. 0,1% Ammoniak wirkt ähnlich. Auch wenn die Verdünnung 0,02% angewandt wird, tritt bald eine Verlangsamung der Bewegung und schließlich Stillstand ein; zugleich zeigen sich Form Veränderungen, das Infusorium wird rundlich und zeigt, im optischen Durchschnitt gesehen, einen breiten hyalinen Saum, aus dem mehrere breite gerundete Aus- wüchse hervortreten ; bisweilen lösen sie sich ab und nehmen Kugelgestalt 16 Th. Bokomy an. Schließlich öffnet sich der Infusorienleib an einer Stelle und nun quillt der körnige Inhalt daraus hervor. Sogar durch wässerige Am- moniaklösung von 0,01% treten die eben genannten Wirkungen noch teilweise ein. Viele Individuen aber leben fort, bewegen sich munter und zeigen dabei Vacuolenvergrößerung und Auftreten neuer Vacuolen im Innern, ferner eine etwas größere Starrheit des Infusorienleibs, Erschei- nungen, welche wiederum auf Wasserausscheidung aus dem lebenden Plasma schließen lassen. Xach VgStündiger Einwirkung dieser hoch- verdünnten Ammoniaklösung kann man oft bis zu 20 große Vacuolen im Innern der noch lebhaft beweglichen Infusorien wahrnehmen. Da offenbar große individuelle Verschiedenheiten hinsichtlich der Resistenz gegen chemische Einflüsse vorhanden sind, so ist es geboten, die richtige Konzentration der Reagentien in jedem Falle besonders auszuprobieren. Ko hlen saures Ammoniak wirkt ähnlich wie Ammoniak, aber schwächer; die Verdünnung 1 : 3000 dürfte hier genügen, um ähnliche Erscheinungen zu erzielen wie mit Ammoniak von 1 : 10 000. Kali und Paramaecium : Durch Kali wird Paramaecium sehr ver- schieden beeinflußt je nach der individuellen Resistenz. Bei den einen wirkt 0,l%ige Lösung tödlich, das ganze Infusorium verquillt zu einer fast unsichtbaren Masse; bei andern wirkt erst erheblich stärkere Kon- zentration gleich tödlich. Geeignete Konzentrationen zur Hervorrufung ähnlicher Erscheinungen wie bei 0.1% Coffein (Vacuolenvergrößerung usw.) wurden hier bis jetzt nicht gefunden. Ganz andres Aussehen gewährt eine Spirogyren zelle nach Behand- lung mit Ammoniak. Ich ließ Ammoniak von 1 : 20 000 auf diese Algen einwirken und betrachtete dieselben nach 20 Minuten langem Verweilen unter dem Mikroskop. Es zeigten sich bei sonst völlig intaktem Aus- sehen der Zellen viele Körnchen im Plasma, ziemlich gleichmäßig über den ganzen Plasmaschlauch verbreitet. Das Leben der Zellen war da- durch so wenig gestört, daß dieselben ruhig weiter wuchsen, als die Algen in reines Wasser zurückversetzt wurden. Da Ammoniak von solcher Verdünnung leicht im Kulturwasser spontan (durch Pilztätigkeit) auf- treten kann, so bemerkt man ähnliche Körnchenbildung häufig auch an Zellen, die man gar nicht mit einem Ammoniakzusatz bedachte; be- sonders solche Spirogyren, die lange Zeit in demselben Wasser gestanden haben, bei reichlicher Entwicklung von Spaltpilzen und Infusorien, ge- währen dieses Ansehen. Um die Granulation sicher als dem Protoplasma, nicht etwa der Zellhaut angehörend, zu erklären, plasmolvsiert man zweck- mäßig die Zellen vor Anwendung der Ammoniaklösung. In dem kontra- Verhalten von Infusorien uncl andern niederen Organismen usw. 17 Werten abgerundeten und noch lebendigen Protoplasten erscheinen dann mit 0,l%igem Ammoniak augenblicklich jene nämlichen Körnchen, wie sie auch am nicht kontrahierten Protoplasten erhalten wurden. Bringt man das Protoplasma mit Zuckerlösung zur Kontraktion und tötet es dann (etwa mit verdünnter Schwefelsäure), so ruft Ammoniak keine Körnchenbildung mehr hervor! Die Reaktion ist also eine intravitale. Kali wirkt bei Spirogyren dem Ammoniak ähnlich. Man kann hier sogar in der Verdünnung noch weiter gehen als bis 1 : 20 000. Natron bewirkt die Körnchenbildung weniger gut, Kalk gar nicht. Calciumhydroxyd bewirkt ebenfalls keine der Ammoniak- oder Coffeinwirkung ähnlichen Erscheinungen. Es wirkt entweder tödlich, bzw. bewegungshindernd (0,1%) oder gar nicht sichtbar ein. In einer 0,l%igen Lösung dieser Base stellten Infusorien augenblicklich ihre Bewegung ein; Distomen kugelten sich zusammen und waren binnen wenigen Minuten bewegungslos. Die vorhandenen Fadenalgen zeigten binnen wenigen Minuten ein teilweises Absterben. Anguillula- Arten sah ich nach 5 Minuten noch in Bewegung. Nach 24 Stunden waren alle Mikroorganismen getötet, mit Ausnahme der am Rande des Deckglases gelegenen. Hier waren noch lebhaft bewegliche Infusorien vorhanden, zugleich aber ein Niederschlag von kohlensaurem Kalk; offenbar war hier der Kalk durch Kohlensäurebindung unwirksam geworden. Spirogyren sterben schon ab, wenn man sie in Kalkwasser von 0.015% bringt. Kalkwasser von 0.01% bringt nach meinen Beobachtungen an Schlammorganismen keine bemerkbaren Veränderungen hervor. Auch nach Ablauf von 24 Stunden zeigt sich keine Abnahme in der Bewegung der Infusorien und andrer beweglicher Mikroorganismen. An den vor- handenen Fadenalgen bemerkte ich nur ein teilweises Absterben. Nach Liborius genügt ein Gehalt 0,0074% Ätzkalk in verdünnter Bouillon, um Typhusbazillen zu töten; bei Cholerabazillen genügt 0,0246% CaO. Aggregationserscheinungen konnte ich bei Calciumhydroxydeinwir- kung bis jetzt niemals wahrnehmen. Dinatriumphosphat. Es ist ein kräftig alkalisch reagierendes Alkalisalz. In einer l%igen Lösung dieses Salzes beobachtete ich zu- nächst keinerlei Veränderung in der Bewegung der zahlreichen vorhan- denen Aufgußtierchen. Nach einer Viertelstunde derselbe Befund. Sogar nach 24 Stunden waren noch lebende normal bewegliche Infusorien sicht- bar; einige Individuen (derselben Art) freilich waren schon abgestorben und manche sogar zerflossen, was jedenfalls auf die durch Verdunstung eingetretene Konzentrierung der Lösung zurückzuführen ist; man sah Archiv f. Zellforschung. VII. 2 18 Th. Bokomv am Rande Verdunstungsrückstand, die feuchte Kammer, in der das Präparat lag. hatte nicht gut geschlossen. In 10°oiger Dinatriumphosphatlösung sterben die Infusorien sogleich ab unter Zusammenschrumpfen ihres Leibes durch 'Wasserentzug. Das hat ja mit der alkalischen Reaktion nichts zu tun. sondern nur mit der hohen Konzentration der Lösung. Kochsalzlösung von 10% hat dieselbe Wirkung; die Schrumpfung der Infusorienleiber schien mir aber hier noch stärker zu sein. Auch 5%ige Lösung des Dinatriumphosphats bringt die Infusorien langsam zum Schrumpfen; binnen 5 Minuten hört die Bewegung auf. Die Veränderung ist aber keine tö liehe. Denn bei Zugabe von Wasser quellen die Tierchen wiederum auf und fangen dann an lebhaft hin und her zu schwimmen. 2.5% ige Auflösung des Dinatriumphosphats bringt die Infusorien zunächst nicht dazu, ihre Bewegungen einzustellen; dieselben werden sehr beschleunigt; die Tiere scheinen einen Bewegungsanreiz von dieser Lösung zu erhalten. Erst nach einer halben Stunde ließen viele Tiere Stillstand in der Bewegung oder langsam drehend zuckende Bewegung erkennen. Bei Anwendung von 2,5%igem Dikaliu m phosphat zeigen sich in wenigen Minuten Schrumpfungserseheinungen an vielen Infusorien, dann Stillstand der Bewegung. Daß dieses Salz schädlicher wirkt als Dinatriumphosphat ist vielleicht auf seine stärkere osmotische Wirksam- keit zurückzuführen; denn eine Folge der Wasserentziehung ist wohl alles, was bis jetzt über die Wirksamkeit dieser alkalisch reagierenden Salze gesagt wurde. Die alkalische Reaktion scheint hier weniger in Be- tracht zu kommen, da ja sonst eine Verquellung des Infusorienleibs eintreten müßte. Bezüglich der Dialkaliphosphate können wir also wohl sagen, daß sie keine Verbindungsfähigkeit mit dem Plasmaeiweiß besitzen, ferner daß sie eine schädliche Wirkung nur bei relativ hoher Konzentration, mindestens 2.5%, hervorzurufen vermögen, und zwar durch Wasser- entzug. Dieser Wasserentzug führt aber zum Absterben! Wie verhält sich nun Xatriu incarbonat (Xa2C03), ein stark alkalisch reagierendes Salz? Ich ließ zunächst 2.5%ige Xatriumcarbonat- lösung auf meine Infusorien einwirken und bemerkte augenblickliche Abtötung, wenn die Vermischung des infusorienhaltigen Tropfens mit der alkalischen Lösung plötzlich geschah. Statt jeden Infusoriums war dann eine verquollene körnige Masse da. Läßt man die Sodalösung langsam seitwärts unter dem Deckglas Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 19 eintreten, so bemerkt man, daß die Infusorien möglichst rasch zurück- weichen und eine sehr beträchtliche Steigerung in der Bewegung erfahren ; sie eilen, wie von einem heftigen Reiz angefacht, äußerst lebhaft hin und her. Diejenigen aber, welche nicht rechtzeitig entkommen sind, sterben fast momentan ab und verwandeln sich unmittelbar darauf zu einer formlosen körnigen Masse. Viele Bakterienarten gedeihen nur in alkalisch reagierenden Flüssig- keiten; oft enthalten dieselben Kalium- oder Natriumcarbonat bis zu 0,5%. 0,8% hingegen wird von den Typhusbazillen nicht mehr ertragen, 1% von den Cholerabazillen nicht (Liborius). Nach Schröder (Arch. f. exp. Path. 1886) leben Ascariden in 5,8%iger Natriumcarbonatlösung 5 — 6 Stunden lang. 0. Loew beobachtete in dem stark alkalisch reagierenden Wasser des Owers Lake, welches unter anderm 2,5% kohlensaures Natron ent- hält, am Ostabhange der Sierra Nevada in Kalifornien zahlreiche lebende Infusorien, Copepoden, Larven einer gewissen Fliegenart ( Ephydra ), ferner Schimmelpilze (Petermanns geogr. Mitt. 1877). Die Karbonate der Alkalien sind also weit weniger schädlich als die freien Alkalien. Läßt man 0,1% Kalilauge auf Mikroorganismen, Wasser- pflanzen und Wassertiere einwirken, so sterben dieselben fast augen- blicklich ab. In 0,01%iger Kalilauge sogar schienen mir Infusorien, die ich in einem Pflanzenaufguß gezogen hatte, fast augenblicklich auf die geringe Alkalimenge (als Reizmittel) zu reagieren. Dann aber zeigte sich keine weitere Störung mehr. Nach 24 Stunden waren die Infusorien noch am Leben und lebhaft beweglich. Da nun viele Infusorien in paarweiser Verschmelzung angetroffen wurden, scheint die Spur Kali in jener 0.01%igen Lösung diesen Vorgang zu begünstigen. Aminbasen. Durch Substitution des Wasserstoffs im Ammoniak (NH3) durch organische Radikale wie CH3 oder C2H5 entstehen Stoffe, wrelche wie das Ammoniak basische Natur besitzen. Solche organische Basen wirken nun auf das Protoplasma wie Ammoniak. Ich untersuchte die Wirkung des Mono-, Di- und Triäthylamins (NH2.C2H5, NH.(C2H5)2 und N(C2H5)3), ferner das Tetraäthylammoniumhydroxyd (N(C2H5.)4 OH) welches dem Ammoniumhydroxyd (NH4.0H) entspricht. Diese Stoffe bewirken bei Spirogyren die Granulation des aktiven Albumins in ebenso ausgezeichneter Weise wie das Ammoniak selbst, und zwar ebensowohl als freie Basen wie in Salzverbindungen — ganz wie bei Ammoniak. Läßt man 0,l%ige Lösung von salzsaurem Monoäthylamin auf kräftig vegetierende Fäden von Spirogyra maxima einwirken, so zeigt sich erst nach längerer Zeit (wahrscheinlich weil das Salz von dem Proto- 2* 20 Th. Bokornv plasma erst gespalten werden muß) eine sichtbare Veränderung. Nach 2stündigem Aufenthalt in der Lösung zeigte sich bei meinen Versuchen noch nichts Auffälliges, nach 5 Stunden aber war die Granulation in den lebenden Zellen bereits eingetreten. Einige Amidoverbindungen, bei denen mehr die Giftwirkung in den \ ordergrund tritt, wurden vom Verfasser früher schon studiert (Pflügers Areh. 1896. S. 294): Anilin, C6H5 . NH2. ist nur in geringem Maße schädlich für niedere Pflanzen und Tiere. Denn in einer 0.1%igen Lösung, welche hergestellt wurde durch Lösen von 0,5 g Anilin in Alkohol und langsames Eingießen dieser Lösung in 500 ccm IV asser unter fleißigem Umrühren, starben Algen und Infusorien binnen 6 Stunden nicht ab. Sogar nach 48 Stunden waren noch viele Conferven und Vaucherien lebendig, andre waren ab- gestorben, die Tiere erschienen insgesamt leblos. Die Auflösung reagierte ganz schwach alkalisch, so daß empfindliches Lackmuspapier kaum merk- lich damit reagierte. Ein direkter Vergleich mit Benzol, C6H6, aus welchem sich Anilin durch Eintritt von NH2 statt einem H ableitet, ist hier nur möglich, wenn das Anilin in der Verdünnung 0,02°o angewendet wird: denn Benzol läßt sich nicht gut in stärkerem Prozentsatz lösen. Der Vergleich der 0.02°o Lösungen ergab, daß Benzol etwas schädlicher ist als das Anilin. ln einer 0,05%igen Lösung von A mi do b en z o esäure CGH4<^^H welche durch Lösen von 0.1 g der Säure in etwas Alkohol und Eingießen dieser Lösung in 200 ccm Wasser hergestellt worden war. blieben Vau- cherien. Conferven, Spirogyren und Infusorien 24 Stunden lang am Leben; ( ladophora starb ab. Selbst nach 72 Stunden waren noch viele der ein- gesetzten Organismen lebendig. Vergleicht man damit das Verhalten der Benzoesäure, C5Hfi.(02H, so zeigt sich, daß durch Einführung der Amidogruppe NH2 in das Molekül die Giftigkeit herabgesetzt wird. Denn Benzoesäure in 0,l%iger Lösung wirkt tödlich binnen 24 Stunden auf V aucherien, Conferven, Cladoplioren und Infusorien ein. Auch nach dem Neuti alisieren wirkt diese Lösung noch schädlich: in derselben sterben viele Algen binnen 24 Stunden ab, desgleichen Infusorien. Diamid, NH2 . NH2, tötet nach 0. Loew Algen, niedere Pilze, Infusorien und niedere AVassertiere (auch in völlig neutralen Lösungen) rasch ab. Noch bei einer Verdünnung von 1:10000 tötet das Sulfat verschiedene Algen arten in 1—2 Tagen, beil : 2000 binnen 12Stunden verschiedene Wassertiere ; noch beil : 5000 wirkt es bakterienfeindlich. 0,5g des Diamidsulfats töten nach H. Büchner ein Kaninchen Ü1IV2 Stunden. Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 21 Phenylhydrazin, C6H5 . NH . NH2, tötet bei einer Verdünnung von 1:15000 nach 18 Stunden alles tierische wie pflanzliche Leben des Wassers (0. Loew, Pflügers Arch. XXXV, 526), während das so nahestehende Anilin (als salzsaures Salz) bei gleicher Verdünnung alles intakt läßt. Selbst bei 1 : 50 000 wirkt jenes Salz noch giftig auf niedere Organismen. Bei 0,05% wird Schimmel- und Bakterienentwicklung verhindert. »Der am Stickstoff haftende Wasserstoff kann unter Um- ständen äußerst leicht, unter andern wieder nur schwer in Aldehyd- gruppen eingreif en, benachbarte Gruppen bedingen dessen Labilitätsgrad, die Reaktionsfähigkeit.« (Loew, Giftwirkungen, S. 43). Schon vor mehreren Jahren wurde von Loew und Verfasser der Harnstoff, XH2 . CO . XH2, auf sein Verhalten gegen Algen geprüft. In 0,2%igen Lösungen starben Spirogyren bei ötägiger Versuchsdauer ab; desgleichen in 0,2%igen Lösungen von Sulfoharnstoff , XH2 . CS . NH.>. Ich löste nun Harnstoff zu 0,05% in Wasser auf und fand, daß darin Spirogyren mehrere Tage lang unbeschädigt blieben und sogar Stärke ansetzten, aber nicht soviel wie bei Tyrosin (Chem. Ztg. 1894, Xr. 2). Hydroxylamin, XH2 . OH. (und Ammoniak) in 0,05%iger Auf- lösung bewirkt nach 0. Loew (Pflügers Arch. XXXII, S. 113) bei Spiro- gyren eine Veränderung des aktiven Albumins, wobei die Reduktions- fähigkeit für Silberlösung nicht erlischt; die Algen sterben dabei ab. Für Diatomeen, Infusorien und niedere Wassertiere ist Hy- droxylamin ein sehr starkes Gift (nach 0. Loew). In einer 0,01%igen Auflösung von salzsaurem Hydroxylamin starben binnen 36 Stunden alle Infusorien ab; Diatomeen verloren ihre Bewegungs- und Lebens- fähigkeit sogar in einer 0,001%igen Lösung binnen 1 Tage. Infusorien lebten in der Lösung 1 : 100 000 noch nach 3 Tagen. Essigsaures Strychnin in gleicher Verdünnung vermochte die Diatomeen nicht abzutöten; die- selben assimilierten vielmehr ruhig weiter. Nach Loew ist Hydroxylamin ein allgemeines Gift (für alle Organis- men), was in seiner Reaktionsfähigkeit auf Aldehydgruppen bedingt ist. » Ohne Zweifel (0. Loew a. a. 0. S. 525) greift es direkt in jene die Lebensbewegung bedingende Atomgruppierung des lebendigen Eiweißes ein. Arsenverbindungen, Blausäure, Strychnin sind durchaus keine all- gemeinen Gifte. Arsensaures Kali ist kein Gift für Algen, Pilze und Infusorien, Blausäure keines für Hefe und auch andres Pflanzenproto- plasma, Strychnin keines für Schimmel. Das neuerdings als Gift er- kannte Neurin ist nur ein solches für höhere Tiere, es ist keines für niedere Pilze, auf einer Lösung von weinsaurem Neurin entwickelt sich die üppigste Schimmelvegetation.« 22 Th. Bokorny »Was das Hydroxylamin betrifft, so bestellt wohl kein Zweifel darüber, daß es ein Gift in des Wortes allgemeinster Bedeutung ist.« Für Algen ist Hydroxylamin ein sehr starkes Gift, wie aus obiger Mitteilung hervorgeht; denn schon die Verdünnung 1 : 100 000 ist hier schädlich, ja sogar tödlich. Kur die allerschärfsten Gifte wirken noch bei dieser Verdünnung. Um die V irkung des Coffeins mit der des Antipyrins zu vergleichen, wurde eine kleine Portion Infusorien (aus einer Spirogyrenkultur ent- nommen) in a) Coffein 0,1%, b) Antipyrin 0,1% gebracht und darin — auf dem Objektträger mit aufgesetztem Deckglas — mehrere Tage belassen. Dabei trocknete, trotz Aufstellung in einer feuchten Kammer, die Flüssigkeit allmählich auf die Hälfte der ursprünglichen Menge ein. ln Coffein war bald eine Veränderung der Infusorien zu bemerken, sie machten nur noch ruckweise oder auch um ihren Mittelpunkt drehende Bewegungen, nach 5 Tagen waren sie ganz abgestorben und somit be- wegungslos. Hingegen zeigten die Antipyrininfusorien am 5. Tage noch lebhafte Bewegung und überhaupt unveränderte Beschaffenheit. Erst als ich nun durch Liegen des Präparats an der Luft die Flüssigkeit noch weiter bis auf einen kleinen Best eintrocknen ließ, gerieten die Infusorien in zuckende Bewegungen und starben schließlich ab. Die noch beige- mischten Spirogyra- Fäden hatten bei Coffein und Antipyrin reichlich IToteosomenausscheidung im Zellsafte ergeben; die Coffeinfäden waren nach 4 Tagen abgestorben, die Antipyrinfäden am 5. Tage noch lebend. Mit 1% Antipyrin aber stellten sämtliche Infusorien ihre Be- wegungen sehr bald ein; nur an wenigen Individuen war nach 5 Minuten noch zuckende Bewegung sichtbar. Das Antipyrin ist Phenyldimethyl-pyrazolon CnH12N20 = C3H (CH3)2 N2(C6H5)Ol!2,3= h3c.c = ch-co Es ist eine starke einsäurige Base. Ihm kommt also eine ganz andre Molekülbeschaffenheit H3C.N-N.C6H5' zu als dem Coffein, welches zu den Carbamiden in der Fettreihe gehört und in die Nähe der Harnsäure zu stellen ist. Das Coffein ist offenbar schädlicher als das Antipyrin. Auf die beigemischten Algen ( Spirogyra und Vaucheria) übte das letztere selbst bei der Konzentration 1% keine augenblicklich schädliche Wirkung. Die Fäden waren nach 5 Minuten noch turgeszent. In den Spirogyra- Fäden war der schon erwähnte Proteo- somenniederschlag entstanden, die Fäden hatten dadurch eine dunkle undurchsichtige Beschaffenheit angenommen. Ein Versuch mit wesentlich größeren Infusorien (Paramäcien) Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 23 (die vorhin erwähnten waren kleinere Infusorienarten) ergab, daß 1% Antipyrin an diesen Tierchen dieselben hochinteressanten Veränderungen hervorbringt, wie sie oben bei 0,1—0,01% Coffein beschrieben wurden. Die Infusorienleiber werden häufig kugelig und dabei schaumig, wie von zahlreichen kleinen Vacuolen erfüllt; manchmal werden auch nur die schon vorhandenen Vacuolen größer, das Plasma entsprechend dichter und stärker lichtbrechend. In einigen Fällen sah ich auch, daß der Inhalt des Infusoriums in viele kleine Kugeln geballt war, welche zur Leibes- öffnung hervordrangen. Die vorhin erwähnten schaumigen Kugeln drehten sich nach 2stündiger Einwirkung der Lösung vielfach noch im Kreise oder um ihren Mittelpunkt ; eine willkürliche, nach einer bestimmten Richtung gehende rasche Bewegung wrar nicht mehr vorhanden. Bei einem gleichzeitig aufgestellten Coffeinversuch mit 0,1% Coffein waren die Paramäcien nach 2 Stunden größtenteils schon bewegungslos; nur wenige zeigten die eben geschilderten Übergangsstadien vom normalen Zustande zum toten. Schluß. Da die erwähnten Beobachtungen bisher selbst bei bota- nischen Forschern wenig und zum Teil unrichtig gewürdigt wurden, wiewohl sie teilweise schon vor Jahren in botanischen Zeitschriften klar zur Beschreibung kamen, so möge diese erneute und erweiterte Publi- kation, worin die neuen Beobachtungen mit den früheren zu einem über- sichtlichen Ganzen zusammengefaßt sind, das Interesse des naturwissen- schaftlichen Publikums und insbesondere der Zoologen und Botaniker, intensiver als bis jetzt erwecken. Es handelt sich hier um eine natur- wissenschaftliche Streitfrage ersten Ranges. Sind die beschriebenen Reaktionen solche des lebenden Stoffes (Protoplasmas) selbst oder nicht? Zur Orientierung mögen noch einmal die Hauptpunkte kurz hervor- gehoben werden. Die Reaktion mit Coffein, Antipyrin und andern Basen tritt an der abgestorbenen Zelle nicht ein. Wendet man stärkere Konzentrationen der Basen an, als sie oben angegeben wurden, so unterbleibt die beschriebene Reaktion, weil eben das Reagens selbst das Absterben der betreffenden Zelle hervorruft. Bei Pflanzenschnitten kann man beide Fälle, das Reagieren und Nicht- reagieren nebeneinander beobachten, indem erstens manche Zellen durch das Anschneiden getötet sind, zweitens die direkt von dem Reagens ge- troffenen (am Schnittrande gelegenen) Zellen bei relativ starken Kon- zentrationen des Reagens die intravitale Reaktion nicht ergeben (weil sie absterben), während weiter innen gelegene Zellen die Aggregationserschei- nungen zeigen, weil sich das Reagens bei seinem Vordringen verdünnt. 24 Tli. Bokornv Es treten beim Absterben der Zeilen keine Stoffe aus, welche die Reaktion geben; sonst müßte die Reaktion dann außerhalb der Zellen eintreten. Wir haben es also mit einem Stoffe zu tun. der in der lebenden Zelle vorhanden ist. beim Absterben nicht austritt und doch keine Reaktion mit sehr verdünnten Basenlösungen mehr gibt. Es muß demnach ein Stoff sein, der seine chemische Beschaffenheit beim Absterben ändert. Dieser Stoff muß Eiweißnatur haben; denn die Proteosomen ergeben, wie früher geschildert wurde, alle charakteristischen Eiweißreaktionen, insbesondere die bezeichnendste von allen, die Gerinnungsreaktion. Bei lebenden Oigauen wie der \ acuolenwand wird ohnedies niemand die Eiweißnatur bestreiten; denn es gilt wohl jetzt als unumstößlich fest- stehend. daß lebende Organe aus Proteinstoffen aufgebaut sind. Nur die Zellsaftproteosonien könnten noch angezweifelt werden, wenn nicht Loew und erfasser durch zahlreiche Experimente bewiesen hätten, daß sie im wesentlichen aus Eiweiß bestehen, dem mehr oder weniger Gerbstoff anhaften kann. Es handelt sich um aktives Albumin (siehe 0. Loew und Verfasser. Ohem. Kraftqu. i. leb. Protopl. und vielen andern Abhandlungen). Dasselbe wird durch Spuren Coffein zur Proteosomenbilduug. Aggre- gation. veranlaßt. Im Laufe längerer Zeit verbindet sich immer mehr Coffein mit dem aktiven Albumin und tritt der Punkt ein. wo der Zustand des Lebens schwindet und die Veränderung nicht mehr rückgängig o-e- macht werden kann. Andre Stoffe als Basen (oder höchstens deren Salze) eignen sich meist nicht zur Erzeugung von Aggregationserscheinungen ; die Salze dissoziieren sich bekanntlich in wässeriger Lösung in Base und Säure, auch wirkt bekanntlich das lebende Plasma spaltend auf viele Salze ein. Überraschend war mir die Mitteilung F. Czapeks, daß auch mit Formaldehvd Proteosomen erhalten werden können. Es heißt S. 153 der Ber. d. d. b. G. 1910: »Neu ist meine Feststellung, daß der EcÄmrw-Gerbstoff durch Formalin in Form eines unlöslichen Nieder- schlags vom Aussehen der Coffeinfällung ausgeschieden wird. Die wirk- samen Konzentrationsgrenzen sind zwischen y64 und y512 des käuflichen 40°oigen Formalins1). Stärkere Konzentrationen fällen nicht, weshalb diese Erscheinung wohl bisher übersehen worden ist. Hierbei dürfte eine 1 1 D- i- 0.64 bis 0.08 °„ Formaldehvd. Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. 25 Methylenverbindung des Gerbstoffs ausgeschieden werden. Dieselbe ist in Wasser völlig unlöslich im Gegensatz zu der Coffeinfällung, welche sieh binnen 12 Stunden völlig in Wasser löst.« Einige Proben im Reagensglas ergaben mir, daß Tannin weder im konzentrierten noch im verdünnten Zustande mit 0.5 oder 0,1 oder 10 oder 20 — 40°oiger Formaldehydlösung einen Niederschlag ergibt. Die mikrochemische Untersuchung gerbstoffhaltiger Zellen stimmte mit diesem Befund überein. Ich ließ 0,5% Formaldehyd auf Zellen von lebenden Galläpfeln (der einheimischen Eiche) einwirken und bekam keinen Niederschlag! Der Schnitt wurde so angefertigt, daß außer den angeschnittenen Zellen auch noch unangeschnittene da waren; trotzdem zeigte sich keinerlei Niederschlag. Ich ließ ferner 0.5% Formaldehyd auf Schnitte von Blättern der Cotyledon sp.? einwirken; sie enthält in den subepidermalen Zellen eisen- bläuenden Gerbstoff. Wiederum kein Niederschlag! Endlich ließ ich 0.5% CH20 12 Stunden auf Blattschnitte von Paconia einwirken, die ebenfalls Gerbstoff enthalten. Es ergab sich auch kein Niederschlag. Mit Coffein von 1.3% erhielt ich dann noch eine schwache Aggregation in mehreren Zellen. Durch einen eignen Versuch mit Eisen- vitriol überzeugte ich mich davon, daß dieselben Zellen, welche mit l,3%iger Coffeinlösung Proteosomen gaben, auch reichlich Gerbstoff (eisenbläuenden) enthielten. Es ist zu bedauern, daß Czapek nicht klar unterscheidet zwischen den Ausscheidungen im Plasma und im Zellsaft. Bezüglich der letzteren mag die von Czapek geäußerte Ansicht, daß Gerbstoffällungen die Haupt- rolle bei den Ausscheidungen mit Coffein in den subepidermalen Zellen der Eeheveria-Eiätter spielen, richtig sein. Die Frage, ob die Proteosomen- bildung im Cytoplasma oder im Zellsaft bei Eeheveria- Zellen auftritt, ist durchaus nicht von geringer Bedeutung, da dieser Punkt zur Er- klärung der Natur des Niederschlags herangezogen werden muß. Im Cytoplasma befindet sich niemals Gerbstoff! Auch sei hervorgehoben, daß die Gerinnbarkeit ein viel wichtigeres Unterscheidungsmerkmal als Milloxs Reaktion oder die BrjRETreaktion und alle Färbungen ist, da die letzteren Gruppenreagentien sind. Übrigens erhält man auch mit diesen die gewöhnlich für Eiweiß angeführten Reaktionen an Proteosomen; nur muß die entsprechende Vorsicht walten. Meine früheren Beobachtungen über Eclieveria sind teilweise schon oben erwähnt worden. Hören wir. was neuerdings Czapek darüber sagt : »Wer die Coffeinfällung in den Eeheveria- Blattzellen zum erstenmal sieht, 20 Th. Bokomy, Verhalten von Infusorien und andern niederen Organismen usw. wird unwillkürlich an die von fettigen Stoffen, besonders von Lecithin her bekannten Myelinformen in Wasser erinnert.« Czapek findet aber doch schließlich die anwesende Menge von Fett nicht groß. Nun wie ist es mit dem Eiweißgehalt der Proteosomen? Czapek sagt darüber: »Ich will auf Grund meiner Erfahrungen nicht in Abrede stellen, daß ein gewisser Gehalt an Proteinstoffen immer oder in manchen Fällen vor- handen sei.« Wer die angeführten Experimente des Verfassers mit Sorgfalt wieder- holt, wird kaum darüber im Zweifel bleiben, daß es sich hier tatsächlich um Reaktionen eines sehr leicht veränderlichen Eiweißstoffs, des von Loewt und Verfasser als »aktives Albumin« bezeichneten Stoffes handelt. Der Gehalt der Proteosomen an Proteinstoff ist das Wesentliche daran, das übrige ist Beimengung. Die sich kontrahierenden Zellorgane bestehen selbstverständlich aus Proteinstoff. Sulla presenza di formazioni mitocondriali negli elementi costitutivi delle Tonsille palatine normali, ipertrofiche e delle Vegetazioni adenoidi. Per Gaspare Alagna. Istituto di Medicina operatoria della R. Universitä di Palermo Direttore Prof. G. Parlavecchio.) Con 6 Figure nel Testo. La coraplessa dottrina dei Mitocondri, sin da quando Benda intro- dusse nella tecnica istologica il metodo del kristal-violett, divenuto ormai dassico, non ha cessato un momento di attirare a se l’attenzione degli studiosi. In questi idtimi anni poi, in eui gli studi di dtologia lianno assunto un’ importanza notevole, il problema mitocondriale ha esercitato addi- rittura un fasdno per molti ricercatori. E naturale, quindi, che i metodi adatti a mettere in evidenza le forme mitocondriah, e di cui faremo breve cenno fra poco, sieno stati applicati ai tessuti ed agli elementi piü svariati: dal tessuto nervoso (Nageotte, Alagna etc.) a quello connettivale ed epidermico (Samssonow). Fra gli elementi molto poco studiati, relativamente alla presenza di Mitocondri, sono in prima linea quelli costitutivi del sangue e degli organi emato-poietici in genere. Nell’ estesissima letteratura dei Mitocondri non troviamo che scarsi accenni agli elementi in parola; e solo in epoca recente, come vedremo fra poco, alcune strutture descritte anteriormente alle ricerche di Benda vennero considerate tra le formazioni mitocondriali. Flemming fin dal 1882 osservö nelle Wanderzellen viventi delle larve di Salamandra e nei corpuscoli bianchi di Salamandre adulte, di Caspare Alagna 28 Tritoni e Rane una struttura filamentosa (Fadenbau), struttura confer- mata ulteriormente da numerosi sperimentatori. Su detta struttura, la eui identitä con i Condriosomi Meves ha creduto di dimostrare assai piü tardi (1907), Flemming non si pronunzia perö in modo decisivo. A fonnazioni mitocondriali debbono anche probabilmente riferirsi i reperti che i fratelli Zoia, servendosi del metodo Altmann, descrissero nel 91 oltre che negli organi piü svariati anche negli elementi delle ghiandole linfatiche, del midollo osseo e nei Leucociti di numerosi Protozoi e Metazoi. Trattavasi di granuli fuxinofili, che Maggi denomino Plastiduli. Nel 1899 Benda descrisse nei Leucociti polinucleati di un polipo nasale dei gruppi di Mitocondri, di forma allungata, quasi bastoncini- formi, disposti di fronte al Centrosoma, alla periferia della Centrosfera. Anche in un midollo osseo leucemico lo stesso Benda trovö molti elementi con piccoli gruppi di granuli disposti in fila, che non avrebbero niente a che fare ne coi granuli di Ehrlich, ne con quelli di Altmann. Benda identifica le fonnazioni da lni rinvenute coi Microsomi di van Beneden, di M. Heidenhain e di Kostanecki. Nel 1907 Meves osservo nei Leucociti di larve di Salamandra granuli sparsi irregolarmente nel citoplasma. Al luogo dei granuli si trovano a volte piccoli filamenti, aventi direzioni diverse. Meves, contrariamente a Benda, crede che le fonnazioni in parola non abbiano nulla a che fare coi Microsomi di H. Heidenhain, e che si tratti invece di vere e proprie fonnazioni mitocondriali. Contemporaneamente Schridde nei linfociti del sangue e dei noduli hnfatici dimostra la presenza di granuli. che si tingono in rosso coi metodo Altmann-Schridde, che si dispongono specialmente attorno al nucleo, e che talora hanno aspetto bastonciniforme1). L’Autore si limita a de- nominarli specifici, ed a catalogarli accanto a quelli di Ehrlich. Fino. dunque, al 1907 gli Autori non si pronunciano in modo reciso sulle fonnazioni granulari e filamentose da essi rinvenute negli elementi del sangue e degli organi emato-poietici in genere, e due dottrine pare che tengano il campo hell’ interpretazione dei loro reperti, quella della Filarmasse di Flemming e la dottrina granuläre (Granulalehre) di Alt- mann, quest’ ultima in particolar modo. x) Cecom di Torino ha il merito d'essere stato il primo ad osservare e descrivere, in un lavoro che non trovo citato da alcuno, le granulazioni dei linfociti. Dopo di lui e sempre prima dello Schridde, pare sia stato 1’ Arnold a mettere in evidenza nei linfociti del midollo osseo dei minutissimi granuli, a mezzo della colorazione vitale al rosso neutro (Plasmosomi di Arnold). Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. 29 E raerito specialmente di Meves di avere intravisto l’analogia dei reperti di sopra accennati. Per Meves i Condriosomi dei leucociti (Benda- Meves) ed i granuli di Altmann-Schridde dei linfociti sono delle for- mazioni sostanzialmente identiche fra di loro non solo, ma anchc coi fila- tnenti osservati primitivamente da Flemming nelle Wanderzellen viventi. Questa opinione di Meves troverebbe una conferma nelle ricerche da lui praticate nei corpuscoli bianchi dei sangue di larve di Salamandre e Salamandre adidte in questi Ultimi mesi. L’Autore, impiegando i metodi comuni pei Condriosomi. avrebbe trovato delle formazioni mitocondriali diverse, variamente aggruppate in tutti i corpuscoli bianchi (linfociti, grandi leucociti mononucleati, polinucleati) all' infuori degli elementi eosinofili, in cui i Condriosomi o esisterebbero in scarso numero o non esisterebbero affatto. Le formazioni in parola si met- terebbero perfettamente in evidenza anclie col metodo Altmann- Schridde. Lo stesso fatto Meves ha finora potuto osservare per le ghiandole linfatiche di alcuni Mammiferi (coniglio-ratto), in cui inumerosi granuli perinucleari dei linfociti, messi in evidenza coli’ Altmann- Schridde, si lascerebbero anche dimostrare benissimo coi metodi propri dei Condriosomi. Recentissimamente Ciaccio si occupa della quistione dei Mitocondri, e studia accuratamente la loro distribuzione e topografia negli organi emato-poietici di alcuni Mammiferi. Per quanto riguarda il tessuto lin- foide questo autore descrive formazioni granulari e bastonciniformi, colo- rabili sia col metodo Benda-Meves, sia con uno speciale procedimento derivato da quello di Galeotti, sia coli’ Ematossilina ferrica. * * * Trattandosi d’una quistione cosi palpitante d’attualitä noi abbiamo voluto estendere le ricerche a materiale umano. Per avere materiale nello stato di assoluta freschezza abbiamo rivolto il nostro Studio alle Tonsille palatine e faringee ipertrofiche. Come materiale normale di controllo ci siamo serviti di Tonsille di cane. Tecnica. — La tecnica da noi seguita e stata la seguente: A. 1. Fissazione di pezzettini di tessuto dello spessore di pochi milli- metri in licpiido Ciaccio, in cui la quantitä di acido acetico e ridotta a poche gocce (Bicromato potassico el 5% 100 ccm ; formolo-soluz. al 40% 20 ccm ; acido acetico 4 — 5 gocce). 2. Cromizzazione successiva per circa una settimana in soluz. di Bicromato di potassa al 3% in stufa. 3. Lavaggio in acqua corrente etc. 30 Caspare Alagna Quanto a metodi di colorazione ci siamo attenuti o al metodo dell’ Ema- tossilina ferrica di Heidexhain1), preconizzato da Meves per la dimo- strazione dei Mitocondri, o al metodo di colorazione di Ciaccio2) che e una modificata a quello di Galeotti. Con quest’ ultimo metodo noi abbiamo ottenuto dei preparati d’una finezza ed eleganza squisita. B. Buono abbiamo pure trovato il metodo di Altmann, modificato da Schridde (V. lavori di Schridde) che per eomune accordo degli Autori (Prenaxt, Meves etc.) mette anch’ esso in evidenza le formazioni mito- condriali. * * * Prima di passare alla descrizione delle forme mitocondriali da noi rinvenute e bene dare uno sguardo d’insieme alla fine struttura della Tonsilla palatina normale, ipertrofica e delle Vegetazioni adenoidi. Tonsilla palatina normale. La Tonsilla, come ogni organo linfatico in genere, e fondamentalmente costituita da 2 ordini di elementi, e cioe da: 1. Linfociti dal nucleo variabile per forma e con protoplasma forte- mente basofilo e da Mononucleari in genere, e da 2. elementi fissi, rap- presentati da elementi connettivali, aventi forma fusata, nucleo ovalare od allungato e protoplasma acidofilo. Alcuni di questi Ultimi elementi. ingrandendosi via via ed acquistando forma rotondeggiante, possono diventare Macrofagi. Quello poi che caratterizza la Tonsilla palatina e il fatto che tutti gli elementi detti si dispongono in modo da costituire dei follicoli, forma- zioni ovalari o addirittura rotonde, variabili per numero e costituzione. Come sappiamo da Flemming in poi, specie per i lavori di Besanqon e Labbe, si distinguono follicoli in riposo e follicoli in attivitä: i primi costituiti da linfociti e da mononucleati di media taglia, i secondi da due zone: una periferica anch’essa con linfociti e mononucleati ed un’ altra centrale, in cui si notano cellule germinative, molte delle quali in fase cariocinetica, e Macrofagi ripieni di corpi tingibili. Come si forma la detta zona centrale, o centro germinativo? Abbiamo due teorie principali: quella di Flemming che ammette l’origine delle x) Il metodo dell’ Ematossilina ferrica e stato da noi anclie applicato a pezzi precedentemente fissati nella miscela di Flemming, modificata da Meves. 2) Colorazione delle sezioni in soluzione di fuxina acida in acqua d’anilina per 24 — 48 ore alla temperatura di 30 — 37°. Decolorazione in soluzione satura di acido picrico ed alcool a 95° a parti uguali. Lavaggio in alcool a 95° per scacciare l’eccesso di acido picrico. Colorazione di contrasto con verdc iodo in soluzione all’ uno per cento in alcool a 50° per 10 — 15 minuti circa. Serie degli aleool-xilolo, balsamo neutro di Grübler. Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. 31 cellule germinative dai linfociti, e l’opinione di Retterer, che distingue fondamentalmente due fasi. Nella prima si avrebbe la formazione d’un plasmodio oinogeneo, che poi diverrebbe reticolato per parziale fluidi- ficazione del plasma comune; nella seconda poi avrebbe luogola formazione di cellule germinative per individualizzazione delle energidi connettivali. Ad ogni modo, qualunque sia l’origine del centro germinativo, relativa- mente alla distribuzione degli elementi costitutivi della Tonsilla palatina, possiamo affermare che i linfociti, i mononucleari ed i Macrofagi si trovano a preferenza nei follicoli linfatici, mentre gli elementi fissi si addensano a preferenza negli spazi perifollicolari. Un’ altra formazione e da considerare nella Tonsilla palatina: la mucosa di rivestimento. Questa che, come e noto, e una dipendenza della mucosa orale, riveste tutta quanta la superficie dell’ amigdala, penetrando per fin nelle cripte1) ed e costituita da un epitelio pavimentoso stratificato a tipo ectodermico. Le cellule superficiali sono piatte, lamellari, spesso nucleate, a volte cornee; le cellule dello strato medio sono invece poliedriche. Le cellule profonde, cilindriche, limitano le papille del derma. Tonsilla palatina ipertrofica. La Tonsilla palatina iper- trofica, relativamente alla sua fine struttura, somiglia in grandissima parte alla Tonsilla normale, non differendone che per l’ipertrofia et iper- plasia dei follicoli linfatici e del rivestimento epiteliale. Inoltre i follicoli della Tonsilla ipertrofica sono costituiti da un gran numero di grandi linfociti o Linfogonie o Linfoblasti, di cui moltissimi esemplari si trovano in fase cariocinetica. In mezzo alle Linfogonie, come nelle tonsille normali si rinvengono dei piccoli linfociti, riconoscibili al nucleo caratteristico ed alla scarsezza del protoplasma. A volte la proliferazione delle Linfogonie e cosi attiva da costituire esse quasi da sole l’intero follicolo. In mezzo alle Linfogonie trovansi costantemente numerosi Macrofagi in attivitä digestiva, che assumono spesso un volume enorme. Quello poi che caratterizza in modo speciale la Tonsilla ipertrofica e la grande abbondanza di Plasmazellen, che possono avere delle forme svariate; mentre, come e noto, nelle tonsille normali le Plasmazellen in parola si trovano in scarso numero, o non esistomo affatto, trattandosi probabilmente piü che di vere e proprie Plasmazellen delle cosi dette Pseudoplasmazellen. *) Come e noto la superficie libera della Tonsilla pre senta nell’ uomo un gran numero di cripte, disposte senza ordine e variamente profonde. E noto anche che in alcuni Mammiferi (Cane-coniglio) non esiste che una sola cripta verticale in forma di fenditura profonda dividente la tonsilla in due metä. 32 Gaspare Alagna Vegetazioni adenoidi. In un lavoro che vedrä fra poco laluce ncll’ Archivio di Virchow io lio distinto, a proposito dell’ architettura grossolana dolle Vegetazioni adenoidi, due forme: una forma diffusa, che pare propria della primissima ctä, ed una forma folliculare, caratteristica dell’ etä piü avanzata. Nella forma diffusa, pur esistendo tutti gli elementi del tessuto lin- fatico, non vi ha accenno a follicoli; in quella follicolare, invece, troviamo l’identica struttnra che nella Tonsilla palatina ipertrofica. L’unica diffe- renza tra le due formazioni e posta nei caratteri dell’ epitelio di rivesti- mento, che e cilindrico a ciglia vibratili nelle vegetazioni, pavimentoso stratificato nella Tonsilla palatina. Dato cosi un breve sguardo alla fine struttura della Tonsilla palatina normale, ipertrofica e delle Vegetazioni adenoidi. veniamo ora al modo come sono distribuiti e come si presentano i Mitocondri nelle formazioni in parola. Mitocondri della Tonsilla palatina normale ed ipertrofica. Le d $ a a1 u. «i, a-i, Linfoeiti; «3, tu, <15, Mononucleati di media taglia. Fig. 1 1). Ctz ^3 as cellule, di cui risulta costituito 1’epitelio della mucosa tonsillare, si mo- strano del tutto prive di granuli mitocondriali, all’ infuori di quelle basali cilindriche, che, nella porzione di protoplasma rivolta verso la mem- brana basale, presentano finissimi granuli ben colorabili tanto col metodo della fuxina acida che con quello dell’ Ematossilina ferrica. Essi sono disposti in molteplici catenelle attorno ad un polo del nucleo, e talora, a causa della loro speciale iustaposizione, assumono l’aspetto di baston- cini corti. I granuli che talora si notano in mezzo agli elementi poliedrici ed a quelli lamelliformi piü superficiali, e che ne segnano perfettamente i limiti, non rappresentano altra cosa che la sezione trasversa delle spine protoplasmatiche, caratteristiche degli elementi in parola. Un comportamento assai diverso offrono perö gli elementi che costi- tuiscono 1’epitelio delle cripte. Nella cripta, in cui (sia detto per incidente) x) I disegni furono eseguiti su preparati allestiti col metodo Galeotti-Ciaccio. Tutte le formazioni mitocondriali disegnate in nero ebano, presentano nei preparati un colorito rosso scarlatto. Sulla presenza di formazioni mitocondiiali etc. 33 l’epitelio perde qualcuno dei caratteri propri dell’ epitelio superficiale, le formazioni mitocondriali, abbondantissime sia nelle Tonsille normali che in quelle ipertrofiche, si rinvengono in tutti gli elementi delle filiere epi- teliali, e sono fondamentalmente rappresentate da granuli per grandezza e posizione variabili. Accanto a granuli minutissimi ed appena visibili non e difficile incontrarne degli altri del diametro di 1 u ed anche piü. Essi in generale sono disposti nella porzione perinucleare del citoplasma, costituendo come una corona attorno al nucleo. Spesso, perö, occupano tutto il citoplasma, all’ infuori della porzione piü periferica di esso. Le formazioni mitocondriali non mancano per fino negli elementi necrobiotici o in via di necrobiosi caduti nel lume delle cripte. Qui, per vero, e facile incontrare degli elementi lamelliformi talora provvisti di nucleo e talora sprowisti e ridotti quasi a delle masse necrobiotiche, carichi di granuli fuxinofili, simili a cocchi, variamente sparsi nell’ ambito del citoplasma. Negli elementi nucleati e assai frequente la disposizione Fig. II. a, a i, Linfoblasti in riposo; oe, az , Linfoblasti in fase cariocinetica. perinucleare (da 4 — ad 8 granuli). A volte alcuni granuli sono allogati sulla membrana nucleare. Raramente e dato d’incontrare forme a ba- stoncini. Trattasi di bastoncini corti (1 — 11/2/<) e tozzi, accompagnati costantemente da granuli. Anche l’epitelio delle gittate che, partendo dalT epitelio criptale, si approfondano nel tessuto adenoideo, venendo, per lo piü, ad occupare gli spazi interfollicolari, mostra caratteri identici. Come e noto, talora l’epitelio delle gittate in parola si dispone in modo del tutto caratteristico : s’incontra, cioe, un citoplasma comune tempestato di nuclei, si da avere a prima vista l’impressione di vere e proprie formazioni giganti polinucleate. Ad un esame un po’ accurato e facile perö intravedere, sebbene talora in modo indistinto, i limiti dei singoli elementi. II proto- plasma di questi elementi si presenta, per lo piü infarcito ora di forma- zioni bastonciniformi ora di formazioni granulari. A volte i granuli acquistano dimensioni notevoli, apparendo sotto forma di corpicciuoli rotondi del diametro di 1 e per fino di 2 — 21/2 Le perle epiteliali invece, che sono spesso alla dipendenza dell’ epitelio criptale e che sono assai numerose nella Tonsilla palatina del cane, e gli Archiv f. Zellforschung. VII. 3 u Gaspare Alagna elementi epiteliali che fanno ad esse corona sono affatto privi di formazioni mitocondriali. L’epitelio, dunque, delle cripte e delle gittate epiteliali da queste dipendenti si comporterebbe in modo quasi analogo a quello delle branchie delle larve di Salamandra, in cui recentissimamente Samssonow1), ser- vendosi del metodo dell' Ematossilina ferrica modificato da Meves e del metodo Altmann-Schredde, mise in evidenza numerose formazioni mito- condriali, sotto forma di Condrioconti. L’unica differenza starebbe in ciö che mentre negli elementi epiteliali delle larve di Salamandra si osserva a preferenza la forma condriocontica, negli epiteli tonsillari prevale invece la forma mitocondrica propriamente detta. Prendiamo ora in esame i singoli elementi del tessuto adenoideo, premettendo che avendo ottenuti reperti perfettamente identici nelle Fig. III. Plasmazellen. tonsille normali ed ipertrofiche, ci serviremo anche qui d’un’ unica de- scrizione. Eelativamente ai linfociti dobbiamo notare che essi, dovunque si trovino, tanto negli spazi perifollicolari o nelb interno doi follicoli quanto in mezzo agli elementi epiteliali, in preparati trattati sia col metodo dei Condriosomi che con quello di Altmaxn-Schridde oppure col Galeotti- Ciaccio presentano le medesime formazioni. Trattasi di finissimi granuli, che assumono, per la speciale configurazione del protoplasma, una posi- zione costantemente perinucleare. A volte sono disposti a rosario attorno ad un polo del nucleo: altre volte si presentano fittamente stivati in quasi la metä dell’ alone protoplasmatico : altre volte in fine occupano per *) E importante qui notare che Samssonow si servi dello stesso materiale di studio, di cui s’era servito lo stesso Flemming nelT 82. I reperti ottenuti da quest’ ultimo autore allo stato di freschezza sono del tutto identici a quelli messi in evidenza da Samssonow sia col metodo dei Condriosomi che con quello di Altmann. Onde Samsso- now conclude (ed in ciö segue Meves) che non v'ha ragione di contrasto fra le due teorie: quella della Filarmasse di Flemming e quella granuläre di Altmann ». . . ist der alte Gegensatz zwischen der Filar- und Granula-Theoric des Protoplasma hinfällig geworden; beiden Theorien liegt eine und dieselbe Substanz zugrunde, welche in den einen Zellen in Form von Fäden, in den andern in derjenigen von Körnern vorhan- den ist.« Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. 35 intero l’alone protoplasmatico. — Nei Mononucleati di media taglia, in cui il mantello protoplasmatico e alquanto piü grande di quello dei piccoli linfociti, le formazioni mitocondriali si mostrano piü abbondanti. Esse sotto forma di granuli minutissimi, hanno, come nei Linfociti, nna posi- zione perinucleare. Costituiscono, perö, attorno al nucleo delle duplici e tolora delle triplici filiere, piü o meno irregolari. A volte formano ad un polo dell’ elemento un vero cumolo granuläre, costituente come una mezza luna addossata al nucleo dell’ elemento in parola. Altre volte, in fine, si presentano in gruppetti isolati di 5 — 8. Mentre nei Linfociti piccoli e nei Mononucleati di media taglia abbiamo notato un’ uniforme regolaritä sia nella distribuzione che nella forma dei Mitocondri, nei Linfoblasti, che, come dicemmo, costituiscono talora quasi da soli il centro germinativo dei follicoli delle Tonsille ipertrofiche, le Fig. IV. a, Elemento fisso dell connettivo; ai, ai, Macrofagi in riposo; ^3, Macrofago in fase d’ attivita digestiva. formazioni mitocondriali si presentano sotto due aspetti fondamentali di granuli e di anelli. I granuli hanno dimensioni variabili da 1/2 ad 1 u e sono sparsi per tutta l’estensione dei citoplasma1). Accanto ad essi possiamo trovare le sopra dette formazioni anulari, il cui diametro oscilla fra 1 — 2 /i. Queste ultime formazioni, dipendenti forse da una speciale iustaposizione di granuli mitocondriali, talora rappresentano le uniche forme che possono rinvenirsi in alcuni esemplari. Spesso perö si accoppiano ai granuli. E inoltre notevole il fatto che le formazioni mitocondriali lungi dalT essere la caratteristica dei Linfoblasti in riposo li accompagnano nelle fasi cariocinetiche piü svariate, dalla profasi alla telefasi. E piü x) Evidentemente sono questi gli stessi granuli che Schridde nei 1907, servendosi dei metodo Altmann-Schridde, mise in evidenza nei Linfoblasti delle ghiandole lin- fatiche. Secondo Schridde i detti granuli sarebbero disposti attomo al nucleo, e la loro presenza costituirebbe uno dei tanti caratteri differenziali fra Linfoblasti e Mielo- blasti, i quali Ultimi, sempre secondo Schridde, sarebbero dei tutto privi di granuli. 3* 36 Gaspare Alagna notevole ancora che durante la divisione vadano incontro ad un aumento numerico veramente conspicuo. Nella Profasi in cui, preparandosi la divisione cellulare. Io stroma nucleare cromatinico si accentua, facendosi piü intensamente colorabile, il citoplasma. ehe d'ogni parte lo einge, si presenta spesso come infarcito di granuli minutissimi. Assai abbondanti sono anche i granuli nelle figure di Piastra equatoriaie. Accanto ai granuli si riscontra talora qualcuna delle forme anulari di sopra accennate. Veramente caratteristica e poi la disposizione delle formazioni mito- condriali nella figura del Diaster della Metafasi. Qui i granuli. che spesso si presentano fittamente stivati fra di loro, si dispongono quasi costante- mente nella porzione che diremo equatoriaie del citoplasma, in quella porzione cioe posta tra le facce equatoriali delle anse cromatiche. Ho Fig. V. Fig. V. Elementi dello strato profondo dell' epitelio tonsillare. Fig. VI. Elementi epiteliali di una cripta tonsillare. In mezzo a questi elementi si nota nn Linfocito Koristka. Oc. I comp. ob.:l/n imm. om. netto quasi costantemente perclie, sebbene assai di rado. s incontrano formazioni mitoeondriali in forma di granuli nella porzione polare del Protoplasma. Quesf idtimo fatto rappresenta perö un’ eccezione. Sono pure abbondanti i granuli anche quando s'inizia lo strozza- mento cellulare, nel periodo dell’ anafasi. Le formazioni mitoeondriali in parola. quantunque si presentino anche in immediata vieinanza delle anse cromatiche, non arrivano mal a toccarle. II fatto che i Mitocondri aumentano spesso eonsiderevolmente durante tutte le fasi della divisione indiretta sta probabilmente ad indicare che ad essi spetta forse una funzione non indifferente, sebbene ancora non nota, nella riproduzione cellulare. Assai importante e il modo di comportarsi dei Macrofagi, specie nelle Tonsille ipertrofiche, in cui, come e noto, si osserva un’ esagerata attivitä fagocitica. Tsegli elementi in parola. in qualunque stadio essi si trovino, si riscon- trano costantemente numerose e svariate forme mitoeondriali. che molto bene si mettono in evidenza col Galeotti modificato da Ciaccio. Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. 37 Nei Macrofagi in riposo i Mitocondri si presentano sotto forma di granuli minuti isolati disposti a cateneUa; oppure, mono frequentemente, sotto forma di piccoli bastoncini. Nell’ uno e nell’ altro caso sono situati per lo piü ai poli del nucleo. Accanto a granuli minuti spesso s’incontrano granuli di dimensioni maggiori. I bastoncini che in generale sono corti e tozzi, a volte, des- crivono diverse spire. Alcuni Macrofagi in riposo hanno il citoplasma completamente infarcito di quest’ ultime caratteristiche forme condrio- contiche. Nei Macrofagi in attivitä digestiva, assai numerosi nelle Tonsille ipertrofiche, si rinvengono costantemente, spesso fra di loro accoppiate, le forme graniüari, le bastonciniformi e talora quelle anulari, descritte a proposito dei Linfoblasti. In generale le formazioni in parola occupano tutta quella porzione di citoplasma risparmiata dai corpi fagocitati (poli- nucleati; nuclei di linfociti trasformati in tingible Körper etc.), di cui spesso lambiscono la periferia. Anche gli elementi fissi sia normali che ipertrofici del tessuto peri- follicolare offrono reperti talora del tutto identici a quelli dei Macrofagi in riposo, in cui ulteriormente possono tramutarsi. Un ultimo elemento dobbiamo considerare: le Plasmazellen, che si presentano piü che mai abbondanti nelle Tonsille ipertrofiche. Le formazioni mitocondriali da noi dimostrate col metodo Galeotti- Ciaccio rispondono certamente alle granulazioni messe in evidenza nel 1905 da Schridde col metodo Altmann-Schridde, e da questo autore denominate »neutrali« (neutrale Körnelungen)1). Le formazioni in parola si possono ottenere anche col metodo del’ Ema- tossilina ferrica ; ma in questo caso e assai difficile avere una giusta diffe- renziazione. I reperti da me ottenuti hanno grande analogia con quelli ottenuti e disegnati da Schridde. Trattasi anche qui di granuli ora isolati ora riuniti a gi'uppi di 6 — 20, della grandezza delle granulazioni degli eosinofili fino a quella di 1 1/2 u circa. I granuli finissimi prevalgono per numero sopra gli altri. Ma non possiamo affermare quanto afferma Schridde per i casi suoi, e cioe che le Plasmazellen piü discoste dai vasi contengono x) Schridde le chiama »neutrali« perche usando i comuni metodi di fissazione, non e riuscito a colorarle affatto ne coi colori basici ne cogli acidi; e le considera come analoghe alle granulazioni neutrofile dei Leucociti. La differenza fra le due specie di granulazioni consisterebbe nel fatto che mentre queste ultime si mettono bene in evidenza col Triacido di Ehrlich e col »Methilenblau, Eosin-Methode« quelle non si colorano affatto coi metodi in parola. 38 Caspare Alagna una percentuale di granuli maggiore di quelle ai vasi vicine. II numero delle granulazioui a noi pare non vada soggetto ad alcuna legge. Dobbiamo inoltre aggiungere ehe noi siamo riusciti a dimostrarle nelle forme piü svariate di Plasmazellen, in quasi tutti gli esemplari capitati nelle sezioni in esame. Come si dispongono i granuli mitocondriali in parola? A volte essi occupano esclusivamente l’alone perinucleare, caratte- ristico delle Plasmazellen, presentandosi qui fittamente stivati. Altre volte formano come una corona alla periferia del citoplasma, e quindi sono relativamente diseosti dal nucleo. Altre volte in fine giacciono piü o meno stipati in tutto lambito del protoplasma. Accanto a questi tre tipi fondamentali esiste un gran munero di tipi intermedi, non classificabili. Cosi vi ha Plasmazellen con cumoli di miuutissimi granuli (4 — 10) diseosti fra di loro: Plasmazellen in cui la corona granuläre periferica e ridotta a metä etc. In qualche elemento si vedono dei granidi eostituire come delle corone attorno a dei veri vacuoli. Kelle Plasmazellen in preda a degenerazione ialina di tutto o quasi tutto il citoplasma non ho mai incontrato granuli mitocondriali; solo in un esemplare in cui tutto il citoplasma era occupato da un voluminoso corpo ialino ho potuto notare due granuli periferici situati in punti dia- metralmente opposti, ed un bastoncino ricurvo in piena sostanza iaüna. Granuli e bastoncino col loro colorito rosso scarlatto spiccavano nettamente sul fondo verdastro del corpo ialino in parola (metodo Galeotti-Ciaccio). Le forme mitocondriali da noi rinvenute nelle Plasmazellen sono in modo preponderante rappresentate da granidi assai minuti: solo rara- mente accanto a questi si rinvengono dei granuli di dimensioni maggiori e qualche scarso bastoncino piü o meno sottile. I granuli minutamente descritti oltre che col metodo Galeotti- Ciaccio e coli' Altmanx-Schridde possono essere messi benissimo in evidenza col metodo di Meves per i Condriosomi. Mitocondri delle Vegetazioni adenoidi. Tanto nella forma diffusa che in quella follicolare noi abbiamo ottenuti reperti del tutto identici a quelli drtle Tonsdle palatine normali ed ipertrofiche. Per non ripeterci rimandiamo quindi a quanto abbiamo detto a proposito di questi ultiini tessuti. * * * II fatto che le formazioni citoplasmatiche da noi desc-ritte si rinven- gono negli elementi piü svariati dei tessuti da noi presi in esame, dagli elementi epiteliali. per fino da quelli in via di necrobiosi, agli elementi Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. 39 fissi; il fatto di avere ottenuto an che nelle vegetazioni adenoidi i mede- simi reperti che nelle tonsille palatine in genere; il fatto che i reperti delle tonsille normali sono del tutto identici a quelli delle tonsille ipertrofiche ; e piü specialmente il fatto che le formazioni dette si mettono bene in evidenza oltre che col metodo Galeotti-Ciaccio e con quello di Altmann- Schridde anche con quello dell’ Ematossilina ferrica, preconizzata da Meves pei Mitocondri, ci rafforza sempre piü nella credenza che le forma- zioni in parola lungi dal rappresentare il prodotto del metabolismo cellu- lare o d’una secrezione interna, rappresentino dei veri costituenti del citoplasma, dei veri Condriosomi nel senso di Meves. I reperti da noi ottenuti non ci autorizzano perö ad emettere alcun giudizio fondato sulla possibile funzione interna delle Tonsille palatine* 1). Palermo 10 gennajo 1911. Bibliografia, Arnold. Zur Morphologie und Biologie der Zellen des Knochenmarks. Virchows Aich. Bd. CXL. 1895. Benda. Weitere Mitteilungen über die Mitochondrien. Verhand. d. physiol. Ges. zu Berlin. Jahrg. 1898 — 99. Ceconi. Münch, mediz. Woch. 1904. Nr. 29. Ciaccio. Pathologica. Nr. 1. 1911. Flemming. Zellsubstanz, Kern und Zellteilung. 1882. Attraktionssphären und Zentralkörper in Gewebs- und Wanderzellen. Anat. Anz. 1891. Über Teilung und Kernformen bei Leucocyten und über deren Attraktionssphären. Arch. f. mikr. Anat. Bd. XXXVII. 1891. Meves. Die Chondriokonten in ihrem Verhältnis zur Filarmasse Flemmixgs. Anat. Anz. Bd. XXXI. 1907. !) L’unica funzione sempre sostenibile per gli organi dell’ anello di Waldeyer in genere, e per la Tonsilla in specie, e quella hnfo-poietica. L’analogia dei nostri reperti con quelli di Ciaccio (ghiandole linfantiche) la rendono sempre piü probabile. E perö ancora possibile che la Tonsilla, come alcuni autori vogliono ammettere pel tessuto linfatico in genere, renda innocui i prodotti tossici del metabolismo cellulare (Pinocitosi di Gabritschewski). Quest’ ultima funzione potrebbe essere probabilmente disimpegnata dai Macrofagi, che acquisterebbero cosi il significato di ghiandole unicellu- lari (Metchnikoff-Ciaccio). I reperti che Leto ha avuto la fortuna di ottenere col metodo Galeotti su pezzi di Tonsilla fissati nella miscela di Flemming per la descrizione e per le figure di cui l’Autore correda il lavoro (V. Folia clinica, chimica et microscopica. Vol. II. fase. VII. 1910.) non possono costituire la base istologica della fantastica ipotesi della cosi detta secrezione interna. 40 Gaspare Alagna, Sulla presenza di formazioni mitocondriali etc. Meves. Die Chondriosomen als Träger erblicher Anlagen etc. Arch. f. mikr. Anat. Bd. LXXII. 1908. — — Zur Einigung zwischen Faden- und Granulalehre des Protoplasma. Beobach- tungen an weißen Blutzellen. Arch. f. mikr. Anat. 1910. Prenant. Les Mitocliondries et 1’Ergastoplasma. Journal de l’Anat. et d. la Physiol. 1910. Nr. 3. Samssoxow. Über die Beziehungen der Filarmasse Flemmings zu den Fäden und Körnern Altmaxxs nach Beobachtungen an Knorpel-, Bindegewebs- und Epidermiszellen. Arch. f. mikr. Anat. 1910. Schridde. Beiträge zur Lehre von den Zellkörnelungen. Die Kömelungen der Plasma- zellen. Anat. Hefte. Bd. XXVIII. 1905. Die Kömelungen der Lymphocyten des Blutes. Münch, med. Woch. Jahrg. LII. Nr. 26. 1905. Myeloblasten, Lymphoblasten und lymphoblastische Plasmazellen. Zieglers Beiträge z. path. Anat. Bd. XLI. 1907. Zoia, L. et R. Memorie del R. Ist. lombardo. Classe di Sch. matemat. e natur. Vol. XVI. 1891. The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) with special reference to the Accessory Chromosome and the Chondriosomes. By H. E. Jordan. (From the Anatoruical Laboratory of the University of Virginia.) With 2 fignres in the text and plates I — III. Contents. Page I. Points of Primary Interest 42 II. Material and Methods 42 III. Spermatogonia — Diploid (duplex) Chromosome group 42 IV. Interstitial Cells 43 V. Primary Spermatocyte (Auxocyte) — Growth Period 43 a) Resting phase (interkinesis) — The chromatin (chromosome) nucleolus 43 b) Synizesis (contraction phase) and synapsis (bouquet stage) .... 44 c) Centrosphere (idiozome) 46 d) Late postsynapsis. Origin of chromidia (mitochondria; chondriosomes) 47 e) Prophase of first maturation division (reductional) — Haploid (simplex) chromosome group 49 f ) Metakinesis 49 VI. Secondary (dimorphic) Spermatocytes 50 a) Resting phase 50 b) Second maturation division (equational) — ILemioid chromosome group 50 VII. Spermatids (dimorphic) 51 VIII. Sertoli Cells (Trophocytes) 52 IX. Formation of Spermatozoa 52 X. Suinmary of Results, Review of Literature and Discussion respecting ... 55 a) Accessory chromosome 55 b) Synizesis and synapsis (telosynapsis) 56 c) Chondriosomes (chromidia?) or mitochondria 58 d) Mature Spermatozoon 70 Foot-notes 76 Literature 78 Description of Illustrations 83 42 H. E. Jordan I. Points of Primary Interest. This investigation aims to trace the spermatogenctie history of the opossum. The points of special interest involved concern, a) the pre- sence of an unpaired idiochromosome (Wilson) or accessory cliromosome of McClung (heterotropic cliromosome, Montgomery = odd chromo- some or monosome (allosome) or chromatin — (cliromosome), nucleolus, Montgomery; or X-element, Wilson, of spermatogonia); b) the method of synapsis (telosynapsis) ; c) the presence of a hemioid group (resiüt of double numerical reduction) of chromosomes in the second maturation division; d) the origin and fate of chromidia (Hertwig 1902, Gol- schmxdt 1904): mitochondria (Benda, 1897) or cliondriosomes (Meves, 1907); and e) the formation and morphology of the Spermatozoon. A discussion of the central facts in the spermatogenetic process will follow a preliminary complete record of events. II. Material and Methods. The material includes 4 pairs of festes ; 2 from young oppossum, 2 from large adults1)*). The younger testes contain, besides Sertoli cells (tropho- cytes), only spermatogonia and presynaptic spermatocytes. The adidt testes contain all the stages, with division figures and cliondriosomes in abundance. Material was fixed in Zenker’s fluid, Bouin’s fluid, corro- sive-acetic and in strong Flemming’s fluid. Only the last tliree fluids gave satisfactory preservation. The iron-haematoxylin method of stain- ing was used chiefly. Uncertainties of Interpretation (mainly differen- tiation between plasmosome and cliromosome nucleolus) were checked with sections stained with Auerbach’s methyl-green-acid-fuchsin solution. Delafield’s haematoxylin with eosin counterstain was also employed. Chondriosomes (cliromidia) were studied both in stained (iron-haema- toxylin) and unstained sections of FLEMMNG-fixed material2). The study and illustrations were made by aid of 1/12 oil immersion lens. III. Spermatogonia. Diploid (duplex) Cliromosome Group. Only two generations of spermatogonia can be distinguished. The earlier generation (primary spermatogonia — seen more abundantly in the immature testes of the young individuals) appear similar, with re- spect to tlieir nuclear Organization, to the later generation (secondary spermatogonia — fig. 2). Both differ from the resting primary sperma- tocyte in that they have generally only one nucleolus (cliromatic). The *) See foot-notes pag. 76. The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 43 latter disappears prior to mitosis, leaving a plastin remnant, by process of extrusion of chromatic buds which disperse throughout the nuclear reticulum. There is here another instance favoring the position that the nucleolus functions in part as a store-house of chromatin, which contri- butes at mitosis to the formation of chromosomes. However, I can identify no structure at this early stage as the future accessory chromo- some. Metaphase plates of dividing spermatogonia contain 17 chromosomes. These vary somewhat in size, are rod-shaped and variously curved (figs. 1, 3, 4, 5 and 6). One usually appears somewhat larger than the rest, and may represent the monosome or future accessory chromosome. I am unable, though, to establish a direct continuity between a spermato- gonial chromosome and the chromatin nucleolus of the primary sperma- tocyte, such as Wilson has so clearly demonstrated for Lygaeus (1905 b) and Pyrrhocoris (1909 a), Davis for Dissosteira carolina (1908) and as I was able to show in Aplopus mayeri (1907). In metakinesis the behavior of all the spermatogonia! chromosomes appears similar. IV. Interstitial Cells. Equatorial plates of dividing yonng interstitial cells (from the adult testis) also yield a chromosome count of 17 (fig. 7). Further description of these interesting cells, which are here very abundant and very large and contain mitochondria, will be reserved for a separate paper. V. Primary Spermatocyte (Auxocyte). Growth Period. a) Resting phase (interkinesis). The chromatin (chromosome) nucleolus. The resting primary spermatocyte (meiotic cell — Moore and Walker) is considerably smaller than the flat elongate spermatogonium. The nucleus contains several nucleoli (usually three, figs. 8, 9 and 10). With iron-haematoxylin all stain intensely. One, however is usually consi- derably larger and has a sharper contour (fig. 9). Moreover, this parti- cular nucleolus is frequently located close to the nuclear wall at a point corresponding to the position of the centrosphere (idiozome, Meves, fig. 10). However, this is not an invariable condition as is conspicuously the case in later stages. Possibly not sufficient time had elapsed in all cases for the attractive influence of the centrosphere to have prodnced the final effect in non-conforming cells. The inference seems justified 44 H. E. Jordan that this particular nucleolus is the future accessory cliromosome. This is confirmed by the fact that after more prolonged staining in Auer- bach's solution it alone becomes shghtly green. Compared with typical ehromosome-nueleoli, however, it is peculiar in that it does not stain readily nor intensely with specific chromatin stains, and that it grows smaller again (though probably never quite disappears) during presynapsis. Its irregulär contoiu' (fig. 11) at this stage indicates that its diniinution in size is clue to loss of chromatin. This nucleolus appears to present a condition of less early differentiation than is the case with more typical ehromosome-nueleoli of such forms as Pyrrhocoris (Wilson, 09) and some of the orthoptera (e. g. Aplopus mayeri, Jordan, 1907). Its decrease in size may be only apparent, since it is frequently continuous with the spireme, in whieh case it is difficult to determine its exact limit proximally. b) Synizesis (contraetion phase) and synapsis (“bouquet stage”- Eisen). After a brief resting stage (protobroch nucleus, Winiwarter) the primary spermatocyte enters upon a growth phase (“auxocyte”) coin- cident with synizesis and synapsis (synaptenic spireme, Winiwarter). The increase in bulle is proximally two-fold, the daughter secondary spermatocytes (second generation of meiotic cells) having again approxi- mately the original size of the mother spermatocytes. The relative bulle of cell and nucleus appears to remain fairly constant throughout this period, the nucleus being comparatively very large. The cytoplasm is of the gramdo-reticular type. The delicate achromatic reticulum of the resting nucleus changes to a delicate, apparentlv continuous, deeply-staining spireme (leptotenic nucleus, fig. 11). The small irregulär ehromatic nucleolus remains con- spieuous. Here, as in later stages, plasmosomes may remain to confuse the picture, but the Auerbach’s stain will always reveal the identity of the chromosome-nucleolus. The threads now shorten and become coarser, remaining apparently continuous (fig. 12). During synizesis the thread becomes arranged in loops converging at that pole of the nucleus corresponding to the position of the centrosphere. At this same point also the accessory chromosome (monosome, or heterochromosome) is invariably located. There appears to be only one legitimate inference that can be drawn from this appearance i. e. that the centrosphere (idiozome) exerts an attraction on the loops and the accessory chromosome, as first suggested by Schoenfeld (1901), and recently more fully demonstrated by Büchner (1910). The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. .45 A similar condition of polarization of the synaptic loops is parti- cidarly well illustrated in the spermatocytes of certain cockroaches descri- bed by Morse (1909). The reason why the relationship between centro- sphere and point of polarization can be so readily discerned in this material is due to the conspicuous character of the former. Possibly in all cases the polar orientation of the synizesis-mass is determined by the same in- fluence, the latter remaining obscure on account of the inconspicuous character of the centrosphere. Fig. 13 illustrates the important points respeeting this stage: 1. the loops are numerous (approximately twice the number characteristic of postsynaptic stages, fig. 16), delicate and intensely chromatic; 2. their lieight is approximately one half the diameter of the nucleus; 3. two of the loops have opened up with their free ends in apposition. Fig. 14 illu- strates a polar view of a similar stage showing more of the loops extended. The centrosphere here is located under the accessory chromosome in the center of the “bouquet”. In fig. 15 two of the extended loops have united end-to-end (telosynapsis). All of the loops have become slightly coarser and stain more intensely. A slightly later stage in this process is illustrated in fig. 16. Here most of the loops (about 9 — not all shown in Illustration; other loops in other sections) are nearly the height of the nuclear diameter, and the summits of the loops are marked by more compact chromatic knobs: the point of union of two threads (extended loops). The inference appears justified that the numerical reduction here takes place by a process of end-to-end union, as first suggested by Stevens (1905, 1906). There is as yet no sign of a duplicity of these final loops such as Morse (1909) describes in Blatta germanica, True, the loops are coarser just as Morse describes them in Blatta in Support of his position in favor of parasynapsis (Wilson), but this faet alone — and in the face of appearances indicating the opposite condition — does not necessarily indicate side by side union. The very slight indication of a split character of the chromosomes in later postsynapsis (diplotenic nucleus, fig. 20) need have no significance at all from the standpoint of reduction, but may simply be of the same nature as similar appearances in the early prophase of many dividing somatic cells (e. g. amphibia). Moreover, the nuclear Organization of the early postsynaptic phase leaves little doubt, I believe, as to the character of the reduction (i. e. by telosynapsis, Wilson) in this case. Here the Scattering loops are again united into an apparently continuous moniliform spireme (fig. 17). In later stages the original loops draw apart (figs. 18, 19 and 20) but 46 H. E. Jordan remain connected end-to-end by delicate linin threads. At this stage the chromosomes — with the exception of the accessory — again stain faintly and appear coarser bnt less compact, and show an indication of a median split (figs. 20 and 21). It may be well to emphasize here that throughout synapsis and subsequently, the accessory chromosome retains its intense staining quality, its sliarp contour (though it varies somewhat in size, sometimes appearing distinctly bipartite — occasionally appearances indicate even complete Separation of two elements) and its characteristic Position next the centrosphere. Moreover, it is frequently attached to one of the chromatic threads3). But tliere are numerous cells of the stage of development illustrated in fig. 21 which contain still other non-reticular elements whose signifi- cance is uncertain. Besides the chromatin nucleolus (always at the idio- zome pole of the nucleus) and the plasmosome (which has an apparentlv random position in the nucleus) tliere frecpiently appear one or several larger or smaller metachromatic masses. These frequently appear in process of fragmentation. They are tentatively interpreted as the earlier nuclear forerunners of the mitochondria. e) Centrosphere (idiozome). I have spoken of a “centrosphere” because in the material stained with iron-haematoxylin I am unable, except in rare instances (figs. 13 and 15), to demonstrate a distinct central granule with in the homogeneous arehoplasmic mass (attraction sphere; idiozome) which conforms to a centrosome. This may be due simply to its small size relative to the large sphere. However, in seetions stained with Delafield’s haema- toxvlin the pale sphere contains numerous dark granulös. It is possible that one or several of these correspond to the centrosome of other forms. The centrosphere is conspicuouslv present at all stages from the festing primary spermatocyte (fig. 10) to the spermatid (fig. 59). Its later history will be considered in connection with the description of sperm- formation. In the resting stages the centrosphere has a short oval form closely applied to the nuclear membrane (figs. 9, 10 and 11). Düring synapsis it becomes more elongated and conforms to the eurvature of the spherical nucleus (figs. 13 to 17). In early prophase it draws away from the wall slightly and divides into two spheric or oval bodies (figs. 22 to 26). The maturation spindles (figs. 34 to 37) end in points marked apparently by a chromatic granule unaccompanied by a distinct sphere. It would seem The Spermatogenesis of tlie Opossum (Didelphys virginiana) etc. 47 that this granule is really the centrosome now visible by reason of its conspicuous location. Around this granule the future sphere may again form and in it the centrosome again appear to vanish. I d) Late Postsynapsis. Origin of Chromidia (mitochondria; chondriosomes). ln late postsynapsis (or early prophase) the above described pale, mossy, bivalent cliromosomes pass into a lightly-staining semireticular phase (figs. 22 to 24). This immediately precedes the typical prophase as indicated by the division of the centrosphere (figs. 23 and 24) and coincides with the time of origin of chromidial elements (mitochondria). These bodies appear to be true chromidia in the sense defined by Hert- wig (1902), Goldschmidt (1904) and Popoff (1907) since they are nuclear products (probably transforming chromatin) passing from nucleus to cvtoplasm. Tlieir appearance is coincident witli the loss in staining capacity of the prophase chromosomes — a significant fact from the standpoint of the question of origin. They are distinctly of a lipoid nature as revealed by their black color in unstained preparations of Flemming — fixed material. The degree of color is intensified by the iron-haematoxvlin stain. After passing out of the nucleus, the chromidia are grouped in single file for a while on the nuclear membrane (fig. 24). They appear compact at this stage, have a sharp contour and a spheric or short dumb-bell shape. It needs to be emphasized that dnring this process the chromosome- nucleolus (accessory chromosome) does not loose its intense staining quality, nor decrease in size, nor show any evidence of a loss of its material. Furthermore, the chromidia — eontrary to the behavior of typical mito- chondria described for various forms e. g. Euchistus (Montgomery 1910); guinea-pig (Duesberg 1910) — are not gathered about the centro- sphere any more frequently than elsewhere in the cytoplasm (figs. 25 to 55). Chromidia are present in all succeeding stages up to the time of formation of the spiral filament of the middle-piece of the Sperma- tozoon. Their fate in this connection will be discussed in detail in a later section. Chromidia are produced anew in small amounts during the resting stage of the secondary spermatocyte and in the early spermatid stage. But whether these last formed (and their descendants), or persisting representatives of those earlier formed; or whether representatives of both sets (the more probable condition judging from analogous examples) 48 H. E. Jordan enter into the formation of the middle-piece, or what is the ultimate fate or function of all of the earlier formed cliromidia, I am unable to elucidate. Morphologically the cliromidia of the three stages mentioned are apparently identical. In corrosive-acetic fixed material the chromidia appear, but are less well markcd. It must be admitted that direct evidence for the nuclear origin of chondriosomes (mitochondria) here is meägre. What may be stated with absolute certainty, however, is that chromidia fhst appear in typical form in files and clumps external and closely applied to the nuclear wall (figs. 23 to 27). The apparently direct evidence for a passage from the nucleus is rendered uncertain bv reason of the facts; 1. that only a re- latively small number of cells (possibly abnormal, though with no other marks of abnormaüty) show a passage of granules from nucleus to cyto- plasm — but it may possibly be due to a process of very brief duration; 2. the difficulty of differentiating between possible products of nuclear extrusion (e. g. basichromatin granules) and true chondriosomes; 3. some- what greater irregularity of form and size of the original chromidia than the mitochondria of later stages; 4) karyosomes and net-knots of nucleus may resemble chondriosomes of cytoplasm, thus giving the misleading impression of nuclear origin. The fact that mitochondria do not typically appear in nuclei (e. g. Blatta, Cavia, Triton , etc., Duesberg 1910) when stained with specific mitochondrial stains (Bexda’s stain) does not necessarily argue against a nuclear origin. The nuclear forerunners of cytoplasmic chondriosomes may not have reached a stage of Chemical elaboration susceptible to some mitochondrial stains. A parallel of such a condition is that described by Meirowsky (1908) for the melanic granules of pigmented epidermis where the nuclear forerunners are colorless. While the question of origin of the mitochondria in this material cannot be absolutely definitely settled, I believe that the almost final evidence of a transit of granules from nucleoplasm to cytoplasm. coupled with the fact that the appearance of the mitochondria in the cytoplasm is coincident with a transient loss of staining capacity of the nuclear reticulum, argues cogently for a nuclear origin of chromidia (and mitochondria). It is just possible, moreover, that we are here actuallv dealing with two different elements : chromidia and mitochondria, one nuclear in origin, the other cytoplasmic. However, if the two are identical, or different stages in the elaboration of the same substance, as held by some cytologists (e. g. Heidenhain) the nuclear origin of chondriosomes is practically established. This point will be further discussed in section X, C. Tlie Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 49 e) Prophase of First Maturation Division (reductional). Haploid (simplex) Group of Chromosomes. The typical prophase chromosomes consist of dehcate rings, loops and rods. Typical tetrads are not present. Among the autosomes the spherical or oval monosome is conspicuous (figs. 25 to 28). In terms of a loop (the original form of the bivalent chromosome — figs. 15, 16 and 18 — apparently not materially modified during the postsynaptic phase) the rings are closed loops, and the pairs of rods are loops opened at the bends (the synaptic points). This point will be further discussed in the follo- wing sub-section. The diploid number of chromosomes is 17. The haploid number is 9 (figs. 29 to 34). Metaphase plates of chromosomes are frequently in the form of a U with the large bipartite accessory chromosome near one end (figs. 29 to 32). This larger odd chromosome can be identified by its size and shape during all the successive stages of the first maturation mitosis (figs. 29 to 38). The prevailing form of the chromosomes of these equatorial plates is either oval or dumb-bell-or double-rod-shape. The ordinary chromosomes (autosomes) vary only slightly in size. The haploid number 9 is interpreted as due to a pairing of 16 of the diploid group plus one unpaired or accessory chromosome. f) Metakinesis. During metakinesis the larger unpaired bipartite odd chromosome passes undivided, and in advance of the ordinary chromosomes, to one pole (figs. 34 to 37). It can still be distinguished at the late anaphase by its larger size (fig. 38). Since a number of the chromosomes in the meta- phase plates are distinctly of the form of paired rods, and some of the chromosomes on the spindle are of this form, and are simply drawn apart in their passage towards opposite poles, this is regarded as the type to which the ovals and dumb-bells may be reduced. If then these represent the original double threads of the prophase (simply less compact) — an inference which seems amply justified by appearances — i. e., the synaptic loops opened at the point of union, then this first division separates whole chromosomes and is a reducing division. The result of metakinesis is an anaphase figure with 9 chromosomes at one pole (8 autosomes + a monosome) and 8 at the other, giving rise from this point of view to a dimorphism of secondary spermatocytes. Archiv f. Zellforschung. VII. 4 50 H. E. Jordan VI. Secondary (dimorphic) Spermatocytes. a) Hosting Phase. The dimorphism of the secondary spermatocytes is expressed in the resting stage (this appears to be omitted in some instances) by the pre- sence in approximately one-half of a chromatin- (chromosome) nucleolus. The latter is nsuaUy close to the centrospliere (fig. 41). The nucleus contains also several, usually three, plasmosomes. Chromidia are again seen passing out of the nucleus into the cytoplasm (fig. 39). Mitochondria mass at one point on the nuclear membrane (figs. 39 and 40). Similarity in shape to the mitochondria of earlier stages indicates identity and simple persistence. Their characteristic clumping at one or several points, and close to the nuclear membrane, indicates an origin anew. However, they do not have the specific and uniform shape of the original chromidia of the primary spermatocytes. Again only their form, presence and Position is clear. Partial nuclear origin is inferred from the presence of intra- and extra-nuclear basichromatin granules (fig. 39). Persistence is demonstrated by the fact of their presence in late anaphase of the first division (fig. 38). b) Second Maturation Division (equational). Hemioid Chromosome Group. Equatorial plates of second maturation spindles are of two types: one contains 4 chromosomes (figs. 42, 43 and 44) : the other 5 chromo- somes (figs. 46 to 52). Most of the chromosomes appear bipartite. In the plates of 5 chromosomes, one is usually larger (figs. 50 and 51). This is the undivided accessory. In metakinesis all the chromosomes behave similarly: i. e., tliere is apparently no lagging behind of the accessory as described for many forms (e. g. man, Guyer 1910; Aplopus mayeri, Jordan 1907). Anaphase figures vary in that some have 4 chromosomes at the poles (figs. 45 and 54), others have 5 chromosomes (figs. 48 and 53). Figs. 55 and 56 illustrate successivelv later telophase stages. There ob- tains here a second pairing of chromosomes such as Guyer has described for pigeon (1903), rooster (1909b), guinea-fowl (1909a) and man (1910), giving rise to a hemioid chromosome group. The 5 chromosome group is interpreted as due to a pairing of 8 of the chromosomes resulting from the first maturation division plus the unpaired accessory chromosome at one pole (daughter secondary spermatocyte); the 4 as the result of a pairing of the 8 chromosomes at the opposite pole. The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 51 Similarity of form between the chromosomes of the first and second metaphase plates (i. e. double rods) suggests a similar manner of division: accordingly a second reduction. When one recalls, however, that a resting stage (figs. 39 to 41) usually intervenes between the first and second maturation divisions, when the chromosomes pass through a reticular phase, the above conclusion is inadmisible; or rather, no de- finite conclusion respecting the character of the second division is justified. A double true reduction, suggested by the form of the chromosomes is contrary to our fundamental conceptions regarding the significance of chromosomes and need not, in view of the nature of the evidence, be seriously considered. Moreover, in the stage just preceding the brief resting phase of the spermatids (figs. 57, 58 and 59) there occurs a reso- lution of the 5 chromosomes into 9 and of the 4 into 8. This demonstrates that the true character of the second division is equational. The second numerical reduction involves a less close union apparently than the first, as a comparison of illustrations 29 and 43 will show. Again the fusion is sometimes incomplete to the extent of giving an occasional count of 6 chromosomes. VII. Spermatids (dimorphic). Accordingly, there results a dimorphism of spermatids, one type containing 9 chromosomes (8 autosomes plus 1 monosome), the other 8 (autosomes). If the demonstration can be made, as seems likely on grounds of analogy, that the female has 18 chromosomes there is here another case to which Wilson’s (1906) formula for sex-determination, so widely applicable among the insects, will also apply. The only re- maining point of interest in this connection is the fact that the accessory disappears witli the ordinary chromosomes into the nuclear reticulum of the resting spermatid (figs. 60 and 61). In later stages the nueleus contains a conspicuous central plasmosome, but all trace of the accessory chromosome seems henceforth lost. The accessory chromosome thus in the opossum seems to appear slightly later and to disappear slightly earlier at the beginning and the end of spermatogenesis respectively, than in many of the insects (e. g. orthoptera). The occasional appearance of syncytial masses of spermatids (in- cluding 4 to 8 nuclei) such as Guyer (1909b) described also for the domestic chicken, may be noted. Probably no importance attaches to these pro- ducts of atypical development. Due to their rarity here their origin or 4* 52 H. E. Jordan fate was not determined. They probably arise as the result of nuclear multiplication unaccompanied by cytoplasmic fission (rather than fusion) and may eventually separate as described by Guyer for chicken — since no megalosperms were observed in my material. VIII. Sertoli Cells (trophocytes). When the spermatid has attained a development of about the stage represented in fig. 67, it attaches itself to a Sertoh cell. Usually 4 are attached to a cell. Sometimes, however, as many as 8 combine to form a single spermatoblast. Sertoli cells seem unusually abundant in the opossum. The spermatids undergo their later development attached to the trophocytes, and again free themselves at about the stage represented in fig. 81. The Sertoli cells are tall columnar cells, tapering distally, with broad basal portions containing large vesicular nuclei eacli with large central plasmosome. The most significant fact regarding the Sertoli cells in this Connec- tion is the large quantitv of deutoplasmic material they eontain. This is in the form of larger and smaller spheres, stained deeply by the osmic acid of the Flemmexg’s fluid. I have been unable to identify definitely characteristic mitochondria (due to the abundance of fat) in fliese cells, thougli they may be present in small quantity. The larger spherules of fat are found only in the basal portions of the cells. Centralwards the fat is more finely divided and stains less intensely, a condition exactly parallel to tliat recently described by Haxes (1909) for the testicle of the pig and certain other mammals. The large amount of deutoplasmic material in the trophocytes un- doubtedly furnishes the energy for the growth and metamorpliosis of the spermatids into sperm, and probably also for the increase in the amount of cliondriosomes in the spermatids. IX. Formation of the Spermatozoa. Folio wing a brief resting pliase during which the spermatid remains small (fig. 61) with small nucleus (with achromatic reticulum containing several karyosomes) and closely applied oblong centrosphere (idiozome) there ensues the first stage in the process of metamorphosis to a Sperma- tozoon. This stage is characterized by enlargement of the nucleus, the disappearance of the karyosomes coincident with the appearance of a central The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 53 plasmosome, and the enlargement of the sphere (Nebenkern). All these elements continue to enlarge for a time (figs. 62 to 64) but the prime event is here the Separation of a small plastin sphere (idiozome) front the still enlarging clear hyaline sphere (archoplasmic material — Nebenkern), 'fhe latter appears to overflow the nucleus and to indent it both inwards and downwards and the formet- wanders to the opposite pole (figs. 62 to 66). Meanwhile the enlarged cell has elongated, as also the nucleus. Coincident with these phenomena, there occurs an increase in the number of chondriosomes. The entire cell now seems packed with them (figs. 65 and 68). In cells lightly stained they appear like small vesicles ; ttnder deeper stain, they appear like grantües and spheres of still smaller granules. It seems probable also that the larger clearer vesicles are in process of dissolution within the cytoplasm. Duesberg (1910) describes similar vesictüar mitochonclria in the guinea-pig Spermatozoon of this stage of development. The nucleus continues to elongate and narrow, and ntoves to the surface of the cell (figs. 69 to 70). Here, and in many instances earlier, two clu-omatic granules (centrosomes, centrioles) appear near the smaller sphere (idiozonte). It seems probable that they have been iiberated by the sphere. The fate of this sphere is apparently elongation (fig. 82) and ultimate fragmentation within the body of the developing Sperma- tozoon (fig. 86). It probably does not contribute to the formation of the connecting piece since it may be entirely eliminated with the cast-off portion of the spermatid cytoplasm (fig. 78). The nucleus now curves on itself at a pole of the cell carrying the Nebenkern — the major portion of which now envelops the nucleus — at the forward end as an acrosome and takes a position approximately at right angles to its former position in the long axis of the cell. Meanwhile the centrosome takes its position on the inner surface of the curving contracting nucleus and near its centre. The nucleus still carries a portion of the Nebenkern (or “large sphere” at one pole as an acrosome. The “sphere” grows continually smaller (fig. 81) and may be the homologue of the acrosome of other forms. A section (longitudinal) of the elongate spermatid at this stage is illustrated in fig. 71. This represents a section through fig. 70 after the nucleus has become more compact and dipped downward and forward and rotated through an angle of approximately 90 degrees. Polar views of successively later stages of development are represented in illustrations 73 to 75. In figs. 71 and 72 the position of the centro- somes is clearly indicated. It will be noted that only a portion of the cytoplasm of the original 54 H. E. Jordan cell is retained and that tlie former elongates at right angles to the head. Figs. 77 and 78 illustrate spermatozoa at this stage of development in side view. Figs. 67 and 78 show the double character of the centrosome. From one of these (the distal one apparently) the tail filament grows out. One centrosome clearly retains its position at the head of the filament as an end-knob but the fate of the other is uncertain. It probably wanders to the distal end of the middle piece, forming its non-mitochondrial portion — or possibly its sheath — but among the numerous mitochondria crowd- ing this region it cannot be definitely identified. Figs. 76 to 79 show later stages in the development of the head and body of the Spermatozoon. The head (i. e. compact nucleus) is split, now having a U-shape, apparently solid toward the bend (fig. 76). Mitochondria are abundantly present in the body. The split in the head seems due to an in-pushing and down-pushing of the Nebenkern. Here it remains for a time (figs. 81, 83 and 85) but ultimately seems to disappear leaving a V-shaped space in the anterior ventral portion of the head and body, its upper margin formed laterally by the the limits of the U-shaped head and dorsally by the mass of cytoplasm bearing the middle piece. The main portion of the Nebenkern envelops the head (figs. 77 and 78) and delimits that portion of the cytoplasm which is to form the “body”. The form of the head and body of the Spermatozoon at this stage, and sub- sequently, consequently resembles somewhat a funnel (or lily) with a V-shaped space in the anterior ventral portion. It remains to state simply that mitochondria (chondriosomes) wander inward and take a position about the axial filament to form the spiral filament of the middle-piece (figs. 78 to 86). The middle-piece seems enclosed by a membrane and the whole is contained in a thick mass of protoplasm which thins out ventrally and is continuous to the V-shaped interruption. The cephalic portion of the Spermatozoon thus consists of a funnel-shaped structure, the margins of which are formed by the U-shaped head (nucleus open in front) and the dorsal wall of wliich (cytoplasmic) is thickened to contain the middle- piece. The constricted tubulär portion of the “funnel” is represented by a very long tail consisting of cytoplasm and axial filament. Nowhere in my material have I seen the paired spermatozoa described by Selenka (1887) for the vas deferens of the oppossum. The conjugation of the spermatozoa woiüd consequently seem to be a secondary matter. Ballo- witz (1895) described such secondary conjugation of the primarily se- parate Spermatozoon also in beetles (Dytiscidae) where even three or more may unite to form an independent “spermatozeugma”4). The Spermatogenesis of tlie Opossum (Didelphys virginiana) etc. 55 X. Summary of Results, Review of Literature and Discussion respecting : a) A.ceessory Chromosome. Summary. In the nuclear cycle of the male germ-cells of the opossum an odd or unpaired (differential) chromosome appears com- parable in form and behavior to the heterotropic or accessory chromosome of the Tracheata. It is probably the larger member of the spermatogonial (duplex) group of 17. It persists as a chromatin- (chromosome) nucleolus in the resting phase of the primary spermatocyte ; is conspicuously present throughout synapsis and among the prophase chromosomes of the first division; is recognizable as the large bipartite member of the reduced (simplex) chromosome group; passes undivided and in advance of the ordinary chromosomes to the pole; persists as a chromatin nucleolus in the brief resting stage of the secondary spermatocyte; divides like the ordinary chromosomes in the second maturation mitosis ; and then' deter- mines a dimorphism of spermatids, one type with 5 chromosomes, the other with 4 (which resolve into 9 and 8 respectively) ; and is lost (per- manently for the spermatogenic process) in the reticular phase of the resting spermatid. Literature. The accompanying bibliography includes numerous papers in which the literature of the accessory chromosome in inverte- brates is critically and extensively reviewed. Only Guyer has thus far reported accessory chromosomes for male vertebrates including pigeon (1903), rooster (1909b — probably triple), guinea fowl (1909a), man (1910 — double) and rat (1910). It seems probable that the analogue of the acces- sory chromosome of insects may be found in a wide ränge of vertebrates5). Recently such an element has been reported by Winiwarter and Saint- mont (1909) in the ovary of the cat. Discussion. One of the most interesting phenomena in the sperma- tohistogenesis of the opossum is the occurrence of a double numerical reduction in the secondary spermatocytes (hemioid group). A similar phenomenon has already been described by von Bardeleben (1898) for man. A similar condition has been reported by Guyer in pigeon (1903), rooster (1909a), guinea-fowl (1909b) and man (1910). The meaning of this phenomenon is obscure. One might indulge in endless specu- lation and spin varions theories, all of which seem gratuitous since, due to the resting phase ordinarily intervening between the first and second maturation mitosis, we have no knowledge as to the value, in terms of univalent chromosomes, of the bipartite elements of the hemioid group. It seems more probable that the bipartite character simply foreshadows 56 H. E. Jordan the plane of future fission, possibly dividing pairs (except accessory) of univalent cliromosoraes equationally, which chromosomes subsequently disjoin to form the original groups of 9 and 8 chromosomes respectively. It seems vis er to await the probable discovery of a more favorable material for the elucidation of this phenomenon than to attempt to use superficial facts as arguments for or against the various theories respecting the significance of the chromosomes. As regards the question of the genetic continuity, or even the permanence, of the chromosomes (individuality theory — Boveri) the facts here argue more strongly for, than against, the hypothesis (since 9 and 8 reappear idtimately). Tlie identity in number and behavior (practically) between the chromosomes of opossum and tliose of the domestic guinea (Guyer, 1909b — probably also tliose of coc-k — Guyer, 1909a) is very striking. In the case of Blatta, Wassilieff (1907) and in that of Gryllus, Buchi!ier (1909) believe that the accessory chromosome contributes to the formation of the mitocliondria. Goldschmidt (1907) assigns a nutri- tive significance to the accessory chromosome. b) Synizesis and synapsis (telosynapsis). Summary. Delicate chromatic loops are polarized on the idiozome in synizesis. Subsequently these loops open up and conjugate in pairs at their free ends. A second set of polarized loops is thus formed. The latter are considerably eoarser and only about half as numerous as the synizesis loops. Düring this process, then, the first numerical reduction of the diploid group of chromosomes occurs, and apparently by telosynapsis. The fact tliat both in synizesis and synapsis the loops are moniliform is further proof of an end-to-end conjugation. The character of the prophase clu’omosomes indicates that subsequently the limbs of the loops come into dose apposition and simulate a condition of parasynapsis. Indeed. the evidence here points to a side-by-side union following a primary end-to-end union. If the essence of the synapsis is intermingling of the fundamental elements of the chromosomes, then this double method of conjugation would seem more effective in producing this result than either telo- or para-synapsis alone. Literature. The literature of the subject of synizesis and synapsis is so c-losely bound up witli that of gametogenesis and chromosome studies in general, that it seems impracticable here to attempt to extract the one from the otlier. It may suffice simply to note that by far the greater number of investigators in this field take the position that synizesis is a normal process. A minority contend that it is a fixation artefact. As The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. Ot to synapsis, sensu stricto, the various workers take the opposing positions: that it is an end-to-end, and a side-by-side union of chromo- somes respectively. Discussion. The abundance of perfectly preserved cells with nuclei in which the chromatin is in synizesis leaves no question, I believe, as to the normal character of this phenomenon in spermato- genesis. The accumulation of much conforming evidence respecting synizesis by many workers in gametogenesis, and especially the testimony of Sargant (1897), Overton (1905) and Wilson (1909) that similar appearances present themselves in living cells, invalidates the contention of a number of cytologists notably, Mc Clung (1902), Schaffner (1907), Guignard (1899), Janssens (1905), Miyake (1905), Davis (1908), and Duesberg (1908) that it is an artefact. Moreover, much of the evidence presented by the last set of men may simply indicate that synizesis is not an absolutely constant process in gametogenesis. Synizesis need not necessarilv be constant in order that it may be normal (i. e. ; not a fixation artefact) when it does appear6). It seems altogether probable that both telosynapsis and parasynapsis occur in different forms. As yet, there appears no evidence of a strict limitation of one or the other to certain groups of animals or plants. The Schreiner’s (1906) believe that parasynapsis is the general rule in the reduction process. Goldschmidt (1908) holds the opposite view, and points out the fact that a di-spireme occours also in gametogenesis of parthenogenetic forms and in certain somatic cells in early prophase, wliere there is no question of a synapsis. Büchner (1910) also argues cogently for telosynapsis as cliaracteristic of the orthoptera. The character of the early prophase chromosomes (double threads; later, loops and paired threads) suggests that perhaps no sharp distinction really exists between the end-to-end and side-by-side method of con- jugation. Here the one appears to follow the other. The reduction takes place first by end-to-end conjugation. Later on, the limbs of the loops approximate and fuse more or less completely. In this condition the bivalent chromosome is divided in metakinesis. Where parasynapsis has been described, an end-to-end fusion must still occur at the ends of the threads. Thus in either event the side-by-side union (primarv or secondary) is perhaps the ultimate rule in reduction; and the di-spireme condition of the postsynaptic thread and the prophase thread of somatic mitosis may have no other elements in common. Moreover, the fusion of the conjugants in synapsis may be so complete, as apparently to vitiate all individuality (at least visible) as the work of Bonnevie (1907 and 58 H. E. Jordan 1908), Farmer and Moore (1904), Miyake (1905), Cardiff (1906), and Morse (1909), and others indicates in the judgement of these investi- gators. In this event one can save the idea of chromosome individuality by regarding the linin substructnre as the essential constituent of the chromosome as some workers are inclined to do (e. g. Nichols, 1910), or by interpreting chromosomes as essentially “enzyme masses” as Mont- gomery (1910) suggests on the basis of strongly indicative evidence in Euchistus. The strongest evidence presented by Morse’s material in favor of parasynapsis he fails to mention, viz : the f act, as illustrated in his fig. 11, that the loops in synizesis are as tall as the loops in synapsis. This pheno- menon greatly strengthens his other arguments for parasynapsis: i. e. thicker loops, double character of loops and half nnmber of loops in later stage (synapsis), which by themselves furnish little snpport as shown above. In this whole field, the question seems to be much less one of observation than of interpretation; and the interpretation depends largely npon the position one has taken with respect to the natnre and significance of the cliromosomes. The observations on this portion of the germ-cells of the opossum, indicates, superficially at least, that the original chromo- somes, as respects their chromatin constituent, have lost all trace of their assumed previous individuality. c) Chondriosomes (Chromidia) or Mitochondria. Summary. Tvpical chondriosomes first appear abundantly in early postsynaptic stages of the growth period. In form they are rnostly larger and smaller spherules and iiTegular granules. Some have the appearance of short rods (chondrioconts — Duesberg) frequently in pairs, possibly the result of fission. The chondriosomes or mitochondria assume no definite relationship, either at origin or during their future disposition, with respect to the idiozome, such as has been so frequently described for invertebrates and some vertebrates (e. g. triton, rat, guinea- pig — Duesberg 1910). They are usually gathered into larger and smaller groups scattered apparently promiscuously in the cytoplasm, but frequently close to the nuclear wall. This typical individual form and mode of grouping, and disposition with respect to the nucleus, is maintained throughout the future steps of spermatogenesis. The only exception is in the metamorphosing spermatids where three distinct types with intermediate forms occur: spheres, vesicles and granules. The last are much more abundant in the exoplasmic region of the cells; the spheres and vesicles in the endoplasmic region. Depth of staining The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 59 determines the relative numerical abundance of spheres and vesicles. Only the spheres and granules appear to contribute to the formation of the spiral filament of the intermediate-piece of the spemiatozoon. The vesicles probably represent liquifying spheres and granules and disappear within the cytoplasm forming the flagellum. Some are cast out with a discarded portion of the cell. Düring the maturation mitoses, the mitochondria seem to be ap- proximately equaUy distributed to the daughter cells. There appears to be no coincident fission7) of individual rods or granules such as Duesberg (1910) describes for chick and Faure-Fremiet (1910) for certain protozoa; nor is there ever an appearance of filaments (chondriomites) until the spiral filament is formed. One gets the impression of a slight augmentation in the number of mitochondria, but only during the resting stage of the secondary spermatocytes is any tangible clue given as to the source of the increase. Here a few basophile granules (morphologically and tinctorially similar to the mitochondria) seem to pass from nucleus to cytoplasm; likewise in the early spermatid stage. This Observation however, has significance only if we can establish the primary nuclear origin of mito- chondria (as cliromidia), a point which will be further discussed below. Both spennatogonia and Sertoü cells contain a very few granules very similar to the later mitochondria. Both of these types of cells contain considerable deutoplasm. It is very difficult here to distinguish between the fine spherules of fat and the mitochondria. In unstained preparations of FLEMMiNG-fixed material, however, fat is deep black ; the mitochondria, grayish (metallic) black. On the basis of this differentiation and on morphological grounds, I beheve that we are dealing with both a few mitochondria and much deutoplasm in the spennatogonia and the Sertoh cells. But my preparations leave no doubt respecting the absence of mito- chondria during the early growth period of the primary spermatocytes. For this generation of cells they first appear during the later growth period — and during a period coincident with a transitory achromatic reticular phase of the nucleus. This Observation is the more significant in view of the fact that both within and without the nuclear wall are similar darker-staining bodies. Subsequently such bodies (now deeply-staining, sharply-contoured spheres and dumb-bells) are aligned on the nuclear membrane externally. All the evidence here points to a nuclear origin of mitochondria i. e. they appear to be transformed chromidia, The bearing of this on the several theories regarding the origin and function of mitochondria will be pointed out below. ()0 H. E. Jordan To recapitulate briefly, the mitochondrial elements which contribute to the formation of the spiral filament are traced back to the late growth period of the primary spermatocyte, where they appear to arise as true chromidia. A few may possibly trace their ancestry to still earlier sper- matogonial cells, and a small quota may have been added during the resting stage of the secondary spermatocyte and spermatid. Literature. Meves in his clasic memoir »Über den von la Valette St. George entdeckten Nebenkem (Mitochondrien-Körper) der Samen- zellen« gives a very complete critical review of the literature respecting chondriosomes up to 1900. More recently Dobell (1908) has written at considerable length on chromidia with reference more especially to their bearing on the binuclearity hypothesis (Kern-plasma-relation hypo- tliesis) of Hertwic. and Goldschmidt. Heidenhain (1907) in »Plasma und Zelle« also gives a masterly brief summary of the subject of mito- chondria (p. 410 — 421). The literature of the subject since 1900 has been most ably and completely reviewed by Duesberg (1910). For complete bibliographies respecting chromidia and mitochondria the reader is re- ferred to the above mentioned works. The more important still more recent papers on this subject are those of Meves (1910), Samssonow (1910), Rubaschkin (1910). Tschaschin (1910) and Heidenhain (»Plasma und Zelle«, Part. 2, p. 1079 — 1104, 1911). Discussion. Mitochondria were first specif icaUy described by Benda in 1897 in the spermatogenetic cells of the mouse. He found them abundantly present in all the generations of cells (also the Sertoli cells) and traced them into the spiral filament of the middle-piece. Cytoplasmic bodies apparently very similar to the mitochondria described by Benda had been noted by a number of earlier writers. Conspicuous among these was von Brunn (hence “bodies of von Brunn” used synonymously), who had observed them in seminal epithelium teased in serum and salt- solution. Recently Saisissonow (1910) and Meves (1910) have suggested their identity with the bioblasts (also nematoblasts and vegetativen Fäden) of Altmann (1893) and tlms ultimately with the intrafilar cyto- microsomes (of van Beneden). Such identity was still earlier urged in the papers of the Zoja Bros. (1891). Benda subsequently discovered mitochondria in the seminal epithelium of many vertebrates and in- vertebrates. Frequently the granules become aligned and form filaments, then known as chondriomites. The latter are regarded by Heidenhain (1907) as identieal with his pseudochromosomes and the chromidial threads of Goldschmidt (1904). The more important extension of Benda’s discovery was rnade by Meves. Recently these bodies have received The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 61 much attention from French Belgian (notably Duesberg, Lams, and Samssonow), German (Meves, Hertwig, Goldschmidt, Popoff, and Büchner) and several Russian workers (Rubaschkin and Tschaschin). In 1902 Hertwig introduced the term “chromidial-net” for extra- nuclear chromatin in Actinospherium. Its real meaning was qnite obscure. In 1904, Goldschmidt described certain curious chromatin Strands in muscle cells of Ascaris. These he called “chromidial apparatus” and descri- bed them as extruded from the nucleus. In 1907, Popoff described “chromidia” in the spermatocyte and ovocyte of gasteropods ( Paludina vivipara). These he interpreted as chromatin granules extruded from the nucleus. On the basis of his later observations on Helix he States his conclusion “that the structures described by various authors under the names of mitochondria, pseudo-chromosomes, archoplasm, ergasto- plasm, Nebenkern, idiozome (only in certain cases) and idiozome remains, are referable to different stages of one and the same developmental series of chromidia” (quoted from Dobell). To say the least, this list is pro- bably too inclusive. Dobell points out that the Nebenkern is frequently an attraction sphere. It is also doubtful whether archoplasm and er- gastoplasm (any more than myofibrillae) and idiozome (in many cases) shoidd be listed under “mitochondria”. Wassilieff (1907) also describes “superfluous chromatin” cast out of the nucleus in the spermatocytes of Blatta germanica and designates the same as chromidia and identifies it with mitochondria. It appears then that the chromidia hypothesis of Richard Hertwig (1902) took origin in protozoologv, and received its chief Stimulus to growth from the hypothesis of the binuclear nature of cells, so ably advocated by Goldschmidt. The mitochondrial hypothesis, on the other hand, took its origin in the field of gametogenetic cytology. Now that chromidia and mitochondria have become identified, the main discussion Centers upon the question of the source of origin of these bodies. This involves attack and counter-attack on the several theories constructed by the rival schools on the basis of their supposed origin and fate. A nuclear origin is strenuously maintained by Hertwig, Goldschmidt and their students, and the theory of Kern-plasma-relation ably defended. A cytoplasmic origin is just as strongly defended by Meves, Duesberg and their students, and the hereditary value of cytoplasm (as opposed to chromatin) ably mged. Duesberg denies identity between mitochon- dria as defined by him (integral parts of cytoplasm) and the chromidia of Goldschmidt (strictly defined as nuclear extrusions). Before stating the views in full of these two rival schools and their adherents it may be well to give a list of the structures now generally 62 H. E. Jordan included under the general term of mitochondria : Plastidule (Maggi); bodies of v. Brunn (v. Brunn 1884); mitosome, (Platner 1889); graniüa (cytomicrosome?), bioblast (Altmann 1898); mitochondria (granules — Benda 1897); ehondriomites (filaments — Benda 1897); chondriosome (granule or thread — Meves 1904); chondriocont (short rod or tliread — Meines 1907); chondriome (rod — Duesberg 1909); pseudochromosome (Heidenhain 1900); ehromidial-net (Hertwig 1902); chromidium and chromidial appaxatus (Goldschmidt 1904); spheroplast (Faure-Fremiet 1909); histomeres (Heidenhain 1911); chromidial bodies or elements taking pari in the vegetative functions of the cell = tropho-chromidia (Mesnil 1905), somato-chromidia (Schaudinn 1905); chromidia taking pari in forming gametes = sporetia (Goldschmidt 1904), idiochromidia (Mesnil 1905), gameto-chromidia (Schaudinn 1905). “Chondriosome” and “mitochondria” are now more conunonly used as the general terms. Heidenhain (1911) regards the former as the “dass name”8). Meves (1907) believes that the chondriosomes compose the material sub- stratum underlying the differentiation processes i. e. different fibril struc- tures: protoplasmic fibrils of epidermal cells, myofibrils, neurofibrils, connective tissue fibrils. He regards them as undifferentiated structures (typicaUy rod — form) which undergo varied Chemical alterations in primary transformation into neurofibrils etc. A Chemical change is in- ferred from the fact that the various types of fibrils are not stained by the same dye (Benda’s stain) which discloses the chondriosomes. The mitochondrial origin of various cell-fibrils, notably myofibrils, is well established on the basis of numerous works, among which may be mentioned especially those of Meves and Duesberg on the chick. On the other hand, Scott (1899) and also Dolly (1910) have described the tigroid substanee (basichromatin — Scott) of nerve cells as arising from the nucieus in the shape of chromidia. The single fact that Nissl’s granules are described as chromidia having a nuclear origin and neuro- fibrillae as mitochondria having a cvtoplasmic origin, if both conclu- sions are well established, indicates that chromidia and mitochondria are after all distinct and separate substances and that the discussion of the origin of these bodies (as identical things) is quite gratuitous. According to Meves (1908) the mitochondria represent a primitive and hereditary substanee of the cytoplasm. He concludes (1910) “that they are present not only in the male and female germ cells, but also in embryonal cells, and that they are the Anlagen-substances for the pro- duction of the most varied differentiations which occur during the pro- cess of cytogenesis”. He agrees with Benda (1903) that they take part The Spermatogenesis oi the Opossum (Didelphvs virginiana) etc. 63 in fecundation, i. e. that the chondriosomes of the embryonal cells are in part paternal and in part maternal. He and Duesberg (1910) have attempted to prove that in mammals the male mitochondria retain for a time their morphological individuality and contrast with, and are di- stinguishable among, the female mitochondria. He and Samssonow (1910) have made the Observation that the mitochondria are identical with the bioblasts of Altmann. In the fertilized egg of Ascaris, Meves Claims to be able to distinguish for a time the larger male mitochondria among the small female mitochondria. Both are regarded as carriers of heritable Anlagen. Rubaschkin (1910) notes that the primitive structure of mitochondria is granulär, the secondary or differentiated filar. In a study of the germ- cells of birds (chick), Tschaschin tries to show that this is a distinguishing characteristic between the primitive sex cells and the somatic cells. This can not be a universal distinction, however, since in many invertebrates and even in some vertebrates (e. g. ampliibia) the sex cells contain fila- mentous mitochondria. Tschaschin notes also that in his unstained preparations of FLEMMiNG-fixed material, the chondriosomes are not discernable, while the yolk granules are stained black. This reaction to osmic acid he employed as a differential characteristic between chon- driosomes and yolk granules. This may be true for his material, but it certainly is not universal! true (c. f. Regaud 1909, and Faure-Frsmiet 1909). My own experience is absolutely contrary to this finding. Mito- chondria are very conspicuous (grayish-black) in the unstained Flem- MiNG-fixed material of the Opossum. Nor do any new structures appear in the stained preparation (iron-haematoxylin, as employed by Tschaschin). The color of the mitochondria is simply intensified by the iron-haema- toxylin. Since I am able to trace these same bodies into the composition of the spiral filament they are undoubtedly mitochondria. Moreover, numerous workers — among others, Faure-Fremiet (1910), Russo (1910), Ciaccio (1910) and Heidenhain (1911) — have remarked on the “lipoid nature” of these bodies. Tschaschin’s method of differentiating between yolk-granules and chondriosomes seems of very doubtful value and limited application. More will be said respecting the staining quality of the granules below. On the basis of his observations on Euchistus where the mitochondria are said to be formed about the idiozome in the early growth period of the primary spermatocyte, Montgomery proposes as a working hypothesis that those cells become germ-cells which get little or no mitochondria. 64 H. E. Jordan The theory of Meves that the mitochondria are bearers of hereditary qualities (in somewhat the sense that the chromosomes are regarded as such vehicles by Boveri, Wilson and their students) has been most extensively developed by Duesberg. Moreover, he has given much attention to the matter of contesting the validity of the position of the “Munich School” to the effect that chromidia (mitochondria) arise from tlie nucleus. It remains to define Duesbergb position and to estimate his objection to the nuclear origin of mitochondria as advocated by Hert- wig, GoLDScmxiDT and their students, witli whose opinion my obser- vations on the spermatogenesis of the opossum lead me to agree. Duesberg combats the idea of a striet cytoplasmic, as well as a nuclear, origin of chondriosomes. He holds that they are not formed from the cytoplasm of neuroblasts and myoblasts and fibroblasts, but that the fully formed indifferent chondriosomes simply here differentiate into neurofibrils, myofibrils, etc. ‘que ces chondriosomes sont en relation de continuite direct avec les chondriosomes des etats anterieurs» p. 121. According to Duesberg the various sorts of fibrils are “the product of an indifferent material, present in all embryonic cells, and capable of specific modifications in the different tissues” p. 121. On the basis of his observations on the sexual cells of the bee and the rabbit, he sliows that the chondriosomes are not a product of cytoplasmic dif- ferentiation of the somatic cells but that they are derivatives of the germ-cells. In the rabbit he was able to follow the successive steps in the transformation of the mitochondrial granulations of the unfecun- dated egg through the fertilization and Segmentation stages; thence as short rods to the 5th day, as “chondrioconts allonges et greles“ to the 8th day, and then through the final differentiation processes into ueurofibrillae and myofibrillae. The notion of the “continuity of the chondriosomes” is in direct Opposition to the discontinuity theory of GoLDScroiiDT (nuclear origin) as also with the theory of their cytoplasmic origin. Chondriosomes form an integral part of the protoplasm of the cell. From the cytological point of view their origin is like that of the nucleus or the remainder of the cell; “tont chondriosome provient d'un chondriosome anterieur” p. 122. Goldscitmidt Claims an identity between chromidia and mitochon- dria. Consequently the question for him remains as to whether they are nuclear in origin or constituent parts of cytoplasm. The theory that they originate in the cytoplasm by a process of transformation of the proto- plasm is very elosely akin to that which maintains their nuclear source. For a cytoplasmic origin by differentiation of protoplasm would occur The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 65 ander the influence (if not as parts) of the nucleus. Duesberg has drawn the hne sharply and states the matter unqualifiedly: mitochondria either arise in the cell during the process of growth or they have always been there. Duesberg does not admit that Goldschmidt has demonstrated the nuclear origin of his “chromidial net”, nor thinks that he has establi- shed the identity between that body and mitochondria. He points out, moreover, that in his recent work (1909) Goldschmidt has yielded the following important points: 1) that the chondriosomes may react to certain stains differently from chromatin; 2) chromidial-formation is not limited to the synapsis phase; he now recognizes chromidia in spermato- gonia; 3) ability of chromidia to multiply in the cytoplasm; 4) recognizes the correctness of. Meves’ and Duesberg’s observations with respect to the formation of neuro- and myofibrils. The difference becomes narrowed down to a question of first origin, viz. : Do chromidia arise from chromatin material of the nucleus, or are they integral parts of the cytoplasm transmitted from cell to cell and from parent to offspring? Vejdovsky (1907) has interpreted the chromidial-nets described by Goldschmidt in the somatic cells of Ascaris as fixation artifacts, i. e. greatly altered and torn threads of the normally filar framework of Ascaris cells. Bilek (1909) has still further developed this idea and illustrates appearances in the cells produced by violent f xing reagents very similar to the chromidial-nets of Goldschmidt. In view of the widespread appcarance of this structure in well fixed material of very different origin, however, the results of Vejdovsky and Bil'ik have only a very superficial value and only a historical interest in this connection. The observations of many workers upon chondriosomes of the germ- cells of vertebrates have shown that the granulär form of the mitochondria seems to be the rule among mammals. In lower vertebrates (e. g. amphibia) and invertebrates (e. g. Euchistus ) they 'may be füamentous. Moreover, in the spermatids of mammals the chondriosomes do not condense into a Xebenkern (as in insects) but remain separate until they fuse into the spiral filament. In the cliick Duesberg (1909) has described the multiplication of chondriosomes by transverse contriction (fission). Similar division phe- nomena have been described by Gigi.io-Tos and Granata (1908) for Pamphagus , and by Faure-Fremiet for a number of protozoa. The latter investigator also cannot accept the hypothesis of a nuclear origin in the protozoa studied. Apropos staining quahty, he reports that the mito- chondria of protozoa ( Strolilidium gijrans ) may be colored by osmic Archiv f. Zellforschung. VII. 5 66 H. E. Jordan acid. Alcohol, etlier, and Chloroform may alter the mitochondria but do not destroy tliem. Chemically lie regards them as consisting of an albuminous substratum which contains lipoid bodies. They are also supposed to be separated from the more fluid hyaloplasm by a lipoid pellicle. Faure-Fremiet studied also the germ-cells of certain insects (Pyrrhocoris, Forficula, Apis, etc.) and reports that their mitochondria are also insoluble in acetone, alcohol, ether and Chloroform. But after the action of these solvents for fat, their affinity for osmic acid is consider- ably diminished (p. 165) and certain color reactions no longer result as readily or at all. He concludes that only the combination into which the fatty acids enter present all the histochemical cliaracteristics of mito- chondria. Regaud also classifies the mitochondria in the seminal epithe- lium of the rat among the hpoids or hpoproteids but describes them as soluble in alcohol. Likewise Nageotte was unable to detect mitochondria in nerve cells after treatment with alcohol. To return to the question and theories of origin: The theory of mitochondrial continuity proposed by Altmann, Benda and Meves. and developed by the latter and by Duesberg, is very attractive; and it appears to rest upon considerable cytological evidence. On the other hand, the nuclear origin of chromidia (which structures, in common with most workers in the field, I shall consider identical with mitocliondiia) seems equally well supported by equally forceful cyto- logical evidence. It remains to describe and interpret c-onditions in the opossum with respect to the chromidia (mitochondria) in the light of the two opposing tlieories above outlined. As already stated, the evidence in the opossum points directly to a nuclear origin of the mitochondria. Before detailing tliis evidence, however, it seems best briefly to consider Duesberg's objections to the evidence offered by several workers in support of tliis view, notably Goldschmidt (1904 — 1909), IYassilieff (1909), Popoff (1909) and Büchner (1907). A number of workers have noted the appearance of mitochondria during the growtli period of the primary spermatocyte. Thus Mont- gomery (1910) in Euchistus (he subscribes to a nuclear origin here); Morse (1909) in Blatta germanica-, Büchner (1907) in Oedipoda, Gryllus and other orthoptera, where he believes that the accessorv eliromosome contributes to the formation of the mitochondria; and Wassilieff (1907) in Blaps. The latter investigator describes an expulsion of the nuclear material in the primary spermatocyte upon which the formation of the mitochondria is supposed to depend. He also recognizes a small The Spermatogenesis of tlie Opossum (Didelpliys virginiana) etc. 67 number of mitocliondria in the spermatogonia, wliich also are assumed to have a similar nuclear origin. The arguments of Morse (1909) repeated by Duesberg (1910) that nuclear growtli, particularly growtli of plasraosome and accessory chromo- some is incompatible with mitochondrial origin from that source, has in reality little force. It seems more reasonable to suppose that during a stage of great metabolic activity such as characterizes the actively growing nucleus, superabundant chromatin would be most available for mito- chondrial formation. Henneguy (1904) first described mitocliondria in the primary sper- matocyte of Pyrrhocoris apterus, Forficula auricularia and Gryllus cam- pestris. Zweiger (1907) confirmcd this finding for Forjicula, The Schreiners (1905 — 1908) report chondriosomes in the primary spermato- cyte of Myxinoides. Tretjakoff (1905) finds the mitochondria in As- caris meg. first in the young spermatid. In Ascaris canis, Marcus (1906) describes an expulsion of trophoclrromatin into the protoplasm of the primary spermatocyte. Likewise Depdolla (1905) in Lumbricus terrestris finds mitochondria first in the primary spermatocytes. Pantel and de Sinety (1906) state that they are unable to find mitochondria in the spermatogonia of Noloneda glauca, They describe a transitory forma- tion of “pseudochromosomes” in the primary spermatocytes. Gross (1907) describes the appearance of “pseudochromosomes” (mitochondria) in the primary spermatocyte of Pyrrhocoris apterus. In Paludina vivi- para and Helix pomatia, Popoff (1907) describes the expulsion of nuclear substance during the “boucpiet stage” of the growth period. This chro- matin is supposed to form chondriosomes, and its elimination to have established equilibrium between the protoplasm and nucleus (i. e. tropho- chromatin and idiochromatin; (Kern-plasma-relation hypothesis of R. Hertwig). Davis (1908) illustrates mitochondria in the primary spermatocytes of certain orthoptera; likewise Büchner (1909); Oettinger (1909) describes chondriosomes in the primary spermatocytes of Pachyiu- lus varius. Expulsion of nuclear chromatin during the growth period of the primary oocyte has also been described by Moroff (1909) for certain cope- pods, Jörgensen (1910) for certain sponges, and Schaxel (1910) for certain ascidians. On the contrary Benda (1897 — mouse), Retzius (1909 — rat), Regaud (1910 — rat), Duesberg (1907 — 1910 — Blaps, Triton , rat, cat, and guinea-pig) and others have described mitochondria in the spermato- gonia. and in a number of cases have followed their simple distribution 5* 68 H. E. Jordan (equal?) among the daughter spermatocytes where they are said to undergo a numerical increase. (Duesberg earlier. 1907, noted chondriosomes first only at the end of the growth period of the primary spermatocyte in the guinea-pig.) The long list of observations, however, indicating a first appearance of mitochondria in the growing spermatocyte (oocvte) cannot be ignored. Duesberg rneets this array of contradictory evidence (i. e. to his conti- nnity theory) with the Statement, “faulty technique”. Such a Statement must, however, further include an explanation of why (as in my own material of opossum testis) the “imperfect” fixation and staining reveals the chondriosomes only at certain stages and not at others. In the testis of the opossum there are possible mitochondrial elements (very similar in form and staining quality to true chondriosomes) among the deuto- plasmic spheres and granules of the spermatogonia and trophocytes. But there is a very conspicuous absence of either elements in the young spermatocytes. Only in later stages of the growth period (i. e. post- svnaptic stage — pachytenic phase of the nucleus) do they appear in quantity; and their appearance is coincident with a transient achromatic reticular phase of the nucleus, and an extrusion of nuclear chromatin. The extrusion cannot be proved by the cvtological evidence of a transit through the nuclear membrane (i. e. lacunae in membrane and granules caught half-way) but is inferred from the fact that intra-nuclear and extra-nuclear particles have a similar form and staining reaction. Sub- sequently half the periphery of the nucleus may be surrounded with closelv adhering compact spherical or bilobed ehromidia. This phase is coincident with an absence of chromatin particles within the nucleus. The appearance of chondriosomes in clumps throughout the cytoplasm is coincident with the disappearance of the above elements externally on the nuclear membrane. The evidence thus points strongly, I believe, to a nuclear (chromidial) origin of chondriosomes. Montgomery (1910) has shown clearly in Euchistus that size of spermatocyte (and amount of the mitochromidial substance in the cyto- plasm — regarded as nuclear in origin) is closelv related to size of Sertoli cells (i. e. nutritional factors). The amount of mitochondria seems due to the quantity of food-supply — and the metabolic activity of the cells is under the control of the nucleus. If mitochondria can increase in number with increase of nutrition, they may very well disappear after periods of great activity, as after spermatogonial division. Such evanes- cence renders the interpretation of mitochondria as hereditary Anlagen, as Duesberg suggests, very improbable. Thus they may be absent in The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 69 verv young spermatocytes, as they seem to be in the opossum and in many other cases reported; and their origin in Sertoli cells and sperma- togonia may be the same (i. e. nnclear) as in the primary spermatocytes. I beheve that the fact of their apparent absence in the yourg spermatocytes of the opossum (and possibly other forms) is one of the strongest argu- ments against the Benda-Meves-Duesberg theory of theh continuity and hereditary significance. If they are simply undifferentiated integral elements of the cytoplasm carried unchanged into the spermatozoa why should they have disappeared at a particular stage (or even decreased in number, or changed chemicallv) represented by a cell treated similarly to cells which clearly show them? It would seem that even a poor technique that, however, rcveals them clearly and typically at a certain stage and subsequently should reveal them at every stage (when present) represented by cells in the same tissue. Their absence at a particular phase and their sudden appea- rance in great quantity at a definite stage must be explained on other grounds than poor fixation, or inappropiate staining methods. I must emphasize the fact here that the bodies described are true mitochondria, for they can easily be traced into the spiral filament of the middle-piece even in unstained preparations. The mitochondria of the later spermatids are for the most part (some have become vesicular — abundant transition stages leave no doubt regarding the identity and origin of the latter) exactly similar to those of the prophase of the spermatocyte, and meanwhile they have greatly increased in number in spite of the enlargement of the spermatid. I cannot satisfy myself as to the mode of increase but there is some evidence that chromidia are again formed (though only in small numbers) in the resting stage of the secondary spermatocytes and early spermatids. Of course I cannot be certain that the chromidia metamor- phose into mitochromidia. But the evidence points strongly that way, and if the identity is admitted I see no escape from the conclusion that the mitochondria arise in the nucleus as urged by Hertwig and Gold- schmidt and others. It is of course possible that we are dealing here with two different substances. The evidence of Scott and of Dolly, as above stated, indicating a nnclear (chromidia!) origin for tigroid substance, and that of Meves and Duesberg indicating a mitochondrial origin of neurofibrillae, suggests such a probability9). Nor can the objection to iron-haematoxylin (in preference to Benda’s supposed specific mito- chondrial stain) in this connection be accorded much weight. For whv in this instance should one put more reliance in one method that another? Iron-haematoxylin reveals true mitochondria at all stages after a certain 70 H. E. Jordan point. What proof have we that the granules of the spermatogoiiia stained with Benda’s stain are real mitochondria ? (ef. H. Heidenhain, 1911, p. 1080 and 1088). There raay be still otlier cytoplasmic granules besides yolk and mitochondria. Perhaps Benda’s stain does not differen- tiate between certaiu food granules and mitochondria, just as iron-haema- toxvlin does not, or only poorly, between yolk and mitochondria. It will be noted, however, that my identification of mitochondria rests as much upon morpliological evidence as upon the iron-haematoxylin staining reaction. The point liere is that Benda’s stain does not appear to be any more specific for typical mitochondria than iron-haematoxylin. Again, the loss of a considerable amount of mitochondrial substance in the cast-off portion of the original spermatid — a product analogous to the “cytoplasmic vesicle” described by Meves (1899) in the guinea-pig and illustrated also by Duesberg (1910) — during the process of meta- morpliosis, militates against the interpretation of mitochondi'ial conti- nuity and a hereditary röle of this substance. Tliis loss is probably what Retzius refers to when he speaks of the »bedeutende Verminderung ihrer Substance, als sie in die Bildung der Spiralfaser eingehen« — a Statement which Duesberg says he is unable to comprehend, consequently does not consider in the light of his tlieory. The above detailed evidence strongly indicates a nuclear origin for the mitochondria in the opossum, and furnishes a number of facts which do not seem to conform with the attractive theory of mitochondrial con- tinuity. Spermatozoon. Summary. The mature Spermatozoon consists of a liead, body with middle-piece (text fig. 1), and flagellum. The head is horse-shoe- shaped and represents the spermatid nucleus very compact, chromatic and split from before backwards, possibly by inpushing of the V ebenkern. The head forms the rim of the funnel-shaped body (open anteriorly, the opening representing the cephalic end of the V-shaped ventral space in the “funnel”). The latter is thicker clorsallv and contains the intermediate- or middle-piece. The body represents a portion of the original cyto- plasm of the spermatid (i. e. that portion included within the lateral limits of the caudally migrating Nebenkern — figs. 71 and 72), a consi- derable portion with mitochondria bring discarded, and another con- siderable portion going to form the flagellum or tail. The origin of the middle-piece in toto is obscure. The Nebenkern seems to persist in part in the anterior portion (growing progressively smaller — forming possibly The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 71 the acrosome) after the middle-piece is formed; and the idiozome seems to fragment and disappear within the body about the same time. It is possible that both of these structures may contribute something to the middle-piece, more particularly the ]\Tebenkern, but the evidence is in- Text Figure 1. Text Figure 2. Text Figure 1. Illustration showing tbe latest stage of development attained by the spermatozoa in tlie testis. Kemnant of Nebenkern (homologue of acrosome?) still visible. Xl'OO. Text Figure 2. Camera lucida drawing (ventral viewi of Spermatozoon from smear preparation (stained with carbol-fuchsim from vas deferens, showing head, middle-piece, flagellum and end-piece. X 1500. decisive. The middle-piece is cigar-shaped, the pointed end anteriorly, and ending in an end-knob (centrosome), the blunt end corresponding with the caudal limit of the body. The middle-piece contains a spiral filament peripherally, clearly formed of mitocliondria. The history of H. E. Jordan the second centrosome could not be determined. It is probably repre- sented by the plate separating middle-piece from flagellum (text fig. 2). An axial tail filament extends from the end-knob throngh the middle- piece to the tip of the flagellum. There is no distinct end-piece at this stage. Analogy in a number of points with conditions described by Meves (1908) and Duesberg (1910) for the guinea-pig and by Duesberg (1908) for the rat may hold also with respect to the middle-piece of the Opossum. If so, it is probably formed by the second (wandering or migratory) cen- trosome and surrounded by the mitochondrial sheath (spiral filament). The latter appears separated from the axial filament by an appreciable interval and enclosed in a delicate superficial membrane. The body proper comprises that portion of the original cytoplasm of the spennatid enclosed within the limits of that part of the X ebenkern which flows around and beliind the nucleus. A small portion, persisting anteriorlv, may form an acrosome. Literature. Tire only literature touching the morphology of the opossum Spermatozoon (spermion ; zoosperme) is a brief description, with several illustrations of paired spermatozoa from the vas deferens, by Selenka (1887). As regards structure simply, I can add nothing essentiallv new to Selenka’s earlier illustrations. Fürst (1887) has described the structure of the Spermatozoon of a marsupial (MetacJiirus quica). This seems to differ only in unimportant details from Selenka’s description of the opossum Spermatozoon. The U-shaped head, Fürst divides into two “partes laterales”, “crura capitis” (free ends) and “pars intermedia capitis” (thicker curved end). More- over, Fürst rcverses ventral and dorsal sides according to my Interpre- tation of the morphology of the opossum sperm. Fürst thinks that the acrosome is applied externallv to the bend of the “U”. The spermato- histogenetic process of the opossum, as above described, shows clearly, I believe, that the acrosome or its analogue, is placed at the opposite pole (i. e. in opening of the “U”). Neither Fürst nor Selenka have studied the development of the marsupial Spermatozoon tliey describe, nor has marsupial spermatogenesis, as far as I can learn, ever been de- scribed in full. Von Korff (1902) gives a brief description of the Sper- matozoon of the kangaroo. Regarding the origin and proximate fate of the mitochondria, X eben- kern and idiozome a brief comparison will be made in the next section between the spermatoozon of the opossum and that of the rat (von Len- hossek, 1898; Retzius, 1909; Regaud, 1908; and Duesberg, 1908), guinea pig (Meves, 1896, 1899; Duesberg, 1910), cat (Leplat, 1910). The Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 73 kangaroo (von Korff, 1902), macaque (Moreaux, 1909) and man (Benda, 1897; Meves, 1899). Moreaux (1909) snmmarizes very briefly the facts respecting the histogenesis of primate spermatozoa. A good historical review of the literature relating to the histogenesis of the mam- malian spermatozoa will be found in Hertwig’s Handbuch and in the works of Regaud (1908), Retzius (1909), Duesberg (1910), and Leplat (1910). Discussion. Study of living spermatozoa and of stained smear preparations from the vas deferens of the Opossum shows that the “mature” Spermatozoon of the seminiferous tubules undergoes still further changes in passing througli the epididymis to the vas deferens. In the testes the body and spiral filament are coextensive with the middle-piece. In the sperm of the epididymis the “body” covers only about one half (subsequently still less) of the middle-piece, and lias opened up ventrallv, thus forming a sort of bilateral fin for the middle-piece, anteriorly United to the limbs of the U-shaped head. Moreover, a delicate spiral thread appears in the upper end of the flagellum apparently continuous with the spiral filament of the middle-piece. Also, the middle-piece is now slightly narrower than the flagellum at the point of union (a conspicuous plate) and the limbs of the U-shaped head are now flattened and curved slightly downward and outward (text fig. 2). In the globus minor, the sperm arc still unpaired; in the vas the vast majoritv are paired and swim very actively. After several minutes on the slide manv pairs disjoin (apparently by violent traction. thus producing torn surfaces) and move about very rapidly independently. In the light of tliis last Observation it appears probable that the temporarilv paired (a very intimate lateral fusiou, apparently involving cytoplasmic continuity) spermatozoa again separate prior to fecundation. The middle-piece of the Spermatozoon of the kangaroo is derived, according to von Korff (1902) from mitochondrial elements. The latter, however, do not apparently form a spiral filament. Duesberg (1908) described the formation of the spiral filament of the rat by a confluence of granulär mitochondria progressing from the head caudally. In his later paper Duesberg derives the spiral filament by a deposit among the mitochondria of a liomogeneous substance which stains like mitochondria. The Aebenkern (i. e. the hyaline sphere) accord- ing to Regaud, Retzius and Duesberg becomes the acrosome; and the idiozome, or idiozome remnant, disappears. The cytoplasm of the spermatid does not here contribute to the middle-piece. This, according to Dues- berg, is formed solely from the ring centrosome and all the mitochondria. 74 H. E. Jordan Regaud, on the other hand, believes that only a portion of the spermato- cyte mitochondria contribute to the formation of the spiral filament. Primarily, he derives the mitochondria from an intermitochondrial cyto- plasm, “protoplasme commun”, and denies for them a nuclear origin. In the cat, Leplat (1910) describes the formation of the spiral fila- ment, or its analogue, by a Superposition of discs whicli ultimately fuse to form a homogeneous mitochondrial sheath. Here also the Aebenkern, “hyaline sphere”, becomes an acrosome and the idiozome apparently disappears. In macaque, Moreaux (1909) also derives the spiral filament from the mitochondria. In the mouse, von Lenhossek (1898) describes a “Sphäre” (Neben- kern?, with centrosome) forming the acrosome; and a disappearing Nebenher n. A second degenerating structure is illustrated in the cyto- plasm. It seems probable that the second body has separated from the “Sphäre” and represents the idiozome; while the so-called “Aebenkern” represents a “chromatoid body”. For the guinea-pig, Duesberg describes very similar appearances. The mitochondria form a sheath for the middle-piece. There is here no spiral filament as in cat, rat and mouse. The mitochondria are supposed to blend with a homogeneous substratum (which stains like mitochondria in Benda’s stain), a condition similar to wliat he described earher (1907) in Rana fusca. Benda (1903) demonstrated chondi'iosomes in many classes of verte- brates. In the guinea-pig he traced these bodies into a spiral filament, but described the latter as separated from the axial filament by a “Schwanz- manschette”. He has rccently (according to Duesberg) admitted the degeneration of the “manchette”, as described by Duesberg. The latter Claims that the spiral filament (mitochondrial sheath) directly surrounds the axial filament. The Aebenkern (here first interpreted by Duesberg on the basis of its staining reaction as a mitochondrial mass) becomes an acrosome and the idiozome disappears with the “cytoplasmic vesicle” togetlier with a large mass of “tingierbare Körner” (mitochondria?) and fat particles. Retzius denies the existence of a spiral filament in primates, in- cluding man, where it was earlier described by Benda (1897) and Meves (1899). ■ The spiral filament of marsupials is composed of independent granules according to Retzius (1904). This is not the case in opossum, where Tlie Spermatogenesis of the Opossum (Didelphys virginiana) etc. 75 my observations convince me tliat the originally separate grannles become fused into a continuous filament10) X1). It appears that, despite great morpliological variations (and certain obscurities respecting details), the spermiohistogenetic process is very similar in many mammals; i. e. the archoplasmic remnant (centrosphere) of the second maturation mitosis separates into idiozome (frorn which separate the centrosomes: centrioles) and Xebenkern. Tire latter becomes the acrosome (a portion perhaps contributing to the nriddle-piece), the former seems to degenerate and disappear. Duesberg describes and illustrates also certain “chromatoid bodies” in the secondary spermato- cytes and spernratids of the rat and the guinea-pig, and interprets them as the persisting nucleoh of the ”auxocytes”. Similar bodies were not definitely recognizable in my material of opossum testes. Leplat also was unable to identify such structirres in the testes of the cat. Xor can I differentiate from mitochondria the “tingierbare Körner” of von Ebner described by Duesberg for the rat and guinea-pig in the discarded “cyto- plasmic vesicle”. I believe that there is no question of such bodies in the opossum testes. The granules and spherules present are more pro- bablv chondriosomes. It is precisely here that Duesberg’s theory of the continuity of mitochondria, based upon a specifity of staining reaction to Benda’s stain, fails. In the degenerating mass of cytoplasm (cytoplasmic vesicle) are numerous bodies morphologically and tinctorially identical with the mitochondria of the middle-piece. Apparently, for Duesberg, those particles which pass into the middle-piece are mitochondria, not those which stain violet in Benda’s stain. Again, the so-called fat granules are morphologically similar to the mitochondria. If Benda’s stain colors the idiozome (Xebenkern — forms acrosome in guinea-pig) violet some- times and brown sometimes (the latter reaction is accepted as the proper oue, hence the idiozome is not here regarded as mitochondrial in nature) how can Duesberg be certain that the bodies like fat granules (similar to true chondriosomes morphologically) and the “tingierbare Körner” are not unstained mitochondria, or that the violet mitochondria-like bodies in the degenerating portion of the spermatid are not mitochondria? In the invertebrates the Xebenkern contributes to the middle-piece, hence Duesberg, after staining it violet, calls it mitochondrial. The Inter- pretation seems perfectly justified here since the X ebenkern can be traced back in the developmental history to independent chondriosomes. The point is that the staining reaction alone is not final proof of their true nature. On the other hand, in the guinea-pig where the Xebenkern (“idio- 76 H. E. Jordan zome”) forms the acrosome, but also sometimes stains violet in Benda’s stain. it is considered non-mitochondrial. Moreover, Meves (1907) objects to the nse of iron-haematoxvlin because it stains everything. If this is so — as seems true — whv should it not stain mitochondria whenever and whereever present? AYhy shoiüd they not appear in the early growth period of the primary spermatocyte (auxocyte)? In iron-haematoxylin-stained material one can distinguish between mitochondria. “tingierbare Körner'’, fat gramdes and “chroma- toid bodies” oidy on grounds of size, strncture and origin. These after all seem the only certain criteria. In short, there is no difference from this standpoint, between the mitochondria which pass into the middle-piece and those mitochondria-like bodies which are disearded with the cast-off cytoplasm of the cell; and this fact. together with the fact of the absence of mitochondria in early growth stages, and their apparent relatiou to the nnelear extrnsions, serionsly invalidates the mitochondrial conti- nuity theory of Bexda (1903) .Meves (1907) and Duesberg (1910). The authors of this theory may indeed have “hiermit einen AVechsel auf die Zukunft gezogen" (Heidexhaix). Foot-notes, J) I am indebted to Mr. G. K. Flyxx and Air. S. D. L.vmon for the adult opossum from which I obtained the best material. 2) Tlrrough the kindness of Dr. R. H. Whitehead I have since had opportunity to study also sections of this same material treated according to Benda’s method for the demonstration of mitochondria in the interstitial cells. My findings with respect to the mitochondria of the seminal epithelium accord entirely with those noted for the preparations described in the bodv of this paper. and lead to the same conclusions regarding their origin and fate. 3) From a third pair of adult testes recently obtained, I have made smear pre- parations with a view to studying linder possiblv more natural cor.ditions the synapsis phase and the accessory chromosome. Iron-haematoxylin-stained preparations show with especial cleamess a continuity of the early postsynaptic thread. with the accessory chromosome attached to one end. There appears also a slight indication of a duplicity of the thread. Very rarely there occurs a second body (plasmosome) in early post- synaptic stages; but in later postsynaptic (acliromatic) stages only the accessory chro- mosome is present. Chondriosomes are very conspicuous in the spermatids and in the middle-piece of the spermatozoa. Delafield's haematoxylin stain combined with eosin reveals the same structures with ecpial clearness. with the exception of the mito- chondria and the middle-piece of the spermatozoa. 4) In smear preparations of the contents of the vas deferens stained with earbol- fuchsin, twin spermatozoa appeared abundantly. The heads of the paired and single spermatozoa showed a peculiar differential staining capactfy: the former stained only very faintly. the latter very intensely. The Sperma togenesis of tlie Opossum (Didelphys virginiana) etc. 77 5) In primary spermatocytes of tlie white mouse there is present in the nucleus during the stage intervening between synizesis and the prophase of the first maturation division (i. e. from the synaptenic through the pachytenic phase) a body which behaves in all respects like a heterochromosome. It is an oval (sometimes somewhat irregulär, i. e. bipartite and cone-shaped) sharply contoured body, close to the nuclear membrane, and usually at the point where the idiozome lies. Sometimes it is clearly in close Con- nection with the segmenting spireme. Similar appearances present themselves in los taurus (Schoenfeld shows this monosome-like body, “corpuscule intra-nucleaire”, in his figs. 4, 26 and 30) and the horse. In the latter the auxocytes are considerably smaller than in the bull and thus more difficult to study. The heterochromosome in the horse is small and frequently appears double or even triple. Nor is it as definitely and in- variably oriented as in the opossum. Due to the large number and the crowding of the chromosomes it cannot be followed through the mitoses. The conspicuous pre- ssnce of the accessory chromosome in the horse is apparently very transient. AU of these cases are under further investigation. At present I am unable to elucidate the question either of the origin or fate of this body in the above three cases. On the basis of its appearance in early prophase it may tentatively be interpreted as an accessory chromo- some. Neither in the resting primary spermatocytes nor in the maturation mitoses can it be definitely identified. It would seem that a chromosome (probably bivalent) of the ordinary type here for a brief period b haves like a heterochromosome, thus only revealing its true nature as a specific element possibly with a specific function, whatever this may be. It seems probable that heterochromosomes of various dcgrees of differentiation wiU be discovered in aU forms, their apparent absence being due to our inability to recognize them. In the squirrel, for example, I am unable to recognize any chromosome at any stage comparable to a heterochromosome ■ — and yet if one is essential to the opossum its analogue would seem to be equally essential to the squirrel. If one is present in the squirrel it certainly is at no time polarized and must be very obscure or very minute. Van Molle’s (La CeUule 23 and 24, 2) Ulustrations of early auxocytes of the squirrel also do not show any structure resembling an accessory chromo- some; though “chromoplastes” appear in the leptotenic phase. 6) Nuclei in the synizesis phase appear abundantly in the smear preparations described in foot-note 3. Careful comparison with nuclei at the same stage in sections reveals practicaUy no difference in consequence of fixation. 7) Except as the paired mitochondria above noted may bear the Interpretation suggested. 8) More recently Meves (Arch. f. mikr. Anat. u. Entwickl. 16 : 4) bas used the terms “plastomes”, “plastoconts” and “plastochondria” in a general sense. Schaxel (Arch. f. mikr. Anat. u. Entwickl. 16 : 3) uses the term “kinetocliromidia” for these same bodies. 9) It may be that chromidia are the forerunners of botlr the tigroid substance and mitochondria, the latter further differentiating into neurofibrillae. 10) According to Schoenfeld’s figs. 1 to 5, the sphere (idiozome and Neben- kern) has a history in los taurus very similar to what is here described for the opossum and other mannuals. 1 :) In the squirrel. according to the illustrations of va.\ Molle, the homologues of the Nebenkern and idiozome of the opossum appear to liave a similar history. 'The migrating portion of the original sphere (idiozome) disappears witliin the posterior cytoplasmic mass as the “sphere”, while the persisting anterior portion (Nebenkern) 78 H. E. Jordan caps tlie nucleus and forms tlie acrosome. However. in the metamorphosing Opos- sum spermatid the centrosomes are never angled (“equerre”), nor does an additional cap (“capuchon”) appcar over the acrosome. Moreover, there is nothing analogous to the multiple amorplious “eorps chromatoide” amorg the mitochondna, nor dces the analogue of the squirrel “manchette” arise as an extrusion of karyoplasm. (C. f. Düesberg, 1910, for full discussion and criticism of van Molle’s description of the spermatogenesis of the squirrel.) Literature. Ballowitz. E. 1895. Die Doppelspermatozoen der Dyticiden. Zeitschr. f. wiss. Zool. Bd. LX. Bardelebex. Iv. vox. 1897. Beiträge zur Histologie des Hodens und zur Spermato- genese beim Menschen. Areli. f. Anat. u. Phys., Anat. Abt. Supplement. Bexda. C. 1897. 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Fig. 1. Metaphase plate of chromosomes of primary spermatogonium ; 17 chro- mosomes (diploid group = 16 autosomes and 1 monosome). Fig. 2. Secondary spermatogonium with restirg nucleus. Fig. 3. Prophase stage showing segmenting monospireme and centrosphere (idiozome). Fig. 4. Late prophase; spindle seen in side view; largest chromosome probably the accessory. Figs. 5 and 6. Metaphase plates of secondary spermatogonia (premeiotic cells — Moore and Walker) showing 17 chromosomes. Fig. 7. Metaphase plate of dividing interstitial cell with 17 chromosomes. Figs. 8, 9 and 10. Resting primary spermatocytes (meiotic cells; protobroch nucleus — Winiwarter). 8 shows three plasmosomes; 9 and 10, each a chromatin- nucleolus. Figs. 11 and 12. Presynaptic stages (leptotene stage • — Winiwarter) showing a thickening continuous (?) monospireme. Fig. 13. “Bouquet stage” (contraction pliase), height of loops about half the diameter of nucleus; two loops have opened up, their free ends in close apposition; loops converge on point where centrosphere (idiozome; this one shows a centrosome) is located; this point also the place where the accessory chromosome is invariably situated. 6* 84 H. E. Jordan Fig. 14. Polar view of similar stage. Fig. 15. Later contraction phase(synizesis; synaptenic nucleus — Winiwaeter). Centrosome again discemable. Fig. 16. Synapsis (telosynapsis): height of loops about equal to diameter of nucleus; pacliytene stage (Winiwarter). Fig. 17. Early postsynaptic pliase; the loops appear joinecl to form a continuous moniliform spireme with accessory chromosome attached to one end. Figs. 18, 19. 20, 21 and 22. Successively later postsynaptic stages ; tlie accessory chromosome always clearly distinguishable and frequently attached to one of tlie loops. Figs. 23 and 24. Later stages sliowing the nuclear origin of chromidia (mito- chondria) and the division of the centrosphere. Figs. 25, 26, 27 and 28. Prophase stages; accessory chromosome (oval, compact, with sliarp contour) conspicuous among the irregulär mossy deeply-staining ordinary cliromosomes (loops, rings, paired rods, etc.); chondriosomes (mitocliondria) scattered tliroughout the cytoplasm. Plate II. Figs. 29. 30. 31, 32 and 33. Metaphase plates of cliromosomes (9) of first matu- ration spindles (haploid group). The accessory chromosome is recognizable by its large size and bipartite form. Chondriosomes are scattered among the cliromosomes. Figs. 34, 35, 36 and 37. Side views of the diploid groups in metakinesis; the accessory is seen to pass undivided, and in advance of tlie ordinary chroniosomes, to one pole. Tliis is the reduction division. Fig. 38. Late anaphase, sliowing the accessory chromosome (X) at one pole recognizable among the group of automoses. Figs. 39 and 40. Resting secondary spermatocytes, with and without chromatin- (chromosome = accessory) nucleolus respectively. Some new chondriosomes appear to be formed, while the majority of those present liave been carried over from the mother cell. Fig. 41. Very early prophase of the second division, the accessory chromosome close to the centrosphere (idiozome). Figs. 42 and 43. Metaphase plates of cliromosomes (4) of second maturation division (hemioid group) showing a second numerical reduction of the chroniosomes. Fig. 44. Side view of the metaphase group of 4 chroniosomes and a small mito- chondrial mass. Fig. 45. Anaphase of similar group. Fig. 46. Hemioid group of 5 cliromosomes. Fig. 47. Side view of metaphase plate of 5 cliromosomes. Fig. 48. Anaphase of similar group and a mitochondrial mass. Plate III. Figs. 49, 51 and 52. Hemioid groups of 5 cliromosomes, showing the larger acces- sory chromosome. Fig. 50. Side view of metaphase plate of 5 chroniosomes. Fig. 53. Anaphase group of 5 cliromosomes. Fig. 54. Anaphase group of 4 cliromosomes. F'igs. 55, 56 and 57. Four successively later telophases of second maturation mitosis; 55 illustrates an approximately equal division of the mitochondrial substance. The Spermatogenesis of the Opossum (Didelpliys virginiana) etc. 85 Fig. 58. Early stage of spermatid showing 8 chromosomes (postmeiotic stage). Fig. 59. Early postmeiotic stage showing 9 chromosomes. Figs. 60 and 61. Early stages in the process of metamorphosis of spermatid into Spermatozoon. Chondriosomes (mitochondria) abundantly present ; a small number appear to be formed anew in the early spermatid stage. Fig. 62. Later stage in metamorphosis showing Separation of homogeneous idiozome (centrosphere) from the hyaline Nebenkern (“sphäre”; remains of achromatic spindle?). Figs. 63 and 64. Still later stages illustrating the migration of the idiozome and the indentation and overflow of the nucleus hy the Nebenkem. A large plasmosome appears in the nuclei of tliese early stages. Fig. 65. Similar stage illustrating the cytoplasmic contents of deep staining peripheral granules and large mossv bodies (chondriosomes) and minute spherical va- cuoles (dissolving chondriosomes?). Fig. 66. Later stage showing the idiozome at opposite pole from the Nebenkem which has begun to flow backward around the nucleus. Fig. 67. Still later stages showing mainly the elongation of the nucleus and its migration to the surface of the cell. Two small chromatic granules (centrosomes ; centrioles) lie close to the idiozome and have probably originated from it. Figs. 68, 69 and 70. Successively later stages showing the characteristic shape and position of the Nebenkem (anterior remnant), nucleus (with liglitly-staining reti- culum), plasmosome, idiozome and diplosome (centrosomes). At this stage the Ducleus dips down at its peripheral end and takes a final position at the surface at right angles to its forrner position in the long axis of the elongated cell. Fig. 71. View of longitudinal section of nucleus after migration. The nucleus has become more compact and uniformly chromatic. To its inner surface are attached the centrosomes from one of which the tail filament grows. The cytoplasm surrounding the filament, and from which the future body and flagellum develop, represents only a portion of the original body of the spermatid. Irrespective of the nucleus (which is migrating) this illustration represents a sagittal section of Fig. 72. The space of the oval contains the Nebenkern which has spread over the head. Figs. 72 and 73. Side and surface views respectively of the nucleus (head) of this stage enclosed by enveloping Nebenkern. Figs. 74, 75 and 76. Three successively later stages in the process of transforma- tion of nucleus of spermatid to form head of Spermatozoon. Fig. 77. Side view of spermatid at stage when the Nebenkern has completely enveloped the compact chromatic head, and has delimited the portion of the cytoplasm which is to contribute the mitochondria for the spiral filament. Fig. 78. Side view of spermatid at slightly later stage. The head has become broader in front preparatory to Splitting. The portion of the cytoplasm which will contribute to the body and middle-piece is outlined by the Nebenkern which completely envelops the head. This portion contains a spherical Nebenkem-remnant. The axial filament extends the length of the elongate spermatid. The latter contains the idiozome. Some of this cytoplasm, with the mitochondria, will contribute to the flagel- lum, while a considerable portion will be cast off. Figs. 79 and 80. Later stages showing the U-shaped chromatic head, and the centrosome from which the axial filament grows out into the elongating body and tail. 86 H. E. Jordan, The Spermatogenesis of the Opossum etc. The chondriosomes (mitocliondria) are seen to group themselves about the filament in the region of the future middle-piece. Fig. 81. Still later stage sliowing the fomiation of the spiral filament of the middle-piece from chondriosomes. A special Nebenkem-remnant is here still visible in the anterior open portion of the head. Fig. 82. Stage showing the spiral filament of the middle-piece complete ; shows also the open V-shaped area in the upper ventral portion of the body, and possibly the degenerating idiozome. A centrosome apparently persists as the end-knob of the cigar-shaped middle-piece. Figs. 83, 84, 85 and 86. Four illustrations of spermatozoa at late stages of development, The first and third show the persisting Nebenkem-remnant and the second and fourth probably the disintegrating idiozome. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Jordan. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Taf. II Jordan. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung. Bd VII. Taf. 111. Jordan. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Das Verhalten des Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. Ein Beitrag zur Kenntnis der Beziehungen zwischen Chromatin und Gesclilechtshestininiung. Von W. Sclileip. (Aus dem Zoologischen Institut der Universität Freiburg i. Br.) Mit Tafel IV— VIII. Einleitung. Die neueren Ergebnisse über die Beziehungen zwischen Chromatin und Geschlechtsbestimmung sind in den letzten Jahren in mehreren Ar- beiten ausführlich besprochen worden, so unter andern von Boveri(1908), W. B. vox Baehr (1909), Th. H. Morgan (1909) und Wilson (1909); daher erscheint es mir überflüssig, auf sie als Einleitung zu dieser Mitteilung einzugehen. Die nächstiiegenden Aufgaben der cvtologischen Forschung auf dem Gebiet der Geschlechtsbestimmung sind folgende: Erstens bedürfen wir der sicheren Feststellung, wie weit das Vorkommen von sogenannten Ge- schlechtschromosomen im organischen Reich verbreitet ist. Zweitens sind die Beziehungen zwischen Cliromatin und Geschlechtsbestimmung bei sol- chen Arten zu untersuchen, welche einen komplizierteren Entwicklungs- kreis durchlaufen, bei welchen also parthenogenetische Generationen mit einer geschlechtlichen abwechseln oder ein ähnlicher Generationswechsel besteht. Als Vorbild hierfür sind die Untersuchungen an Aphiden und Phylloxeriden anzusehen, welche wir Th. H. Morgan (1909), v. Baehr (1909) und Stevens (1909) verdanken. Um daran zu erinnern, wie ver- wickelt hier die Verhältnisse liegen, und wieviel an der Aufklärung 88 W. Schleip derselben schon gearbeitet ist, möchte ich die Ergebnisse von Morgans Untersuchungen an Phylloxera jallax im Zusammenhänge schildern, da ich doch öfters auf sie zuriickkommen muß. Bei Phylloxera jallax entsteht aus dem befruchteten Winterei eine Stammutter, welche in ihren Zellen acht gewöhnliche und vier Geschlechts- chromosomen besitzt. Sie bringt parthenogenetisch eine Generation ge- flügelter, weiblicher Individuen hervor, wobei die Eier, aus welchen letztere entstehen, nur eine Reifungsteilung durchmachen und der Chromosomen- bestand sich unverändert erhält. Die geflügelten Weibchen pflanzen sich ebenfalls parthenogenetisch fort, und zwar erzeugen sie entweder große Eier, aus denen Weibchen werden, oder kleine, welche Männchen liefern. Beide Eisorten bilden ebenfalls nur einen Richtungskörper, doch verhalten sie sich dabei sehr verschieden. In den Weibcheneiern erhält sich auch diesmal der Chromosomenbestand unverändert, so daß die aus ihnen sich entwickelnden, geschlechtlichen Weibchen wie die Stammutter acht ge- wöhnliche und vier Geschlechtschromosomen enthalten. Die Männchen- eier dagegen sollen bei der Bildung des Richtungskörpers von den letzteren zwei ungeteilt ausstoßen, so daß die Männchen zwei Chromosomen — und zwar Geschlechtschromosomen — weniger als die Weibchen besitzen. Wenn die letzteren die befruchtungsbedürftigen Wintereier ausbilden, wird in diesen die Zahl der gewöhnlichen und der Geschlechtschromosomen während der Bildung der beiden Richtungskörper in der üblichen Weise auf die Hälfte vermindert. Bei der Spermatogenese geht die Reduktion während der ersten Reifungsteilung vor sich ; dabei kommen in jede Sperma- tocyte zweiter Ordnung vier gewöhnliche Chromosomen, während die beiden im Männchen noch vorhandenen Geschlechtschromosomen nur einer der beiden Zellen zugeteilt werden. Daher kommen zweierlei Spermatocyten zweiter Ordnung zustande, von welchen die ohne Geschlechtschromosomen sofort zugrunde gehen. Die andern liefern zwei Spermien unter äqualer Teilung aller Chromosomen. So werden lauter gleiche Spermien gebildet, welche den gleichen Chromosomenbestand besitzen wie die reifen Winter- eier, nämlich vier gewöhnliche und zwei Geschlechtschromosomen. In den befruchteten Wintereiern ist daher wieder die doppelte Zahl vorhanden. Auf einige Einzelheiten, sowie auf die Befunde von Morgan, v. Baehr und Stevens an Aphiden habe ich unten genauer einzugehen. Dieser Chromatincyklus, der eben geschildert wurde, steht in vollkommener Über- einstimmung mit dem, was bisher über die Beziehungen zwischen Chroma- tin und Geschlechtsbestimmung bekannt geworden ist; das auffallende an ihm ist aber der Umstand, daß an zwei Stellen eine Regulation der Chro- mosomenzahl stattfindet, nämlich erstens die Ausstoßung der beiden Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostoraum (Rhabdonema) nigrovenosum. 89 Heterochromosomen im Männchenei und zweitens die Degeneration der Spermien, welche zwei Chromosomen weniger als die andern enthalten. Während letzteres mit voller Bestimmtheit nachgewiesen werden konnte und vergleichbare Vorgänge auch bei der Honigbiene, Hummel und Ameise nach Meves (1907), Lams (1908) und andern Autoren sich finden, ist die Ausstoßung von zwei Heterochromosomen, ohne daß sie wie die übrigen Chromosomen geteilt werden, ein Vorgang, der bis jetzt einzig dasteht und auch abgesehen von seiner Bedeutung für die Frage nach den geschlechts- bestimmenden Ursachen cytologisch von großem Interesse ist. Allerdings wird die Ausstoßung der Chromosomen von Morgan nur erschlossen; bei Aphis scäiceti soll nach von Baehr in den Männcheneiern das Hetero- chromosom schon vor der Reifungsteilung verschwunden sein, wobei sich der genannte Autor aber nur auf eine Beobachtung stützen kann. Es hängen also die beiden genannten Regulationsvorgänge damit zu- sammen, daß am Ende der Reihe parthenogenetischer Generationen aus einigen Eiern Männchen mit der geringeren Chromosomenzahl hervor- gehen, während von der geschlechtlichen Generation nur Zygoten mit der für Weibchen charakteristischen Chromosomenzahl hervorgebracht werden. Läßt sich etwas Ähnliches auch sonst beobachten? Nachdem durch Bo- ring (1909), Boveri (1909) und Edwards (1910) das Vorkommen von Geschlechtschromosomen bei mehreren Nematoden, nämlich Ascaris me- galocephala, Ascaris lumbricoid.es und einer Heterakis-Art, nachgewiesen war, und nachdem ich durch meinen Kollegen, Herrn Privatdozent Dr. Kühn, darüber unterrichtet war, daß er ebensolche bei sog. Regenwurm- nematoden gefunden hatte (seine Untersuchungsergebnisse sind noch nicht veröffentlicht), glaubte ich annehmen zu dürfen, daß das Vorhandensein solcher Geschlechtschromosomen ein allen Nematoden zukommendes Merk- mal ist. Wie Leuckart (1865) und sein Schüler Metschnikoff (1865) fest- gestellt haben, besitzt Angiostomum nigrovenosum Rud. ( Rhabdonema nigr.) einen Generationswechsel, indem die in der Lunge des braunen Frosches und andrer Anuren schmarotzende Generation abwechselt mit einer frei- lebenden, welche getrenntgeschlechtlich ist; Schneider (1866) wies nach, daß die erstere hermaphroditisch ist. Falls es sich zeigt, daß bei der getrenntgeschlechtlichen Generation Männchen und Weibchen sich durch ihren Chromosomenbestand ebenso unterscheiden, wie es bei andern Nematoden der Fall ist, so entsteht die Frage, wie es mit der Chromosomenzahl in der zwittrigen Generation sich verhält, und wie der Chrom atineyklus in diesem Falle verläuft. Bei tieri- schen Zwittern (Helix) sind Heterochromosomen zwar schon angegeben, 90 W. Schleip doch handelt es sich vielleicht dabei um sog. »m-chromosomes« (vgl. Soos 1910); von Cardiff (1906) sind sie von einer hermaphroditischen Polygalee ( Salomonia liflora ) beschrieben worden; allerdings bestreitet Strasburger (1910) die Richtigkeit dieser Angabe ganz entschieden. Aus dem genannten Grunde wählte ich Angiostomum nigrovenosum als Untersuchungsobjekt; McDowall (1906) hatte zwar schon vorher über die Keimzellenbildung dieses Nematoden berichtet, aber in seiner kurzen, vorläufigen Mitteilung nur einen Teil der Eireifung beschrieben, und eine ausführliche Arbeit ist mir nicht bekannt geworden. Ich fand alsbald, daß das Objekt für cytologische Studien nicht so ungünstig ist, als es nach den Angaben des genannten Autors scheint. Über den ersten Teil meiner Untersuchungen, der die Bildung der Keimzellen der zwittrigen Generation, die Befruchtung und die erste Ent- wicklung der gonochoristischen Generation behandelt, soll hier berichtet werden; die wichtigsten Ergebnisse habe ich (1911) in einer vorläufigen Mitteilung beschrieben. Leider konnte ich nicht gleich die Unter- suchung des ganzen Chromatincyklus beenden; die Beobachtung der Chromosomen der freilebenden Generation ist recht schwierig und zeit- raubend, und andre Arbeiten drängen zu einem vorläufigen Abschlüsse. Ausdrücklich möchte ich hervorheben, daß ich mich ausschließlich auf die Untersuchung der chromatischen Substanz beschränkt habe und auf Plasma mit Einschlüssen sowie auf die Centrosomen nur soweit als er- forderlich eingehe. Die Untersuchungsmethode war einfach. Die der Lunge von Rana temporar ia entnommenen Würmer wurden alsbald in kalter, seltener in warmer Sublimatlösung nach Gilson-Petrunkewitsch, zur Kontrolle auch in Flemmings starkem Gemisch fixiert. Die Schnitte wurden zur Erleichterung der Chromosomenzählung 7,5 — 15 p dick angefertigt. Zur Färbung benutzte ich entweder DelafieldscIics Hämatoxylin und Pikrokarmin oder Eisenhämatoxylin mit Bordeauxrot, Orange oder Lichtgrün. Beschreibender Teil. I. Ovogenese. In allen wesentlichen Punkten verlaufen Eibildung und Eireifung bei Angiostomum ebenso wie bei andern Tieren, insbesondere wie bei Nema- toden, und sind auch, wie erwähnt, von Mc 1)o\vall(1906) schon teilweise beschrieben worden. Trotzdem glaube ich, auch von diesem Teile des Chromatincyklus eine kurze Beschreibung und eine annähernd vollständige Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 91 Reihe von Abbildungen geben zu sollen, damit die Phasen des Chromatin- cyklus von Angiostomum, welche sich abweichend verhalten, deutlicher hervortreten. Ich erachte es aber nicht für nötig, auf die ziemlich umfang- reiche Literatur über die Eireifung bei Nematoden ausführlich einzugehen. Die Individuen der zwittrigen Generation von Angiostomum sind, wenn man von dem Inhalt ihrer Keimröhren absieht, im wesentlichen gerade so gebaut, wie die Weibchen getrenntgeschlechtlicher Nematoden. Man kann jede ihrer beiden Keimröhren in folgende Abschnitte einteilen: 1. Keimzone, 2. Synapsiszone, 3. Wachstumszone, 4. Receptaculum semi- nis und 5. Uterus. Dazu kommt die unten zu besprechende Zone, in wel- cher die Samenzellen sich bilden (Hodenzone). 1. Keimzone. Die Keimregion enthält in lebhafter Vermehrung begriffene Zellen, welche mit dem Namen Ovogonien bezeichnet werden sollen, obwohl aus ihnen auch die Samenzellen hervorgehen. Der Anfang dieses Keimröhren- abschnitts wird von einer Zelle mit großem Kern (Fig. 8) gebildet, welche offenbar nichts mit den Ovogonien zu tun hat. Sie wurde niemals in Tei- lung gefunden und gehört sicherlich zu den Zellen, welche die Wand der Keimröhren bilden. Weiter unten sind die Kerne derselben kleiner und im Querschnitt spindelförmig (siehe z. B. Fig. 1). Die Ovogonien im Anfangsteil der Keimzone scheinen immer deutlich voneinander getrennt zu sein, vielleicht weil hier die Vermehrung nicht so lebhaft ist, doch hängen sie mit einem in der Achse der Keimröhre ver- laufenden Plasmastrange, der Rhachis, zusammen (Fig. 8). In deren Mitte färbt sich oft ein Faden besonders stark mit Eisenhämatoxylin, nicht nur hier, sondern auch an andern Stellen ; ich erwähne das deshalb, weil wir später daran Reste der Rhachis wieder erkennen werden. Erst etwas weiter unten, d. h. vom Anfang der Keimröhre entfernter, liegen die Ovo- gonien so dicht aneinander, daß sie ein Syncytium bilden. Die ruhenden Ovogonienkerne sind am Anfänge der Keimzone be- deutend größer als an ilirem Ende (vgl. Fig. 9 und 10). Dabei machen aber einige Kerne eine Ausnahme, die unter ihren Nachbarn wie Riesen erschei- nen; icli habe darunter noch größere als den in Fig. 11 abgebildeten ge- funden. Ihre Bedeutung ist mir unbekannt geblieben; es sind keine An- zeichen dafür vorhanden, daß sie zugrunde gehen. Vielleicht beruht ihre beträchtlichere Größe nur darauf, daß sie sich aus Irgend einem Grunde weniger oft als ihre Nachbarn geteilt haben. Die Anordnung des Chroma- tins und die Form und Beschaffenheit des Kernkörperchens in den ruhen- den Ovogonien geht zur Genüge aus Fig. 9 bis 11 hervor. 92 W. Schleip Auch die zu jedem Kern gehörende Plasmamenge nimmt gegen das Ende der Keimzone hin zweifellos an Größe ab; da aber gleichzeitig der Kern sich sehr beträchtlich verkleinert, so erfolgt während der Vermeh- rungsteilungen keine erkennbare Verschiebung der Kernplasmarelation zu- gunsten des Kernes. Das widerspricht der physiologischen Zellteilungs- theorie von R. Hertwig, welcher in der Vermehrungsphase stets eine Verschiebung des Massen Verhältnisses von Kern und Plasma voraussetzt, woraus dann ein Depressionszustand der letzten in der Kehnregion ent- stehenden Zellgeneration folgen soll. Teilungsstadien von Ovogonien sind sehr häufig zu finden, und man kann in allen Äquatorialplatten, in welchen die Chromosomen überhaupt zu zählen sind, stets zwölf feststellen (Fig. 13 bis 18). An den Chromo- somen läßt sich dieselbe Erscheinung beobachten wie an den ruhenden Kernen im ganzen : sie nehmen gegen das Ende der Keimzone hin an Größe ab (vgl. Fig. 13 mit 14, Fig. 15 mit 18); doch gibt es Ausnahmen von dieser Regel genug, welche vielleicht auf der verschieden starken Verdichtung der Chromosomen beruhen. Eine weitere Frage ist die, ob stets gleiche Größenunterschiede zwischen den Chromosomen eines Kernes vorhanden sind, und ich glaube, daß dies wirklich der Fall ist. Man vergleiche nur Fig. 17 und 18, wo man deutlich vier kleinere und acht größere Chromo- somen unterscheiden kann. So deutlich ist das aber nicht sein- häufig zu sehen ; die Fälle, in welqhen man die genannten Größenunterschiede nicht oder nur unvollkommen findet, muß man dann damit erklären, daß die scheinbare Größe eines Chromosoms von seiner zufälligen Lage abhängt und daß die einzelnen Chromosomen verschieden weit in der Zusammen- ziehung vorgeschritten sein können. In manchen Mitosen findet man zu- weilen ein Chromosom (Fig. 19) oder auch zwei ein wenig abseits von den andern liegen; daß es sich dabei nicht um den Xueleolus handelt, geht sicher daraus hervor, daß in solchen Äquatorialplatten, in welchen man die Chromosomen zählen kann, das abseits liegende mit den andern zu- sammen die Zahl zwölf voll macht. Obgleich solche Vorkommnisse selten sind, wollte ich sie doch nicht übergehen; denn es wird sich unten zeigen, daß in einem gewissen Abschnitt des Chrom atincyklus zwei Chromosomen sich anders verhalten als die übrigen und eines von diesen beiden stärker abweichend als das andre. Daher mag es vielleicht nicht ohne Bedeutung sein, daß schon während der Vermehrungsphase manchmal ein Chromo- som, manchmal zwei durch ihr Verhalten sich von den andern unterschei- den können. Der Nucleolus, der sich im ruhenden Kern mit Chromatinfarbstoffen stets ziemlich stark färbt, wird während der Prophase blasser und ver- Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 93 schwindet früher oder später (Fig. 13 und 14) und muß sich also während der Telophase wieder neu bilden. Ich erwähne das deshalb, um ausdrück- lich zu betonen, daß der Kernkörper mit einem Chromosom nichts zu tun hat. 2. Synapsiszone. Die Umwandlung der ruhenden Kerne am Ende der Keimzone, also der jüngsten Ovocyten erster Ordnung, in die Kerne der Synapsiszone geht aus Fig. 20 bis 24 hervor. Der Synapsisknäuel liegt hier nicht, wie sonst in der Regel, an einer Seite des Kernraums, sondern meistens in seiner Mitte, und der große Nucleolus ist ihm dicht angelagert. Das Synapsis- stadium kommt in allen Keimröhren so regelmäßig und stets in gleicher Ausbildung vor, daß ich nicht daran zweifle, daß es kein Kunstprodukt ist. 3. Wachstumszone. Am Ende der Keimzone und in der Synapsiszone sind die Kerne in dem die Keimröhre ausfüllenden Plasma gleichmäßig verteilt, ohne daß Zellgrenzen zu erkennen sind; auch sieht man nichts von einer Rhachis. Im Anfang der sehr langen Wachstumszone werden die Ovocytenkerne allmählich immer mehr dicht unter das Keimröhrenepithel verlagert, und Zellgrenzen schneiden zwischen ihnen ein, so daß die Ovocyten auf Quer- schnitten durch die Keimröhre in der bekannten Weise radiär um die Rhachis angeordnet sind. Weiterhin verschwinden die Furchen oft, in andern Keimröhren bleiben sie erhalten. Gegen das Ende der Wachstums- zone hin lösen sich die Eier von der Rhachis allmählich ab, werden ellipsoi- disch und gleiten erst zu zweien nebeneinander, dann einzeln das letzte Ende der Keimröhre hinunter, bis sie ins Receptaculum seminis gelangen. Auf die Veränderungen, welche das Chromatin während der Wachs- tumsperiode durchmacht, gehe ich nur ganz kurz ein, weil es bei Angio- stomum doch nicht möglich ist, die Chromosomen während dieser Periode sicher zu verfolgen. Dadurch ist es natürlich auch unmöglich, die Frage der Reduktion der Chromosomenzahl hier sicher zu entscheiden. Daher sei nur folgendes erwähnt: Die im Synapsisknoten zusammengeballten Chromatinfäden werden lockerer verteilt, wobei man oft erkennen kann, daß es sich uni eine Anzahl einzelner Fäden handelt (Fig. 25). Der Kern vergrößert sich und mit ihm der Nucleolus und die Chromatinschlingen (Fig. 26 und 27), und früher oder später sieht man in letzteren eine deut- liche Längsspaltung (Fig. 28). Später verlaufen die Chromatinfäden stär- ker gewunden und sehen gezackt aus (Fig. 29), und erfüllen schließlich den mächtig herangewachsenen Kernraum in Form von kürzeren oder längeren 94 W. Schleip Chromatinsträngen, deren große Zahl wohl darauf beruht, daß jeder ein- zelne der sehr lang gewordenen und gewundenen Chromatinfäden vom Mikrotommesser mehrmals durchschnitten wurde (Fig. 30). Da sieh die Chromatinstränge nie völlig in Körnchen oder dergleichen auflösen, und da stets in einigen von ihnen ein Längsspalt deutlich sichtbar ist (Fig. 30), so steht der Annahme nichts entgegen, daß die aus dem Synapsisknoten herausgetretenen, sich längsspaltenden Chromatinfäden während der ganzen 'Wachstumsperiode erhalten bleiben. 4. Ausbildung der Chromosomen am Ende der Wachstumszone. Am Ende der 'Wachstumsperiode entwickeln sich im Keimbläschen die Chromosomen; unter den zahlreichen Chromatinfäden treten einige Stränge immer deutlicher hervor, während die Grundsubstanz des Kernes selbst ebenfalls fädigen Bau zeigt (Fig. 31, ebenso wie Fig. 32 a bei halb so starker Vergrößerung wie die übrigen Abbildungen gezeichnet), und durch Verkürzung der Chromatinstränge entstehen schließlich sechs Chromoso- men (Fig. 32). Anfangs scheinen sie stets Doppelstäbchen zu bilden oder winklig geformt zu sein, machen aber dann offenbar recht merkwürdige Gestaltsveränderungen durch, wie aus Fig. 32« bis 35 zu ersehen ist; doch sind alle diese Chromosomenformen bekanntlich schon oft gefunden und beschrieben worden. Allen ist gemeinsam, daß sie aus zwei Teilen bestehen ; vielfach ist noch eine zweite Spalte in ihnen, so daß deutliche Vierergruppen vorhanden sind. In der Regel liegen die beiden Einheiten eines solchen Chromosoms einander dicht an; in andern Fällen sind sie ziemlich weit voneinander entfernt, so daß man z. B. in Fig. 33 auf den ersten Blick sieben Chromosomen zu sehen glaubt. Nach McDowall sollen überhaupt anfangs die zwölf Einzelchromosomen stets getrennt liegen und sich erst während der hier besprochenen Stadien paarweise vereinigen; ich fand dagegen, daß zuerst sechs Doppelchromosomen in dem Keimbläschen auf- treten, welche dann während der Gestaltveränderungen, die sie durch- machen, alle oder zum Teil mehr oder weniger deutlich in ihre Einzelchro- mosomen zerfallen können; insofern stimme ich aber mit McDowall überein, als ich auch stets in der Äquatorialplatte wieder sechs Doppel- ehromosomen fand. Aus Gründen, die bekannt genug sind, ist anzunehmen, daß diese sechs Doppelchromosomen durch paarweise Verschmelzung der zwölf in den Ovogonien vorhandenen Einzelchromosomen entstanden sind; die Annahme einer solchen Chromosomenkonjugation wird durch das Verhalten des Chromatins während der Spermatogenese eine Stütze erhalten. Wie sich aber die Einzelchromosomen gepaart haben, ob endweise oder parallel, Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 95 läßt sich schon deshalb nicht entscheiden, weil die Chromosomen vor Be- ginn der Wachstumsperiode nicht zählbar und während dieser nicht sicher zu verfolgen waren. Auch kann man nichts Bestimmtes über das Schicksal der oben erwähnten Längsspaltung in den Chromatinfäden aussagen. In Fig. 34 sieht man unter andern drei kreuzförmige Chromosomen mit einem Längs- und einem Querspalt ; solche Formen sprechen bekanntlich für die Annahme einer endweisen Konjugation, und diese findet im weiteren Verhal- ten der Chromosomen noch einige Stützen, auf welche ich aber nicht weiter eingehe. Aber ein wirklicher Beweis liegt nicht vor, denn man kann auch alle beobachteten Chromosomengestalten auf ein Paar parallel liegender Stäbchen zurückführen, von welchen jedes eine Längsteilung erfährt. Ich lasse also die Frage, wie die zur Erklärung des Vorhandenseins von sechs Doppelchromosomen angenommene, paarweise Konjugation der zwölf Einzelchromosomen im genaueren vor sich gegangen ist, unentschieden; daher brauche ich auch auf die ziemlich große Literatur über die Ent- stehung der Tetraden bei andern Nematoden nicht einzugehen (vgl. 0. Hertwig 1890, Brauer 1893, Tretjakofe 1905 a und b, Blanckertz 1910 u. a.). An dieser Stelle sei erwähnt, daß ich zweimal in der Äquatorialplatte der ersten Eichtungsspindel eine größere Chromosomenzahl, nämlich wahr- scheinlich zwölf beobachtete (Fig. 42). Eine Erklärung für diese abwei- chende Zahl ergibt sich leicht, da wir später sehen werden, daß in den somatischen Zellen der nächsten Generation die doppelte Chromosomen- zahl w ie in den Zellen der Keimbahn vorhanden ist ; daher müssen wir die bisher und auch im folgenden als Einzelchromosomen bezeichneten Gebilde für Sammelchromosomen erklären, welche abnormerweise auch im Eikern in ihre beiden Elemente zerfallen können. Tatsächlich sind in den beiden erwähnten Fällen die Chromosomen auch bedeutend kleiner als gewöhnlich. Ähnliches habe ich (1908) auch bei Formica sanguinea beobachtet. Während der Ausbildung der Chromosomen nimmt der Nucleolus rasch an Größe ab, zerfällt dabei zuweilen in zwei oder mehr Stücke (Fig. 36) und verschwändet vor der Ausbildung der ersten Riehtungsspindel voll- ständig. Vor der Auflösung der Kernmembran sieht man im Kerninnern eine Strahlung auftreten, welche entweder nur einen kleinen Teil des Kern- raums oder aber den ganzen ausfüllt (Fig. 34 und 33). Wenn die Kern- membran verschwunden ist, wird das dichte Plasma, in welchem die Chro- mosomen liegen, von einer sehr schön ausgebildeten Strahlung umgeben, die aber bald darauf nicht mehr vorhanden ist. Ich gehe auf diese eigen- tümliche Struktur, welche eine eingehendere Untersuchung verdient, nicht näher ein. 96 W. Schleip 5. Die Reifungsteilungen. Nachdem die Ovocyte in das Receptaculum eingetreten ist, ordnen sich die Chromosomen zur Äquatorialplatte der ersten Richtungsspindel an; etwa gleichzeitig erfolgt das Eindringen des Spermiums, und wenu das Ei dann in den Uterus gelangt ist, werden beide Reifungsteilungen durch- geführt. Dieselben verlaufen in so typischer Weise, daß ich nur das Wich- tigste zu erwähnen brauche und im übrigen auf Fig. 37 bis 50 verweisen kann. Mit Ausnahme der beiden oben erwähnten Fälle habe ich also ebenso wie McDowali. in der Äquatorialplatte der ersten Richtungsspindel stets sechs Chromosomen vorgefunden. In beiden Reifungsmitosen teilen sich alle sechs Chromosomen, und zwar verhalten sich alle dabei ganz gleich; keines bleibt bei der Wanderung an die Spindelpole hinter den andern zurück. In den ersten Richtungskörper, welcher stets von dem Ei abgeschnürt wird, gelangen natürlich sechs Chromosomen und erfahren dort zuweilen alle oder zum Teil eine Spaltung. Die im Ei verbliebenen sechs Chromosomen werden alsbald wieder geteilt, und in den zweiten Richtungskörper, welcher sich vom Ei anscheinend nie loslöst, gelangen ebenso wie in den weiblichen Pronucleus sechs Chromosomen. In welcher von den beiden Mitosen die Reduktion der Chromosomenzahl durchgeführt wird, ist natürlich deshalb nicht sicher zu sagen, weil die Bedeutung der Längsspalte in den Doppelchromosomen nicht sicher festzustellen war; McDowall meint, daß es bei der ersten Reifungsteilung geschieht, und auch ich möchte das für am wahrscheinlichsten halten, weil es bei der Spermatogenese auch so ist. Wir fanden in den Ovogonien häufig acht größere und vier kleinere Chromosomen ; nach andern Vorkommnissen zu schließen müßten wir er- warten, unter den sechs Doppelchromosomen bzw. Tetraden der Ovocyte erster Ordnung sowie unter den daraus hervorgehenden Einzelchromoso- men im weiblichen Vorkern und in den Richtungskörpern vier größere und zwei kleinere unterscheiden zu können; doch war es nicht möglich, hier konstante Größenunterschiede festzustellen. II. Spermatogenese. Der Samenzellenbildung hermaphroditiseher Nematoden hat man bis- her noch sehr wenig Aufmerksamkeit geschenkt ; so erwähnt Mc Dowall (1906) in seiner Arbeit über die Eireifung bei Angiostomum darüber gar nichts. Schneider (1866), welcher den Hermaphroditismus bei Angio- stomum und andern Nematoden entdeckt hat, bemerkt, daß die ersten von der Keimsäule sich lösenden Keime dunkelkörnig werden und sich Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 97 teilen wie in einem Hoden ; nach einiger Zeit soll die Spermatozoenbildung anfhören, und die Keime werden nun zu Eiern. Schneider gibt auch eine, aber nicht sehr eingehende Zeichnung einer Keimröhre von Leptodera foecunda, in welcher sich gerade Samenzellen bilden. Von Angiostomum nigrovenosum schreibt derselbe Autor: »Leider ist es auch schwerer als bei den freilebenden Zwittern, sich direkt zu überzeugen, daß der Eierstock in einem früheren Stadium den Samen bereitet, da die Geschlechtsorgane der Ascaris nigrovenosa sich nicht leicht herausdrücken lassen, sondern fest mit der Leibeswand Zusammenhängen. Inzwischen ist es mir aber doch gelungen ein Exemplar zu finden, welches noch keine Eier enthielt, wohl aber Samen in dem noch unentwickelten Stadium als körnige Kugeln, und zwar im Hinterende der Tuben.« Und weiter: »Die Spermatozoen zeichnen sich wie bei jenen Zwittern ( Leptodera , Pelodera ) durch eine un- gewöhnliche Kleinheit aus. « Maupas (1900) hat dem Vorgang der Sperma- bildung bei seinen Untersuchungen an zwittrigen Nematoden ebenfalls keine eingehendere Beachtung geschenkt. Er gibt an, daß die von ihm gefundenen, freilebenden Nematodenzwitter in ihren Genitalorganen zuerst eine bestimmte Menge Sperma erzeugen. Zu dieser Zeit sehe man die jungen Keimzellen der vorderen Ovarregion, welche mit dem Wachstum begonnen hatten, dieses einstellen, sich zweimal hintereinander teilen und auf diese Weise in kleine Spermatozoen umwandeln, welche im Receptacu- lum seminis aufbewahrt werden. Wenn die Genitalorgane reifer geworden seien, sollen die Keimzellen der vorderen Region des Ovars fortfahren heranzuwachsen, sie häufen im Plasma Dotter an und wandeln sich in große Eier um. Aus diesen beiden Untersuchungen, welche natürlich nicht von cyto- logischen Gesichtspunkten aus angestellt wurden, geht schon mit Sicher- heit hervor, daß bei den Nematodenzwittern ebenso wie bei den zwittrigen Pulmonaten Eier und Samenzellen in der gleichen Keimdrüse entstehen, und daß hier wahrscheinlich ursprüngliche Eizellen zu Samenzellen werden. Der Vorgang der Samenbildung bei Angiostomum nigrovenosum zer- fällt in zwei Hauptteile, nämlich erstens die Entstehung der Spermatocyten erster Ordnung in den Keimröhren und zweitens die Samenreifungsteilun- gen und die Umbildung der Spermatiden in die Spermien. Auch den ersten Teil der Samenbildung werde ich ausführlich schildern, obwohl ich dabei von dem eigentlichen Thema, dem Verhalten des Chromatins, etwas ab- schweifen muß ; aber es ist erforderlich, weil, wie erwähnt, über die erste Anlage der Samenzellen bei zwittrigen Nematoden noch sehr wenig be- kannt ist. Archiv f. Zellforschung. Yll. 7 98 W. Schleip 1. Entstehung der Spermatocyten erster Ordnung, aj Allgemeines über Vorkommen und Lage der Hodenzonen. Bei allen reif gewordenen Individuen der zwittrigen Generation findet man in beiden Receptacula seminis fertige Spermien, und zwar manchmal sein- viele, so daß der Samenbehälter von ihnen ganz erfüllt ist, manchmal bedeutend weniger; im Uterus liegen Embryonen, in der Keimröhre ober- halb des Receptaculum natürlich Ovocyten, von der Synapsiszone gegen das Receptaculum hin in der beschriebenen Weise an Größe zunehmend. Bei den meisten Tieren fand ich nun in beiden Keimröhren oder wenigstens in einer derselben einen kurzen, selten über 200 — 250 /< langen Abschnitt, in welchem Samenzellen entstehen; es können nur Spermatocyten erster Ordnung vorhanden sein, oder auch die folgenden Stadien der Spermato- genese, oder ausschließlich fertige Spermien. Die » Samenbildungs- oder Hodenzonen«, wie ich sie nennen will, können ganz oben in der Keimröhre, fast unmittelbar unterhalb der Synapsiszone liegen, was ich allerdings nur einmal beobachtete, oder weiter unten an irgend einer Stelle. Die weit oben liegenden Hodenzonen enthalten nur Spermatocyten, die weiter unten befindlichen die folgenden Stadien der Spermatogenese und die am weite- sten unten liegenden vor allem fertige Spermien. Niemals fand ich in einer Keimröhre mehr als eine Hodenzone, dagegen scheint sie mir in einer Anzahl von Fällen entweder in einer oder in beiden Keimröhren eines Tieres zu fehlen. In manchen Fällen beruht dies aller- dings wohl darauf, daß die Schnittrichtung durch den betreffenden Keim- röhrenabsclmitt ungünstig verlief und die Spermatocyten in der Hoden- zone gleichzeitig sich erst im Beginne ihrer Ausbildung befinden, so daß ich sie übersehen habe. In andern Fällen mag auch der die Samenbil- dungszone enthaltende Schnitt verloren gegangen sein. Einige Tiere blei- ben aber übrig, bei welchen in einer oder in beiden Keimröhren die Hoden- zone wirklich fehlt, ln dem jüngsten mir zu Gesicht gekommenen Tier fand ich keine fertigen Spermien in den beiden Samenbehältern, wohl aber eine Hodenzone in jeder Keimröhre. In der einen liegen unterhalb (gegen die Geschlechtsöffnung hin) Eier, die sich deutlich in Degeneration befin- den, in den andern zwei sich furchende Eier von normalem Aussehen. Da in den beiden Hodenregionen sich schon fertige Spermien befinden, so ist es möglich, daß einige von diesen zu den Eiern gelangten und diese be- fruchteten. Leider ist gerade dieses Präparat etwas verletzt. So möchte ich es daher noch nicht für festgestellt ansehen, daß, wie aus dieser einen Beobachtung hervorgehen würde, tatsächlich in der Keimröhre zuerst Ovo- cyten und dann Spermatocyten gebildet werden; es würde dies auch der Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 99 oben angeführten Beobachtung von Schneider widersprechen. Endgül- tige Ergebnisse hoffe ich zu erlangen, wenn es gelungen ist, jugendliche Stadien der zwittrigen Generation durch künstliche Infektion der Frösche heranzuziehen. Die Individuen der parasitischen Generation verdienen also den Na- men proterandrische Zwitter nicht, auch wenn wir davon absehen, daß, nach einer Beobachtung zu schließen, überhaupt zuerst Eier gebildet wer- den; sondern sie sind, kurz ausgedrückt, «alternierende Zwitter«, welche zuerst Spermien, dann Eier, darauf wieder Spermien und schließlich noch- mals Eier erzeugen. Die nach den ersten Samenzellen gebildeten Eier werden von ersteren befruchtet, und wenn allmählich dadurch die Spermien nahezu aufgebraucht sind, ist der unterdessen oben entstandene zweite Satz von Samenzellen nachgerückt und füllt das Receptaculum wieder auf, damit auch die oberhalb der Hodenzone liegenden Eier befruchtet werden können. Wie oft diese abwechselnde Bildung der beiden Geschlechtszellen- arten sich wiederholt, ob sich überhaupt ein drittes Mal Spermien bilden, kann ich nicht sicher sagen. Es wird das von der Menge der Eier abhängen, welche von einem Tier erzeugt werden. Da sie als Parasiten im Gegensatz zu der freilebenden Generation zweifellos recht viele Eier bilden, und da ich auch in den allergrößten Tieren zuweilen eine junge Hodenzone noch sehr weit oben in der Keimröhre fand, ist es allerdings sehr wahrscheinlich, daß mehr als zweimal Spermien gebildet werden1). b) Erste Entstehung der Samenbildungszone. Ein einziges Mal fand ich die Hodenzone unmittelbar unterhalb der Synapsiszone (Fig. 1). An die Kerne der letzteren (Syn.) schließen sich andre an, in denen der synaptische Knäuel sich auflöst, worauf dann weiter unten, aber nur auf der einen Seite (der linken in der Abbildung) Kerne folgen, welche an Größe nur unerheblich zugenommen haben, sich aber dadurch deutlich unterscheiden, daß sie neben dem Nucleolus und den x) Anmerkung während der Korrektur: Erst nachträglich wurde mir die Arbeit von F. A. Pott (“Notes on the free-living nematodes”, Quart. Joum. micr. sc., Vol. LV, 1910) bekannt, welcher unter anderm auch die Zwitterdrüse einiger freilebender Nematoden beschrieb. Während Rhahditis sechellensis und Diplogaster maupasi nur einmal und zwar zuerst Spermien bilden und danach nur noch Eier, werden bei RhaMitis gurneyi mehrmals abwechselnd Eier und Samenzellen hervorgebracht, und zwar konnte sich Pott davon überzeugen, daß zuweilen zuerst Eier und nachträglich erst Spermien erzeugt werden. Angiostomum nigrovenosum verhält sich also wie dieser freilebende Nematode, und der alternierende Hermaphroditismus kann nicht ausschließlich als Folge des parasitischen Lebens betrachtet werden. 100 W. Schleip schwach färbbaren Chromatinfäden ein oder zwei stark färbbare kleine Chromosomen enthalten ( Sp.c). Da die letzteren öfters als ein Kennzeichen der Spermatocyten erwähnt werden müssen, so will ich sie schon jetzt als Heterochromosomen bezeichnen. Daß die Kerne mit diesen Heterochro- mosoinen wirklich Spermatocyten erster Ordnung' sind, geht aus ihrem weiteren Schicksal einwandfrei hervor. Sie liegen in einem Plasma, in dem Zellgrenzen nicht oder nur undeutlich zu erkennen sind und welches sich sowohl bei Anwendung von Eisenhämatoxylin und einer Gegenfarbe, wie in Hämatoxylin-Pikrokarmin-Präparaten stets hell färbt und zwar in letzteren rötlich. Ihnen gegenüber auf der andern Seite der Keimröhre (der rechten in der Abbildung) liegen Kerne ( Ov .), welche durchschnittlich größer sind als die Spermatocytenkerne, auch einen umfangreicheren Nucleolus besitzen und eine ganz andre Chromatinverteilung zeigen, näm- lich eine solche, die wir als charakteristisch für die heranwachsenden Ovo- cytenkerne oben kennen gelernt haben. Es handelt sich hier tatsächlich auch um solche; sie liegen in viel dunkler färbbarem, in Hämatoxylin- Pikrokarmin-Präparaten blau bis violett erscheinendem Plasma. Durch diese verschiedene Färbbarkeit des Plasmas heben sich die beiden Regionen scharf und deutlich voneinander ab. Nach unten in der Kehnröhre folgen dann ausschließlich Ovocytenkerne, die auch schon weiter herangewachsen sind. Nach oben zu gehen sowohl die Spermato- wie die Ovocytenkerne ganz allmählich in die Kerne der Synapsiszone über, und gegen die letztere hin wird auch die Färbbarkeit des Plasmas gleichartig. Der Spaltraum zwischen der Ovocyten- und der Spermatocytenregion scheint auf einer Schrumpfung des Plasmas zu beruhen oder wenigstens dadurch verbreitert worden zu sein. Wir haben also hier die jüngste Anlage einer Hodenzone kennen ge- lernt. Spermatocyten und Ovocyten differenzieren sich aus den indiffe- renten Zellen der Synapsiszone. Etwas ältere Samenbildungszonen liegen dann etwas weiter von der Synapsiszone entfernt und von dieser durch eine kürzere oder längere Säule von Ovocyten getrennt. Offenbar infolge von Verschiebungen während der Wanderung nimmt nun die Hodenanlage die ganze Breite der Kehn- röhre ein, ist aber anfangs noch von den oberhalb und unterhalb gelegenen Ovocyten durch eine ganz unregelmäßig verlaufende Fläche abgegrenzt. Später ist die Trennungsfläche eine quer zur Längsrichtung verlaufende Ebene. Solche etwas ältere Hodenzonen enthalten weit mehr Kerne, was wohl darauf beruht, daß viel mehr Spermatocyten aus der Synapsiszone entstehen, als in der in Fig. 1 abgebildeten Anlage schon geschehen ist. Es ist aber auffallend, daß die Kerne schon weiter unten gelegener Hoden- Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 101 zonen zuweilen noch nicht soweit ausgebildet sind als die in Fig. 1 gezeichneten, indem sich in ihnen die Heterochromosomen noch nicht entwickelt haben. cj Ausgebildete Hodenzonen. Eine fertige Hodenanlage ist in Fig. 2 abgebildet ; sie ist von der Synapsiszone schon ein beträchtliches Stück entfernt. Oberhalb und unter- halb von ihr liegen Ovocytenkerne in dunklem Plasma, welche weiter herangewachsen sind, einen sehr großen Nucleolus enthalten und die cha- rakteristische Chromatinverteilung zeigen. In der unteren Ovocytensäule sieht man die Furchen, welche die Zellkörper voneinander abgrenzen, doch hängen alle Zellen mit der Rhachis zusammen, was aber auf der Abbildung nicht zu sehen ist. In der Hodenzone liegen teils Kerne mit einem oder zwei Heterochromosomen, teils Kerne, in welchen schon alle Chromosomen ausgebildet sind. Am oberen Ende der Samenbildungszone sieht man Kerne, von welchen man nicht sagen kann, ob sie zu Spermatocyten oder zu Ovocyten gehören (Üz.). Alle möglichen Übergangsformen verbinden also die Spermatocytenkerne mit den Ovocytenkernen, und zwar liegen sie an der Stelle, wo das helle Plasma in das dunkle übergeht. Die Zone mit diesen Zwischenformen nenne ich die Ubergangsregion. Es findet sich eine solche auch öfters an der unteren Grenze der Hodenzone, aber nie so deutlich ausgeprägt wie an der oberen. Eine solche theoretisch zweifellos sehr interessante Übergangsregion ist in Fig. 7 bei derselben Vergrößerung gezeichnet, wie die Mehrzahl der Abbildungen von einzelnen Kernen. Die Abbildung zeigt einen Teil eines Längsschnittes durch die obere Grenze zwischen der Hodenzone und der Ovocytensäule; links sieht man das Epithel der Keimröhre. Unten liegen Spermatocytenkerne (Spc.), zu erkennen an ihrer geringen Größe — sie sind im Durchmesser stets etwa 6 — 6,5» groß — , an den eben erscheinen- den Heterochromosomen und an der hellen Färbung des Plasmas, in wel- chem sie liegen. Ganz oben dagegen sieht man einen typischen Ovocyten- kern (Ov.) in dunklem Plasma. Verfolgt man die Kerne in der Übergangs- region von den Spermatocyten zu den Ovocyten, so bemerkt man eine allmähliche Größenzunahme derselben und ihres Nucleolus. Das Chroma- tin geht dabei von einer Verteilung in fädiger Form in die mehr unregel- mäßigen Stränge über, die man in Ovocytenkernen findet. Die Änderung des Chromatinzustandes geht aber der Größenzunahme des Kernes nicht ganz parallel und ebenso verhält es sich mit der Vergrößerung des Um- fanges des Nucleolus. Außerdem erkennt man, daß einzelne Kerne der 102 W. Schleip Ubergangsregion in einem Plasmabezirk liegen, welcher auf der einen Seite von ihnen dunkel, auf der andern hell gefärbt ist. Die Bedeutung dieser Übergangsregion soll unten besprochen werden. d) Ältere Hodenzonen. Während die Hodenzonen mit dem gesamten Inhalt der Keimröhren abwärts wandern, wachsen die oberhalb und unterhalb von ihnen gelegenen Ovocyten natürlich weiter heran, so daß der Größenunterschied zwischen den Ovocyten- und den Spermatocytenkernen immer beträchtlicher wird. Die Veränderung der letzteren besteht unterdessen darin, daß in ihnen die Chromosomen allmählich immer vollständiger sich ausbilden. Dabei sind im allgemeinen die unteren Spermatocyten den oberen voraus. Das Gesamtbild der Hodenzonen wird aber jetzt ein andres. Die Übergangsregion an ihrer oberen Grenze wird immer weniger auffallend, bis schließlich fertig entwickelte Spermatocyten unmittelbar an typische große Ovocyten anstoßen. Dagegen entsteht an ihrer unteren Grenze jetzt ebenfalls eine Übergangsregion, in welcher wir ebenfalls alle Zwischen- formen zwischen Spermatocyten und Ovocyten finden, und welche sich von der früher vorhandenen oberen dadurch unterscheidet, daß sie viel länger ist als die eigentliche Hodenzone. Da ihre Zellen auch ein ganz andres Schicksal haben als die der oberen Übergangsregion, so nenne ich sie anders, nämlich Degenerationsregion. Ein solches Stadium der Hodenentwicklung zeigt Fig. 3 bis 5. Vor der genaueren Besprechung dieser Abbildungen möchte ich einige Bemerkun- genvorausschicken, die zur allgemeinen Orientierung über dieselben dienen sollen. Der gesamte Keimröhrenabschnitt ist in drei Teile zerlegt, damit er bei stärkerer Vergrößerung wiedergegeben werden kann. Fig. 3 zeigt die obere Grenze der Hodenzone, oberhalb davon Ovocyten, unterhalb Spermatocyten. An den Rand n schließt sich der Rand b in Fig. 4 an, doch ist zwischen beiden ein Stück der die Spermatocyten enthaltenden Region ausgelassen, selbstverständlich deshalb, weil der ganze in Betracht kommende Keimröhrenabschnitt bei der angewandten Vergrößerung sehr lang ist. Oben in dieser Figur sieht man Spermatocyten. auf welche nach unten zu die sehr lange untere Übergangsregion folgt, welche wir Degene- rationsregion genannt haben. Diese setzt sich in Fig. 5 fort, doch ist zwischen den Rändern c und d wieder ein Stück ausgelassen, ln der Mitte der Fig. 5 sieht man schließlich, daß auf die Degenerationsregion nach unten zu wieder normale Ovocyten folgen. Sehen wir uns Fig. 3 bis 5 genauer an: Ganz oben (in Fig. 3) liegen Ovocyten, die vollkommen voneinander getrennt scheinen, doch hängen Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 103 alle mit der Rhachis zusammen ebenso wie unten in Fig. 5, nur ist dieselbe in diesem Teile des Schnittes nicht getroffen. Zwischen den Ovocyten und der folgenden Region von Spermatocyten findet sich ein Spalt, der häufig an dieser Stelle in älteren Hodenzonen zu sehen ist. Die Spermato- cyten sind alle etwa gleichweit ausgebildet, da man in fast allen Kernen ein Heterochromosom sieht; man beachte dabei, daß in der jüngeren, in Fig. 2 abgebildeten Hodenzone die Spermatocyten schon weiter entwickelt sind, indem in sehr vielen schon alle Chromosomen ausgebildet sind. Es scheint also, daß die Spermatocyten ihre Entwicklung bald rascher, bald langsamer durchlaufen. In der Region der Spermatocyten sieht man nun an manchen Stellen deutliche Zellgrenzen. Oben in Fig. 4 liegen noch Spermatocyten. Übergehen wir zunächst die am rechten Rande liegenden, dunklen. Zellen, welche später besprochen werden sollen, so sehen wir beim Fortschreiten nach unten die Kerne und ihren Xudeolus ganz allmählich an Größe zunehmen. Ganz gleichförmig ist diese Größenzunahme nicht, da zwischen größeren Kernen zuweilen auch kleinere liegen. Auch in Fig. 5 sieht man immer größere Kerne folgen, und was in dem zwischen beiden Abbildungen ausgelassenen Stück der Keimröhre liegt, vermittelt den Übergang zwischen den Kernen unten in Fig. 4 und oben in Fig. 5. Schließ- lich gelangen wir gegen das untere Ende der letzteren Abbildung wieder zu typischen Ovocyten, die natürlich beträchtlich älter und daher auch größer als die oberhalb der Hodenzone gelegenen sind. Was das Plasma betrifft, so liegen die ersten auf die ausgebildeten Spermatocyten folgenden Kerne der Degenerationsregion noch ebenso wie die ersteren in hellgefärbtem Plasma und zwar in dem Syncytium. Die Zellkörper der nach unten zu folgenden Übergangskerne sind voneinander isoliert und hängen auch nicht mit der Rhachis zusammen; ihr Plasma ist dunkel gefärbt wie das der Ovocyten. Die Größe des Zellkörpers schwankt ganz bedeutend; es finden sich Zellen, welche wie kleine Eier aussehen (Z 1), solche von mittlerer Größe (Z 2) und schließlich Kerne, um welche das Plasma nur noch eine ganz dünne Schicht bildet (Z 3). Dabei ist deutlich zu erkennen, daß die Menge des Plasmas der Größe des Kernes nicht entspricht; ja, wenn man nur nach diesen Abbildungen urteilen wollte, so käme man zu der Ansicht, daß die größeren Kerne weniger Plasma besitzen als die kleineren, wie ein Vergleich der Kerne vom unteren Ende der Fig. 4 mit denen vom oberen Ende der Fig. 5 zeigt. Doch lehren Beobachtungen an andern solchen Hodenzonen, daß dies nicht regelmäßig der Fall ist. Etwa in der Mitte der Fig. 5 bilden dann die Zellen wieder ein Syncytium, in welchem die Kerne sehr dicht beieinander liegen, worauf sie dann weiter nach unten allmählich zu der für Ovocytenkerne charakteristischen Anordnung über- 104 W\ Schleip gehen. Man sieht nun ferner in der Degenerationsregion zwischen den Zellen isolierte, kernlose Plasmaklümpchen (PL Fig. 4) und außerdem am unteren Ende der Degenerationsregion einen in der Mitte der Keimröhre verlaufenden Strang, welcher nach oben zu (in dem nicht abgebildeten Stück dieser Region) endet, nach unten zu in das Plasma der Ovocyten übergeht und in seiner Mitte eine Streifung zeigt (Fig. 5, Rh). Es kann kein Zweifel bestehen, daß diese Bildung ein Rest eines früher an dieser Stelle vorhanden gewesenen Abschnitts der Rhachis ist. Es liegen ihr ganz kleine, kernlose Plasmaklümpchen an. Um den Bau der Kerne einer solchen Degenerationsregion genauer kennen zu lernen, werfe man einen Blick auf Fig. 51 bis 56, in welchen alle Übergangsformen in der Richtung von Ovocyten zu Spermatocyten aus einer einzigen Degenerationsregion bei gleicher Vergrößerung gezeich- net wurden. Fig. 51 zeigt eine Zelle, welche man zweifellos als Ovocyte im Wachstumsstadium bezeichnen muß, und welche auch noch mit der Rhachis im Zusammenhang steht, was aber auf der Abbildung nicht zu erkennen ist. Ihr Kern steht hinsichtlich seiner Größe etwa in der Mitte zwischen den beiden in Fig. 29 und 30 abgebildeten Keimbläschen; ihr Chromatin ist in dem großen Kernraum in Form von unregelmäßig gestalteten Strängen angeordnet und läßt um den sein1 großen, ku- geligen, stark färbbaren Nucleolus einen hellen Hof frei, was auf einer Schrumpfung des Kerninhalts beruhen kann. Im Plasma ist noch kein Dotter aufgetreten. Weiter gegen die Spermatocyten zu folgen ebenso aussehende Kerne, deren Zellkörper aber viel kleiner sind und mit der Rhachis nicht mehr Zusammenhängen (Fig. 52). Die in Fig. 53 abgebildete Zelle enthält einen bedeutend kleineren Kern und Nucleolus, doch ist das Chromatin noch ganz ähnlich angeordnet. Zur Abbildung wurde diese Zelle gewählt, weil bei ihr wie bei manchen andern das Plasma deutlich in zwei verschieden gebaute Schichten geschieden ist, ohne daß diese Eigentümlichkeit aber als ein häufiges Vorkommnis hingestellt werden soll. Noch weiter gegen die Spermatocyten zu folgt die in Fig. 54 abgebildete Zelle, deren Zellkörper nicht kleiner ist, wohl aber im Kern einen viel kleineren Nucleolus enthält; auch sind die Chromatinstränge weiter ausgebildet. Fernere Übergangsformen zeigen Fig. 55 und 56; diesen können wir entnehmen, daß die Größe des Nucleolus derjenigen des Kernes durchaus nicht entspricht; denn beide Kerne sind etwa gleich groß, der eine enthält aber einen viel größeren Nucleolus als der andre; ferner zeigt ein Vergleich beider Abbildungen auch, daß Kerne gleicher Größe in Zellkörpern von sehr verschiedenem Umfange liegen können. Beide Tatsachen wurden oben schon festgestellt. Das Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rliabdonema) nigrovenosum. 105 Chromatin in diesen Kernen ist ganz ebenso angeordnet wie in den jungen Spermatocyten erster Ordnung. Auf die in Fig. 4 sichtbaren dunklen, degenerierenden Zellen am rech- ten Rande komme ich weiter unten im Zusammenhänge zurück. In derartigen älteren Hodenzonen gehen die Spermatocyten alsdann zu den Reifungsteilungen über; eine Gesamtansicht dieses Entwicklungs- stadiums gibt Fig. 6. An die oberhalb der Hodenzone liegenden, schon sehr weit herangewachsenen Ovocyten stoßen unmittelbar Spermatocyten an; die in Fig. 2 und 7 abgebildete Übergangsregion ist also verschwunden, ebenso wie das aus Fig. 3 hervorging. Die Spermatocyten bilden kein Syncytium mehr; sie runden sich ab, so daß Lücken zwischen ihnen auf- treten. In den oberen Spermatocyten ( Sp.c ) sind die Chromosomen meistens ausgebildet, die weiter nach unten liegenden gehen zur ersten Reifungsteilung (RT x) über, daneben finden sich Stadien der zweiten Reifungsteilung (R T2), Spermatiden ( Spd) und Spermatozoon (Sp) nebst Restkörpern ( Rst ). Noch weiter nach unten zu folgt dann die hier nur teilweise abgebildete Degenerationszone; die Kerne derselben (Z) ver- mitteln nun nicht mehr den Übergang von Spermatocyten zu Ovocyten, denn auch die kleinsten von ihnen gleichen Ovocyten noch sehr. An der Grenze der eigentlichen Hodenzone und der Degenerationsregion liegen degenerierte Zellen (Deg), außerdem aber wieder einige mehr oder weniger weit ausgebildete Spermatocyten erster Ordnung, auch Stadien der ersten Reifungsteilung. Einmal fand ich eine Keimröhre mit folgendem, abweichendem Ver- halten: Auf eine Hodenzone, welche sich etwa auf dem in diesem Ab- schnitt beschriebenen Entwicklungszustand befand, folgte nach unten zu eine kurze Säule normaler Ovocyten, darauf eine ziemlich lange Degene- rationszone und dann wieder Ovocyten. Die Kerne dieser Degenerations- zone gingen allmählich nach beiden Seiten in die Ovocvtenkerne über. e) Älteste Hodenzonen. In denjenigen Samenbildungszonen, welche sich schon dem Recepta- culum genähert haben, sind aus allen Spermatocyten fertige Spermien entstanden. Sie bestehen daher nur aus einer Zone von fertigen Samen- zellen, welche dicht zusammengedrängt liegen. Zwischen ihnen findet man die Restkörper, aber spärlicher als man erwarten sollte, was darauf zu beruhen scheint, daß sie sich während des Hinabgleitens der Hodenzone zwischen die Ovocyten verschoben haben. Oberhalb stoßen an die Samen- zellen sehr große Ovocyten an, nach unten folgt eine ganz kurze Degene- rationszone; deren Zellen tragen alle deutliche Anzeichen davon, daß sie 106 W. Sclileip zugrunde gehen. Weiter folgt dann natürlich wieder eine Säule normaler Ovocyten. Diese ältesten Hodenzonen sind alle ziemlich kurz. Das beruht erstens darauf, daß ihre Degenerationszone durch Verkleinerung, Degeneration und Zusammendrängung ihrer Zellen, wohl auch durch Verschieben der- selben zwischen die benachbarten Ovocyten sich stark verkürzt hat. Zwei- tens hat sich auc-h eine erhebliche, wahrscheinlich sogar die größere Menge von Spermien zwischen die Ovocyten verschoben, wo man sie in kleineren oder größeren Gruppen vereinigt findet. Zieht man diese zerstreuter liegen- den Spermien in Betracht, so ergibt sich eine weit größere Zahl, als es nach dem ersten Blick auf eine Hodenzone dieses Alters erscheint. In dem- jenigen Teil der Keimröhren, in welchem die Ovocyten losgelöst von der Rhachis zu zweien nebeneinander oder einzeln hintereinander liegen, habe ich (abgesehen von dem jüngsten auf S. 98 beschriebenen Tier) überhaupt niemals eine Hodenzone getroffen; hier haben sich alle Samenzellen sowohl, wie die Restkörper und die zugrunde gehenden Zellen in die Lücken zwi- schen die Ovocyten verschoben und wandern so das letzte Ende der Keim- röhre hinab bis ins Receptaculum. f ) Degenerierende Zellen. Es sollen hier die im vorstehenden mehrfach erwähnten degenerieren- den Zellen im Zusammenhang besprochen werden. Solche finden sich in denjenigen Hodenzonen, unterhalb welcher die sogenannte Degenerations- region sich gebildet hat, aber nicht in jüngeren Samenbildungszonen. Man findet die degenerierenden Zellen anfangs meistens an einer Seite der Keim- röhre, etwa an der Grenze zwischen der Region von Spermatocvten und der Degenerationszone. In den ältesten Hodenzonen tragen alle Zellen zwischen den Spermatocyten und den unteren Ovocyten deutlich alle Zeichen von Degeneration. Es werden aber der zugrunde gehenden Zellen immer weniger; einige der Gründe hierfür sind oben schon angeführt, viel- leicht werden die Zellen auch vollkommen aufgelöst und resorbiert. Ohne daß ich den Degenerationsvorgang genau beschreiben will, möchte ich nur erwähnen, daß er sowohl Kerne mit wenig, als auch solche mit viel Plasma befällt. Stets färbt sich das Chromatin immer dunkler, bis der ganze Kernraum eine dunkelfärbbare Masse bildet, in welcher man noch den Rest des Nucleolus erkennt. Wo Plasma vorhanden ist, nimmt dieses eine ebensolche dunkle Farbe an (Fig. 57). I i Manchmal liegen zwei degenerierende Kerne dicht aneinander, gerade so als ob sie durch direkte Teilung aus einem Mutterkern entstanden seien (Fig. 58) ; meistens fehlt solchen Doppelkernen das Plasma nahezu oder Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 107 vollständig. Die beiden Nucleolen schnüren offenbar eben einen kleinen Teil ihrer Substanz ab, und ihr Chromatin zeigt den Beginn der Degene- ration durch seine dunkle Färbung, was im Präparat besser hervortritt als auf der Abbildung. Solche Doppelkerne trifft man nicht selten, da ich aber niemals Kerne fand, welche gerade im Begriffe waren sich durchzu- schnüren oder in welchen sich der Nucleolus eben teilt, so kann es sich nicht um amitotische Teilung handeln ; vielmehr sind diese Doppelkerne dadurch entstanden, daß sich zwei dicht aneinander legten, und man findet auch alle Stadien dieses Vorgangs. Noch merkwürdiger sind andre, zweifellos ebenfalls zugrunde gehende Zellen, welche sich in der Degenerationszone finden und in eine Vacuole ihres Plasmas eine oder zwei Samenzellen aufgenommen haben (Fig. 59). Wie diese an den genannten Ort gelangt sind, ob passiv oder aktiv, blieb mir unbekannt. Solche Vorkommnisse sind aber so selten, daß es aus- geschlossen ist, daß es sich dabei um einen regelmäßigen Vorgang zur Er- nährung der Spermien handelt. g) Zusammenfassung und Allgemeines über die Entstehung der Ovocyten und Spermatocyten in den Keimröhren. In den vorhergehenden Abschnitten habe ich die Entwicklungsstadien der Samenbildungszonen möglichst objektiv geschildert und möchte nun gleich im Anschluß daran versuchen, eine Erklärung für alle beobachteten Erscheinungen zu geben. Die Spermatocyten erster Ordnung entstehen mindestens zum größten Teil aus denjenigen Zellen, welche soeben das Synapsisstadium durch- laufen haben; diese Zellen wachsen nur sehr wenig heran; alsdann erscheint in ihnen das erste Heterochromosom, woran man die Spermatocyten stets mit Sicherheit erkennt. Ich fand zwar nur einmal diese erste Anlage des Hodens, aber diese eine Beobachtung genügt zum Beweis des Gesagten auch vollständig. Aus den gleichen Zellen der Keimröhre wie die Sperma- tocyten entstehen aber auch die Ovocyten und zwar dadurch, daß diese Zellen in eine lang andauernde Wachstumsperiode eintreten. Daher kann man die Zellen der Keim- und Synapsiszone als indifferente Keimzellen ansehen, welche sich erst nach der Synapsis in männliche oder in weibliche differenzieren. Man kann aber auch die Zellen der Keimregion als Ovo- gonien und die der Synapsisregion sowie die unmittelbar darauffolgenden als junge Ovocyten erster Ordnung auffassen, indem man annimmt, daß die weiblichen Keimzellen auf einem frühen Stadium sich in männliche umdifferenzieren können. Obwohl ich die Berechtigung der ersten Auf- 108 W. Schlcip fassung nicht bestreiten will, habe ich doch bei der Namengebung die zweite vertreten und zwar aus folgenden Gründen : Die hermaphroditischen Indi- viduen von Angiostomum sind nach dein Bau ihres Somas durchaus Weib- chen; daß sie in ihren Keimröhren neben Eiern auch Spermien bilden, erscheint als etwas ganz Sekundäres; daher mag es auch nicht unangebracht erscheinen, ihre Keimdrüse Ovarium zu nennen und die Zellen darin Ovo- gonien und junge Ovocyten, so lange letztere noch nicht durch ihr weiteres Schicksal bekunden, daß sie zu männlichen Keimzellen werden. Auch Maupas und Schneider wählten diese Bezeichnung. Außerdem entstehen aus der Synapsiszone hauptsächlich Ovocyten, wie daraus hervorgeht, daß ich nur einmal die Hodenzone unmittelbar im Anschluß an die Synapsis- zone fand. Vermutlich werden etwa viermal so viel Ovocyten als Sperma- tocyten gebildet ; die Zahl der Spermien reicht dann zur Befruchtung aller Eier aus und es entsteht sogar ein Überschuß an Spermien dadurch, daß, wie wir sehen werden, ein Teil der Ovocyten degeneriert. Doch kann ich mich über das Zahlenverhältnis der beiden Keimzellenarten nicht bestimmt äußern. Schließlich glaube ich deshalb den Ursprung aller Keimzellen der zwittrigen Generation von weiblichen Zellen annehmen zu sollen, weil alle Ovogonien eine Chromosomenzahl besitzen, welche für das weibliche Ge- schlecht als typisch angesehen werden muß; darauf komme ich im theo- retischen Teil zurück. Was bedeuten aber jene Zwischenformen von Zellen bzw. Kernen, welche wir in den sogenannten Übergangsregionen jüngerer Hodenzonen und in der sogenannten Degenerationsregion unterhalb der älteren Samen- bildungszonen an trafen? Eine sichere Erklärung hierfür zu geben ist nicht so leicht, als es anfangs scheint. Die Zwischenformen, welche die Spermatocyten mit den Ovocyten in der Degenerationsregion verbinden, bereiten einer Erklärung geringere Schwierigkeiten. Es kann kaum bezweifelt werden, daß sie aus normalen Ovocyten der Wachstumszone durch Verkleinerung des Zell- und Kern- volumens hervorgegangen sind. Dieser Verkleinernngsvorgang ergreift zunächst die unmittelbar an die Spermatocyten anstoßenden Ovocyten und schreitet dann nach unten in der Keimröhre fort; es muß so eine mehr oder weniger lange Zone von Zellen entstehen, die oben am kleinsten und unten noch am größten sind, so wie man das tatsächlich auch findet. Dabei lösen sich die Zellen von der Rhachis los, die eine Zeitlang dann noch erhalten bleibt. Allerdings könnte man auch annehmen, daß die Kerne der Degenerationszone sich nicht verkleinert haben, sondern auf einem früheren Wachstumsstadium stehen blieben, und zwar die oberen auf einem früheren als die unteren; auch so muß dann eine derartige Zone Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 109 von Zwischenformen zwischen den kleinen Spermatocyten und den großen Ovocyten zustande kommen. Daß sich das aber nicht so verhält, sondern daß die Ovocyten der Degenerationszone sich wirklich verkleinert haben, glaube ich aus folgenden Tatsachen schließen zu müssen: Erstens liegen die Kerne der Degenerationszone viel dichter beisammen, haben also auch viel weniger Plasma als die gleich großen normalen Ovocytenkerne; da in der ganzen in Betracht kommenden Region der Keimröhre keine Kern- teilungen Vorkommen, so kann das nur dadurch zustande kommen, daß die zu jedem Kern gehörende Plasmamenge vermindert wird; ich komme darauf unten zurück. Wenn also der Zellkörper der Ovocyten sich ver- kleinern kann, so ist es nicht unwahrscheinlich, daß dasselbe auch mit dem Kern geschehen kann. Zweitens fanden wir in ziemlich kleinen Ker- nen der Degenerationsregion zuweilen einen unverhältnismäßig großen Nucleolus; es ist wahrscheinlicher, daß dies darauf beruht, daß der Kern sich verkleinerte, der Nucleolus aber nicht oder nicht im gleichen Maße, als darauf, daß der Ovocytenkern klein blieb, der Nucleolus aber den ganz abnormen Umfang annahm. Und schließlich kennt man die Größenab- nahme von Ovocyten auch bei andern Tieren ; Kühn (1908) hat beschrie- ben, daß sich die Nährzellen und ihre Kerne in den Ovarien der Cladoceren in ähnlicher Weise verkleinern. Den Vorgang der Verkleinerung der Ovocyten in der Degenerations- region kann man natürlich nicht unmittelbar beobachten. Die Abnahme der Plasmamenge verläuft beinahe so, als ob die Keimröhrenwand im Be- reich der Degenerationsregion siebartig durchlöchert wäre, so daß das Plasma herausfließt, während die Kerne Zurückbleiben. Selbstverständ- lich soll das nur ein roher Vergleich sein; in Wirklichkeit wird das Plasma wohl verflüssigt und in diesem Zustande aus der Keimröhre in die Leibes- höhle ausgeschieden oder auch innerhalb der ersteren an andre Stellen hingeschafft. Von diesem ganzen Vorgang ist aber nichts als das Ergebnis zu sehen. Daß gleichzeitig die Zellen sich von der Rhachis loslösen und so isoliert werden, auch kernlose Teile des Plasmas dabei abgeschnürt werden, geht schon aus dem früher Gesagten hervor. Bei der Größenab- nahme des Kernes tritt auffallenderweise kein Chromatin in nachweisbarer Form in das Plasma aus, während ein solcher Vorgang neuerdings sehr oft beschrieben wurde ; die Annahme, daß das Chromatin verflüssigt wird und in diesem Zustande aus dem Kern austritt, hat aber nichts Unwahrschein- liches an sich. Auch der Nucleolus nimmt an Größe ab, ohne daß man die abgegebene Substanz im Kernraum oder im Plasma nachweisen kann; höchstens schnürt sich einmal ein kugeliges Körperchen von ihm los (Fig. 58). Etwa gerade so nimmt der Nucleolus aber auch in normalen 110 W. Schleip Ovocyten am Ende der Wachstumszone an Volumen ab, und zwar in noch viel stärkerem Grade. Die Bedeutung der Degenerationszone ist nicht ganz klar. Man könnte vermuten, daß die sich verkleinernden Ovocyten nachträglich zu Sperma- tocyten werden; das kann aber mindestens für die Mehrzahl der in der Degenerationszone vorhandenen Zellen nicht zutreffend sein. Denn letz- tere entwickelt sich dann erst in besonders langer Ausdehnung, wenn die Spermatocyten sich zur ersten Reifungsteilung vorbereiten. Sobald diese aber einmal vor sich geht, findet man wenigstens am unteren Ende der Hodenzone keine oder nur noch wenige junge Spermatocyten, das heißt solche, in denen die Chromosomen noch nicht ausgebildet sind; und außer- dem tragen dann und namentlich später die sich verkleinernden Ovocyten alle Anzeichen einer beginnenden Degeneration an sich. Selbstverständ- lich können diese Zellen auch keine nachträglich heranwachsenden Sperma- tocyten sein, da sonst die eigentliche Hodenzone an Kernen ganz verarmt sein müßte. Der Erfolg der Verkleinerung der Zellen und Kerne in der Degenera- tionszone ist natürlich, daß alles, was oberhalb in der Keimröhre liegt, also vor allem die Hodenzone, rasch nach unten nachrückt ; das kann natürlich nicht die eigentliche Bedeutung des Vorgangs sein. Außerdem wird dabei die Zahl der Eier, die schließlich entstehen könnten, erheblich vermindert. Es ist am wahrscheinlichsten, daß die sich verkleinernden Ovocyten als Nährzellen für die Spermien dienen. Allerdings ist auffallend, daß so viel Material zu diesem Zwecke freigemacht wird; die Degenerationsregion ist nämlich viel länger als die Zone der Spermatocyten. Außerdem gibt es in den Hodenröhren getrenntgeschlechtlicher Nematoden keine solchen Nährzellen. Daher kann die Auffassung der Zellen der Degenerationsregion als Nährzellen der Spermien nur eine vorläufige Hypothese sein, welche durch Untersuchungen an andern Nematodenzwittern geprüft werden muß. Eine andre Bedeutung haben zweifellos jene in Größe und Aussehen zwischen Spermato- und Ovocyten stehenden Zellen, welche sich in .den sogenannten Übergangsregionen jüngerer Hodenzonen finden. Die untere Übergangsregion läßt sich nicht so gut verfolgen, wie die obere, da sich an sie die später entstehende Degenerationszone anschließt. Doch müssen auch für sie die Überlegungen gültig sein, welche im folgenden hinsichtlich der oberen Übergangsregion entwickelt werden. Die Zellen dieser Übergangsregion bleiben als Zvüsehenformen zwi- schen Spermato- und Ovocyten nicht erhalten, da später unverkennbare Spermatocyten unmittelbar an stark herangewachsene Eier angrenzen. Sie degenerieren auch nicht, da ich an ihrer Stelle nie zugrunde gegangene Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 111 Zellen beobachtete. Daher müssen sie entweder zu Ovocyten oder zu Spermatocyten geworden sein. Anfangs glaubte ich. daß man aus dem vorübergehenden Vorhanden- sein der Übergangsformen zwischen Spermatocyten und Ovocyten not- wendig schließen müsse, daß die ersteren nicht nur aus ganz jungen, son- dern auch aus schon mehr oder weniger weit herangewachsenen Ovocyten durch Größenabnahme entstehen. Ich glaube auch jetzt noch, daß es sich tatsächlich so verhält, denn mehrere Tatsachen sprechen für diese Anschauung. Erstens haben wir ja gesehen, daß in der Degenerations- region Ovocyten sich wirklich verkleinern können; zweitens finden wir (Fig. 6) an der Stelle der oberen Übergangsregion, wenn die Samenreifungs- teilungen im Gange sind, die noch am wenigsten weit entwickelten Sperma- tocyten und ferner liegen zu gleicher Zeit auch an der Stelle der unteren Übergangszone einige noch nicht weit entwickelte Spermatocyten. Das spricht natürlich sehr dafür, daß diese sich später als die andern, also nachträglich aus Ovocyten gebildet haben. Wenn diese Umbildung von schon etwas herangewachsenen Eiern in Samenzellen wirklich eintritt, so kann sie aber nur verhältnismäßig wenig Zellen betreffen; denn sonst müßte man feststellen können, daß die älteren Hodenzonen mehr Kerne als die jüngeren enthalten. Diese Feststellung ist aber nicht zu machen, vielmehr scheint die Zahl der Kerne in den Hodenzonen zu variieren. Daher kann ich die Auffassung auch nicht sicher widerlegen, daß der umgekehrte Ent- wicklungsvorgang besteht, d. h. daß junge Spermatocyten, bevor sie sich durch das Auftreten ihrer Heterochromosomen in männlicher Richtung specialisiert haben, nachträglich noch durch Eintritt in die Wachstumsphase zu Ovocyten umbilden können. Auch diese Frage kann also hier nicht endgültig entschieden werden, sondern es müssen die Ergebnisse verglei- chender Untersuchungen an andern Nematodenzwittern abgewartet werden. Aber ein sicheres Ergebnis scheint mir doch aus diesen Beobachtungen hervorzugehen, daß nämlich an der Grenze der Hodenzonen gelegene Zellen nachträglich sich umbilden können. Entweder wandeln sich schon herangewachsene Ovocyten in Spermatocyten um, was das Wahrschein- lichere ist, oder es wachsen Zellen, die durch Verharren auf ihrem ursprüng- lichen Größenstadium die Tendenz zeigten, männliche Keimzellen zu wer- den, nachträglich zu Ovocyten heran. Die theoretische Bedeutung dieses Ergebnisses wird später besprochen werden. h) Vergleich mit andern Zwittern. Ähnlich wie bei Angiostomum liegen die Verhältnisse bei den herma- phroditischen Pulmonaten, da auch hier in ein und derselben Keimdrüse 112 W. Schlei p und von ein und demselben Mutterboden aus Eier und Samenzellen ent- stehen. Durch eine ausführliche Untersuchung von Ancel (1903) sind wir darüber unterrichtet, wie bei Helix pomatia die beiden Keimzellenarten genetisch Zusammenhängen. Die Blindsäcke der Zwitterdrüse sind mit einer einschichtigen Zellage ansgekleidet, aus welcher männliche und weib- liche Keimzellen sowie Nährzellen hervorgehen. Einige Zellen dieser Wandschicht vergrößern sich, und ihr Chromatin nimmt eine andre Ver- teilung an; dadurch entstehen »progerminative, indifferente Zellen«. Diese wandeln sich besonders durch Zunahme des Kernumfangs in »männliche progerminative Zellen« um, welche zwei Vermehrungsteilungen durch- machen, so daß zwei Generationen von Spermatogonien entstehen; die zweite tritt in ein Wachstumsstadium ein und wird damit zu Spermato- cyten. Die übrigen Zellen der Follikelwand ordnen sich unterdessen in zwei Schichten an; aus der inneren gehen Nährzellen hervor, und wenn das geschehen ist, so wandeln sich die Zellen der äußeren Schicht zuerst in »indifferente, progerminative Zellen« um und werden dann hauptsäch- lich durch Vergrößerung ihres Zelleibs zu Ovocyten erster Ordnung; es tritt aber vorher keine Zellteilung ein, so daß man Ovogonien nicht unter- scheiden kann. Den indifferenten Epithelzellen des Ovariums von Helix könnte man die Zellen in der Keimzone der zwittrigen Generation von Angiostomum vergleichen. Doch glaube ich, wie gesagt, diese eher als weibliche Urkeim- zellen ansehen zu sollen ebenso wie die Zellen der Synapsiszone als junge Ovocyten, die sich sekundär in Spermatocyten umwandeln können. Es ist ja auch mindestens nicht ausgeschlossen, daß in der sogenannten Über- gangsregion der Hodenzone Zellen, welche durch den Eintritt in die Wachs- tumsphase als unzweifelhafte Ovocyten gekennzeichnet sind, sich nach- träglich noch in Spermatocyten umbilden. Diese Auffassung wird, wie ich oben ausführte, dadurch gestützt, daß unser Tier seinem ganzen Bau nach ein Weibchen ist und nur durch die in ihm entstehenden Samenzellen zu einem Zwitter gestempelt wird, während Helix pomatia sozusagen ein vollkommenerer Hermaphrodit ist, welcher nicht nur beide Geschlechts- zellenarten in seiner Keimdrüse hervorbringt, sondern auch sowohl männ- liche wie weibliche Ausfiihrwege der Genitalorgane besitzt. Ich möchte mich der Anschauung von Maupas (1900) anschließen, nach welcher die hennaphroditischen Nematoden aus rein weiblichen Individuen stammes- geschichtlich entstanden sind. Wie Maupas gezeigt hat, sind bei diesen Arten die Männchen offenbar verschwunden, oder kommen vielmehr bei den verschiedenen Arten in verschiedener, aber stets sein geringer Anzahl als sogenannte Komplementärmäimchen vor, welche nur noch bei ganz Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) liigrovenosum. 113 wenigen Arten zur Begattung fähig sind. Allerdings beobachtete Maupas bei Rhabditis elegans auch Männchen, welche in ihren Samenröhren Eizellen bilden; es liegt hier vielleicht sozusagen ein Versuch vor, neben den Weib- chen auch die Männchen zu Zwittern phylogenetisch umzubilden. In den Fällen von accidentellem Zwittertum, welche man häufig bei Wirbellosen wie bei Wirbeltieren beobachtet hat, entstehen vielfach auch in der gleichen Keimdrüse Eier und Samenzellen ; es frägt sich, in welchen genetischen Beziehungen hier die beiden Keimzellenarten zueinander stehen. Ich möchte auf die diesbezüglichen Angaben in der Literatur an dieser Stelle nicht weiter eingehen; es sei nur bemerkt, das Kuschake- witsch (1910) in seiner großen Arbeit über die Entwicklung der Kenn- drüsen von Rana esculenta das gelegentliche Vorkommen von Eiern im Hodenparenchym der Frösche darauf zurückführt, daß einige Ovocyten als Reste des verschwindenden weiblichen Gewebes der »intermediären« Keimdrüse in jenes Embryonalgewebe zu liegen kommen, welches die Samenzellen hervorbringt. Es stammen also bei diesen Zwittern die beiden Keimzellenarten aus verschiedenen Quellen. Dasselbe ist überhaupt die Regel für die große Mehrzahl der normaler- weise zwittrigen Tiere, indem sich schon mehr oder weniger frühzeitig während der Embryonalentwicklung die Anlagen von Hoden und Ovarien sondern. Die Differenzierung findet also auf dem Stadium früher Urkeim- zellgenerationen statt. Nach 0. Hertwig (1880) entstehen bekanntlich bei Sagitta aus jeder der beiden ersten Urgeschlechtszellen bei ihrer Teilung je eine Ureizelle und eine Ursamenzelle. Die hermaphroditischen Tiere bilden also hinsichtlich des Zeitpunkts, in welchem sich die männlichen und weiblichen Keimzellen differenzieren, eine Reihe. An deren Anfang steht etwa Sagitta , an deren Ende die parasitische Generation von Angio- stomum, indem hier die Spermatocyten aus Zellen entstehen, welche wir als Ovocyten aufgefaßt haben. Falls es richtig ist, daß die freilebenden Nematodenzwitter, wie Mau- pas angibt, nur einmal Samenzellen bilden, so verlangt das abweichende Verhalten von Angiostomum eine Erklärung, die sich vielleicht aus der parasitischen Lebensweise desselben ergibt, Maupas hat nämlich die merk- würdige Tatsache festgestellt, daß bei den freilebenden, zwittrigen Nema- toden etwa 3/4 bis 2/3 aller Eier unbefruchtet bleiben und zugrunde gehen, da viel weniger Samenzellen als Eier erzeugt werden. Daraus er- gibt sich anscheinend, daß die Einrichtung des Zwittertums gar nicht vor- teilhaft für die Art ist. Mag sich das wirklich so verhalten oder nicht, so ist es für Angiostomum jedenfalls von Vorteil, wenn mehrmals Spermien gebildet werden; denn nun können offenbar alle Eier befruchtet werden 8 0 Archiv f. Zellforschung. VII. 114 W. Schleip und die Vermehrungsziffer wird dadurch erhöht. Man kann nun vielleicht vermuten, daß die 'Wiederholung der Spermabildung eine mit dem Para- sitismus verknüpfte Erwerbung ist, welche die durch den letzteren erhöhte Vernichtungsziffer wieder ausgleicht1). 2. Die Entstehung der reifen Spermien aus den Spermatocyten erster Ordnung. a) Die Entwicklung der Chromosomen in den Spermatocyten. Bevor wir die eigenartig verlaufende Samenreifung besprechen, sei daran erinnert, daß erstens in den Ovocyten stets sechs Doppelchromo- somen auftreten ; falls die Einheiten eines oder mehrerer derselben während der Prophase sich trennen, so sind sie doch in der Äquatorialplatte stets wieder vereinigt; und daß zweitens alle Chromosomen bei beiden Eirei- fungsteilungen sich vollkommen gleich verhalten. Es war auch nicht zu erkennen, daß von den Chromosomen der Ovocyten einige sich regelmäßig- früher entwickeln als andre. Das Plasma der Spermatocyten bildet anfangs im allgemeinen ein Syncytium. doch sind Zollgrenzen als feine Linien hier und da deutlich zu erkennen. Später kugeln sich die Zellen ab, so daß sie sich voneinander trennen und Lücken zwischen ihnen entstehen. Das Plasma ist anfangs in der ganzen Zelle noch gleichförmig und ziemlich dicht gebaut. Schon vor der Auflösung der Kernmembran treten in dem Plasma helle Stellen auf. welche wie Vacuolen aussehen. Nach dem Schwunde der Kernmem- bran findet man die Chromosomen in einem dunkelfärbbaren Plasma, welches die Stelle der hellen Kernvacuole eingenommen hat, und von welcher zarte Stränge von ebenso färbbarem Plasma nach der Zellober- fläche ziehen. Zwischen letzteren liegen nun die oben genannten hellen Stellen, welche von einer beinahe homogen erscheinenden Substanz ge- bildet werden; diese liefert den Zellkörper der reifen Samenzellen (vgl. Fig. 62, 68, 71, 72, 80, 73 bis 76). In den jungen Spermatocyten findet sich stets ein mäßig großer Nucleolus, der sich stark mit Eisenhämatoxylin und schwach mit Dela- FiELDSchem Hämatoxvlin färbt. Sein weiteres Verhalten wird unten be- sprochen werden. Das Chromatin bildet anfangs unregelmäßig geformte und meist auch unregelmäßig verlaufende Stränge (Fig. 7 Sp.c); doch zeigen sie früher oder später oft eine allerdings nicht sehr deutliche polare Anordnung (Fig. 61). Es ist jetzt noch nicht zu erkennen, wie viel solcher Stränge x) Ygl. die Anmerkung auf S. 99. Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 115 vorhanden sind. Später treten die ersten Chromosomen auf, und zwar erscheint zuerst nur eines, indem sich einer der Stränge verkürzt, verdichtet und dabei dunkler färbt, bis aus ihm ein meistens stäbchenförmiges Gebilde entstanden ist (Fig. 60 bis 62). Ich habe dieses vorzeitig auftretende Chromosom bei vielen Tieren und stets in einer sehr großen Zahl von Kernen gefunden, ferner bei allen angewandten Färbeniethoden, so daß das regelmäßige Vorkommen dieses Gebildes außer Frage steht. Mit der gleichen Regelmäßigkeit beobachtet man in andern Kernen, welche zwei- fellos ein älteres Stadium darstellen, zwei solcher Gebilde (Fig. 63 bis 65). Nach dem ganzen Verlauf der Chromosomengeschichte handelt es sich dabei um zwei »Heterochromosomen «, und ich habe schon früher erwähnt, daß das Vorhandensein von einem oder von zwei Heterochromosomen das sicherste Kennzeichen der jungen Spermatocyten erster Ordnung ist. Es liegen schon zahlreiche Beobachtungen darüber vor, namentlich bei Insekten, daß die “Idiochromosomen” oder das accessorische Chromosom sich vor den gewöhnlichen Chromosomen verdichten oder sogar während der ganzen Wachstumsperiode der Spermatocyten verdichtet bleiben. Wäh- rend aber z. B. bei den Coleopteren nach Stevens (1906) und den He- mipteren nach Payne (1909) die kompakten Heterochromosomen in vielen Fällen in ein sogenanntes Plasmosom eingelagert sind, ist davon bei Angio- stomum nichts zu sehen; die Heterochromosomen können sich hier an jeder Stelle des Kernraums finden, doch ist nicht zu verkennen, daß das zuerst erscheinende häufiger als an andern Stellen dicht an der Kernwand und in der Nähe des Kernkörperchens liegt. Von Bedeutung ist ferner die Tatsache, daß die beiden Heterochromosomen von ihrem ersten Erscheinen an niemals eine Längs- oder Querteilung zeigen. Erst nach ihnen entstehen die andern Chromosomen. Sie entwickeln sich ebenfalls aus den z. B. in Fig. 61 sichtbaren Chromatinsträngen durch Verkürzung und Verdichtung und unterscheiden sich von den Hetero- chromosomen dadurch, daß sie, nachdem sie sich etwas verkürzt haben, deutliche Doppelfäden sind (Fig. 66). Durch weitere Zusammenziehung entstehen aus ihnen mannigfaltig gestaltete Chromosomen, wie doppelte Kügelchen oder Würfel, winkelförmig geknickte Stäbchen, in der Mitte eingekerbte Stäbchen, Ringe oder Kreuze (Fig. 66 bis 70); namentlich die zuletzt genannte Form gleicht den in den Ovocyten vorhandenen Chromo- somen in Gestalt und Größe vollständig (vgl. Fig. 69 und 34). Alle diese nach den beiden Heterochromosomen auftretenden gewöhnlichen Chromo- somen zeigen durch ihren Bau, daß sie im Gegensatz zu den ersteren zwei- wertig sind. Schon in diesem Stadium der Prophase kann man die Chromosomen 8* 116 W. Schleip sehr oft zählen, und zwar fand ich, von wenigen Ausnahmen abgesehen, welche später besprochen werden, stets sieben. Davon sind fünf bivalent und zwei univalent; die letzteren sind die Heterochromosomen (Fig. 67 und 68 Hj u. H2). Selbstverständlich ist die Zweiwertigkeit der fünf ge- wöhnlichen Chromosomen nur dann bei allen zu erkennen, wenn alle gün- stig gelagert sind; auch wird sie bei allen immer schwerer feststellbar, wenn die Chromosomen sich weiter verdichten und verkleinern (Fig. 70 bis 72). Bei der Verdichtung eilen die Heterochromosomen auch weiterhin den andern voraus (Fig. 67). In der Äquatorialplatte (Fig. 73 bis 75) kann man die sieben Chromosomen stets mit großer Deutlichkeit erkennen, aber hier ist der Unterschied zwischen den einwertigen Heterochromosomen und den zweiwertigen andern in der Kegel nicht mehr zu sehen, wenigstens bei Polansicht, während er bei schräger Ansicht manchmal gut zum Vor- schein kommt (Fig. 76). Die Zahl von sieben Chromosomen war so oft und mit so vollständiger Sicherheit festzustellen, daß es mich sehr überraschte, als ich in manchen Spermatocyten ebenso deutlich nur sechs Elemente antraf. In einem In- dividuum enthielt eine Hodenzone Spermatocyten, welche alle nur sechs Chromosomen auf wiesen, aber alle sechs waren auch deutlich bivalent. In manchen von diesen Kernen ist ein Doppelchromosom den andern in der Verdichtung deutlich voraus (Fig. 77 H ), in andern Kernen ist eines so deutlich in seine zwrei Einheiten zerlegt, daß man auch von zwei Einzel- chromosomen sprechen könnte (Fig. 78 H ); in beiden Fällen handelt es sich zweifellos um die Heterochromosomen. In der zweiten Keimröhre dieses Tieres waren nur fertige Spermien vorhanden. In einigen andern Würmern habe ich neben Spermatocyten mit sieben Chromosomen aus- nahmsweise, aber nur ganz selten solche mit sechs gefunden (Fig. 79), darunter auch einen Kern, in welchem neben den sechs Chromosomen auch ein Nucleolus lag (Fig. 80 N). Da ich diese Kerne neben andern mit sieben Chromosomen zu Anfang der Untersuchung zu sehen bekam, wurde mir die Deutung der Chromatinverhältnisse zuerst recht schwer. Wie die Samenreifungsteilungen bei den Spermatocyten mit sechs Chromosomen verlaufen, kann ich nicht sicher sagen, vermute aber ebenso wie bei den andern, indem sich schließlich die beiden hier vereinigten Heterochromo- somen doch voneinander trennen. Es scheint mir nämlich, daß die Zahl von sieben Chromosomen in den Spermatocyten erster Ordnung nur dadurch zustande kommen kann, daß von den zwölf Einzelchromosomen, die in den Ovogonien vorhanden sind, nur zehn sich paaren, während die beiden andern getrennt bleiben oder sich wenigstens vor der Ausbildung der Spermatocyten wieder voneinander Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rliabdonema) nigrovenosum. 117 trennen; es sind das natürlich die beiden einwertigen Heterochromosomen. In seltenen Fällen sind letztere länger miteinander vereinigt, so daß man dann sechs Doppelchromosomen findet. Man wird dann kaum bezweifeln können, daß, wie oben schon erwähnt, dasjenige der Doppelchromosomen aus den beiden Heterochromosomen besteht, welches in der Verdichtung am weitesten vorgeschritten ist oder dessen Einheiten am deutlichsten ge- trennt sind. Gerade der Umstand , daß hier zwei Chromosomen bald ganz getrennt, bald gepaart sind, scheint mir ein Beweis dafür zu sein, daß die fünf Doppelchromosomen in den Spermatocvten und die sechs in den Ovocyten tatsächlich durch paarweise Vereinigung von Einzel- chromosomen entstanden sind ; die geschilderten Beobachtungen dürften überhaupt eine weitere Stütze für die Konjugationshypothese im all- gemeinen bilden. Aber auch hier läßt sich nicht sicher entscheiden, wie sich die Einzel- chromosomen im genaueren gepaart haben. Wenn wir uns erinnern, daß die fünf Doppelchromosomen durch Verkürzung aus einem Fadenpaar hervorgehen, in welchem die Einzelfäden parallel liegen, und wenn wir weiter bedenken, daß die Einheiten der fünf Doppelchromosomen Einzel- chromosomen sind, da sie den Heterochromosomen entsprechen, so liegt allerdings die Annahme sehr nahe, daß die Einzelchromosomen in den Spermatocyten parallel konjugierten. Aus der Chromosomenform in der Prophase der Ovocyten scheint aber hervorzugehen, daß dort eine endweise Konjugation nicht ausgeschlossen ist. Daher möchte ich aus meinen Be- funden um- schließen, daß bei Angiostomum die Art und Weise der Chromo- somenkonjugation nicht festzustellen ist. Es bleibt nun noch ein Einwand zu besprechen übrig: Der Umstand, daß in den Spermatocyten bald sieben, bald sechs Chromosomen vorhanden sind, könnte die Meinung berechtigt erscheinen lassen, daß es sich bei dem siebenten Chromosom tatsächlich um den Nucleolus handelt. Darüber ist folgendes zu bemerken: Wenn die Heterochromosomen erscheinen, nimmt das Kernkörperchen rasch an Größe und Färbbarkeit ab (doch kann man es auch später noch stets mit Eisenhämatoxylin dunkel färben). Nach dem Auftreten auch der übrigen Chromosomen ist der Nucleolus dann in der Regel verschwunden, in andern Fällen aber bleibt er, wie auch in den Ovocyten, noch längere Zeit erhalten ( N , Fig. 67, 71 und 80) und kann dabei in mehrere Stücke zerfallen sein ( N , Fig. 70). Wenn die Chromoso- men dann schon stark verdichtet und verkleinert sind, und das Präparat stark mit Eisenhämatoxylin gefärbt ist, so kann es allerdings oft unmög- lich sein, den Nucleolus von einem Chromosom sicher zu unterscheiden; 118 W. Schleip bei Färbung mit DELAFiELüschem Hämatoxylin aber erscheint der Kern- körper viel blasser als die Chromosomen und kann mit diesen nie ver- wechselt werden (Fig. 71). Ebenso verhält es sich, wenn bloß sechs Chro- mosomen vorhanden sind (Fig. 80). Daher ist es ganz ausgeschlossen, daß eines der Chromosomen vom Nucleolus stammt. b) Die Samenreifungsteilungen. Die kleinen Chromosomen namentlich der zweiten Reifungsteilung treten zwar am schärfsten bei Anwendung der Eisenhämatoxylinmethode hervor, aber diese hat den Nachteil, daß sie im Plasma zuweilen Körnchen zum Vorschein bringt, welche in ihrer Größe den Centriolen oder den Chro- mosomen gleichen können. Es kann sich dabei nicht um Gebilde handeln, welche regelmäßig sich in bestimmter Zahl vorfinden, da sie manchmal fehlen, in andern Präparaten aber massenhaft auftreten und zwar in allen Zellen des Schnittes; es ist ja bekannt, daß das Vorkommen solcher Granu- lationen die Folge von nicht genügender Entfärbung ist. Um durch die- selben nicht getäuscht zu werden, mußte ich mich bei der Untersuchung der Samenreifungsteilungen hauptsächlich an Präparate halten, welche mit DELAFiELüschem Hämatoxylin gefärbt sind und in welchen die Chro- mosomen zwar blasser erscheinen, aber mit andern Zelleinschlüssen nicht verwechselt werden können. Bei der Betrachtung der Abbildung wird es auffallen, daß die Spindelfasern nur undeutlich oder gar nicht sichtbar sind (die Centrosomen treten der angewandten Färbemethode wegen nicht hervor). Vermutlich sind die achromatischen Strukturen in den Mitosen der Samenzellen besonders schwer zu fixieren; denn die Spindelfasern bei den Teilungen der Ovogonien, Ovocyten und Furchungszellen sind in den gleichen Präparaten sehr gut zu sehen. Die folgende Beschreibung bezieht sich nur auf das Verhalten der- jenigen Spermatocyten, in welchen die beiden Heterochromosomen nicht gepaart sind ; bezüglich der Spermatocyten mit sechs Doppelchromosomen vergleiche Seite 116. Erste Reifungsteilung. Die Äquatorialplatte der ersten Reifungsteilung (Fig. 73 bis 75) haben wir schon kennen gelernt; wie schräge Ansichten derselben zeigen (Fig. 76), stellen sich die fünf Doppelchromosomen in ihr so ein, daß die Spalte in ihnen in der Äquatorialebene der Spindel liegt. Diese Spalte trennt die beiden miteinander vereinigten Einzelchromosomen, aber nicht die Längshälften jedes derselben. Das ist daraus zu schließen, daß die beiden Heterochromosomen, wenn sie ausnahmsweise vereinigt sind, ein Das Verhalten d. Cliromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 119 Doppelchromosom bilden, das ebenso wie die andern fünf aussieht. Daher muß die erste Reifungsteilung für diese letzteren eine Reduktionsteilung sein. Aus diesem Grunde halte ich es für wahrscheinlich, daß es sich bei der Eireifung ebenso verhält (siehe S. 96). Die beiden Heterochromosomen liegen in der Äquatorialplatte bald nebeneinander, bald weiter entfernt. Wie sie sich durchteilen, habe ich zwar nicht beobachten können, aber aus der in den Spermatocyten zweiter Ordnung vorhandenen Chromo- somenzahl geht sicher hervor, daß sich jedes von ihnen teilt. Die Hetero- chromosomen unterscheiden sich von den andern also dadurch, daß sie zunächst eine Äquationsteilung durchmachen. Seitliche Ansichten von Metakinesisstadien (Fig. 81 und 82) zeigen deutlich, daß sich dabei auf jeder Seite zwei Chromosomen verspäten, und man wird kaum fehlgehen, wenn man annimmt, daß diese die Spalthälften der Heterochromosomen sind. Denn auch bei andern Tieren, wo man sie an ihrer Größe und Form von den andern Chromosomen leicht unterscheiden kann, zeigen sie dieses Verhalten. Die beiden Heterochromosomen jedes Tochterkerns rücken nicht in gleicher Höhe gegen die Spindelpole, sondern häufig wenigstens bleibt das eine hinter dem andern zurück. Ich wage nicht zu entscheiden, ob das eine zufällige Erscheinung ist, da ja auch sonst die Tochterchromo- somen manchmal nicht ganz gleichzeitig wandern, oder ob sich dadurch wieder e#i ähnlicher Unterschied zwischen den beiden Heterochromosomen kundgibt, wie er sich schon durch ihr ungleichzeitiges Erscheinen in der Prophase offenbarte und später noch auffälliger hervortreten wird. Später vereinigen sich aber alle Chromosomen an den Spindelpolen, so daß jede Spermatocyte zweiter Ordnung wieder sieben erhält (siehe unten). Anfangs sind die Tochterkerne noch durch einen Strang dunkel gefärbten Plasmas verbunden, den Rest der undeutlichen Spindel (Fig. 83); nach dessen Durchtrennung erfolgt auch die Teilung des Zellkörpers (Fig. 84). Zweite Samenreifungsteilung. Ein interkinetisches Ruhestadium des Chromatins kommt nicht vor, vielmehr bereiten sich die Chromosomen sofort zur zweiten Reifungstei- lung vor, welche nun im Zusammenhänge mit den Vorgängen während der Ausbildung der Spermien aus den Spermatiden den Schlüssel zum Ver- ständnis des ganzen vorhergehenden Verhaltens des Chromatins liefert. Bei der Vorbereitung zur zweiten Mitose rücken die Chromosomen wieder etwas auseinander, so daß man sie zählen kann. In Fig. 85 sieht man zwei Spermatocyten zweiter Ordnung, ihrer Lage nach offenbar Schwester- zellen ; man erkennt in der einen deutlich, in der andern infolge der weniger günstigen Lage der Chromatinelemente etwas schwieriger je sieben Chro- 120 W. Schleip mosomen. Es geht daraus hervor, daß die erste Samenreifungsteilung wirklich so verlief, wie sie oben geschildert wurde. Zwei von den Chromo- somen sind ungeteilt, die andern deutlich gespalten; es ist kaum zu be- zweifeln, daß die letzteren die gewöhnlichen Chromosomen sind, die andern die Heterochromosomen. Später ordnen sich alle wieder in einer Ebene an. wobei man dann stets die fünf geteilten und die beiden ungeteilten Chromosomen deutlich sehen kann; letztere können wie bei der ersten Reifungsteilung an verschiedenen Stellen der Äquatorialplatte liegen (Fig. 86 und 87). In manchen Fällen sind einige oder alle Spalthälften der fünf gewöhnlichen Chromosomen, schon bevor die Metakinesis begon- nen hat, auseinandergetreten, so daß man in der Äquatorialplatte außer den beiden ungeteilten Heterochromosomen zehn Einzelchromosomen sieht, welche mehr oder weniger deutlich paarweise einander genähert sind (Fig. 87). Wie die zweite Reifungsteilung verlaufen wird, ist aus diesen Vor- gängen schon zu erraten: Jede Tochterzelle erhält je eine Spalthälfte der fünf gewöhnlichen Chromosomen und ein ungeteiltes Heterochromosom. Die beiden Tochterplatten zeigen denn auch bei Polansicht deutlich sechs Chromosomen (Fig. 88 und 89; die beiden Tochterplatten liegen in ver- schiedenen Ebenen, was durch verschieden starke Tönung ihrer Chromo- somen angedeutet wurde). In einem Falle fand ich in der einen Gruppe nur fünf, in der andern aber sieben Chromosomen; allerdings liegt von letzteren eines näher an der ursprünglichen Äquatorialebene als die andern sechs (Fig. 90); hier wären also offenbar beide Heterochromosomen aus- nahmsweise in ein und dieselbe Tochterzelle geraten (vgl. unten). Aus dem oben gesagten und dem eben besclu’iebenen Vorgang ist zu schließen, daß die Heterochromosomen die Reduktionsteilung erst bei der zweiten Reifungsteilung durchmachen. Ein ungleiches Verhalten der ge- wöhnlichen und der Heterochromosomen hinsichtlich der Art der Teilung ist auch sonst noch beobachtet; so findet z. B. Montgomery (1910) das- selbe bei Euschistus (Hemiptera). Seitliche Ansichten der zweiten Reifungsteilung zeigen, daß sich auch hier Chromosomen bei der Wanderung nach den Spindelpolen verspäten, aber nur eines auf jeder Seite (Fig. 91); auch hier sind das wohl zweifellos die beiden Heterochromosomen. Von nun an verhalten sich diese ver- schieden. In der einen vereinigen sich schließlich alle Chromosomen mit Einschluß des Heterochromosoms zu einem Klümpchen, aus dem der Kern der Spermatide wird. In der andern bilden aber nur die fünf ge- wöhnlichen Chromosomen den Kern, während das zurückgebliebene Hetero- chromosom in der Nähe der Stelle liegen bleibt, wo die Schwesterzellen Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 121 längere Zeit noch miteinander Zusammenhängen (Fig. 92). Es ist anfangs mit dem Kern der Spermatide, in welcher es liegt, durch einen Strang dunkel gefärbten Plasmas verbunden, den Rest der Spindel (Fig. 93). Wie das Schicksal jener Spermatide sich gestaltet haben würde, in welche sieben Chromosomen eingetreten sind (Fig. 90), kann man natürlich nicht sicher sagen; wenn von diesen auch eines ganz Zurückbleiben würde, so käme das gleiche Ergebnis wie in normalen Fällen zustande. c) Ausbildung der Spermien. Die Schwesterspermatiden bleiben während ihrer Umbildung in die Spermatozoen noch längere Zeit miteinander im Zusammenhang, wodurch die Deutung der Bilder sehr erleichtert wird. Zunächst sondert sich in jeder Zelle das oben erwähnte, hell gefärbte Plasma von dem dunkeln; letzteres sammelt sich da an, wo die beiden Schwesterzellen Zusammen- hängen, während das helle Plasma distalwärts verlagert wird; beide Zellen durchlaufen diese Veränderungen oft nicht gleichzeitig (Fig. 93 und 94). Darauf löst sich das helle Plasma, in welchem der Kern liegt, von dem dunkeln los, was ebenfalls häufig nicht gleichzeitig bei den Schwester- spermatiden geschieht (Fig. 95), und schließlich findet man die Sperma- tiden, deren Zellkörper also nur von dem hell färbbaren Plasma gebildet wird, isoliert, während die aus dem dunkeln hervorgegangenen Restkörper oft dauernd oder längere Zeit miteinander vereinigt bleiben (Fig. 9G). Die Bildung ähnlicher Restkörper oder Cytophore ist auch von andern Nema- toden bekannt, nämlich von Ascaris megalocephala durch van Beneden und Julin (1884), 0. Hertwig (1890), A. Mayer (1908) u. a. und von Ascaris canis durch Marcus (1906). Wie verhält sich unterdessen das in der Nähe der ursprünglichen Äquatorialebene zurückgebliebene Heterochromosom? Es kommt in den dunkeln Teil des Plasmas zu liegen, in die Nähe der Grenze der beiden Spermatiden (Fig. 93 bis 95), und wenn die Spermien sich vom Restkörper loslösen, bleibt es in diesem und ist hier stets nachweisbar (Fig. 96). Trennen sich die beiden Restkörper voneinander, so findet man natürlich einige mit einem dunkeln Körnchen, dem ansgestoßenen Heterochromo- som, und andre ohne ein solches. Von den fertigen Spermien sei nur soviel erwähnt, daß ihr Kern an- fangs bläschenförmig ist, später aber homogen wird ; in Eisenhämatoxylin- präparaten sieht man neben dem Kern das Centriol (Fig. 97 und 98). Die fertigen Spermien sind verschieden groß, doch kann man nicht etwa nur zwei Größensorten unterscheiden, sondern es kommen zwischen den größten und den kleinsten Übergänge vor, wie schon ans Fig. 97 und 98 hervorgeht. 122 W. Sclileip Daher kann man den Größenunterschied der Spermien nicht darauf zurück- fiihren, daß in der einen Art sechs, in der andern nur fünf Chromosomen vorhanden sind, vielmehr wird der Grund dafür darin zu suchen sein, daß in manchen Spermatiden die Menge des hellen Plasmas eine größere oder die Sonderung des hellen Plasmas vom dunkeln eine vollständigere ist als in andern. Da das helle Plasma den Körper der Samenzellen liefert, muß dieser daher verschieden groß ausfallen. Größenunterschiede der Spermien sind auch bei Ascaris megalocephala von Scheben (1905) und A. Mayer (1908) beschrieben worden. Das theoretisch wichtigste an dem ganzen Vorgänge der Samenbildung ist zweifellos die Entstehung von zwei Spermienarten, von welchen die eine ein Chromosom weniger hat als die andre. Dieses Ergebnis wird da- durch herbeigeführt, daß in einer von den beiden Schwesterspermatiden das Heterochromosom sich mit den gewöhnlichen Chromosomen schließlich vereinigt, in der andern aber mit dem Restkörper abgestoßen wird. Das ist eine ebensolche »Regulation« der Chromosomenzahl, wie sie nach von Baehr und Morgan in den zu Männchen werdenden Eiern der Aphiden und Phylloxeriden eintritt. Wie schon eingangs erwähnt, konnten die beiden genannten Autoren aber nicht feststellen, wie die Ausstoßung oder das Verschwinden der Heterocliromosomen in diesen Eiern vor sich geht. Bei Angiostomum nigrovenosum, wo diese »Regulation« der Chromosomen- zahl während der Spermatogenese eintritt, war es natürlich leichter den Vorgang zu verfolgen, da man diese Stadien in manchen Präparaten häufig findet. III. Die Chromosomen während der Embryonalentwicklung der getrenntgeschlechtlichen Generation. Wie wir sahen, treten in den weiblichen Pronucleus stets sechs Chro- mosomen ein, während die reifen Samenzellen entweder sechs oder fünf enthalten. Die Erwartung, daß die Embryonen daher teils zwölf, teils elf Chromosomen besitzen, bestätigte sich vollauf. Es schien mir nicht nötig zu sein, den ganzen Furchungsprozeß genau zu verfolgen, nachdem vir denselben schon durch Goette (1882) und Ziegler (1895) kennen und es sich gezeigt hat, daß hier die Furchung im wesentlichen ebenso verläuft wie nach zur Strassen (1895), Zoja (1896) und Boveri (1899) bei Ascaris megalocephala. Es ergab sich nun, daß die Chromosomenzahl wie bei andern Nematoden und wie bei manchen In- sekten in den somatischen Zellen sich erhöht und zwar verdoppelt. Das geschieht nicht schon bei der ersten Teilung der somatischen Zellen nach ihrer Trennung von der Keimbahn; denn beim zweiten Teilungsschritt Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 123 sind in beiden Furchungszellen noch gleichviel Chromosomen zu zählen. Wenn aber z. B. die beiden ersten Ectodermzellen ( A und B nach der BovERischen Bezeichnung) sich zur Teilung vorbereiten, so hat sich in ihnen die Chromosomenzahl verdoppelt. Dagegen bleibt in der Kehnbahn stets die ursprüngliche Zahl von elf oder zwölf erhalten. Bei dieser Ver- doppelung der Chromosomenzahl tritt nichts ein, was man mit der bei Ascaris megalocephala vorkommenden Chromatindiminution vergleichen könnte. Ein Zerfall der Sammelchromosomen — denn als solche müssen wir die in der Keimbahn vorkommenden Chromatineinheiten ansehen — in ihre beiden Teile kann abnormerweise schon während der Eireifung eintreten (vgl. S. 95). Zunächst mögen die Abbildungen besprochen werden, welche nach Schnitten durch Embryonen mit elf bzw. 22 Chromosomen gezeichnet sind. Fig. 99 zeigt die beiden Centrosome kurz vor der Ausbildung der ersten Furchungsspindel und zwischen ihnen die beiden Vorkerne; in dem einen, natürlich dem weiblichen, liegen sechs Chromosomen, während der andre, der männliche, neben zwei kleinen, kugeligen Nucleolen nur fünf Chromosomen enthält. Auch in der fertig entwickelten, ersten Furchungs- spindel (Fig. 100) kann man zuweilen die beiden elterlichen Chromosomen- gruppen deutlich unterscheiden und feststellen, daß die eine aus fünf und die andre aus sechs Chromosomen besteht. In andern Fällen haben sich aber die beiden Gruppen inniger miteinander vereinigt, so daß man nur erkennen kann, daß im ganzen elf Elemente vorhanden sind ; Fig. 101 zeigt eine solche Äquatorialplatte. Ein Kern in Prophase von einem Zwei- zellenstadium ist in Fig. 102 abgebildet; man erkennt auch hier neben zwei kleinen, kugeligen Nucleolen deutlich elf Chromosomen. Einer Bla- stula sind Fig. 103 und 104 entnommen, die erstere zeigt den Kern der Urkeimzelle mit elf Chromosomen, die andre den Kern einer somatischen Zelle mit 22 Chromosomen. Kerne von Embryonen mit zwölf bzw. 24 Elementen sind in Fig. 105 bis 108 abgebildet. Die erste dieser Zeichnungen gibt die beiden Vorkerne wieder, welche je sechs Chromosomen enthalten; die Centrosomen konnten nicht abgebildet werden, da sie oberhalb bzw. unterhalb der Kerne liegen. Fig. 106 a und b zeigen die in Prophase befindlichen Kerne eines Zwei- zellenstadiums; jeder enthält sechs Chromosomen. Älteren Stadien sind die beiden letzten Abbildungen entnommen, und zwar zeigt Fig. 107 die zwölf Elemente der Äquatorialplatte einer Kehnbahnzelle, während in Fig. 108 die 24 Chromosomen einer somatischen Zelle deutlich zu erkennen sind. Es muß nun noch hinzugefügt werden, daß ich niemals in ein und 124 W. Sckleip demselben Embryo Zellen mit verschiedener Chromosomenzahl feststellen konnte, abgesehen von der Verschiedenheit, welche durch den in den soma- tischen Zellen vorkommenden Zerfall der Sammelchromosomen bedingt ist. Daher dürfte zur Genüge festgestellt sein, daß es zwei hinsichtlich der Chromosomenzahl verschiedene Arten von Embryonen der getrennt- geschlechtlichen Generation gibt. Da bei der Spermatogenese gleichviel Spermien mit sechs bzw. fünf Chromosomen entstehen müssen, so ist auch zu erwarten, daß gleichviel Embryonen beider Arten Vorkommen. Das konnte ich aber nicht feststellen, da nur verhältnismäßig sehr wenige Kerne der Embryonen die Zählung der Chromosomen erlauben. Bisher konnte ich in keinem reifen Tier der getrenntgeschlechtlichen Generation die Chromosomenzahl feststellen; daher kann erst der zweite Teil dieser Untersuchungen den Beweis liefern, daß die Embryonen mit elf Chromo- somen zu Männchen und die andern zu AVeibchen werden; allerdings glaube ich, daß man das nach den vielen Beobachtungen an andern Tieren schon jetzt nicht bezweifeln kann. AA’ährend wir in den Äquatorialplatten der Ovogonien häufig deutlich vier kleinere und acht größere Chromosomen erkennen konnten, sind solche konstante Größenunterschiede weder in den Ovoeyten und Samenzellen, noch in den Kernen der Embryonen feststellbar. So müssen wir also schließen, daß bei manchen Tieren Größenunterschiede der Chromosomen nur während bestimmter Phasen des gesamten Chromatincyklus vorhan- den oder wenigstens einigermaßen sicher erkennbar sind. Auch sei noch hinzugefügt, daß auch während der Furchungsteilungen keine Chromoso- men bei der Wanderung an die Pole Zurückbleiben; wenigstens geschieht das nicht so regelmäßig, daß man es mit dem Zurückbleiben der Hetero- chromosomen während der Spermatogenese vergleichen könnte. Theoretischer Teil. I. Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse. Derjenige Teil des Chromatincyklus von Angiostomum , über welchen in dieser Mitteilung berichtet werden konnte, verläuft also folgender- maßen : In den Ovogonien der zwittrigen Generation sind zwölf Chromosomen vorhanden, wobei häufig vier kleinere und acht größere deutlich unter- schieden werden konnten, während entsprechende konstante Größenver- schiedenheiten in andern Phasen des Chromatincyklus nicht zu erkennen waren. Aus der letzten Ovogoniengeneration gehen Ovoeyten erster Ord- nung hervor, welche ein Synapsisstadium und ein langandauerndes Wachs- Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 125 tumsstadium durchlaufen, worauf sich aus ihrem Kern sechs Doppelchro- mosomen entwickeln, welche durch paarweise Konjugation der zwölf Einzelchromosomen entstanden sein müssen. Darauf folgen zwei Rei- fungsteilungen, in welchen sich alle Chromosomen gleich verhalten; die erste derselben muß man als die Reduktionsteilung auffassen. In den weiblichen Pronucleus treten sechs einwertige Chromosomen ein. Die Spermatocyten entstehen aus den Zellen unmittelbar unterhalb der Synapsiszone, ihdem diese nur ganz wenig heranwachsen. Nachträg- lich können entweder einige dieser zu Spermatocyten bestimmten Zellen heranwachsen und Ovocyten werden, oder es können umgekehrt schon etwas herangewachsene Ovocyten durch Größenabnahme zu Spermato- cyten sich umbilden. Obwohl der letztere Vorgang aus den im speziellen Teil erörterten Gründen wahrscheinlicher ist, kann man doch nicht ent- scheiden, welcher Vorgang tatsächlich eintritt. In den Spermatocyten erster Ordnung erscheint zuerst ein Hetero- chromosom, darauf ein zweites; beide sind einwertig. In seltenen Fällen können sie gepaart sein. Erst danach entwickeln sich fünf Doppelchromo- somen, durch paarweise Verschmelzung aus den übrigen zehn Einzel- chromosomen entstanden. Die erste Reifungsteilung führt die Zahlen- reduktion der gewöhnlichen Chromosomen durch, während jedes Hetero- chromosom äqual geteilt wird; dabei verspäten sich letztere während der Metakinese. In den Spermatocyten zweiter Ordnung liegen also wieder sieben Chromosomen, zwei Heterochromosomen und fünf gewöhnliche, welch letztere sich alsbald wieder zur Teilung vorbereiten. Die zweite Rei- fungsteilung bedeutet für die gewöhnlichen Chromosomen eine Äquations- teilung, von den beiden Heterochromosomen wandert je eines in jede Spermatide, dabei wiederum hinter den andern zurückbleibend; für sie ist die zweite Teilung eine Reduktionsteilung. In der einen Schwester- spermatide vereinigen sich schließlich die fünf gewöhnlichen und das Heterochromosom zu der Bildung des Kernes, während in der andern der Kern nur aus den ersteren hervorgeht und das Heterochromosom bei der Umbildung der Spermatiden in das Spermium mit dem Restkörper abgestoßen wird. Es sind Embryonen mit elf Chromosomen in den Keimbahnzellen bzw. 22 in den somatischen vorhanden, während in andern die entsprechen- den Zahlen zwölf bzw. 24 betragen. Diese Embryonen entwickeln sich zu den Individuen der getrenntgeschlechtlichen Generation. Das sind die Ergebnisse der bisherigen Untersuchung. Aus ihnen kann man folgende Schlüsse auf das Verhalten des Chromatins in dem übrigen Teil seines Cyklus ziehen: Die Embryonen mit elf Chromosomen 126 W. Schleip werden sich zu Männchen, die andern zu "Weibchen entwickeln. Die von den letzteren hervorgebrachten Eier werden nach der Reifung sechs Chro- mosomen enthalten, während die Männchen Spermien mit sechs oder fünf Chromosomen in gleicher Anzahl erzeugen. Das ist zu erwarten nach den neueren Untersuchungen an getrenntgeschlechtlichen Nematoden und andern Tieren. Da aber nun die Individuen der wieder folgenden zwittrigen Generation alle zwölf Chromosomen enthalten, so müssen wir mit Bestimmt- heit erwarten, daß die Samenzellen mit nur fünf Chromosomen auf irgend eine Weise ausgeschaltet werden. Die Annahme ist berechtigt, weil nach- gewiesenermaßen auch bei den Phylloxeriden und den Aphiden die Samen- zellen mit der geringeren Chromosomenzahl zugrunde gehen. Die Ergeb- nisse des noch auszuführenden zweiten Teiles des Chromatincvklus werden den Prüfstein bilden für die Richtigkeit der hier mitgeteilten Ergebnisse. Die weiteren Untersuchungen werden aber durch die Kleinheit der Zellen und Chromosomen sehr erschwert. II. Zur Frage nach den Beziehungen zwischen Chromatin und Geschleehtsbestimmung. Obwohl der Chromatincyklus von Angiostomum noch nicht vollkom- men aufgeklärt ist, möchte ich doch an die bisher mitgeteilten Ergebnisse einige Erörterungen anschließen, welche sich auf das Problem der Ge- schlechtsbestimmung beziehen. Eine der Grundlagen der folgenden Aus- führungen bildet allerdings die noch nicht bewiesene Annahme, daß alle Embryonen mit elf Chromosomen zu Männchen, alle andern zu "Weibchen werden; aber die zahlreichen hierher gehörenden Beobachtungen an Nema- toden, Insekten und andern Tieren stellen die Richtigkeit dieser Annahme schon jetzt fast außer jeden Zweifel. Das Problem der geschlecht- bestimmenden Ursachen ist bei Angiostomum nigrovenosum ganz beson- ders kompliziert, da es in eine Anzahl ganz verschiedener Fragen zerfällt. 1. Was ist die Ursache, daß aus einem befruchteten Ei der zwittrigen Generation bald ein Männchen, bald ein Weibchen entsteht? Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß überall da, wo die Männchen ein oder mehrere Chromosomen weniger als die "Weibchen besitzen oder sich sonst in gesetzmäßiger Weise hinsichtlich ihrer Chromosomen von letzteren unterscheiden, der Chromosomenbestand in irgend einer Be- ziehung zur Geschlechtsbestimmung steht. Es scheint ja jetzt eine allge- meine Regel zu sein, daß überall, wo ein Unterschied zwischen dem Chfo- mosomenbestand der Männchen und der Weibchen vorhanden ist, die Männchen durch ein Weniger an Chromatin ausgezeichnet sind. Wenn Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rliabdonema) nigrovenosum. 127 wir von den sog. überzähligen Chromosomen (Wilson 1909) absehen, so ist nur eine sichere Ausnahme davon bekannt; Payne (1910) hat nämlich festgestellt, daß dem Männchen von Acholla multispinosa (Hemiptera) zwar weniger Chromosomen, aber mehr Chromatin als dem Weibchen zu- kommt, weil es ein besonders großes Chromosom besitzt. Vielleicht wird dieser Widerspruch behoben durch die Erklärung von Morgan (1909), daß die drei kleinen Chromosomen, welche im Weibchen das große des Männchens vertreten, aktiver als letzteres sind. Auch bei Angiostomum nigrovenosum sind alle Vorbedingungen dafür erfüllt, daß die Männchen ein Chromosom weniger als die Weibchen erhalten. Aber welches die Be- ziehungen zwischen dem Chromatin und den geschlechtsbestimmenden Ursachen sind, ist bis jetzt noch durchaus unklar; jeder Versuch, eine ins einzelne gehende Erklärung zu geben, ist bis jetzt auf unüberwindliche Schwierigkeiten gestoßen. 2. Was ist die Ursache, daß aus den befruchteten Eiern der getrennt- geschlechtlichen Generation nur eine Individuenart (Zwitter) entsteht? Alle Individuen der zwittrigen Generation sind gleich gebaut und zwar von weiblichem Habitus; nur bringen sie in ihren Eiröhren auch Samen- zellen hervor. Alle enthalten auch die gleiche Chromosomenzahl, nämlich zwölf. Es ist dabei zu betonen, daß dies die gleiche Zahl ist, welche wir in den Weibchen der getrenntgeschlechtlichen Generation voraussetzen. Es ist nicht zu bezweifeln, daß man diese beiden Tatsachen miteinander in Beziehung bringen muß, wenn man sie erklären will. Auch bei andern Tieren entstehen aus den befruchteten Eiern einer getrenntgeschlechtlichen Generation nur einerlei Individuen, nämlich Weibchen, und auch bei diesen haben alle diese Weibchen die gleiche Chromosomenzahl. Das ist bekannt- lich bei den Aphiden und Phylloxeriden der Fall, und das Vorhandensein der gleichen Chromosomenzahl in den Wintereiern wird, wie hier ganz sicher nachgewiesen ist, dadurch erreicht, daß eine Spermienart degeneriert (siehe Einleitung); voraussichtlich wird sich das bei Angiostomum ebenso verhalten. Damit ist aber natürlich ebenfalls nicht bekannt, welche Be- ziehung zwischen der Chromosomenzahl und dem Geschlecht der parasi- tischen Generation besteht. 3. Was ist die Ursache, daß in den Individuen der parasitischen Generation trotz ihres weiblichen Baues auch Samenzellen entstehen? Da die Weibchen der getrenntgeschlechtlichen Generation ebensoviel Chromosomen als die zwittrigen Individuen besitzen, so kann das Ent- 128 W. Schleip stehen von Samenzellen neben Eiern in letzteren nicht mit der Chromo- somenzahl Zusammenhängen. Es scheint, daß die Entwicklung mancher Keimzellen zu Spermato- cvten statt zu Ovocyten zum Teil auf Ursachen beruht, die außerhalb dieser Keimzellen liegen. Besonders schlagend wäre das zu beweisen, wenn es sich wirklich bestätigen sollte, daß einige schon herangewachsene Ovocyten sich nachträglich durch Verkleinerung zu Spermatocyten umwan- deln. Wenn das geschieht, so tritt die Umwandlung sicher auf verschieden alten Stadien ein, betrifft aber natürlich nur einige Ovocyten. obwohl alle gleichen Ursprungs sind. Ein solches Umschlagen der Entwicklungsrich- tung bei einigen Zellen auf verschiedenen Entwicklungsstadien dürfte sich aber mit inneren Ursachen allein nicht erklären lassen. Natürlich muß die Möglichkeit einer solchen andersartigen Entwicklung durch das Vorhan- densein der dazu nötigen inneren Anlagen gegeben sein, aber der Anstoß dazu muß von außen kommen. Diese äußeren Ursachen brauchen nicht außerhalb des Wurmkörpers zu liegen, sondern können sich innerhalb des- selben befinden; man kann sogar vielleicht daran denken, daß innere Se- cretion dabei eine Rolle spielt. Aber wenn auch die Umwandlung von schon herangewachsenen Ovocyten in Spermatocyten sich nicht bestätigt, sondern wenn umgekehrt einige Zellen, die durch ihr Verharren auf der ursprünglichen Größe während ihrer Abwärtswanderung in der Kehnröhre die Tendenz zeigen, zu Spermatocyten zu werden, nachträglich zu Ovocyten heranwachsen, so ist eigentlich ebenfalls der Beweis dafür geliefert, daß außerhalb von ihnen gelegene Ursachen auf ihre Entwicklung einwirken und deren Richtung umkehren können. Ancel (1903) hat über die Ur- sachen, welche bestimmen, ob eine Zelle des Keimlagers in der Zwitter- drüse von Helix pomatia zur Ovocvte oder zur Spermatocyte wird, folgende Hypothese aufgestellt: «Die anfangs indifferente Geschlechtszelle schlägt die Richtung nach der männlichen oder der weiblichen Seite ein entspre- chend den Bedingungen, welche sie in der Keimdrüse antrifft. Das Vor- handensein eines bestimmten Nährmaterials, das von den Nährzellen ge- liefert wird, differenziert sie in weiblichem Sinne, das Fehlen desselben in männlichem Sinne. « Man sieht, daß auch Ancel äußeren Ursachen eine wesentliche Mitwirkung bei der Differenzierung der Kehnzellen zuerkennt. Im einzelnen kann seine Erklärung hier nicht angewendet werden; denn wenn wir auch die Zellen der Degenerationszone als Nährzellen auffassen wollen, so sind zu der Zeit, wo diese auftreten, so gut wie alle Keimzellen schon endgültig differenziert. Wie bei manchen Tieren äußere Bedingungen einen Einfluß auf das Geschlecht der sich entwickelnden Tiere auszuüben imstande zu sein schei- Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 129 nen, so beeinflussen also äußere Bedingungen bei der zwittrigen Generation von Angiostomum die Entwieklungsrichtung der Keimzellen. Damit möchte ich aber nicht behaupten, daß das bei allen Nematoden, insbeson- dere bei den getrenntgeschlechtlichen, ebenso ist; es bestehen in dieser Hinsicht zweifellos bei Tieren wie bei Pflanzen die größten Verschieden- heiten. An dieser Stelle mögen auch folgende Erwägungen erlaubt sein: Wir müssen zweifellos voraussetzen, daß aus den Embryonen mit zwölf Chro- mosomen in der getrenntgeschlechtlichen Generation nur Weibchen her- vorgehen; die Chromosomenzahl zwölf ist also die weibliche und elf die männliche. Die zwittrige Generation hat dem Soma nach weiblichen Bau und hat auch die weibliche Chromosomenzahl; trotzdem entstehen in ihr neben Eiern auch Samenzellen. Es ist also möglich und bei Angiostomum verwirklicht, daß Zellen mit der weiblichen Chromosomenzahl zu männ- lichen Kehnzellen werden. Daher darf man vielleicht die Frage aufwerfen, ob wenigstens bei manchen Tieren die Chromosomenzahl nur das Ge- schlecht des Somas bestimmt, das der Keimdrüse aber von andern Ur- sachen abhängt. Man müßte dann auch erwarten, daß ein Individuum mit der männlichen Chromosomenzahl und einem männlichen Soma auch imstande ist, weibliche Keimzellen zu erzeugen, die dann im Gegensatz zu den in einem Weibchen entstehenden Eiern die männliche Chromosomen- zahl enthalten. Eine cytologische Untersuchung der von Maupas bei RhaMitis elegans gefundenen Männchen mit Eiern in der Hodenröhre dürfte in dieser Hinsicht interessante Ergebnisse liefern. Allerdings kann man sich fragen, ob es überhaupt richtig ist, daß die Spermatocyten der zwittri- gen Generation von Angiostomum wirklich noch ebenso wie die Ovocyten zwölf Chromosomen enthalten. Wir sahen, daß eines von ihnen später ausgestoßen wird und sich in der Prophase vor allen andern verdichtet; daher kann man vielleicht annehmen, daß das zwölfte Chromosom zwar in den Spermatocyten noch vorhanden ist, aber in einem so inaktiven oder degenerierten Zustande, daß es nicht zur Geltung kommt. Dann ist eigent- lich nur die männliche Chromosomenzahl vorhanden. Die Ursachen, w-elche bestimmen, ob aus einer jungen Keimzelle eine Ovocyte oder eine Spermatocyte wird, bestimmen zunächst, ob das zwölfte Chromosom aktiv wie die andern bleibt oder degeneriert. Im ersteren Falle entsteht aus der Keimzelle das größere Ei. im letzteren die kleinere Spermatocyte. Boveri (1908) hat schon den Satz aufgestellt, daß die Zellen mit dem größeren Chromatingehalt «potentiell« größer sind. Archiv f. Zellforschung. VII. 9 130 W. Schleip 4. Was ist die Ursache, daß zweierlei Spermien entstehen? Bei sehr vielen Tieren besitzt bekanntlich das Männchen ein Chromo- som weniger als das Weibchen und zwar ist seine Chromosomenzahl eine ungerade. Da nun das Wesentliche der Reduktionsteilung das ist, daß die Chromosomen ungeteilt bleiben und sich nur auf die Tochterzellen ver- teilen, so müssen bei der Spermatogenese in diesen Männchen ganz mecha- nisch zweierlei Samenzellen entstehen, indem die Hälfte von ihnen ein Chromosom mehr erhält als die andern. Ganz ebenso verhält es sich, wenn der Unterschied zwischen dem Chromosomenbestand des Männchens und jenem des Weibchens komplizierter ist. Falls nun tatsächlich die ver- schiedene Chromosomenzahl die Ursache davon ist, ob aus einem Ei ein Männchen oder ein Weibchen entsteht, so ist die Geschlechtsdifferenzierung in diesen Fällen ein ganz einfacher, mit der Chromosomenreduktion ver- bundener Mechanismus. Bei Angiostomum verhält es sich aber viel verwickelter. In seinen Spermatocyten sind eigentlich zwölf Chromosomen vorhanden und durch die Reduktionsteilung, wie sie auch im einzelnen verlaufen mag, erhält jede Spermatide gleichviel, nämlich sechs Chromosomen. Erst danach wird ein Unterschied in der Chromosomenzahl der Spermatiden bzw. Spermien herbeigeführt, indem in der Hälfte von ihnen ein Chromosom ausgestoßen wird. Das kann nicht auf dem Teilungsapparat beruhen, sondern wir müssen die Ursache dafür in dem zugrunde gehenden Chromo- som selbst suchen; allerdings vermag man sich noch keine Vorstellung davon zu machen, warum dieses Chromosom nicht ebenso wie die andern dem Teilungsapparat folgt. Ursprünglich hatte sich dieses abweichende Chromosom aber ebenso verhalten wie die andern; denn es stammt von einem Element in den Ovogonien ab, in welchen sich alle gleich benehmen, ebenso wie bei der Reifung und Furchung des Eies. Die letzte Ursache davon, daß zweierlei Spermien entstehen, ist also die, welche bewirkt, daß das später ausgestoßene Chromosom andre Eigenschaften annimmt. Ich habe im beschreibenden Teil schon die Anschauung geäußert, daß- das- jenige von den beiden Heterochromosomen später zugrunde geht, welches in der Prophase zuerst erscheint. Es geht zuerst also aus dem aktiven Zustande im bläschenförmigen Kern in den passiven, verdichteten Zu- stand über, verhält sich auch während der Teilungen am trägsten und vermag sich schließlich gar nicht mehr mit den andern zu vereinigen. Die Entstehung von zweierlei Spermien wird also bei andern Tieren und wohl auch in der getrenntgeschlechtlichen Generation von Angiosto- mum durch den verhältnismäßig einfachen Mechanismus der Reduktions- Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 131 teilung bewirkt, während hier dasselbe durch ganz andre Ursachen erreicht wird. Falls also das Geschlecht durch die Chromosomenzahl bestimmt wird, so ist letztere mindestens hier nur die unmittelbare Ursache der Ge- schlechtsdifferenzierung und die eigentlich primäre Ursache ist diejenige, welche bewirkt, daß in einer Spermatide das Heterochromosom ausgestoßen wird. Daher wird die Frage erlaubt sein, ob die verschiedene Chromoso- menzahl überhaupt einen Einfluß auf die Geschlechtsbestimmung hat, und ob die Spermien nicht aus andern Ursachen und in andrer Weise in »männ- liche« und »weibliche« differenziert sind und die verschiedene Chromosom- menzahl, die sie erhalten, nur die Folge davon ist. Damit soll nicht gesagt sein, daß die Ansicht eine große Wahrscheinlichkeit für sich hat, sondern es soll damit nur dasselbe, was schon oben ausgesprochen wurde, betont werden, daß wir nämlich noch gar nicht wissen, welcher Art die Beziehun- gen zwischen Chromatin und Geschlechtsbestimmung sind. Anhangsweise möchte ich hier auf zwei etwas ferner liegende Probleme zu sprechen kommen. Montgomery (1906) und andre leiten die Heterochromosomen, Wilson (1905 ff.) phylogenetisch von gewöhnlichen Chromosomen ab. Diese Annahme findet in dem Verhalten des Chromatins bei Angio- stomum in gewisser Hinsicht eine Bestätigung. Hier entsteht sowohl das später ausgestoßene wie das andre, weniger abweichend sich verhaltende Heterochromosom aus je einem Chromosom der Ovogonien; in letz- teren sind aber alle Chromosomen ebenso wie in den Ovocyten und Fur- chungszellen gleichartig. Die abweichenden Eigenschaften der Hetero- chromosomc-n entstehen hier also ontogenetisch (während der Prophase der ersten Samenreifungsteilung) jedesmal wieder neu. Bei andern Tieren hat sich nun vielleicht so allmählich ein dauernder Unterschied zwischen Heterochromosomen und den gewöhnlichen herausgebildet, der sich dann nicht nur in dem Verhalten, sondern auch in Größe und Form kundgibt. Es ist eigentlich nicht verständlich, warum bei der parasitischen Generation die geschlechtliche Fortpflanzung beibehalten wrurde. Bei ihr kommt es ja doch nicht zu einer Amphimixis, da gegenseitige Begattung bei dem Baue der Zwitter ausgeschlossen ist, dagegen kann die Amphi- mixis in der getrenntgeschlechtlichen Generation sehr leicht erreicht wer- den. Daher erscheint es geradezu als schädlich für die Art, daß die para- sitische Generation nicht wie andre Nematoden (nach Maupas) sich parthenogenetisch fortpflanzt ; denn dann könnten weit mehr Eier hervor- gebracht werden. Vielleicht ist die geschlechtliche Fortpflanzung nur des- halb beibehalten, weil bei Nematoden die Geschlechtsdifferenzierung, 9* 132 W. Sclileip welche in der nächsten Generation ja eintritt, nur möglich ist durch Ver- mittlung der dabei entstehenden zwei Spermienarten. Das braucht aller- dings nicht so zn sein, denn bei den Aphiden und Phylloxeriden wird das- selbe dadurch erreicht, daß in der einen Eiart Chromosomen ausgestoßen werden. Wir sehen aber oft im organischen Reich, daß dasselbe Ergebnis auf ganz verschiedenen Wegen zustande kommt. Frei bürg i. Br., den 8. März. Nachschrift. Während der Drucklegung dieser Arbeit erschien ein Aufsatz von Boveri (»Über das Verhalten der Geschlechtschromosomen bei Herma- phroditismus. Beobachtungen an Khabditis nigrovenosa «, Verhandl. d. phys.-med. Gesellschaft zu Würzburg. N. F. Bd. XLI, 1911), in welchem über Ergebnisse berichtet wird, die sich zum größten Teil und in den wichtigsten Punkten mit den meinigen decken. Boveri hat aber nicht nur die hermaphroditische, sondern auch die getrenntgeschlechtliche Generation untersucht und hat dadurch den Chromatincyklus von An- giostomum vollständig klar gelegt. Er fand, daß tatsächlich die Weibchen der getrenntgeschlechtlichen Generation zwölf Chromosomen, die Männ- chen elf besitzen, und daß die letzteren ebenso wie andere gonochoristische Nematoden zweierlei Spermien hervorbringen, nämlich solche mit sechs und andre mit fünf Chromosomen in gleicher Zahl. Beide Alten gelangen bei der Begattung auch in das Receptaculum seminis des Weibchens, doch muß man schließen, daß die Spermien mit fünf Chromosomen nicht funktionsfähig sind, da eben alle Individuen der hermaphroditischen Generation zwölf Chromosomen enthalten. Diese übereinstimmenden Ergebnisse der beiden ganz unabhängig entstandenen Arbeiten dürften Gewähr leisten, daß sie in der Hauptsache das Richtige getroffen haben. Nun bestehen allerdings auch einige Verschiedenheiten zwischen Boveris und meinen Resultaten, auf welche ich aber deshalb nicht ge- nauer einzugehen brauche, weil sie zumeist Punkte von geringerer Be- deutung betreffen, und weil Boveri in einer Nachschrift, in welcher er meine ganz kurz zuvor erschienene vorläufige Mitteilung bespricht, sich darüber schon geäußert hat. Daher möchte ich mich auf folgende Be- merkung beschränken: Zunächst kann ich die Beobachtung Boveris, daß beide Heterochromosomen in ein und dieselbe Spermatide gelangen können, durchaus bestätigen, wie aus dem auf Seite 120 Gesagten hervor- geht, doch habe ich dieses Verhalten ebenfalls nur einmal gesehen und Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rliabdonema) nigrovenosum. 133 fasse es daher nicht als normal auf. Aber die Angabe Boveris, daß er weder die Ablösung der Spermien von den Restkörpern, noch die letzteren nach ihrer Ablösung zwischen den fertigen Spermien fand, muß doch Bedenken hervorrufen, ob meine Darstellung wirklich zutreffend ist. Daher habe ich meine Präparate nochmals durchgesehen, kam aber zu dem gleichen Ergebnis wie zuvor und habe auch nicht finden können, daß Spermien oder Spermatiden degenerieren, höchstens könnte das nur bei einer sehr geringen Zahl derselben der Fall sein. In der Überzeugung, daß ich in diesem Punkte mich nicht täusche, bestärkt mich die freund- liche Mitteilung von Herrn Dr. Kühn, daß er bei getrenntgeschlechtlichen Nematoden ebenfalls die Ablösung der Spermien von Restkörpern gefunden hat, und ich habe mich an seinen Präparaten selbst vergewissern können, daß bei diesen Nematoden die Restkörper ebenso entstehen und aus- sehen wie bei Angiostomum. Fehlen die Stadien der Bildung der Rest- körper und findet man sie bloß losgelöst zwischen den fertigen Spermien, so liegt die Annahme sehr nahe, daß sie nichts andres als degenerierte Spermien sind. Literaturverzeichnis. Ancel, P. 1903. Histogenese et structure de la glande hermaphrodite d’Helix pomatia (Linn.). In: Arch. de Biol. Tom. XIX. Baehr, W. B. von. 1909. Die Oogenese bei einigen viviparen Aphididen und die Spermatogenese von Aphis saliceti, mit besonderer Berücksichtigung der Chromatinverhältnisse. In: Arch. f. Zellforschung. Bd. III. Beneden, van, et Ch. Julin. 1884. La spermatogenese chez l’Ascaride megalocephale. In: Bull. Acad. Belgiquc (3). Vol. VII. Blanckertz, R. 1910. Die Ausbildung der Tetrade im Ei von Ascaris megalocephala univalens. In: Arch. für Zellforschung. Bd. VI. Boring, A. M. 1909. A small chromosome in Ascaris megalocephala. In: Arch. für Zellforschung. Bd. IV. Boveri, Th. 1899. 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Oc. 4 und Tubuslänge 16 cm; alle andern Figuren (mit wenigen, unten näher bezeichneten Ausnahmen) mit Apochrom. Immers. 1.5 mm, Compensat. Oc. 12 und Tubuslänge 16 cm. Bezeichnungen. Deg, degenerierende Zelle; H1 und ü2, die beiden Heterochromosomen; wo miteinander vereinigt, mit II bezeichnet; N, Nucleolus; Ov, Ovocyte; PI, kernloser Plasmaklumpen; Rh, Rliachis; Rst, Restkörper der Spermatiden; RTi und RT2, Stadien der ersten und der zweiten Samenreifungsteilung; Sp, Spermatozoon; Spc, Spermatocyte ; Spd, Spermatide; Syn, Synapsiszone ; ÜZ, Zelle bzw. Keni der Übergangsregion; Z3, verschieden große Zellen der Degenerationsregion. 136 W. Schleip Tafel IV. Hodenzonen. Fig. 1. Längsschnitt durch Synapsiszone und Anfang der Wachstumszone einer Keimröhre. Oben Synapsiszone, rechts heranwachsende Ovocyten, links jüngste Hodenanlage. Fig. 2. Längsschnitt durch eine fertig angelegte Hodenzone. Oben und unten Ovocyten; in der Mitte Spennatocvten; an deren oberer Grenze Ubergangsregion. Fig. 3 — 5. Längsschnitt durch eine ältere Hodenzone mit entwickelter Degene- rationsregion, in drei Teile zerlegt (siehe Text Seite 102). Fig. 3. Oberster Teil; scharfe Grenze zwischen normalen Ovocyten und Spermato- cyten. Fig. 4. Oben Spermatocyten, rechts degenerierende Zellen; nach unten gehen die Spermatocyten allmählich in die Degenerationsregion über. Fig. 5. Unterer Teil ; Übergang der Degenerationsregion in die normalen Ovo- cyten. Fig. 6. Ältere Hodenzone, in welcher die Spermatogenese im Gang ist; Degene- rationsregion (rechts) nur teilweise gezeichnet. Tafel V. Fig. 7. Übergangsregion an der oberen Grenze einer jüngeren Hodenzone. Teil eines Längsschnitts. Ovogenese. Fig. 8. Längsschnitt durch den Anfang einer Keimröhre. 3, Endzeile. Ver- größerung: Apoclirom. Immers. 1,5; Compens. Oc. 6; Tubuslänge 16 cm. Fig. 9 — 11. Ovogonien. Fig. 9 vom Anfang der Keimzone; Fig. 10 vom Ende derselben; Fig. 11 großer Kern vom Ende der Keimzone. Fig. 12 — 14. Stadien der Prophase von Ovogonienteilungen. Fig. 13 vom An- fang, Fig. 14 aus der Mitte der Keimzone. Fig. 15 — 18. Polansichten von Äquatorialplatten aus der Keimzone. Fig. 15 weiter oben. Fig. 18 weiter am Ende der Keimzone gelegen. Fig. 19. Seitliche Ansicht einer Ovogonienmitose ; ein Chromosom liegt abseits. Fig. 20 — 22. Ovocyten erster Ordnung; Übergang zum Svnapsisstadium. Fig. 23 u. 24. Höhepunkt der Synapsis. Fig. 25 — 27. Auflösung des synaptischen Knäuels und Beginn des Wachstums. Fig. 28. Sichtbarwerden einer Längsspalte. Fig. 29 u. 30. Wachstumsstadien. Fig. 31. Beginn der Chromosomenentwieklung. (Ebenso wie Fig. 32a mit Com- pensat. Oc. 6 statt 12 gezeichnet, also nur halb so stark vergrößert). Fig. 32. Kern mit 6 Chromosomen; 32b. Drei der Chromosomen bei derselben Vergrößerung wie die andern Figuren (Fig. 9 usw.) gezeichnet. Fig. 33 u. 34. Weitere Entwicklung der Chromosomen ; bei * die Einheiten eines Doppelchromosoms weiter voneinander getrennt. In der Grundsubstanz der Kerne ein straliliger Bau erkennbar. Fig. 35. Strahlung um die Chromosomen (nur einige im Schnitt) nach Auflösung der Kernmembran. Das Verhalten d. Chromatins bei Angiostomum (Rhabdonema) nigrovenosum. 137 Tafel VI. Fig. 36 u. 37. Spätere Prophasestadien der ersten Reifungsteilung. Fig. 38 u. 39. Äquatorialplatten der ersten Reifungsteilung in Polansicht. Fig. 40 u. 41. Seitliche Ansicht derselben. Fig. 42. Erste Richtungsspindel, in welcher statt sechs, ungefähr zwölf Chromo- somen vorhanden sind. Fig. 43 — 45. Spätere Stadien der ersten Reifungsteilung. Fig. 46. Erster Richtungskörper abgeschnürt ; Äquatorialplatte der zweiten Richtungsteilung. Fig. 47. Übersicht über ein Ei auf diesem Stadium; Sp, eingedrungenes Spermatozoon; Dm, Dottermembran; 1. BK, erster Richtungskürper; 2. RSp, zweite Richtungsspindel. Schwache Vergrößerung. Fig. 48 u. 49. Zweite Richtungsspindel. Fig. 50. Erster und zweiter Richtungskörper (letzterer nicht abgeschnürt) und weiblicher Pronucleus, in welchem die Chromosomen nur noch undeutlich sichtbar sind. Zellen aus der Degenerationszone und degenerierte Zellen. Fig. 51 — 56. Sechs Stadien der Größenabnahme von Ovocyten in der Degene- rationszone. Erklärung siehe Text (Seite 104). Fig. 57. Degenerierte Zelle*. Fig. 58. Degenerierende und aneinandergelagerte Kerne. Fig. 59. Degenerierende Zelle, welche zwei Spermatozoen enthält. Tafel VII. Spermatogenese. Fig. 60 — 62. Spermatocvten erster Ordnung; ein Heterochromosom entwickelt. Fig. 63 — 65. Auch das zweite Heterochromosom erschienen. Fig. 66 — 72. Spätere Prophasestadien; auch die übrigen Chromosomen aufge- treten. Fig. 73 — 75. Äquatorialplatten der ersten Samenreifungsteilung in Polansicht. Fig. 76. Dasselbe bei schräger Ansicht. Fig. 77 u. 78. Zwei in Prophase befindliche Spermatocytenkeme mit gepaarten Heterochromosomen. Fig. 79 u. 80. Zwei ebensolche mit weiter ausgebildeten Chromosomen ; Hetero- chromosomen nicht von den andern zu unterscheiden. Fig. 81 u. 82. Metakinesis; erste Samenreifungsteilung; auf jeder Seite zwei Chromosomen sich verspätend. Fig. 83 u. 84. Spätere Stadien derselben Teilung. Fig. 85. Zwei Spermatocvten zweiter Ordnung, Schwesterzellen; in jeder fünf geteilte und zwei ungeteilte Chromosomen. Fig. 86 u. 87. Äquatorialplatten der zweiten Samenreifungsteilung ; die fünf ge- wöhnlichen Chromosomen schon durchgeteilt. Fig. 88 u. 89. Tochterplatten der zweiten Samenreifungsteilung. Fig. 90. Dasselbe, in der einen sieben, in der andern fünf Chromosomen; siehe Text (Seite 120). Fig. 91. Die zwei Heterochromosomen bei der Teilung sich verspätend. Fig. 92. Das eine Heterochromosom ganz zurückbleibend. 138 W. Schleip, Das Verhalten d. Chromatins bei Ängiostomum usw. Fig. 93 — 96. Umbildung der Spermatiden zu Spermatozoen ; Ausstoßung des einen Heterochromosoms; siehe Text (Seite 121). Fig. 97 u. 98. Spermatozoen. Tafel VIII. Kerne aus den Embryonen der getrenntgeschlechtlichen Generation. Fig. 99. Prophase der ersten Furchungsteilung; im einen Vorkem sechs, im andern fünf Chromosomen. Fig. 100. Erste Furchungsteilung; zwei Chromosomengruppen mit fünf bzw. sechs Chromosomen. Fig. 101. Äquatorialplatte der ersten Furchungsteilung; elf Chromosomen. Fig. 102. Kern des Zweizellenstadiums in Prophase; elf Chromosomen. Fig. 103. Kern einer Keimbahnzelle aus einer Blastula; elf Chromosomen. Fig. 104. Kern einer somatischen Zelle aus einer Blastula ; 22 Chromosomen. Fig. 105. Beide Vorkerne eines Eies mit je sechs Chromosomen. Fig. 106a u. b. Beide Kerne des Zweizellenstadiums eines Embryos mit je zwölf Chromosomen. Fig. 107. Äquatorialplatte einer Keimbahnzelle eines späteren Embryonal- stadiums; zwölf Chromosomen. Fig. 108. Äquatorialplatte einer somatischen Zelle eines späteren Embryonal- stadiums; 24 Chromosomen. Verlag v Wilhelm Engelmann., Leipzig. Lichtdruck v C G Roder Gm, b N, Leipzig • Archiv f. Zellforschung Bei VH Taf.V IS. % 1,» # % ;i#4 H iI*J % # Archiv f. Zellforschung BdL. Vf Taf.n % \ Vf» 5chUip.de! Verlag v Wilhelm Engtlrruuuv, Leipzig Lichtdruck. y C G Roder, Gm, bH, Leipzig Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier (Strongylocentrotus lividus und Echinus microtuberculatus). Von Dr. M. Konopacki (Assistent des histologiscb-embryologischen Instituts in Lemberg). (Direktor Prof. Dr. W. Szymonowicz.l Mit Tafel IX— XI. Die Bedeutung des osmotischen Druckes für die lebende Zelle ist schon des öfteren von verschiedenen Autoren untersucht worden. Einen beträchtlichen Teil dieser Untersuchungen bilden die Studien über die Bedeutung des osmotischen Druckes für die Entwicklung überhaupt und insbesondere für diejenige der Eizellen. Die glänzendsten Resultate in dieser Hinsicht lieferten die Untersuchungen über die künstliche Partheno- genese. Loeb (24), Morgan (28, 29, 30), Wilson (39), Kostanecki (18, 19, 20), Delage (53, 54), Bataillon (1) u. a. bedienten sich hyper- tonischer Lösungen von verschiedener chemischen Zusammensetzung, um unbefruchtete Eier verschiedener Tierspecies zur Entwicklung anzu- regen und gelangten oft zu sehr weit fortgeschrittenen Entwicklungs- stadien. In viel geringerem Grade schenkte man bisher seine Aufmerksam- keit dem Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete und in Furchung begriffene Eier, vielmehr wurden Versuche nach dieser Richtung hin nur beiläufig bei den Untersuchungen über künstliche Parthenogenese an- gestellt. Die Versuche Loebs vom Jahre 1892 (59) haben gezeigt, daß bei befruchteten Eiern von Arbacia während ihres Verweilens in einer hyper- tonischen Lösung, die aus Meerwasser mit einem Zusatz von gewissen Mengen NaCl bestand, die Plasmateilung hintangehalten wurde, während sich die Kerne weiterteilten; wurden dann derartige Eier in normales 140 M. Konopacki Meerwasser gebracht, so teilten sie sich sofort in mehrere Zellen, je nach der Zahl der im Ooplasma vorhandenen Kerne. Verweilten hingegen die Eier in besagter Lösung 12 — 24 Stunden, so teilten sie sich nicht mehr, auch wenn sie in normales Meerwasser gebracht wurden. Überdies hat dieser Autor die Beobachtung gemacht, daß Eier, welche im Zweiblasto- merenstadium der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt wurden, nach Übertragung in Meerwasser sich sofort teilten, während ungeteilte Eier dazu mindestens 20 Minuten Zeit brauchten. Norman (32) hat ähnliche Versuche an Arbacia und zwei Fischen ( Ctenolabrus und Fundulus), die er der Einwirkung von Meerwasser mit einem Zusatz von MgCl2 aussetzte, durchgeführt und obige Besultate Loebs bestätigt. Zu etw’as andern Resultaten ist Morgan (28) gelangt, welcher seine Versuche an befruchteten Eiern von Sphaerechinus und Echinus an- gestellt hat, jedoch eine Teilung dieser Eier während ihres Verweilens in der hypertonischen Lösung nicht beobachten konnte. Die Tatsache einer gewissen Unabhängigkeit der Teilung des Kernes von derjenigen des Plasmas sowohl bei befruchteten, wie bei unbefruch- teten Eiern, ist in letzter Zeit durch eine Reihe neuerer Forschungen erhärtet worden. Lillie (21) erhielt bei seinen Versuchen mit befruchteten, wie auch unbefruchteten Chaetopterus- Eiern durch Zusatz gewisser Mengen von KCl zu Meerwasser bewimperte, freibewegliche Larven, die aus einer ein- zigen vielkernigen Zelle bestanden. Kostanecki (20) fand dieselbe Er- scheinung ebenfalls sowohl bei befruchteten wie bei unbefruchteten d/adra-Eiern durch Zusatz von KCl zu Meerwasser bestätigt. In ähnlicher Weise beobachteten Scott (36) und Treadwell (55) diese Tatsachen, indem sie unbefruchtete Eier von Amphitrite und Podarke der Einwirkung hypertonischer Lösungen aussetzten und ebenso God- lewtski (5) durch Einwirkenlassen von C02 auf Echinus-Exer. Die cytologischen Forschungen, die sich mit dem Einfluß hyper- tonischer Lösungen auf befruchtete Eier befassen, sind sehr unzureichend. Hervorgehoben zu werden verdienen nur die Untersuchungen Morgans (28, 29, 30), welcher beobachtet hat, daß unter dem Einfluß hypertonischer Lösungen sich in befruchteten Eiern ebensolche Cytaster bilden, wie in unbefruchteten; ferner hat Kostanecki (19) an befruchteten Eiern von Mysostoma, welche eine Zeitlang in konzentriertem Meerwasser verweilt waren, gewisse Änderungen im Bau der Kernsubstanz festgestellt, die darin bestanden, daß sich das Chromatin zu größeren oder kleineren kompakten Klümpchen zusammenballte. Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 141 Bezüglich des Tempos der Entwicklung selbst haben fast alle Autoren übereinstimmend eine ziemlich beträchtliche Verzögerung desselben fest- gestellt (Loeb, Morgan und Kostanecki). Tn allen angeführten Versuchen wurden die Eier längere Zeit hin- durch, gewöhnlich mehrere Runden lang, der Einwirkung der hyper- tonischen Lösung überlassen und das Hauptaugenmerk richtete sich hauptsächlich auf die morphologische Seite der Erscheinungen, während die cvtologische nur nebenbei und sehr oberflächlich betrachtet wurde. Ebensowenig wurde Rücksicht genommen auf eine temporäre Lokali- sation der Vorgänge, d. h. auf die Phase, in welcher sich der Befruch- tungsprozeß und die Entwicklung überhaupt gerade befunden hat, als die Eier der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt wurden. Es ist aber aus Arbeiten über den Einfluß der verschiedensten äußeren Faktoren auf befruchtete Eier vor dem Auftreten der ersten Furchung einerseits und auf solche in den weiteren Furchungsstadien andrerseits hinlänglich bekannt, daß sich die Eier je nach ihrem Entwicklungs- stadium äußeren Einwirkungen gegenüber verschieden verhalten (R. und 0. Hertwig [13, 57, 58], Brächet [56] und Konopacka [52]). Darum habe ich in vorliegender Arbeit hauptsächlich bezweckt, die cytologischen Änderungen kennen zu lernen, die bei befruchteten Echi- nideneiern infolge einer kürzeren Einwirkung hypertonischer Lösungen von verschiedener Konzentration auf treten, wenn die Eier dieser Ein- wirkung gleich lange und in ein und demselben Entwicklungsmomente ausgesetzt werden; andrerseits war ich bestrebt, die Frage zu beantworten, ob zwischen den Eiern, die in verschiedenen Entwicklungsstadien der Einwirkung einer und derselben hypertonischen Lösung ausgesetzt waren, irgendwelche Unterschiede sich ergeben würden. Die Lösungen, deren ich mich zur Beantwortung der ersten Frage bedient habe, hatten folgende Konzentrationen: 1. 50 ccm Seewasser + 5 ccm 21/2-norm. NaCl, 2. 50 ccm » +8 ccm » » » 3. 50 ccm » + 8,8 ccm » » » 4. 50 ccm » +9,5 ccm » » » . Diese Lösungen habe ich während der Dauer von 30 — 35 Min. auf die Eier einwirken lassen, und zwar 55 — 70 Min. nach ihrer Besamung, d. h. zu der Zeit, wo sich ein Teil der Eier im Zweiblastomerenstadium befand, während ein andrer sich erst zur Teilung anschickte. Diesen Augenblick habe ich deswegen gewählt, um den Unterschied in der Ein- wirkung der hypertonischen Lösungen auf geteilte und ungeteilte Eier 142 M. Konopacki feststellen zu können. Die letzteren befanden sich aber in Karyokinese, d. h. in dem Entwicklungsmoment, wo die Kerne beider Geschlechtselemente miteinander völlig verschmolzen und die Kernmembrah gelöst war. Zur Entscheidung der zweiten Frage — inwiefern nämlich die Eier je nach ihrer Entwieklungsphase, in der si| nach der Befruchtung gerade begriffen sind, auf eine und dieselbe hypertonische Lösung reagieren — habe ich gleichfalls etliche Versuche angestellt. Die erste Serie der Experimente wurde derart ausgeführt, daß mehrere Portionen von Eiern gleichzeitig besamt, dann die einzelnen Portionen nach 3, 5, 10, 15 bzw. 20 Min. in eine aus 50 ccm Seewasser + 8 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung (Lösung 2, Seite 141) bestehende hypertonische Lö- sung auf die Dauer von 35 Min. eingetragen und dann wieder zurück in das Seewasser gebracht wurden. Der größere Teil der Eier der einzelnen Portionen wurde ll/2 Stunden nach der Besamung fixiert, der Rest verblieb länger im Meerwasser und gelangte erst 2 Stunden später zur Fixierung. Die zweite Versuchsreihe bestand darin, daß die Eier 7 Minuten nach der Besamung in die soeben erwähnte hypertonische Lösung 2 (siehe Seite 141) gleichfalls auf die Dauer von 35 Min. eingetragen wurden; in Abständen von je einigen Minuten wurden sie sodann fixiert, und zwar teilweise, wo sie sich noch in der hypertonischen Lösung befanden, teil- weise, wo sie bereits in normales Meerwasser übergeführt waren. Die Versuche der letzten Serie wurden in der Weise angestellt, daß die auf fünf Gefäße verteilten Eier ein und desselben Weibchens nach 10, 25, 40, 55 bezw. 70 Min. nach der Besamung der Einwirkung der hyper- tonischen Lösung (50 ccm Seewasser + 8,8 ccm 21/2-n. KaCl-Lösung) auf die Dauer von 35 Min. ausgesetzt, sodann in Seewasser übergeführt und in Abständen von 10 — 20 Min. fixiert winden. Die aus obigen Versuchen resultierenden Daten stützen sich sowohl auf Beobachtungen in vivo, wie auch auf solche an mikroskopischen Präparaten. Fixiert wurden die Eier teilweise mittels der BovERischen. teilweise mittels der Peren Yischen Flüssigkeit, und eingebettet wurden sie doppelt, und zwar zunächst in Celloidin und darauf in Paraffin. Zur Färbung be- diente ich mich des HEiDENHAmschen Hämatoxylins und des Bordeauxrot. Die in vorliegender Arbeit beschriebenen Versuche habe ich in Krakau im Institut für deskriptive Anatomie unter der Leitung des Herrn Prof. K. Kostanecki begonnen, ergänzte sie alsdann in Triest in der zoolo- gischen Station und beschloß sie in Lemberg im Institut für Histologie und Embryologie. Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 143 Der Einfluß hypertonischer Lösungen verschiedener Konzentration auf befruchtete Echinus- und Strongylocentrotuseier. I. Die Wirkung einer hypertonischen Lösung, bestehend aus 50 ccm Seewasser + 5 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung. Die Seeigeleier, die fast alle befruchtet waren, wurden 60 Min. nach ihrer Besamung auf die Dauer von 30 Min. in die hypertonische Lösung und darauf wieder zurück in normales Seewasser, welches während des Versuchs mehrmals durch frisches ersetzt wurde, gebracht. Vor der Überführung in die hypertonische Lösung befanden sich einige Prozente der Eier im Zweiblastomerenstadium, die übrigen waren in den ver- schiedenen Phasen der Karyokinese begriffen. Die Fixierung der Eier geschah: bei der ersten Portion 15 Min. nach ihrer Überführung aus der hypertonischen Lösung in Seewasser, bei den sieben folgenden Portionen in Abständen von je 10 — 15 Min., bei der neunten Portion 10 Std. 36 Min. und bei der zehnten Portion 20 Std. 51 Min. nach der Besamung. In der zuerst fixierten Gruppe sehen wir eine Anzahl von Eiern in zwei Blastomeren geteilt, wovon ein Teil sich bereits zur zweiten Teilung anschickt. Der Rest befindet sich in den verschiedenen Stadien der ersten Mitose. Durchgreifendere Änderungen lassen sich weder an der Zelleib- noch an der Kernsubstanz feststellen. Eine gewisse Unregelmäßigkeit der karyokinetischen Figur springt in die Augen, und zwar besteht sie in einer Störung der Chromosomenlagerung im Stadium der Metaphase im Vergleich zur normalen. Fig. 1 und 2 zeigen, daß sich die Chromo- somen nicht gleichzeitig zu Tochtersternen zusammenlagern ; während nämlich ein Teil bereits so weit fortgeschritten ist, befinden sich die andern noch im Stadium der Äquatorialplatte (des Muttersterns). Eine derartige Ungesetzmäßigkeit läßt sich ziemlich häufig sowohl bei unge- teilten Eiern, wie auch an Kernteilungsfiguren der einzelnen Blasto- meren beobachten. Im Stadium der Anaphase nehmen die Chromosomen oft die Ge- stalt von Bläschen an, die entweder zu einem einzigen Tochterkerne ver- schmelzen oder zu mehreren kleineren Karyomeren zusammentreten. Die am meisten in die Augen springende Änderung, die sowohl in vivo wie an Präparaten der später fixierten Eiportionen beobachtet werden konnte, beruhte auf dem Stillstand der Zelleibsteilung. Am häu- figsten geschieht dies bei ungeteilten Eiern und nur ausnahmsweise bei Embryonen, die sich im Zweiblastomerenstadium befinden. 144 M. Konopacki Doch auch bei in Teilung begriffenen Eiern lassen sich gewisse Ände- rungen wahrnehmen, wie z. B. die schiefe Stellung der Furchungsspindel bei der Kernteilung und zuweilen — wenn auch selten — pluripolare Figuren mit drei oder Ader Polen. Weit öfter treten hingegen pluripolare Figuren bei solchen Eiern auf, bei denen eine Hemmung der Zelleibsteilung statt- gefunden hat. Die pluripolaren Figuren bilden sich wahrscheinlich infolge der mehr- fachen Teilung des Centrosoms, sowie auch infolge der Gegenwart von Cytastern. Die Cvtaster treten erst 60 Min. nach der Überführung der Eier in Seewasser auf. und zwar nur bei einer geringen Anzahl von un- geteilten Eiern. Die Zahl der Cytaster ist im allgemeinen unbeträchtlich. Das Entwicklungstempo ist nur in geringem Grade vermindert. Eine Stunde nach der Übertragung der Eier in normales Meerwasser lassen sich zwei Gruppen von Eiern unterscheiden. Die einen teilen sich in mehr oder weniger normaler Weise bis zum Stadium von 4, 8 oder mehr Blastomeren, während die andern gar keine Zellteilung aufweisen, trotzdem ihre Kerne sich immer weiter teilen und die Kernsubstanz- menge fast in demselben Verhältnis zunimmt, wie bei der ersten Gruppe. Es lassen sich nämlich ungeteilte Eier beobachten, die aber trotzdem vier, sechs und mehr Kerne oder eine dem entsprechende Anzahl karvoki- netisclier Figuren besitzen (Fig. 3). Neben mehrkernigen Eiern stoßen wir immer häufiger auf Bilder, aus denen zu ersehen ist, daß solch eine mehrkernige Zelle auf einmal in Plasmasegmente von verschiedener Größe, welche einen, zwei, manch- mal auch mehr Kerne umgeben, zu zerfallen beginnt (Fig. 4, 5. 6). Auch treffen wir — wenn auch sehr selten — Bilder an, wo das Plasma der einen von den beiden ersten Blastomeren seine Fähigkeit zur Teilung eingebüßt hat, während der Kern sich noch weiter teilt (Fig. 7). In der- artigen Blastomeren treten ähnlich wie bei ungeteilten Eiern eine größere Anzahl Cytaster sowie pluripolare karyokinetische Figuren auf. Die andere Blastomere hat sich inzwischen in mehrere Zellen geteilt. Auf Schnitten von Präparaten, die 10 Std. nach der Besamung der Eier fixiert worden sind, sieht man eine ziemlich beträchtliche Menge von mehr oder minder normal entwickelten Anfangsblastulae. Neben diesen gibt es aber noch völlig ungeteilte Eier mit einer beträchtlichen Anzahl von Kernen oder auch mit nur wenigen Biesenkernen (Synkary- onten), die aus der Verschmelzung einer gewissen Anzahl von kleineren hervorgegangen sind. Fig. 8 weist darauf hin, daß das Plasma einiger Eier erst zu dieser Zeit in einzelne kleine Zellen mit Kernen zu zerfallen beginnt, während Uber den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 145 der Rest der Plasmamasse noch ungeteilt ist. Ein weiteres Stadium dieses Prozesses veranschaulicht Fig. 9, wo sich eine Blastula gebildet hat, ähnlich derjenigen, die in meroblastischen Eiern auftritt. Das Dach des Blastocöls setzt sich nämlich aus winzigen cylindrischen Zellen zusammen, während der Boden aus einer einzigen ungeteilten Plasmamasse mit vielen Kernen von verschiedener Größe besteht. Diese Bilder erinnern lebhaft an die von Kostanecki (20) erhaltenen bei unbefruchteten Mactra-Eiern. 20 Std. nach der Besamung befindet sich ein beträchtlicher Teil der Eier im Blastulastadium. Während aber die einen von ihnen ganz normal sind, treten bei den andern Veränderungen auf, die darauf hin weisen, daß sich ihre Entwicklung auf anormalem Wege vollzieht. Man kann nämlich bei ihnen Degenerationserscheinungen beobachten, ähnlich denjenigen, wie sie von Godlewfski (5) durch Behandlung von Echinideneiern mit C02-gesättigtem Seewasser erzielt worden sind. In den Höhlen dieser Blastulae befinden sich Plasmamassen von verschiedener Größe, die entweder in gar keiner Verbindung miteinander stehen oder noch mit ihren Wänden sich berühren. Diese Plasmamassen besitzen entweder mehrere kleinere oder aber einen oder zwei Riesen- kerne (Synkaryonten) (Fig. 10). In den im Blastocöl befindlichen Zellen sehen wir Territorien, die der Resorption und dem Zerfall anheimgefallen sind. Dieser Teil des Plasmas hat seine ursprüngliche Struktur ein- gebüßt und reagiert auf Plasmafarbstoffe nur sehr schwach. Die soeben besprochenen Bilder in Verbindung mit den Fig. 8 und 9 weisen uns den weiteren Entwicklungsweg derjenigen Eizellen, deren Plasma ihr Teilungsvermögen für eine gewisse Zeit verloren hat. Das Blastocöl bildet sich bei ihnen wie in den von Godlewski (5) berichteten Fällen durch Degeneration und Resorption gewisser centraler Plasmapartien. — Außer dem Blastulastadium stößt man bei diesen Präparaten auch auf frühere Entwücklungsstadien, doch sieht man bei denselben bereits ge- wisse Degenerationsmerkmale. Über das Blastulastadium ist die Entwicklung dieser Gruppe nicht hinausgegangen. II. Die Wirkung einer aus 50 ccm Meerwasser + 8 ccm 21/2-n. NaCl bestehenden Lösung. Zu diesem Versuch wurde eine Portion von Eiern desselben Seeigel- weibchens angewandt, wie in der ersten Versuchsreihe. Fast alle Eier besaßen eine Membran. 60 Min. nach der Besamung befanden sich einige Prozente der Eier im Zweiblastomerenstadiiun. Diese Eier wurden auf Archiv f. Zellforschung. VII. 10 146 M. Konopacki die Dauer von 30 Min. in die hypertonische Lösung gebracht, worauf sie wieder zurück in normales Seewasser übergeführt wurden. Fixiert wurden die Eier in denselben Zeitabständen, wie in der ersten Versuchsserie. Die Änderungen, die unter der Einwirkung dieser Lösung an den Eiern zu beobachten waren, sind im Vergleich mit den oben geschilderten prinzipiell nicht verschieden. Das Entwicklungstempo ist allerdings bedeutend mehr verzögert, wie bei der ersten Serie; während nämlich dort 20 Min. nach der Über- tragung in normales Seewasser ein beträchtlicher Teil der Eier bereits sich teilt, treten hier die Teilungen erst nach 60 Min. ein. Zuerst be- ginnen sich die im Zweiblastomerenstadium befindlichen Eier zu teilen. Die Mehrzahl der Eier bleibt jedoch ungeteilt. Die Änderungen am Plasma äußern sich in dem ziemlich frühzeitigen Auftreten von Cytastern in größerer Anzahl. Denn bereits eine halbe Stunde nach Überführung der Eier in Seewasser erscheinen die Cytaster und lagern sich vornehmlich an der Peripherie, konzentrisch zur Ober- fläche, in einer oder mehreren Reihen. Es läßt sich unter ihnen eine ziemlich energische Tendenz zur weiteren Teilung wahrnehmen, indem man nämlich ziemlich häufig die von Wilson (39) beschriebenen Bilder antrifft, welche winzige Spindeln mit Centren an den Polen, die noch von der gemeinsamen archoplasmatischen Masse mit deutlicher Strahlung umgeben sind, darstellen. Die Cytaster besitzen sich deutlich dunkler färbende Centrosomen. Die Teilung der Cytaster geht am häufigsten, wenn auch nicht immer mit der Teilung der Kerne gleichzeitig einher. An den Kernen lassen sich anfänglich nach Überführung der Eier in Seewasser keine prinzipiellen Änderungen wahrnehmen; nur in den karyokinetisehen Figuren sieht man das bereits in der ersten Serie be- schriebene ungleichzeitige Wandern der Chromosomen. In sehr seltenen Fällen unterliegt das Chromatin durchgreifenderen Änderungen, die darin bestehen, daß sich das Chromatin zu Klümpchen von verschiedener Größe und Gestalt zusammenballt. Trotzdem die Teilung des Plasmas zum Stillstand gekommen ist, vollzieht sich die Teilung der Kerne sowie das Anwachsen der Kernsub- stanz auch weiterhin. Im Vergleich jedoch mit der ersten Serie macht sich schon eine gewisse Verzögerung dieses Prozesses bemerkbar. Drei Stunden nach der Besamung treten Zellen mit sechs und mehr Kernen auf, in deren Umgebung das Plasma das Bestreben nach territorialer Absonderung und Teilung verrät (Fig. 11). Man stößt auch bei diesen Eiern auf mehrere karvokinetische Figuren, nur daß diese infolge der Bildung einer größeren Zahl von Cytastern und Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 147 der mehrmaligen Teilung des Centrosoms in der Gestalt von pluripolaren Figuren auf treten. Was übrigens das Auftreten von Cytastern anbelangt, so muß be- merkt werden, daß sie bei dem größten Teile der ungeteilten und nur ausnahmsweise bei geteilten Eiern zu beobachten waren. Die Eier mit einer größeren Menge von Cytastern weisen nirgends eine Plasmateilung auf, während diejenigen ohne Cytaster sich entweder je nach der Kern- zahl in mehrere Zellen teilen oder das Bestreben nach Teilung durch Furchenbildung und Abgrenzung einzelner Plasmaterritorien äußern. Dieselbe Erscheinung läßt sich auch an denjenigen Blastomeren allein oder denjenigen geteilten Eiern als solchen beobachten, in denen eine größere Zahl von Cytastern aufgetreten ist. Nirgends zeigen sie eine Tendenz zur Teilung. Unter den Präparaten von Eiern, die 31 /2 Std. nach der Besamung fixiert worden sind, stößt man häufig auf solche, die in zwei oder vier Blastomeren geteilt sind und eine beträchtlichere Anzahl von Cytastern besitzen. Diese Erscheinung trifft gerade mit demjenigen Moment zu- sammen, in welchem die Entwicklung der Eier dieser Serie überhaupt zum Stillstand kam und die Eier alsbald gänzlich sich zu teilen aufhörten. Die weitesten Entwicklungsstadien dieser Serie reichen bis zu 16 Zellen. An diesem frühzeitigen Stillstand des Entwicklungsprozesses mag vielleicht zum Teil die weite Reise von Triest nach Lemberg und die da- durch bedingte Schwächung der Seeigel schuld sein. Von den befruch- teten Eiern, die zur Kontrolle in normalen Entwicklungsbedingungen be- lassen waren, gelangte nur ein Teil zum frühen Pluteusstadium, während ein andrer Teil in seiner Entwicklung noch früher, nämlich im Blastula- und Gastrulastadium, zum Stillstand kam. III. Die Wirkung einer aus 50 ccm Meerwasser + 8.8 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung bestehenden hypertonischen Flüssigkeit. Zu diesen Versuchen habe ich zwei Portionen von Strongylocentrotus- Eiern angewandt, die 55 bzw. 70 Min. nach der Besamung auf die Dauer von 35 Min. der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt und darauf wieder zurück in das normale Seewasser gebracht wurden. Fast alle Eier waren befruchtet. Fixiert wurden sie 10, 40 und 50 Min. nach ihrer Überführung in Meerwasser. Vor dem Einbringen in die hypertonische Lösung waren nur sehr wenige Eier, und zvTar nur von der zweiten Serie, geteilt. Die Mehrzahl befand sich in den ver- schiedenen Phasen der Karyokinese, ein andrer Teil wies noch keine Veränderungen am Kern auf, befand sich somit bestenfalls in den An- fängen der Prophase. p 10* 148 M. Konopacki An den Präparaten, welche 10 Min. nach der Überführung der Eier in Seewasser fixiert worden sind, treten besonders die Änderungen an den Kernen hervor. Bei der Mehrzahl der Eier, deren Kern in der Mitose begriffen war, hat das Chromatin ausgesprochene Änderungen erlitten, die sich darin äußern, daß sich das letztere zu Klümpchen von verschie- dener Größe und von verschiedener Form zusammenballt, ja mitunter sogar eine kompakte Masse darstellt. Die Furchungsspindel hat die Schärfe ihrer Konturen eingebüßt und ist oft entweder überhaupt nicht sichtbar oder doch nur schwach angedeutet. Die geschilderten Änderungen sind sehr ähnlich, mitunter sogar identisch mit denjenigen, die unter dem Einfluß der stärksten aller an- gewandten Lösungen (Nr. 4, Seite 141) zutage getreten sind. Aus diesem Grunde behalte ich mir ihre detaillierte Beschreibung im Zusammen- hänge mit der letzten vor. Neben Eiern, bei denen beträchtliche Änderungen in der Struktur der Kernsubstanz zu beobachten waren, sieht man auch solche, die über- haupt keine Änderungen an den Kernen aufweisen. Letztere waren mit einer Membran versehen und befanden sich entweder im Ruhestadium oder in den ersten Anfängen der Prophase. Unter den Präparaten, die 40 und 50 Min. nach Überführung der Eier in Seewasser fixiert winden, befand sich gleichfalls ein Teil mit ausgesprochenen Veränderungen neben solchen, die eine fast reguläre Mitose aufwiesen. Und gerade solche Mitosen treten, wie es mir scheint, nur bei solchen Eiern auf, welche von der hypertonischen Lösung noch vor der Bildung der mitotischen Figur beeinflußt worden sind. Die morphologischen Änderungen am Plasma betreffen hauptsächlich die Bildung der Cytaster. Ihre Menge ist nicht allzu groß und beim Be- trachten dieser Präparate gewinnt man den Eindruck, als ob die Cytaster in denjenigen Eiern zahlreicher aufträten, welche während ihres Ver- weilens in der hypertonischen Lösung im Stadium der Kernkopulation begriffen waren und die mitotische Figur noch nicht erreicht hatten. Darum findet man auch bei letzteren Eiern öfters pluripolare mitotische Figuren. Der Plasmateilungsprozeß ist gehemmt, denn 50 Min. nach Über- führung der Eier in Seewasser gelangen nur ganz vereinzelte Eier zur Tei- lung. Die Kernteilung dagegen, sowie die Zunahme der Kernsubstanz- menge schreitet weiter fort, und ein bedeutender Teil der Zellen besitzt zu dieser Zeit bereit-s zwei Kerne, ja einige sind sogar bereits in der zweiten Teilung begriffen. Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Ecliinideneier usw. 149 Über das Zweiblastomerenstadium hinaus konnte ich den weiteren Entwicklungsgang der Eier dieser Serie nicht beobachten. IV. Der Einfluß einer aus 50 ccm Meerwasser + 9,5 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung bestehenden hypertonischen Lösung. In dieser Serie war der Verlauf der Versuche ähnlich demjenigen der vorhergehenden. Die Strongylocentrotus- Eier, die fast alle mit einer Membran versehen waren, wurden 60 Min. nach der Besamung auf die Dauer von 30 Min. in die hypertonische Lösung gebracht. Bevor dies geschehen war, war ein ansehnlicher Teil der Eier, etwa 50%, bereits geteilt und befand sich im Zweiblastomerenstadium, während der Rest in den verschiedenen Stadien der Karyokinese begriffen war. Die Eier dieser Serie wurden teilweise noch während ihres Verweilens in der hypertonischen Lösung, teilweise nach ihrer Überführung in See- wasser in Abständen von 5 — 20 Min. fixiert. Die vorletzte Portion ge- langte nach 2 Std. 50 Min., die letzte nach 16 Std. 50 Min. nach der Be- samung zur Fixierung. Direkt aus der hypertonischen Lösung heraus wurde eine Portion nach 15 Min., eine andre nach 28 Min. langem Ver- weilen in der hypertonischen Lösung fixiert. Während des Verweilens der Eier in der Lösung konnte man sowohl in vivo, wie an Präparaten Symptome von Plasmolyse beobachten, die sich in einer Änderung der Gestalt und der Größe der Eioberfläche äußerten. Ihre Form wurde unregelmäßig und runzelig, ihr Volumen nahm ab. Auch die Strahlungen verkürzten sich, dagegen konnte man, besonders in den centralen Partien, das Auftreten von winzigen, verstreuten weißen Fleckchen beobachten, die sich an mikroskopischen Präparaten als Cy- taster entpuppten. An denselben Präparaten konnte man auch die Beobachtung machen, daß bereits nach 15 Min. nicht nur die Strahlung, sondern auch das Plasma selbst gewisse Veränderungen erlitten hat. Die sonst regelmäßige Struktur des Eies erscheint nunmehr ziemlich gestört, es treten wolkenartige Zu- sammenballungen von Hyaloplasma auf, die bereits von Morgan (28, 29) beschrieben worden sind. Auf Präparaten, die nach 28 Min. fixiert worden sind, beginnen diese Gebilde zu verschmelzen und nehmen eine regel- mäßigere, strahlenförmige Struktur an. Es muß jedoch bemerkt werden, daß sie vorwiegend um die die mitotische Figur umgebende Strahlung herum, ja sogar mitten in derselben auftreten. Bei Betrachtung dieser Präparate gewännt man den Eindruck, als ob diese Cytaster ihre Ent- stehung dem Material dieser Strahlungen selbst verdankten, mit andern Worten, als ob dieses ganze Strahlungsmaterial, statt sich um ein einziges Centrum zu sammeln, sich verstreute und um verschiedene centrale 150 M. Konopacki Punkte herum anordnete. In diesen Punkten sind vorläufig Partikelchen, die sich ausgesprochen unterschiedlich färbten, nicht zu sehen, sondern nur eine ganz winzige Menge einer feinkörnigen Plasmamasse (Fig. 12). Die Kerncentrosomen nehmen an der Bildung der Cytaster keinen Anteil, doch kann man auch bei ihnen gewisse Veränderungen wahrneh- men. Sie bekommen ein schwammiges Aussehen und in ihrem Innern treten einige Körnchen — ähnlich wie Centriolen — auf. Ebenso durchgreifende Änderungen lassen sich an der Kernsubstanz überhaupt beobachten. Befand sich der Kern in Mitose, so verschmelzen die Chromosomen zu einer einzigen kompakten Chromatinmasse; in der Pro- und der Telophase zeigt das Chromatin gleichfalls gewisse, wenn auch nicht beträchtliche Zusammenballungen; nur die Körner im Ruhe- stadium weisen in dieser Hinsicht fast keine bemerkbaren Änderungen auf. Die Spindel schrumpft zusammen und wird entweder gar nicht oder nur sehr undeutlich sichtbar (Fig. 12). Diese Zusammenballungen des Chromatins bei derartig kurzer Ein- wirkung der hypertonischen Lösung sind aber nicht dauernde, sondern nur vorübergehende Änderungen und wahrscheinlich verursacht durch den Unterschied zwischen dem osmotischen Druck innerhalb und außer- halb der Zelle. Die Mehrzahl derjenigen Präparate, welche 5 Minuten nach Über- tragung der Eier in frisches Meerwasser fixiert wurden, bietet ganz andre Bilder als die noch während ihres Verweilens in der hypertonischen Lösung fixierten Eier. Das Plasma nimmt wieder die normale körnige Struktur an, die insel- förmigen Zusammenballungen verlieren sich und die Strahlung tritt schärfer hervor, wenn zwar die Spindel auch dann noch nicht scharf genug, sondern wie verschwommen erscheint. Der Kern, oder vielmehr die Chromatinsubstanz, zerfällt wieder in einzelne Chromatinklümpchen, manchmal sogar in vollständig regel- rechte Chromosomen. Doch nicht alle Eier kehren zur Norm zurück, ein Teil bleibt unverändert und ihr Kern einheitlich und kompakt, wie in der hypertonischen Lösung. Werden sie länger, und zwyar 20 oder mehr Minuten, in dem Meer- wasser belassen, so erleiden die Eier Änderungen andrer Art. Diese Ände- rungen sind schon von bleibenderer Beschaffenheit und betreffen haupt- sächlich die Kernsubstanz. Die am Plasma auftretenden Änderungen bestehen vorwiegend in der Bildung von Cytastern. Bei der Mehrzahl der ungeteilten Eier und nur bei vereinzelten geteilten Eiern lassen sich nämlich beträchtliche Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Ecliinideneier usw. 151 Mengen von Cytastern, die hauptsächlich an der Peripherie verstreut sind, beobachten. Manchmal treten auch um den Kern selbst herum mehrere Centren auf. Die an der Peripherie gelegenen Cytaster unter- scheiden sich von den um die Kerne gelagerten in keiner Weise hinsicht- lich ihrer Struktur. Sowohl die einen wie die andern besitzen sich ziem- lich deutlich färbende Centrosomen. Die Plasmateilung ist gehemmt. Die ersten Teilungen beginnen erst 45 Min. nach Überführung der Eier in Meerwasser einzutreten, aber nur in denjenigen, die bereits im Zweiblastomerenstadium begriffen sind und überdies keine Cytaster im Plasma aufweisen. Nach 60 Min. befindet sich ein Teil der Eier im Vier- bis Achtblastomerenstadium, nach 70 und 80 Min. erreichen einige bereits die Zahl von 16 Blastomeren. Nach 17 Std. sieht man eine geringe Anzahl von Blastulae und Morulae sich auf dem Boden des Gefäßes bewegen, die Mehrzahl der Eier ist aber bereits der Cytolyse anheimgefallen. Der Verlauf der Teilung war ziemlich unregelmäßig. Zwischen den in der IV. Serie erhaltenen und den Resultaten der vorhergehenden Versuchsreihen besteht aber ein prinzipieller Unterschied. Und zwar besteht derselbe einerseits in den Änderungen der Kernsub- stanzstruktur überhaupt, andrerseits aber in den Änderungen am Plasma, die in einer ausgesprochenen Verzögerung des Tempos bestehen, in welchem sich die Umsetzung der Plasmasubstanz in Kernsubstanz vollzieht. Am augenfälligsten ist dieser Unterschied bei ungeteilten Eiern. In der ersten und zweiten Serie weicht das Tempo des Kernsubstanz- zuwachses entweder gar nicht oder nur ganz unbeträchtlich von dem Tempo desselben Prozesses bei normal sich teilenden Eiern ab, was durch die Gegenwart einer entsprechenden Anzahl im Ruhestadium befindlicher Kerne oder Kernteilungsfiguren im ungeteilten Plasma zum Ausdruck gelangte. Die dritte Versuchsreihe bildet gewissermaßen die Mitteletappe, denn es treten in ihr dieselben Veränderungen der Kernsubstanz auf, wie in der vierten Serie, während die Kernteilung sowie die Kernsubstanz- zunahme — wenigstens zu der Zeit, wo ich die Eier beobachtet habe — bereits eine ausgesprochene Verzögerung aufwiesen. Eine viel größere Verlangsamung, ja fast einen Stillstand dieses Pro- zesses kann man bei den Eiern der vierten Serie beobachten, wo bei der Mehrzahl der ungeteilten Eier 80 Min. nach ihrer Überführung in Meerwasser höchstens je zwei Kerne anzutreffen sind. Dasselbe kann man auch an den zwei bzw. vier Blastomeren beobachten, die die Fähig- keit zur weiteren Teilung verloren haben. Es geht somit bei diesen Eiern 152 M. Konopacki mit dem Verlust der Fälligkeit des Plasmas zur Teilung auch der Verlust seiner Fähigkeit, sich in Kernsubstanz umzubilden, und somit der Ver- lust der weiteren Entwicklungsmöglichkeit Hand in Hand. Ausgesprochene Änderungen erleidet in dieser Serie auch die karyoki- netische Figur und die Kernsubstanz überhaupt. Diese Änderungen lassen sich in zwei Gruppen einteilen, die zwar durch Übergangsstufen miteinander in Verbindung stehen, die aber beide gewisse charakteristische Merkmale aufweisen, die sie prägnant voneinander unterscheiden lassen. Die Änderungen der ersten Art treten schon während des Verweilens der Eier in der hypertonischen Lösung auf, die andern dagegen erst mehrere Minuten nach ihrer Überführung in Meerwasser. Es scheint mir, daß die Mehrzahl der Änderungen der ersten Art der Einwirkung der hypertoni- schen Lösung auf Eier, deren Kerne sich in der Mitose befanden, zuzu- schreiben ist. Die zweite Art hingegen trat wahrscheinlich bei denjenigen Eiern auf, welche der Einwirkung der hypertonischen Lösung entweder im Ruhestadium der Kerne oder in der Prophase ausgesetzt waren, wo sie noch die Kernmembran besaßen. Wasielewski (44) bemerkt gleichfalls, daß die amitotisehen Figuren erst einige Zeit nach der Überführung der Pflanzen in normale Daseins- bedingungen aufgetreten sind. Das charakteristische Merkmal der ersten Art der Kernveränderungen ist die Verschmelzung der Chromatinsubstanz. Wenn man die beigefügten Zeichnungen betrachtet, so kann man sich ein anschauliches Bild von der großen Menge der verschiedensten Stufen derartiger Änderungen machen — und zwar bei Fig. 13 und 21 beginnend, wo die ganze achromatische Figur sehr gut erhalten ist, während im Chromatin noch kaum der Anfang dieses Prozesses angedeutet ist, bis zu solchen Bildern, wie in Fig. 20, wo die ganze Chromatin- und achro- matische Substanz eine einzige kompakte Masse bilden. Zwischen diesen beiden extremen Stadien sieht man eine ganze Reihe von Übergangs- formen. Gleichzeitig mit den Veränderungen des Ghromatins treten hier auch Änderungen in den andern Teilen der karyokinetischen Figur auf, d. h. in der Spindel. Auch bei diesen Änderungen lassen sich mehrere Formen unterscheiden. Jedoch läßt sich zwischen den Änderungen am Chromatin und denjenigen an der achromatischen Substanz keine ausdrückliche zeitliche Koordination feststellen. Mitunter ist die Spindel noch ganz regulär, während das Chromatin eine ausgesprochen kompakte Masse darstellt (Fig. 19). Besonders deutlich tritt dieser Mangel an Koordination im Muttersternstadium und in den Anfängen der Metaphase zutage; am Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 153 Schluß der Metaphase dagegen zeigen die Änderungen am Chromatin und der achromatischen Substanz bereits eine größere Koordination in ihrem Fortschreiten. Die Fig. 15, 19, 21 veranschaulichen verschiedene Stufen der Ver- änderungen an der Chromatinsubstanz, und zwar in Stadien, die man als Mutterstern oder als den Anfang der Metaphase ansprechen kann. Die Spindel ist fast überall deutlich sichtbar und das Chromatin stellt sich entweder in der Gestalt von ziemlich langen aber dünnen Stäbchen (Fig. 21), oder als mehrere kleinere Klümpchen von schwammiger Struktur (Fig. 15), oder endlich als eine einheitliche kompakte Chromatinmasse dar (Fig. 19); überall ordnet es sich in der äquatorialen Gegend der Spindel an. Die Fig. 13, 14, 18, 20, 22 — 25 stellen die Änderungen in jenen Stadien dar, die man als das Ende der Metaphase betrachten könnte. Die Spindel ist bei einigen Präparaten fast völlig unsichtbar (Fig. 20, 22, 24, 25), bei andern dagegen (wie in Fig. 13, 14, 18, 23, 26) tritt sie, wenn auch schwach entwickelt, dennoch in Erscheinung. Auch das Chromatin zeigt verschiedene Bilder; es ist nämlich ent- weder ganz (Fig. 19, 20) oder nur teilweise (Fig. 15, 21) verschmolzen, oder aber es tritt in der Gestalt von mein- oder minder langen und starken Fäden auf (Fig. 14, 18). Ein andres Aussehen hat das Chromatin in den Bildern, die durch Fig. 13, 22, 23, 24, 25 veranschaulicht werden. Hier tritt es nämlich entweder als feinkörnige, ziemlich lose und unregel- mäßig an der Spindel verstreute Masse auf (Fig. 13), oder es ist mehr kompakt und von netz- oder schwammförmiger Struktur, wobei sie ent- weder die Form einer ovalen, etwas abgeplatteten Figur oder diejenige einer Hantel von verschiedener Dicke und Länge annimmt (Fig. 22 — 26). Die Fig. 16 und 17 stellen zwei verschiedene Stufen von Änderungen in der Anaphase dar. Man sieht noch Reste der Spindel und das Chromatin mehl- oder weniger kompakt. Fig. 27 zeigt die Änderung der karyokinetischen Figur mit einem Centrum. Die Strahlung tritt deutlich hervor, und auf ihrem Hinter- gründe sieht man ein Netz von verschmolzenem Chromatin mit hier und da auftretenden dickeren Knoten. Von besonderem Interesse ist Fig. 28 aus dem Grunde, weil hier in ein und demselben Ei nicht alle Chromosomen Änderungen in demselben Grade erlitten haben: während nämlich die eine Spindel dieser tripolaren Figur eine regelrechte Metaphase zeigt, erscheinen die Chromosomen der beiden andern Spindeln als ungleich große, zu beiden Seiten des einen Poles unregelmäßig verstreute Klümpchen. Fig. 46 zeigt das Bild von 154 M. Konopacki ganz unbedeutenden Änderungen dieser Art. Die fast unveränderten Chromosomen teilen sieh in der Richtung ihrer Längsachse. Bei einigen ist diese Teilung noch nicht vollständig, die beiden Teile sind noch an einem Ende miteinander verbunden, wodurch sie V-ähnliche Figuren bilden. Die Enden einiger Chromosomen besitzen knaufförmige Ver- dickungen. Die Chromosomen selbst liegen zerstreut auf dem Territorium zwischen den beiden Centren. Die Spindel tritt nur undeutlich hervor. Bezüglich der Fig. 46, 13, 14, 18, 20 — 26 muß noch eine deutlich hervortretende Erscheinung hervorgehoben werden, die auch bereits in der ersten und zweiten Versuchsreihe beobachtet wurde, und die in dem ungleichzeitigen Wandern des Chromatins in der Metaphase besteht. Die Centrosomen zeigen gleichfalls gewisse Abweichungen von der Norm; sie büßen ihre Struktur ein, und oft sieht man in ihnen mehrere dunkle Körnchen, Centriolen nicht unähnlich (Fig. 12, 14, 18). In der Struktur der Strahlungen lassen sich keine Änderungen wahrnehmen. Nach 40 Minuten langem Verweilen der Eier in Meerwasser treten neben den oben geschilderten bei sehr vielen Eiern Änderungen ganz andrer Art ein. Die Chromatinsubstanz schmilzt nicht zu größeren Massen zusammen, sondern ist in Gestalt einer sehr großen Menge winziger Körnchen auf dem ganzen Territorium zwischen den beiden Centrosomen verstreut, an der Stelle, welche bei normaler Mitose die Spindel einnimmt. Diese ganze Masse hebt sich von dem sie umgebenden Plasma ziemlich scharf hervor und macht den Eindruck eines vollständigen Kernes. Sie stellt sich als ein von der Umgebung ziemlich deutlich abgegrenztes Bläschen, mitunter sogar wie mit einer Kernmembran umhüllt dar. Ein derartiges Bläschen teilt sich entweder als ein einziges Ganzes, oder es zerfällt in eine Anzahl von Bläschen verschiedener Größe, Kano- nieren, die sich mitunter einschnüren und so zu Tochterkernen werden. Zwischen der ersten und der zweiten Art von Änderungen bestehen verschiedene Übergangsstadien. Die Fig. 22 — 26 veranschaulichen Über- gänge zwischen der ersten und der zweiten Art. Die Kernsubstanz tritt hier in Gestalt einer ziemlich dichten, netzartigen Masse auf, die sich zu strecken und einzuschnüren beginnt, darauf die Gestalt einer Hantel einnimmt und schließlich in zwei Tochterkerne zerfällt. Die Spindeln sind nicht in allen diesen Figuren gleich scharf ausgeprägt. Dort, wo das Chromatin ein breiteres Gebiet einnimmt, ist die Spindel kaum zu sehen (Fig. 24, 25, 26), wo es sich hingegen zu einem schmäleren Bande anordnet, ist wenigstens ein Teil der Spindel deutlich sichtbar (Fig. 22, 23). Deutliche Centrosomen mit Strahlungen eilen öfters der Kernsubstanz- Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 155 teilung voraus (Fig. 22); während die erste Teilung des Chromatins noch nicht zu Ende ist, schicken sich die Centrosomen bereits zur zweiten Teilung an. Ein typisches Bild des Verlaufs der Kernteilung mit Änderungen der zweiten Art bieten uns die Fig. 29 — 36. Das Kernbläschen, welches die Struktur eines normalen Kernes eingebüßt hat, wird von winzigen Chromatinkörnchen, die so ziemlich regelmäßig über sein ganzes Gebiet verstreut sind, ausgefüllt (Fig. 29). Dieses Bläschen beginnt sich zu strecken und gleichzeitig in der Mitte einzuschnüren (Fig. 30). Die Chromatinkörnchen rücken nach den Polen zu, indem sie in der Mitte ein spindelartiges Gebilde, eine Fadensträhne, die die beiden verdickten Enden verbindet, hervortreten lassen (Fig. 30). Der Kern besitzt sogar in dem Stadium, wie es Fig. 29 festhält, keine normale Struktur mehr, man vermißt bei ihm das Lininnetz mit den Chromatinkörnern, vielmehr sind diese Körner unregelmäßig und ohne irgendeine ausgesprochene Struktur im Raume verstreut. Denselben Zustand der Kernstruktur zeigt Fig. 30, wo sich die Chromatinkörnchen an den Polen zusammengedrängt und in der Mitte die Chromatinsubstanz von faseriger Struktur und von einer angenäherten Form einer veränderten Spindel freigelegt haben. Die Fig. 31 — 36 zeigen die weiteren Stadien der Änderungen dieser Aid. In dem Maße, wie sich die Körnchen zu- sammendrängen und an den Polen anordnen, wo sie Tochterkerne bilden, beginnt auch die Fadensträhne dichter und immer enger zu werden, bis sie schließlich vollständig reißt. Die an den Polen angesammelte Kern- substanz dagegen umhüllt sich mit einer Membran und nimmt die Gestalt eines ruhenden Kernes an. Solch ein Bläschen besitzt eine ziemlich deutliche Abgrenzung von dem es umgebenden Plasma (Fig. 29), doch diese Scheidewand ist noch nicht die gewöhnliche Kernmembran. Eine derartige Abgrenzung der beiden Substanzen finden wir auch an andern Präparaten, doch ist sie mitunter nur so schwach angedeutet, daß von irgendeiner einheitlichen Membran gar keine Rede sein kann. Besonders macht sich der Mangel einer Membran in der Gegend, wo die Tochter- kerne sich mit dem Rest der Spindel vereinigen, bemerkbar (Fig. 32, 35). Die Begrenzung der Kernsubstanz durch eine Membran tritt erst später ein, nachdem sich die Tochterkerne bereits getrennt haben (Fig. 34, 36). Eine ganz analoge Kernstruktur stellt Fig. 47 dar. Das von der Umgebung deutlich abgegrenzte Kernbläschen wird von winzigen Chroma- tinkörnchen ausgefüllt, hat jedoch infolge der Gegenwart von drei Centren die Gestalt eines Dreiecks. Im Kern fehlt gleichfalls das Lininnetz, und 156 M. Konopacki die Chromatinkömchen sind unregelmäßig über die ganze Fläche ver- streut. Die weiteren Stadien des Teilungsprozesses eines solchen Kernes mit drei Centren zeigt Fig. 44. Innerhalb des helleren Raumes, der vom Plasma wie durch eine äußerst dünne Membran abgegrenzt erscheint, liegt die dreipolige Spindel, auf welcher die winzigen Chromatinkömchen so dicht verstreut sind, daß sie die Spindel beinahe verdecken. Weitere Stadien des Teilungsprozesses der dreipoligen Figur konnte ich nicht beobachten, doch die eben beschriebenen Anfangsstadien sind den bei der zweipoligen Figur geschilderten Änderungen völlig analog (Fig. 29, 30). Diese Art der Kernteilung tritt häufig allein ohne Plasmateilung auf, mitunter aber verlaufen diese beiden Prozesse gleichzeitig nebeneinander (Fig. 32, 35, 36). In allen diesen Figuren befinden sich die Centrosomen an den Polen, oft aber eilen sie der Kernteilung voraus, so daß der Kern noch kaum seine erste Teilung beendet hat, während sich die Centro- somen bereits zur zweiten Teilung anzuschicken scheinen. Eine gewisse Abart dieser Kernteilungsart vertritt die dritte Gruppe von Eiern. Die Kernbläschen (Fig. 37 u. 48), die durch ihre Struktur an die soeben beschriebenen erinnern, beginnen sich einzuschnüren, doch gleichzeitig mit diesem Prozesse zerfallen sie in mehrere, oft in eine größere Anzahl von Bläschen, Karyomeren. Einige der letzteren scheinen sich nochmals einschnüren zu wollen, während die andern nach den Polen zu wandern (Fig. 39, 40, 41 — 43, 49, 50). Eine normale Spindel konnte man bei dieser Teilung nirgends beob- achten. Die sich teilenden Karyomeren oder Tochterkernbläschen sind jedoch häufig durch schmale Bändchen oder Fäden miteinander ver- bunden (Fig. 40, 41, 48), die an Reste einer bei der vorhergehenden Gruppe von Eiern beschriebenen veränderten achromatischen Spindel erinnern (Fig. 29—36). Die Karyomeren sammeln sich an den einzelnen Polen und ver- schmelzen wiederum zu Tochterkernen. Die Plasmateilung findet sehr oft gleichzeitig mit der Kernteilung statt (Fig. 41, 42, 49, 50). Ein charakteristisches Merkmal dieser Teilungsfiguren ist die Un- gleichzeitigkeit der Umlagerung der Kernsubstanz. Dieses Merkmal ist so auffallend, daß hier die gebräuchliche Einteilung in Pro- und Meta- phase unstatthaft erscheint ; denn während die einen Karyomeren noch in der Einschnürung begriffen sind, haben die andern bereits das Aus- sehen von Chromosomenbläschen in der Anaphase. Man könnte diesen Teilungsmodus auch damit zu erklären suchen, daß die Chromosomen im Stadium des Muttersterns oder gleich nach ihrer Teilung anschwellen und in diesem Zustande ungleichzeitig nach Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 157 den Polen wandern. Gegen die Entstehung normaler Chromosomen in diesen Figuren würde die ganz veränderte Teilungsfigur, d. i. das Fehlen der Spindel und einer Abgrenzung der Chromatin- von der achromatischen Substanz sprechen (Fig. 37, 48). Auch an den vielen Präparaten von Eiern, die 60 — 70 Min. nach ihrer Übertragung in normales Seewasser fixiert worden sind, bei denen man doch die verschiedensten Entwicklungs- stadien antreffen kann, ist es mir gleichfalls nicht gelungen, derartigen Figuren zu begegnen, die für die obige Erklärung sprechen würden. Auch in dieser Gruppe stellen die Centrosomen die Pole vor und scheinen die Kernteilung selbst zu leiten. Diese Teilung verläuft oft gleichzeitig mit der Plasmateilung und ist der am häufigsten auftretende Teilungstypus in dieser Versuchsserie. Man trifft ihn nicht nur in den Anfangsstadien, sondern auch in den Stadien von 8 — 16 Blastomeren an. Als eine Übergangsform zwischen der ersten Art der Änderungen am Kern und den soeben beschriebenen Änderungen der Teilungsfigur kann man Fig. 38 betrachten. Zwischen den deutlich hervortretenden Centrosomen ist die Spindel fast gar nicht zu sehen, dafür nimmt ihre Stelle eine feinkörnige Masse ein; ungefähr in dem äquatorialen Teile der letzteren sieht man Chromatinklümpchen, die sich in einer an den amitotischen Teilungstypus erinnernden Art teilen, d. h. durch Einschnü- rung und Bildung hantelartiger Figuren. Diese Figur entspräche etwa dem Anfang der Metaphase. Derartigen Bildern begegnen wir jedoch an Präparaten, die 20 — 30 Min. nach Übertragung der Eier aus der hyper- tonischen Lösung in normales Meerwasser fixiert worden sind. An Präparaten, die 80 Min. nach Übertragung der Eier in Seewasser fixiert worden sind, sieht man, daß in der Struktur der Kernsubstanz eine Regulation stattfindet, die sich darin äußert, daß in den sich tei- lenden Kernen nunmehr normale Spindeln zutage treten, während die Chromatinsubstanz sich in immer mehr der Norm sich nähernde kleine Segmente teilt, die mitunter schon die Gestalt völlig normaler Chromo- somen annehmen. Bereits in Fig. 43 sieht man an einer der Blastomeren eine karvo- kinetische Figur, die sich der normalen nähert. Zwischen den zwei Centro- somen sieht man bereits deutlich die Spindel hervortreten und auf der- selben eine ziemlich beträchtliche Menge von Chromatinkörnchen, die in der Wanderung nach den beiden Polen begriffen sind, verstreut. In den weiteren Figuren (45) sieht man noch andre Regulationsformen, wie beispielsweise in jener, wo ein Teil des Chromatins bereits in normale Chromosomen zerfallen ist, während der Rest noch Karyomeren bildet. Jedoch tritt hier überall noch deutlich die Ungleichzeitigkeit der Wände- 158 M. Konopacki rung des Cliromatins hervor. An der Hand dieser Präparate gelangen wir auch zu der Anschauung, daß die Regulationsvorgänge in der Kern- substanzstruktur nicht in allen Blastomeren in gleicher Zeit vor sich gehen; denn während die einen eine völlig normale karyokinetische Figur aufweisen, bemerken wir bei andern noch ganz beträchtliche Veränderungen. Nach 17 ständigem Verweilen der Eier in Meerwasser konnte man eine geringe Anzahl von Blastulae und Morulae am Boden des Gefäßes herumschwimmen sehen. Der vorwiegende Teil der Eier befand sich aber bereits in der Cytolvse. Von den Blastulae war nur ein geringer Teil normal entwickelt, in der Mehrzahl waren es Stereoblastulae. Sie besaßen im Blastocöl eine gewisse Anzahl von Z'ellen, die entweder lose gelagert oder aber mit den Blastulawänden verbunden waren. Die Morulae bestanden oft aus Zellen von verschiedener Form und Größe, die je nach der ihnen zukommenden Plasmamenge mehr oder weniger Kernsubstanz besaßen, und zwar entweder in der Gestalt mehrerer kleineren Kerne oder einer geringeren Anzahl größerer Kernmassen. Der- artige Bilder wiesen darauf hin, daß die Teilung auf ziemlich unregel- mäßigem Wege vor sich gegangen sein muß, und daß sich nicht alle Blasto- meren in demselben Tempo geteilt haben. Unter den Zellen der Morulae und Blastulae begegnet man Kern- teilungsfiguren, aus denen zu ersehen ist, daß die Chromosomen von un- gleicher Größe sind; auch die Zahl der Chromosomen ist in den einzelnen Kernen nicht die gleiche. Besonders kraß tritt dieser Unterschied zwi- schen den großen und den kleinen Kernen hervor. Die großen Kerne besitzen oft eine bedeutend größere Anzahl von Chromosomen, als die kleinen, mitunter aber ist ihre Chromosomenzahl fast dieselbe wie in den kleinen, dafür aber sind die Chromosomen beträchtlich größer. Ähnliche Fälle beschreibt Godlewski (5) bezüglich der Echiniden- eier und hebt dabei hervor, daß derartige Typen von Mitose mit der Theorie der Chromosomenindividualität nicht besonders gut verein- bar sind. Von den in Serie 3 und 4 beschriebenen Änderungen verdienen ein besonderes Interesse die Änderungen im Verlauf der Kernteil ungs- figur. Ähnliche Änderungen wie die unsrigen der ersten Art (Fig. 12 — 27), die sich in der Verschmelzung der Chromatinsubstanz äußern, sind schon des öfteren von verschiedenen Autoren beschrieben und auf verschiedenen Wegen erhalten worden. Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 159 0. Hertwig (12) hat beobachtet, daß bei befruchteten Echiniden- eiern nach längerem Verweilen derselben in niedriger Temperatur durch- greifende Änderungen in der Struktur des Kernchromatins auftreten; letzteres erscheint nämlich entweder als eine einzige verschmolzene Masse mit Ausläufern, die an Pseudopodien erinnern, oder in Gestalt mehrerer unförmiger Klümpchen. Ähnliche Änderungen sind berichtet worden von Kostanecki (19) bei Mysostoma unter der Einwirkung von konzentriertem Meerwasser, sowie von Bataillon (1) bei Petromyzon und Rana fusca unter dem Einfluß von hypertonischen Lösungen verschie- dener Salze und Rohrzucker. Bei denjenigen Eiern, welche geringere Störungen erlitten haben, und bei denen die Änderungen unbeträchtlich sind, tritt wahrscheinlich nach einiger Zeit eine Regulation ein; diejenigen dagegen, deren Chromatin allzu große Änderungen erlitten hat, sind nicht mehr fähig, diese Störungen zu regulieren; darum begegnen wir in solchen Eiern in den meisten Fällen neben der Hemmung der Plasmateilung auch einen Stillstand in der Kemsubstanzzunahme. Das Chromatin stellt alsdann eine kompakte Masse dar, und im Plasma sieht man weder Centrosomen noch Strahlungen. Es sind dies ausgesprochen pathologische Bilder. Ein größeres Interesse verdienen die der zweiten Art angehörigen Änderungen (Fig. 29 — 43, 48 — 50). Auf den ersten Augenschein erinnern sie an die amitotische Teilung, bei näherer Betrachtung kommt man jedoch zu der Überzeugung, daß man es vielmehr mit einer mitotischen, wenn auch veränderten Teilung zu tun hat. Die Analyse des karyokinetischen Prozesses, sowie die Bestimmung der Anteilnahme der einzelnen Kernsubstanzen an demselben sind von Roux (65, 66) bereits in den Jahren 1883 und 1885 durchgeführt worden. Als das charakteristischste Merkmal der Karyokinese betrachtet besagter Autor die sogenannte qualitative Halbierung, die darauf beruht, daß die Chromatinsubstanz sich in einzelne Segmente — Chromosomen — zer- kleinert (Materialzerkleinerung), die eine Teilung in zwei gleiche Teile — Tochterchromosomen — erleiden (molekulare Teilung) und nach den Polen zu verschoben werden, wo sie einen Bestandteil der Tochterkerne bilden. Auf Grund dieser Charakteristik der karyokinetischen Teilung sagt Godlewski (45, 119 S.): »Mögen auch die achromatischen Bestandteile sich ähnlich wie bei der Karyokinese verhalten, wenn nur keine Zer- kleinerung der chromatischen Substanz in einzelne Segmente, Chromo- somen, stattfindet und nicht die einzelnen Chromosomen, sondern die Totalität der chromatischen Substanz halbiert, so ist in diesem Falle 160 M. Konopacki gleichgültig, ob wir diesen Vorgang als Amitose, oder als veränderte Karyokinese bezeichnen. « Wenn war den Standpunkt Roux’ einnehmen und mit Godlewski darin übereinstimmen, daß es gleichgültig ist, welche Bezeichnung wil- der Teilungsfigur beilegen, in welcher das Chromatin den für die Mitose maßgebenden Änderungen nicht unterliegt, so scheint mir doch eine eingehendere Analyse dieser Art künstlich hervorgerufener Änderungen mit Rücksicht auf die Feststellung des Verhältnisses zwischen der mito- tischen Teilung und der Amitose von Bedeutung zu sein. Die bereits ziemlich umfangreiche Literatur über diesen Gegenstand hat bisher eine ausreichende und entschiedene Antwort auf diese Frage nicht ergeben; doch dank den Beobachtungen von Child (3, 4), Maxi- moff (26), Patterson (35) und Xowikoff(70) an Metazoen, sowie experi- mentellen Arbeiten, in denen die Autoren der Amitose ähnliche Figuren erhielten, beginnt sich die Überzeugung von der Gleichwertigkeit der amitotischen Teilung und der Mitose immer mehr einzubürgern. Godlewski (45) gelangt auf Grund der ganzen bisherigen Literatur über diesen Gegenstand zu dem Schluß: »daß aus der bisherigen Literatur sich keine einzige Angabe anführen läßt, durch welche ganz positiv be- wiesen würde, daß die Amitose der Karyokinese nicht gleichwertig sein könnte «. Um diese Frage definitiv entscheiden zu können, sind aber außer Beobachtungen noch eine Reihe von Versuchen nötig, um den Bew-eis zu erbringen, daß diese beiden Formen eine in die andre übergehen können. Dabei muß man jedoch berücksichtigen, worauf auch Boveri (2) auf- merksam macht, daß es noch nicht genügt, die Amitose auf künstlichem Wege zu erhalten, sondern daß man sich noch überzeugen muß, ob diese Amitose wieder zurück in normale Mitose übergehen kann. Unter den Angaben der bisherigen Literatur finden wir, daß es nur Nathansohn (31) und Gurwitsch (6) gelungen ist, mit künstlichen Mitteln eine amitotische Teilung zu erhalten, daß aber nur Nathansohn imstande war festzustellen, daß eine solche künstlich erhaltene Amitose in normale Mitose übergehen läßt. Die Arbeiten von Haecker (7, 8), Schiller (60), Herbst (11), Gerasimoff (51), Wasielewski (44) und Nemec (61), welche der Amitose ähnliche Figuren erhielten, lassen nur mit größerer oder geringerer Wahr- scheinlichkeit annehmen, daß die von ihnen erzielten Kernteilungs- figuren sich in normale Mitosen wieder zurückführen lassen. Auch die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit gestatten in dieser Hinsicht keine kategorische Beantwortung der Frage. Wenn wir aber Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befrachtete Echinideneier usw. 161 einerseits die Tatsache in Betracht ziehen, daß in einer ganzen Reihe von Präparaten der sich teilenden Eier in der Zeit bis zu 80 Min. normal ausgebildete Mitosen vollständig fehlen, andrerseits aber die Anwesenheit einer ganzen Reihe von Ubergangsformen, und zwar von den der Amitose sich nähernden bis zu fast völlig normalen mitotischen Figuren berück- sichtigen, so sind wir meines Erachtens berechtigt, mit großer Wahrschein- lichkeit anzunehmen, daß in der Tat diese beiden Arten der Teilungs- figuren unter gewissen Bedingungen eine in die andre und umgekehrt übergehen können. Eine Zwischenstellung in gewisser Hinsicht nimmt diejenige Gruppe von Kernänderungen der zweiten Art ein (Fig. 37 — 43, 48 — 50), in denen wir neben Bildern die an amitotische Teilung erinnern, gleichsam einen Zerfall des Kernes in eine Anzahl kleinerer Kerne — Karyomeren — antreffen, die sich dann einzeln gleichfalls in obiger Weise teilen. Diese Bilder erinnern an die bereits von Montgomery (48), Spuler (49), Haecker(8) und an die neuerlich von Vejdovsky (47) und Reuter (62) geschilderten. Schiller (60) spricht bei Beurteilung der von ihm erhaltenen Bilder der Kernänderungen die Ansicht aus: »daß durch die Wirkung ver- schiedener Reize der Kernteilungstypus der Furchungs- und Reifungs- periode im ganzen auf einen primitiven Typus zurückschlägt. « Wasie- lewski (44) hält dagegen die Entstehung solcher künstlich erhaltenen, der Amitose ähnlichen Formen für eine Art von Atavismus, hervor- gerufen durch die künstlichen Daseinsbedingungen, d. h. er ist der An- sicht, daß unter dem Einfluß dieser Bedingungen zuerst die jüngsten Funktionen zum Schwinden kommen, die älteren Merkmale dagegen erhalten bleiben. Ohne auf die Frage einzugehen, ob die von den beiden obigen Autoren ausgesprochenen Vermutungen richtig sind oder nicht, muß darauf auf- merksam gemacht werden, daß Änderungen dieser Art — daß nämlich die Kernfigur an die Figur der amitotischen Teilung erinnert — in ver- schiedenen, sowohl tierischen wie auch pflanzlichen Zellen anzutreffen sind, und daß verschiedene äußere Faktoren zu ähnlichen Ergebnissen führen. Es ist wohl kaum ein Zufall nur, daß in allen diesen so ver- schiedenartigen Verhältnissen immer die gleichen Änderungen eintreten, sondern es muß hier ein tieferer Grund obwalten, der mit der Struk- tur oder irgendwelchen andern Eigentümlichkeiten der Kernsubstanzen, oder aber auch mit dem Mechanismus der Kernteilung im Zusammen- hänge steht. Archiv f. Zellforschung. VII. 11 M. Konopacki 162 Bei einer näheren Betrachtung meiner Präparate läßt sich feststellen, daß die ersten leisesten Änderungen, die die Kernsubstanz erleidet, auf gewissen Störungen in der Wanderung des Chromatins bei der Teilung beruhen. Ohne Rücksicht darauf, ob das Chromatin in Gestalt von regelrechten Chromosomen oder winzigen Körnchen oder sogar als kom- pakte Masse auftritt, überall sieht man in der Metaphase diese Änderung. Worauf diese Änderungen beruhen, wovon sie abhängen, darauf läßt sich schwer eine Antwort geben. Da fast regelmäßig mit diesen Änderungen gleichzeitig auch die Spindel ihre regelrechte deutliche Struktur einbüßt, so ist es sehr leicht möglich, daß diese beiden Erscheinungen im gewissen Zusammenhänge mit einander stehen. Die erste Art der Kernänderungen (Fig. 12 — 27) weist neben dem oben besprochenen noch ein andres, sehr charakteristisches und nur dieser allein eigentümliches Merkmal auf, d. h. die Verschmelzung der Chromatin- substanz. Wenn wir den Umstand berücksichtigen, daß die Kerne, die diese Änderungen erlitten haben, sich in den verschiedenen Phasen der Mitose befunden haben, so können uns diese beiden, gleichzeitig mit den Änderungen in der Kernstruktur auftretenden Merkmale sehr wohl viele Bilder der Änderungen der ersten Art erklären. Die Änderungen der zweiten Art (Fig. 29 — 50) entstehen in andern Bedingungen; höchstwahrscheinlich kommen sie nämlich in solchen Kernen zustande, die während des Verweilens der Eier in der hypertonischen Lösung sich im Ruhestadium befundenh aben. Darum ist auch der Mecha- nismus ihrer Entstehung ein andrer. Alle für die Kernfigur bei normaler Mitose charakteristischen Merk- male erscheinen hier gleichsam in ihrer Entwicklung aufgehalten und unfertig. Einerseits sehen wir, daß eine normale Spindel zur Ausbildung nicht gekommen ist und daß das Chromatin sich in einzelne Chromosomen nicht differenziert hat, andrerseits aber, daß der Kern seine durch die Gegenwart einer mehr oder minder deutlichen Kernmembran bedingte Totalität nicht eingebüßt hat. Überhaupt spielt sich der ganze Kern- teilungsprozeß innerhalb des Kernes, d. h. intranuclear ab. Die Fig. 29 — 37 könnte man in gewisser Hinsicht mit den von Kosta- necki (18) bei Mactra erhaltenen Bildern vergleichen; auch er hat intra- nucleare Karyokinesen beobachtet, die sich darin äußerten, daß sich inner- halb des Kernes eine normale achromatische Spindel gebildet hat und das Chromatin in Gestalt von regelrechten Chromosomen aufgetreten ist. Gewisse Merkmale der Entwicklungshemmung weisen auch diejenigen Figuren auf, in denen der Kern gleichsam in Karyomeren, die den einzelnen Chromosomen entsprechen, zerfällt; man vermißt hier nämlich die Aus- Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 163 bildung der achromatischen Spindel und die Differenzierung der Chroma- tinsubstanz in einzelne Chromosomen. Auch wenn wir annähmen, daß diese Karyomeren nichts andres als nur sehr schnell aufgequollene Tochter- chromosomen sind, so muß uns doch überall die Abwesenheit der achro- matischen Spindel auffallen. So können wir also in allen angeführten Bildern der Kernänderungen mehr oder minder von der normalen Mitose abweichende und sich der Amitose nähernde Merkmale beobachten. Die obige Darstellung der Abbildungen der Kernveränderungen ist nur die Probe einer Analyse der morphologischen Prozesse, die im Kern während seiner Teilung zutagetreten. Sie würde uns dennoch darauf hinweisen, daß es keinen prinzipiellen Unterschied zwischen den Prozessen, die in der Mitose und Amitose sich abspielen, gibt und daß diese Pro- zesse unter gewissen künstlichen Bedingungen in Metazoenzellen neben einander auf treten können. Rich. Hertwig(14) gelangt auf Grund eines außerordentlich reich- haltigen vergleichenden Materials von Kernteilungsfiguren bei Protozoen zu dem Schluß: »Wir sind somit jetzt in der Lage, zwischen den einfach- sten Formen der Kerndurchschnürung (direkte Kernteilung) und den kompliziertesten Vorgängen der Karyokinese alle Übergänge festzustellen und damit den sicheren Nachweis zu führen, daß zwischen direkter und indirekter Kernteilung keine Grenze existiert.« Abgesehen von obiger Schlußfolgerung von dem innigen Zusammen- hänge der Prozesse der Mitose und Amitose muß noch auf eine gewisse Unabhängigkeit der Teilungsform und der Chromatinstruktur von der Teilungstendenz aufmerksam gemacht werden, die sich darin äußert, daß trotz der verschiedenartigsten Störungen in der Struktur sowohl der Chromatin- wie der achromatischen Substanz die Kernmasse als solche ständig zunimmt und sich in Tochterkerne teilt. Diese Tatsache ist schon von Herbst (11) hervorgehoben worden, und auch Godlewski (45) ist in seiner oben zitierten Arbeit der Ansicht, daß »der typische Verlauf der Mitose und der Halbierung einzelner Chro- mosomen keine Vorbedingung der normalen Gestaltung des Embryos ist. « Der Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Eier in verschiedenen Frühstadien ihrer Entwicklung. Das zweite Problem, dessen Lösung ich mir in vorliegender Arbeit zum Ziel gesetzt habe, war die Entscheidung der Frage, ob die Eier in verschiedenen Zeitpunkten nach der Aufnahme des Spermatozoons in 11* 164 M. Konopacki ein und derselben Weise auf die hypertonischen Lösungen reagieren, und ob ein Unterschied zwischen dem Verhalten von ungeteilten und im Zweiblastomerenstadium befindlichen Eiern besteht. Was die letzte Frage anbelangt, so können wir sie auf Grund der vorhin geschilderten Versuche und in Übereinstimmung mit den von Loeb (59) erhaltenen Resultaten in bejahendem Sinne beantworten. /Ulen dreien der von mir angewandten Lösungen gegenüber zeigten sich die bereits geteilten Eier widerstandsfähiger, als die ungeteilten. Dies betrifft hauptsächlich das Protoplasma, welches unter dem Einfluß aller drei Lösungen sich in geteilten Eiern anders wie in ungeteilten verhalten hat. Morphologisch käme dieser Unterschied in dem Mangel bzw. der Anwesenheit von Cvtastern in den einen bzw. den andern Eiern zum Ausdruck. In noch stärkeren Lösungen wären die Unterschiede wahrscheinlich von noch tiefer greifender chemischer Natur als die bereits beobachteten; wenigstens deutet darauf eine in der letzten Versuchsreihe beobachtete Tatsache hin, wo der Zuwachs von Kernsubstanz in den ungeteilten Eiern zum Stillstand kam, was bei der Mehrzahl der in Furchung be- griffenen Eier nicht der Fall war. Um nun diese Frage bezüglich der ungeteilten Eier, die in verschie- denen Zeitpunkten nach dem Eindringen des Spermatozoons der Ein- wirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt wurden, zu entscheiden, habe ich drei Reihen von Versuchen durchgeführt. I. Der erste Versuch bestand darin, daß die Eier in mehrere Portionen geteilt und alle Portionen gleichzeitig besamt wurden (siehe Tabelle I. Nr. I Besamung In die h>'Pert- ! In Seewasser Fixierung Entwicklungs- Lösung dauer 1 3 Std. 55 Min. 3 Std. 58 Min. 4 Std. 28 Min 5 Std. 20 Min. 1 Std. 25 Min. 2 3 » 55 » 4 * > 4 ». 35 > 5 25 » 1 » 30 » 3 3 * 55 » 4 » 05 > 4 » 40 > 5 » 25 > 1 » 30 > 4 3 » 55 » 4 » 10 » 4 > 45 > 5 > 25 » 1 » 30 » 5 3 » 55 » 4 > 15 > 4 > 50 » 5 » 25 » 1 » 30 » 6 3 » 55 » 4 » 05 > 4 » 45 > 7 J> 30 > 3 y 35 » Tab. I). Nach einiger Zeit, als alle Eier die Membran bereits ausgebildet hatten, wurde in allen Gefäßen, und zwar in jedem in einem andern Entwicklungsmoment, das Seewasser durch die hypertonische Lösung (50 ccm Seewasser + 8 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung) ersetzt, in welcher die Uber den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 165 Eier je 35 Min. verblieben; nach Ablauf derselben wurden sie wieder zurück in das Seewasser gebracht, worauf alle Portionen zu einer und derselben Zeit fixiert wurden. Nur ein Teil der Eier der sechsten Portion wurde im Seewasser länger belassen und erst 3 Std. 35 Min. nach der Besamung fixiert. Vor der Fixierung habe ich die Eier in vivo auf dem Uhrglase beobachtet, doch in allen fünf Portionen konnte ich weder Furchungserscheinungen, noch Änderungen am Kern, die von der Bil- dung einer Teilungsfigur zeugen würden, feststellen. Nur die letzte Portion ist zur Furchung gekommen; der Furchungs- typus war jedoch ziemlich unregelmäßig und erinnerte an denjenigen von unbefruchteten, künstlich zur Entwicklung angeregten Eiern. Hinsichtlich der mikroskopischen Bilder zeigten die einzelnen Por- tionen gewisse Unterschiede: In der ersten Gruppe von Eiern, welche 3 Min. nach der Besamung der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt wurden, lassen sich erheblichere Änderungen am Plasma nicht beobachten, hier und da sieht man nur inselförmige Anhäufungen von Hyaloplasma und von Strahlen umgebene kleinere Flecke. Das Spermatozoon ist nur in den seltensten Fällen mit dem Eikern verbunden, es stellt sich als ein kom- pakter Körper mit verhältnismäßig schwacher Strahlung dar. Das Cen- trosom ist mitunter ziemlich deutlich sichtbar und hat das Aussehen eines kompakten oder auch schwammartigen, von einer feinkörnigen Masse, von der nach allen Richtungen hin Strahlen ausgehen, umgebenen Körpers. In der zweiten Gruppe von Eiern, d. h. in denjenigen, die 5 Min. nach der Besamung in die hypertonische Lösung gebracht wurden, sieht man schon viel mehr solcher, in denen das Spermatozoon den Eikern berührt oder mit demselben kopuliert. Die feinkörnige Masse umgibt dann den Kern wie eine Haube. Die Strahlung ist noch ziemlich schwach ausgebildet und auch im Plasma sind hier und da die Cytaster noch schwach entwickelt. In Gruppe 3 und 4 kopuliert das Spermatozoon schon bei der Mehrzahl der Eier mit dem Eikern. Die Strahlung ist alsdann noch schwächer wie in den vorhergehenden Portionen, und der Kern ist oft nur von der feinkörnigen Masse ohne Strahlung umgeben. In einigen Eiern hat sich das Spermatozoon mit dem Eikern noch gar nicht verbun- den. Es quillt dann zu ziemlich beträchtlicher Größe an, sein Chromatin verliert die zusammenhängende Struktur und zerfällt in einzelne Chro- mosomen. In der fünften Gruppe beginnt das Chromatin des Spermatozoons 166 M. Konopacki und des Eies im Kern zu zerfallen. Der Kern ist von einer mehr oder minder deutlichen Strahlung mit zwei Centrosomen an den Polen um- geben. Auf Grund der geschilderten Änderungen gelangen wir zu dem Schluß, daß es für die befruchteten Eier, die in verschiedenen Zeitpunkten nach dem Eindringen des Spermatozoons der Einwirkung der hyper- tonischen Lösung ausgesetzt wurden, durchaus nicht gleichgültig ist, in welchem Moment diese Einwirkung einsetzt. Allen Gruppen von Eiern stand nämlich zu ihrer Entwicklung der gleiche Zeitraum zur Verfügung, und doch weisen sie hinsichtlich ihrer Entwicklungsphase augenfällige Unterschiede auf. Die einzige morphologische Änderung, die im Plasma dieser Eier auftritt, besteht in der Bildung einer größeren Anzahl von Cytastern. Abgesehen davon, treten in den Eiern noch gewisse andre Änderungen zutage, welche zu einer Hemmung oder Verlangsamung der Wanderung des Spermakopfs führen. Diese Hemmung tritt in den Eiern nicht gleich zutage, sondern nach einigen Minuten. Davon zeugen die Präparate der Gruppe 3, d. h. derjenigen, wo die Eier 10 Min. nach der Besamung der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt winden. In diesen Eiern hat nach ihrer Entnahme aus der hypertonischen Lösung fast überall schon die Kopidation der Kerne stattgefunden. Da aber in nor- malen Verhältnissen die Kernkopulation sich erst 15 Min. nach der Be- samung vollzieht, so haben die Spermatozoon den Testierenden Weg von 5 Min. schon während des Verweilens der Eier in der hypertonischen Lösung zurückgelegt. Der zweite Unterschied, der sich aus den erhaltenen Resultaten ergibt, wäre die Tatsache, daß in der ersten Portion fast alle Spermato- zoen noch als kompakte Chromatinklümpchen erscheinen; in der zweiten Gruppe ist ihre Struktur schon lockerer geworden und in der vierten, wo nur noch einzelne Spermatozoen unverbunden mit dem Eikern ge- blieben sind, stellen sie sich dar als ziemlich umfangreiche Bläschen mit deutlichem chromatischem Gerüst, das in einzelne Chromosomen zu zer- fallen scheint. Daraus können wir schließen, daß es auch für die Spermatozoen nicht gleichgültig zu sein scheint, in welchem Augenbück die Einwirkung der hypertonischen Lösung auf dieselben eingesetzt hat. Dies ergibt sich daraus, daß je früher nach dem Eindringen des Spermatozoons in das Ei die Einwirkung der Lösung begonnen hat, dasselbe desto länger ver- ändert bleibt und sein Chromatin desto länger im Zustande einer kom- pakten Masse verharrt. Wo hingegen die hypertonische Lösung entweder Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 167 während der Kopulation oder unmittelbar vor derselben einzuwirken be- gonnen hat, dort sind die Änderungen in der Struktur des Spermatozoons fast unmerklich. Die hauptsächlichsten Änderungen erleidet aber im vorliegenden Falle das Plasma. In morphologischer Hinsicht finden diese Änderungen ihren Ausdruck in der Bildung von Cytastern; andrerseits aber scheint mir auch die Tatsache, daß sich in diesen Eiern lange Zeit — und zwar noch 1 Std. 30 Min. — nach der Besamung die Kopulation der Sperma- köpfe mit den Eikernen noch nicht vollzogen hat, daß also die Wande- rung des Spermatozoons sistiert worden ist, gleichfalls dafür zu sprechen, daß das Plasma größere Änderungen erlitten hat. Wenn zwar es auch bisher noch nicht definitiv feststeht, von welchen Faktoren die Wanderung des Spermatozoons abhängt, d. h. ob dieser Prozeß vom Chemotropismus oder aber von gewissen Bewegungen im Plasma geleitet wird, so sprechen doch die Resultate der Untersuchungen von Krahelska (67), über die Befruchtung kernloser Plasmasegmente viel eher für die Richtigkeit der zweiten Erklärung. Diese Änderungen im Plasma üben wahrscheinlich auch einen ver- zögernden Einfluß auf das Entwicklungstempo aus. Davon zeugt die letzte Portion der Eier, von denen nur ein ganz geringer Bruchteil 3 Std. 35 Min. nach der Besamung sich im Achtblastomerenstadium befindet. Der Teilungstypus weicht ziemlich beträchtlich von der Norm ab. Oft tritt eine gleichzeitige Teilung in mehrere Zellen ein. An den karyoki- netischen Figuren lassen sich größere Änderungen nicht beobachten, häufig treten aber pluripolare Figuren auf, auch läßt sich ein ungleich- zeitiges Wandern der Chromosomen während der Metaphase feststellen, eine Erscheinung, die in allen Versuchen der ersten Gruppe bemerkt worden ist. II. Die zweite Serie der Versuche winde in der Weise durchgeführt, daß die Eier 7 Min. nach der Besamung, wo sie schon alle mit einer Mem- bran versehen waren, der Einwirkung der hypertonischen Lösung (50 ccm Seewasser + 8 ccm 2x/2-n. NaCl-Lösung) auf die Dauer von 35 Min. ausgesetzt wurden. Schon während des Verweilens der Eier in der hyper- tonischen Lösung, sowie nach ihrer Überführung in normales Seewasser wurden sie portionsweise in Abständen von mehreren Minuten fixiert. Die vorletzte Portion gelangte 2 Std. 37 Min., die letzte 15 Std. 30 Min. nach der Besamung zur Fixierung. Die Änderungen, die in den direkt aus der hypertonischen Lösung heraus fixierten Eiern zutage treten, weisen darauf hin, daß das Plasma in dieser Lösung eine Schrumpfung erleidet und bis zu einem gewissen Grade 168 M. Konopacki plasmolysiert wird. Die Strahlung verschwindet allmählich, so daß sie nach 25 Min. nicht mehr zu sehen ist. Die Wanderung des Spermatozoons kommt zum Stillstand und der Spermakopf selbst erscheint als ein kom- paktes Chromatinklümpchen. Das Centrosom ist nur schwer zu entdecken. Der Kern unterliegt gleichfalls der Karyolyse und schrumpft ein, was aus seinem verringerten Volumen und seinen deutlich gezackten Rändern zu ersehen ist. Schon 5 Min. nach Übertragung der Eier in normales Meerwasser nimmt das Plasma seine normale Struktur und Form wieder an, die Strahlung kommt ebenfalls wieder zum Vorschein und erreicht fast seine normale Größe. Im Plasma kann man hier und da die Bildung wolken- artiger Zusammenballungen von Hyaloplasma beobachten. Nach 15 bis 25 Min. beginnen diese Agglomerate immer dichter zu werden und die Gestalt von unregelmäßig sternförmigen Flecken anzunehmen; nach 35 und 55 Min. sehen wir schon ziemlich regelrecht ausgebildete Cytaster. Aus diesen allmählich fortschreitenden Änderungen im Cytoplasma, die schließlich zur Bildung von Cytastern führen, können wir, meines Er- achtens, gewisse Schlußfolgerungen bezüglich der Genese der Cytaster selbst ziehen und so die bereits von Morgan (28 — 30), Wilson (39) und Yatsu (17) ausgesprochenen Vermutungen bestätigen, daß eben diesen wolkenartigen Zusammenballungen des Hyaloplasmas die Cytaster ihren Ursprung verdanken. Was die Lokalisation der Cytaster anbelangt, so treten sie auf dem ganzen Plasmaterritorium, am häufigsten aber in dessen peripherischer Partie auf. Gleichzeitig mit diesen Änderungen am Plasma selbst und an der Grenze des Kernes kommen mehrere Centren zum Vorschein, welche — wie ich bereits oben erwähnt habe — wahrscheinlich teilweise auch dem Centrosom des Spermatozoons entstammen; sie sind es, die zu Teilungs- centren der künftigen pluripolaren Kernteilungsfigur werden. Das Spermatozoon wird in seiner Wanderung aufgehalten und mit- unter findet man noch 1 Std. 10 Min. nach der Besamung Spermatozoen im Plasma, die mit dem Eikern noch nicht verbunden sind. Außer den oben geschilderten lassen sich im Kern keine andern Änderungen wahrnehmen. Nach Übertragung der Eier in Seewasser glätten sich die Ränder der Kerne und ihr Volumen wird ein wenig größer. Die Ausschickung zur Teilung, d. h. die Prophase beginnt eine Stunde nach der Herausnahme der Eier aus der hypertonischen Lösung, nach l1^ Std. befindet sich die Mehrzahl der Eier im Stadium der Meta- und Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 169 Anaphase ; nach 1 Std. 45 Min. besitzt ein beträchtlicher Teil der Eier bereits je zwei Kerne. Nach 2 Stunden verschmelzen in einigen Eiern die Kerne zu einem einzigen Synkarion, in den übrigen dagegen beginnt sich jeder Kern einzeln zur zweiten Teilung anzuschicken. In der karyokinetischen Figur selber lassen sich weder in der Struktur der Chromosomen noch in der- jenigen der Spindel irgendwelche Änderungen wahrnehmen, es treten dagegen sehr häufig pluripolare Figuren auf. In dieser Zeit findet man auch nur ausnahmsweise Eier, die in zwei Blastomeren geteilt sind. 15 1 /2 Std. nach der Befruchtung befindet sich ein Teil der Eier im Blastula-, die überwiegende Mehrzahl dagegen im Morulastadium. Aus mikroskopischen Präparaten ersieht man, daß diese Morulae aus Zellen von sehr verschiedener Form und Größe bestehen. Mitunter liegt in der Mitte einer solchen Morula eine große Plasmamasse mit einem Riesen- kern, der ringsherum von winzigen Zellen umgeben ist. Diese Bilder erinnern lebhaft an die in der ersten Serie der vorhergehenden Versuchs- gruppe geschilderten und scheinen darauf hinzudeuten, daß der Ver- lauf der Teilung hier ein sehr unregelmäßiger war, und daß wahrschein- lich je nach den Änderungen im Plasma der einzelnen Blastomeren sich die einen von ihnen schneller, die andern langsamer geteilt haben. Schon an Eiern, die 2 x/2 Std. nach der Befruchtung fixiert wurden, konnte man beobachten, daß sowohl die im Beginn der Teilung begriffenen als auch die bereits geteilten Eier entweder gar keine oder nur eine mini- male Zahl von Cytastern besaßen. Dagegen waren letztere noch in solchen Eiern anwesend, die noch keine Anzeichen von Plasmateilung aufwiesen. Dasselbe Faktum läßt sich auch an Eiern feststellen, die 31/2 Std. nach der Befruchtung fixiert wurden und von denen ein Teil sich bereits im Vier- und Achtblastomerenstadium befunden hat. Vorwiegend waren die Cytaster in ungeteilten Eiern anwesend, in sich teilenden dagegen nur ausnahmsweise und in unbedeutender Anzahl, wobei sie auch nicht auf alle Blastomeren gleich verteilt waren. III. Die dritte Serie der Versuche wurde in folgender Weise ange- stellt: Die Eier eines und desselben Weibchens wurden in fünf Gruppen geteilt und alle gleichzeitig besamt; in den in Tab. II (S. 170) angegebenen Zeitabständen wurden dann die Eier der einzelnen Gruppen in die hyper- tonische Lösung (bestehend aus 50 ccm Seewasser + 8,8 ccm 2 1[2 n. NaCl-Lösung) gebracht. Aus der hypertonischen Lösung wurden die Eier wieder zurück in Seewasser übergeführt und von Zeit zu Zeit portions- weise fixiert. Der detaillierte Verlauf des Versuchs ist aus Tab. II zu ersehen. Besamung In die ^P61' | In Seewasser Fixierung Entwicklungs- tonische Lösung dauer 170 M. Konopacki ui O] CQ !M (M Ul OC iQ o o o rn r-i CO Ul O 00 GO 00 00 Ul I> O l> 2 * - Ul ZD l> O- U1 GD t> I> ZD ZD ZD t> ! m ZD ZD ZD ZD ZD 03 CO »O Bei der Wahl der Zeitabstände, in denen ich die einzelnen Portionen von Eiern der Ein- wirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt habe, habe ich mich von der Absicht leiten lassen, verschiedene und voneinander sich prin- zipiell unterscheidende Momente ihrer Ent- wicklung festhalten zu können. Die erste Gruppe veranschaulicht den Augenblick, wo sich der Spermakopf dem Eikern nähert, die zweite stellt den Zeitpunkt der Kernkopulation dar, in der dritten befinden sich die Kerne in der Teilungsprophase; in den Gruppen 4 und 5 end- lich sind sie in der Mitose begriffen, die Kern- membran ist bereits zerflossen und die Kern- substanz liegt frei im Plasma eingebettet. In den einzelnen Gruppen treten auch ge- wisse Unterschiede in dem Verhalten desCentro- soms und der Strahlung zutage. In der ersten, vierten und fünften Gruppe der Eier ist die Strahlung am stärksten entwickelt; in der zweiten und dritten Gruppe befindet sich das Centrosom gerade im Zustande der sogenann- ten Pause, wo es häufig unsichtbar und seine Strahlung bedeutend schwächer wird. Die in den einzelnen Gruppen von Eiern dieses Versuchs auftretenden Unterschiede be- treffen einerseits das Plasma bzw. die Strahl- ungen und das Centrosom, andrerseits den Kern. Die im Plasma zutage tretenden Ände- rungen äußern sich darin, daß überall eine deutliche Verzögerung des Entwicklungstempos und eine Hemmung der Plasmateilung statt- findet. Da ich nicht in der Lage war, weitere Entwicklungsstadien zu beobachten, so kann ich nur den Zeitpunkt der ersten Teilungen in zwei Blastomeren verzeichnen. Dieser Zeit- punkt ist für alle Gruppen fast ein und derselbe. Was die morphologischen Änderungen, d. h. die Cytasterbildung anbelangt, so lassen Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 171 sich in dieser Hinsicht gewisse Unterschiede statuieren, indem nämlich in der ersten, vierten und fünften Gruppe sich im allgemeinen in den einzelnen Zellen bedeutend weniger Cytaster gebildet haben und auch die Zahl der Zellen, die überhaupt Cytaster aufweisen konnten, geringer war, während hingegen in der zweiten und dritten Gruppe ein sehr beträchtlicher Teil von Zellen im Besitze von Cytastern ist und auch die Zahl derselben in den einzelnen Zellen ziemlich bedeutend ist. So- mit kann man annehmen, daß das Auftreten von Cytastern im Plasma bis zu einem gewissen Grade von dem Zustande des Centrosoms und der Strahlung abhängig ist. Was die Änderungen am Kern anbetrifft, so stellen sie sich äußerst charakteristisch dar. Zwar lassen sich in den ersten drei Gruppen von Eiern, d. h. dort, wo die Kernmembran noch nicht zerstört war, kaum irgendwelche Änderungen an der Kernsubstanz sowohl, wie auch an der karyokinetischen Figur wahrnehmen. Hier und da nur kann man mehrpolige Figuren beobachten. Die Eier der vierten und fünften Gruppe dagegen, die vorwiegend in der Karyokinese begriffen waren, weisen an der Kernsubstanz durchgreifende Änderungen auf und zwar von der Art, wie sie in den Serien 3 und 4 der ersten Gruppe von Versuchen ge- schildert worden sind (vgl. S. 155). Es muß jedoch bemerkt werden, daß diese Unterschiede in dem Ver- halten der Kernsubstanz in den einzelnen Phasen des Befruchtungs- vorgangs nicht in allen Lösungen gleich scharf hervortreten. Dazu ist eine gewisse Konzentration der Lösung erforderlich, d. h. etwa wie im vorliegenden Falle, 8,8 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung auf 50 ccm Meer- wasser. Wenn wir uns die Versuchsergebnisse der ersten und zweiten Serie der ersten Versuchsgruppe, in welcher schwächere Lösungen zur Anwendung gelangt waren, vergegenwärtigen, so werden wir uns erinnern, derartige Änderungen in der Struktur der Kernsubstanz in jenen Serien nicht beobachtet zu haben. Fassen wir nunmehr die Ergebnisse unsrer Versuche über den Ein- fluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Eier zusammen und ver- gleichen sie mit den Resultaten andrer Autoren, die sich gleichfalls mit dieser Frage vom morphologischen Standpunkt aus beschäftigt haben, so gelangen wir zu der Überzeugung, daß durch die Einwirkung der hyper- tonischen Lösungen ohne Rücksicht auf ihre chemische Zusammensetzung stets die gleichen morphologischen Bilder im Plasma sowohl der befruch- teten, wie der unbefruchteten Eier hervorgerufen werden. Werden näm- lich die Eier verschiedener Tierspecies der Einwirkung irgendeiner hyper- tonischen Lösung ausgesetzt, so bilden sich Cytaster in denselben. 172 M. Konopacki Morgan hat bei Eiern von Echiniden, Seesternen, Cerebratülus , Sipunculns und Phallusia durch Zusatz von NaCl und MgCl2 zu Meer- wasser künstliche Cytaster erzielt. Wilson hat dieselbe Erscheinung bei Toxopneustes variegatus unter dem Einfluß von MgCl2 beobachtet; dasselbe haben Bataillon bei Rana fusca und Petromyzon Planen unter dem Einfluß verschiedener Salze und konzentrierter Zuckerlösungen, Yatsu bei Cerebratulus und ebenso viele andre Forscher festgestellt. Es mag jedoch nicht unerwähnt bleiben, daß es bei einigen der unter- suchten Species nicht gelungen ist, die Entstehung von Cytastern unter dem Einfluß hypertonischer Lösungen zu beobachten. Was nun die Herkunft dieser Gebilde und die Rolle, die sie in der Entwicklung des Embryos spielen, anbetrifft, so ist darüber bereits eine sehr umfangreiche Literatur vorhanden. Morgan (28) hat sich als erster damit befaßt und darauf hingewiesen, daß die Cytaster bei der Wanderung der Chromosomen mitwirken können. Wilson (39), Yatsu(17) und Stevens (38) haben untrüglich nachge- wiesen, daß die Cytaster im Plasma de novo entstehen, sich durch Teilung vermehren und dieselbe Rolle spielen können, wie das mit dem Sperma- tozoon eingeführte Centrosom. Diese physiologische Gleichwertigkeit des Centrosoms mit den Cytastern geben auch Boveri (2) und Kostanecki (19) zu, stellen dagegen die genetische Gleichwertigkeit, welche bis zu einem gewissen Grade von Morgan (29, 30) und Lefevre (46) postuliert wird, in Abrede. Andre Autoren sprachen sich gegen die Entstehung der Cytaster de novo sowie gegen ihre physiologische Gleichwertigkeit mit dem Centro- som des Spermatozoons aus. So ist z. B. Petrunkewitsch (33) der An- sicht, daß es zweierlei Arten von Cytastern gibt ; die einen, welche im Innern einen deutlichen Centralkörper besitzen, verdanken ihren Ursprung der mehrfachen Teilung des Centrosoms des Spermatozoons, die andern hingegen bestehen aus gekreuzten Plasmafasern ohne Centralkörper. Nur die ersteren können zu Centren der Kernteilung werden. Meves (27) behauptet wiederum, daß die Centralkörper der Plasmacytaster sich von den im Plasma verstreuten Centriolen ableiten lassen, die ihrerseits von dem Centrosom, das aus der Teilung bei der Ausstoßung des zweiten Richtungskörpers herstammt, übriggeblieben sind. Eine ähnliche An- sicht vertritt auch Schaposchnikoff (37). Was nun meine Versuchsergebnissc anbetrifft, so kann ich fest- stellen, daß der Zeitpunkt der Cytasterbildung von der Konzentration der hypertonischen Lösung abhängig ist. Treten nämlich in Eiern, die der Einwirkung der schwächsten hypertonischen Lösung ausgesetzt Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 173 waren, die ersten Cytaster erst etwa 60 Min. nach Übertragung der Eier in normales Seewasser auf, so erscheinen sie in der zweiten Serie in einigen Eiern bereits nach 20 Min., während sie nach 30 Min. schon ganz be- trächtliche Plasmabezirke einnehmen. In der vierten Serie kann man die Bildung von Cytastern sogar schon in der hypertonischen Lösung selbst beobachten. Hierbei muß jedoch die in allen drei Versuchsreihen zutage tretende Erscheinung hervorgehoben werden, daß nämlich die Cytaster vorwiegend in ungeteilten Eiern auftreten, hingegen in solchen, die sich im Zwei- blastomerenstadium befinden, nur ausnahmsweise anzutreffen sind. Etwas anders liegen die Verhältnisse in der vierten Serie der ersten Gruppe ; während man nämlich hier bereits in der hypertonischen Lösung Cytaster sowohl in ungeteilten wie in geteilten Eiern beobachten kann, schwinden selbige zum meisten in den geteilten Eiern nach der Überführung in Seewasser, verbleiben dagegen in den ungeteilten und einem geringen Bruchteil der geteilten. Eier. Und noch eine andre Tatsache verdient unser Interesse, daß nämlich in allen Zellen mit einer größeren Anzahl von Cytastern die Plasmateilung hintangehalten wird; ihre Teilung hebt erst dann an, wenn die Cytaster zu schwinden beginnen. Andrerseits weisen in Furchung begriffene Eier niemals eine größere Anzahl von Cytastern auf. Eine solche treffen wir im Gegenteil nur bei solchen Eiern an, deren Entwicklung gehemmt ist und die sich zu teilen aufgehört haben. Dieselbe Tatsache läßt sich mitunter auch an den einzelnen Blastomeren beobachten, nämlich daß diejenige Blastomere, deren Entwicklung zum Stillstand gekommen ist, gewöhnlich auch eine große Anzahl von Cytastern besitzt (Fig. 7). Betreffs der Morphogenese der Cytaster mag bemerkt werden, daß sie nach der Einwirkung der hypertonischen Lösung sich von wolken- artigen hyaloplasmatischen Zusammenballungen zu immer reguläreren Strahlungen entwickeln und daß auch die Bildung ihres Centralkörpers mit dieser Strukturänderung gleichen Schritt hält. Die gleiche Ansicht hatten schon früher Wilson (39), Morgan (28, 29, 30) und Yatsu (17) ausgesprochen. In stärkeren Lösungen vollzieht sich die Bildung der Cytaster be- deutend schneller. Man kann in diesem Falle beobachten, daß sie sich entweder an der Stelle entwickeln, wo eben die Strahlung bestanden hat, oder aber auf deren Peripherie; die diesbezüglichen Präparate erwecken dann den Eindruck, als ob die Cytaster ihren Ursprung von dem Material der Strahlungen selbst, die das Spermocentrosom umgeben, nähmen. Auf einen ähnlichen Zusammenhang zwischen dem Strahlungsmaterial 174 M. Konopacki des Spermatozoons und den in der Entstellung begriffenen Cytastern deutet auch eine bereits von Morgan und Wilson festgestellte Tatsache hin, die ich auf Grund meiner Präparate nur bestätigen kann, daß näm- lich mit der fortschreitenden Entwicklung der Cytaster sich der Umfang der Spermastrahlung verringert. Dafür spricht auch die in dem letzten Versuch beobachtete Erscheinung, wo in den Eiern, die in verschiedenen Zeitpunkten nach der Besamung der Einwirkung der hypertonischen Lösung ausgesetzt wurden, nicht die gleiche Anzahl von Cytastern auf- getreten ist. Die Menge der sich bildenden Cytaster steht also auch hier in einer gewissen Abhängigkeit von dem Zustande der Spermastrahlung (vgl. S. 171). Auf Grund aller dieser Daten können wir meines Erachtens zwei Tat- sachen feststellen: 1) den Zusammenhang zwischen dem Auftreten einer größeren Anzahl von Cytastern und der Teilungsfähigkeit des Plasmas, 2) die Abhängigkeit der Cytasterbildung von dem Zustande der Sperma- strahlung oder mit andern Worten das Abhängigkeitsverhältnis zwischen dem Material der Cytaster und demjenigen der Spermatozoen. Was die erste Tatsache anbetrifft, so haben schon Morgan (28), und Wilson (39) festgestellt, daß bei Gegenwart einer größeren Anzahl von Cytastern das Plasma nicht mehr fähig ist, sich in zwei gleiche Blasto- meren zu teilen, obgleich beide Autoren angeben, in solchen Fällen die Absonderung kleiner kernloser Plasmasegmente mit nur je einem Cy- taster beobachtet zu haben. Von einer gleichen Beobachtung berichtet auch Bataillon. Wilson erklärt die in diesen Fällen zutage tretende Unfähigkeit des Plasmas zur Teilung mit der allzu großen Entfernung zwischen den ein- zelnen wirkenden Centren. Th. Boveri (68) hat in einigen Fällen bei Echinideneiern, die eine größere Anzahl von Cytastern besaßen, be- obachtet, daß die Plasmateilung nur zwischen solchen Centren stattfindet, zwischen denen Chromatinsubstanz vorhanden ist. Aus dieser Erschei- nung hat er den Schluß gezogen, daß die Anwesenheit des Kernes eine unumgängliche Vorbedingung für die Plasmateilung ist. M. Boveri (69), welche gezeigt hat, daß die Anwesenheit von Chromatin zwischen den Centren dieselben einander näher bringt, ist der Ansicht, daß die Deu- tungen Wilsons und Th. Boveris auf eins hinauslaufen, indem sie auf gleichen kausalen Voraussetzungen basieren. Indes würden die von Wilson angeführten Tatsachen, wo sich kernlose Plasmasegmente mit nur je einem Cytaster von der übrigen Plasmamasse abgesondert haben, wie auch die Versuche Zieglers (42,43) gegen die Behauptung Boveri sprechen. Ziegler ist es nämlich gelungen, eine Blastula zu erhalten, Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 175 deren eine Hälfte aus Zellen mit Kernen bestand, während die andre kernlos war; in der letzteren treten während der ganzen Furchungsdauer stets je zwei Astrosphären auf, deren Entwicklung, Teilung und Schwinden immer synchronisch mit den gleichen Prozessen in den Kerne besitzenden Zellen verlief. Auf Grund dieser Tatsachen müßte man die angeführte Behauptung Boveris dahin einschränken, daß die Anwesenheit des Kernes zur Plasmateilung nicht unbedingt erforderlich ist, sondern daß die Centro- somen allein unter gewissen Umständen dieser Funktion genügen können, sofern ihrer nicht mehr als zwrei in jeder Zelle vorhanden sind. Ist dagegen eine größere Anzahl dieser Centren vorhanden, so kann der Teilungsprozeß — wie die angeführten Autoren übereinstimmend feststellen und wie ich es auch auf Grund meiner eignen Versuchsergeb- nisse bestätigen kann — auch trotz der Anwesenheit eines Kernes große Störungen erfahren oder gar völlig gehemmt werden. Hat doch auch Boveri bereits 1902 die Ansicht ausgesprochen, »daß normale Zellteilung und also auch normale Entwicklung nur dann eintreten kann, wenn in der sich zur Teilung anschickenden Zelle zwei und nicht mehr als zwei Centren vorhanden sind«. Dies bezieht sich sowohl auf die normale Entwicklung, wie auch auf die künstliche Parthenogenese. Das Auftreten einer größeren Anzahl von Cytastern ist somit ein Anzeichen gewisser Störungen im Plasma, die mit den die Plasmateilung regierenden Kräften in Verbindung stehen und sozusagen eine Zersplitte- rung dieser Kräfte verursachen, wodurch höchstens eine Abtrennung kleiner Plasmasegmente, niemals aber eine Teilung der ganzen Zelle in zwei gleiche Teile zustande kommen kann. Die zweite Tatsache steht mit der soeben erörterten im innigen Zu- sammenhänge. Morgan (30) hat an Eiern, welche in Meerwasser mit einem Zusatz von 1,5% NaCl gezüchtet wurden, die Bildung einer Spindel mit zwei Centrosomen beobachtet. Letztere wachsen zu bedeutenden Dimensionen an, und das ganze Cyanoplasma gruppiert sich um sie herum, während der Rest des Eies sich bedeutend schwächer färbt. Daraus schließt der Autor auf das Vorhandensein einer besonderen astrosphären- bildenden Substanz. Diese Substanz betätige sich sowohl bei der nor- malen Befruchtung, wie auch bei der künstlichen Parthenogenese. Sei die Entwicklung, wie im vorliegenden Falle bei Cluaeiopterus gehemmt, so könne sich diese Substanz zu zwei großen Sonnen verdichten. Zu ähnlichen Schlußfolgerungen gelangt auch Herbst (9), welcher behauptet, daß eine gewisse Substanz existiert — er nennt sie »körnchenfreies Cyto- plasma«— welche unter dem Einfluß eines parthenogenetischen Reizes an gewissen Stellen in Tätigkeit treten und auf diese eine Verminderung 176 M. Konopacki der Strahlung um das eindringende Spermatozoon herum bewirken kann. Boveri (2) dagegen behauptet: »Wenn sich nach R. Hertwigs fundamen- taler Entdeckung in gewissen Zellen aus einem im Protoplasma verstreuten Material, dem „Chromidium“, Kerne individualisieren, die sich fortan durch Zweiteilung vermehren, warum sollte da nicht auch im Proto- plasma mancher Zellen ein „Centridium“ existieren, aus dem unter Um- ständen Centrosomen entstehen mit allen Qualitäten derjenigen, die sonst als individualisierte Gebilde von der Mutterzelle auf die Tochterzelle forterben?« Wenn wir nun auf Grund der angeführten, wie auch auf Grund der- jenigen Tatsachen, die sich aus meinen eignen Versuchen ergeben, die Existenz eines gewissen morphologischen Ausdrucks der Kräfte, die im Plasma während der Teilung der Zelle wirksam sind, annehmen und diesen Ausdruck in der zweckmäßigen Anordnung der einzelnen plasmatischen Substanzen suchen, so muß eine Störung dieser Anordnung, eine Zer- splitterung der die Teilung leitenden Kräfte in der Bildung einer größeren Anzahl von Centren und Strahlungen zum Ausdruck kommen. Bei der Besprechung seiner Versuchsergebnisse über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Eier nimmt Loeb (50) eine gewisse Unabhängigkeit der einzelnen, sich in diesem Falle im Plasma abspielenden Prozesse von einander an. Nach seiner Ansicht erleiden in erster Linie eine Störung die Prozesse mehr physikalischer Natur, d. h. diejenigen, die zur Plasmateilung führen, während die Prozesse chemischer Natur, wie z. B. die Umwandlung der Plasmasubstanzen in Nucleinsubstanz sich unbehindert weiter abspielen, und zwar in der Weise, »daß in solchen Eiern das Chromosomenwachstum und die Chro- mosomenspaltung zunächst weitergeht, und daß auch Astrosphären- bildung stattfindet, daß aber die Zerstreuung der Chromosomen bzw. der neuen Kerne, welche Protoplasmaströmung oder Kontraktionsvor- gänge voraussetzt, nicht so vollkommen ist, und daß die Zellteilung ganz unterbleibt. Bei zu hoher Konzentration des Seewassers werden auch die chemischen Vorgänge der Chromatinbildung gehemmt.« Diese auf physiologische Forschungen gestützte Annahme Loebs ist durch die in vorliegender Arbeit beschriebenen cytologischen Än- derungen vollauf bestätigt worden. Schon in der schwächsten der angewandten Lösungen tritt eine Hemmung der Plasmateilung in den einzelnen auf längere oder kürzere Zeit ein, während die andern Prozesse, wie z. B. die Bildung von Kern- substanz und von Astrosphären fast ungeändert und unbehindert weiter fortschreiten. Dieselbe Erscheinung läßt sich bezüglich der zweiten Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 177 Versuchsreihe feststellen. Erst in der dritten und vierten Serie, wo Lö- sungen von stärkerer Konzentration zur Anwendung gelangt sind, sehen wir neben Störungen in der Plasmateilung auch Störungen in der Bildung und Teilung der Kernsubstanz und auch die Bildung von Astrosphären kommt zum Stillstand. Einen ähnlichen Verlauf der Änderungen, die unter dem Einfluß hypertonischer Lösungen eintreten, können wir auch am Kern beobachten. Die ersten und leisesten Änderungen, die schon in der schwächsten der angewandten Lösungen zutage treten, beruhen auf Störungen in der Wanderung der Chromosomen während der Teilung. In einer etwas stärkeren Lösung tritt diese Änderung deutlicher hervor und daneben lassen sich gewisse Unregelmäßigkeiten im Bau der Spindel wahrnehmen. Erst in den stärksten Lösungen bemerken wir neben Änderungen von mehr physikalischem Charakter eine deutliche Ver- zögerung des Kernsubstanzwachstums und des Tempos der Kernteilung, ja mitunter werden diese Prozesse sogar völlig gehemmt. In denjenigen Kernen, die bereits in der Teilung begriffen waren, deren Kernsubstanz- wachstum aber nur eine Verzögerung erlitten hatte, traten bereits erheb- liche Störungen in der Metamorphose sowohl des Chromatin- als auch des achromatischen Teiles der mitotischen Figur ein. Lemberg, 28. Februar 1911. Nachtrag. Als vorliegende Arbeit bereits zum Druck fertig war, ist eine Ab- handlung von F. Baltzer unter dem Titel : »Über die Beziehung zwischen dem Chromatin und der Entwicklung und Vererbungsrichtung bei Eclii- nodermenbastarden« im Archiv für Zellforschung, Bd. V. Heft 4 er- schienen. Dem Autor ist es durch wechselseitige Bastardierung ver- schiedener Echinidengattungen gelungen, einen Prozeß der Elimination gewisser männlichen Chromosomen zu beobachten, dem er eine wichtige und in gewisser Hinsicht ausschlaggebende Bedeutung für das Hervor- treten bestimmter Vererbungsmerkmale in der Nachkommenschaft beilegt. Der morphologische Verlauf dieses Prozesses der Chromatinelimination erinnert bis zu einem gewissen Grade an die von mir durch den Einfluß von hypertonischen Lösungen auf die Eier erhaltenen Bilder. Die in den BALTZERSchen Textfig. I, Ila, VII, IX, XVIIIa und XIXa und den Tafelnfig. 25a, b, 32a, b, 33a, 36a und b wiedergegebenen Bilder ge- mahnen auf den ersten Augenschein völlig an meine Fig. 1 und 2, bei näherer Betrachtung treten jedoch deutliche Unterschiede zutage. An Archiv f. Zellforschnng. VII. 12 178 M. Konopacki meinen Präparaten konnte ich nämlich nirgends eine Elimination von Chromosomen, sondern nur ein Zurückbleiben der einzelnen Chromosomen in der Metaphase beobachten. Diese zurückbleibenden Chromosomen sind einfach, somit kann also die Ursache ihres Zurückbleibens in ihrer Wanderung nach den Polen zu nicht in der Unfähigkeit der Tochter- chromosomen zur Teilung liegen, wie es Baltzer zur Erklärung seiner Bilder supponiert. Zur Textfig. III führt Baltzer folgendes aus: »Die Chromosomen sind zu Bläschen geworden und zu einem einheitlichen Kern verschmolzen. Außerdem aber zieht sich von Kern zu Kern ein Chromatinstrang, den wir uns wohl aus solchen anormalen, ungeteilten Chromosomen ent- standen denken dürfen. In Textfig. IV endlich«, sagt der Autor weiter, »ist ein Zweizellenstadium mit ruhenden Kernen abgebildet. Auch hier sehen wir den schon in voriger Figur beobachteten Chromatinstrang. Nur ist er hier infolge der Furchung durchgeschnürt und nach der Seite gedrängt worden. Die Bilder lehren, daß unter Umständen bei den ersten Karyokinesen der Bastardeier eine geringe Zahl von Elementen aus dem typischen karyokinetischen Vorgang eliminiert werden können.« Diese Bilder sehen meinen Fig. 29 — 36 ähnlich. Die Deutung jedoch, welche ich denselben gebe, ist anders als diejenige Baltzers1 meinerseits konnte ich nämlich nirgends in diesen Figuren eine Chromatinelimination beobachten. Denn in den Fig. 30 — 33. 35, 36 konnte ich in dem die Tochterkerne verbindenden Strange nirgends Reste eliminierten Chro- matins feststellen, überall sah ich hingegen deutliche achromatische Fasern. Nur in Fig. 33 fand ich in der Mitte des Stranges einen sich dunkler färbenden Körper, von dem ich jedoch nicht mit Sicherheit be- haupten kann, ob es ein Stück Chromatin oder ein kompakterer Rest der Spindel, ein sogenannter Zwischenkörper ist. Derselbe Unterschied macht sich zwischen der BALTZERSchen Textfig. X und den Fig. 26, 28, 29 und meinen Fig. 39 — 43, 45 und 50 bemerkbar. In meinen Figuren ist zwar eine ungleichzeitige Wanderung der Karyomeren deutlich zu ersehen, doch diese zurückbleibenden Karyomeren werden aus den Tochterkernen nicht eliminiert, wenigstens habe ich keine Gelegenheit gehabt, eine solche Erscheinung zu beobachten. Der Unterschied zwischen den BALTZERschen Figuren und den meinigen kennzeichnet sich noch außer- dem dadurch, daß bei ihm die sich an den Polen ansammelnden Tochter- chromosomen die Form völlig regelrechter Bläschen haben, und daß zwischen ihnen die veränderte Chromatinmasse gelagert ist, welche aus der gegebenen mitotischen Figur wie ausgeschieden erscheint. In meinen Figuren ist dagegen der ganze Kern in Bläschen von verschiedener Größe Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Echinideneier usw. 179 geteilt, die, in der Hauptachse der Spindel liegend, sich ungleichzeitig an den Polen versammeln und zu einem einzigen Tochterkerne ver- schmelzen (Fig. 45, 49, 50). Nur in den Eiern und den einzelnen Blasto- meren, deren weitere Entwicklung gehemmt worden ist, ist das Chromatin sehr unregelmäßig verstreut, doch dann sind auch im Plasma weder Centrosomen, noch Strahlungen wahrzunehmen. Solche Eier entwickeln sich nicht weiter und der Zuwachs ihrer Kernsubstanz ist zum Stillstand gekommen. Literaturverzeichnis. 1. Bataillon, E. Nouveaux essais de Parthenogenese experimentale chez les Vertebres inferieurs (Rana fusca et Petromyzon Planeri). Arch. f. Entw. Mechan. Bd. XVIII. 1904. 2. Boveri, T. Zellenstudien. Hft. 6. 1907. 3. Child, C. M. Amitosis as a Factor in normal and regulatory Growth. Anat. Anz. Bd. XXX. 1907. 4. Studies on the Relation between Amitosis and Mitosis. Biol. Bull. Vol. XII, XIII. 1907. 5. Godlewski, E. (jun.). Plasma und Kemsubstanz in der normalen und der durch äußere Faktoren veränderten Entwicklung der Echiniden. Arch. für Entwickl.-Mech. Bd. XXVI. 1908. 6. Gurwitsch, A. Morphologie und Biologie der Zelle. Jena 1904. 7. Haecker, V. Mitosen im Gefolge amitosenähnlicher Vorgänge. Anat. Anz. Bd. XVII. 1900. 8. Bastardierung und Geschlechtszellenbildung. Zool. Jahrb. 1904. Suppl.- Band VII. 9. Herbst, C. Vererbungsstudien. IV. Arch. f. 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Echinus- Ei 60 Min. nach der Besamung der Einwirkung der hypertoni- schen Lösung (50 ccm + 8 ccm 21/2-n. NaCl) auf die Dauer von 30 Min. ausgesetzt, darauf in normales Meerwasser zurückgebracht und fixiert nach 1 Std. 36 Min. Fig. 13, 14, 18, 24, 26, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35. Strongylocentrotus-'Eki 55 Min. nach der Besamung in die hypertonische Lösung (50 ccm.Meerwasser + 8,8 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung) auf die Dauer von 35 Min., darauf wieder zurück in norm. Meerwasser gebracht und fixiert: Fig. 14, 18, 26 nach 10 Min. Fig. 29 nach 40 Min. Fig. 13, 24, 30 — 35 nach 50 Min. Fig 15, 16, 17, 19, 20, 21, 22, 23, 25, 27, 28, 36 wie die vorigen, jedoch erst 70 Min. nach der Besamung in die hypertonische Lösung gebracht und aus dem Meerwasser heraus fixiert: Fig. 16, 17, 20, 25, 27 nach 10 Min. Fig. 36 nach 40 Min. Fig. 15, 19, 21, 22, 23, 28 nach 50 Min. Fig. 12, 37, 38, 39, 40 — 47. Sirongylocenlrolus- Eier 60 Min. nach der Besamung in die hypertonische Lösung (50 ccm Meerwasser + 9,5 ccm 21/2-n. NaCl-Lösung) auf die Dauer von 30 Min., darauf zurück in Meerwasser gebracht und fixiert: Fig. 37, 38, 39, 44, 46, 47 nach 25 Min. Fig. 40, 42 nach 60 Min. Fig. 41, 43 nach 70 Min. Fig. 45 nach 80 Min. Archiv für Zellforschung. Bel. VII. Tnf. IX. Fig. 2. Fig. 7. Fig. 8. Fig. 4. Fig. 9. Konopacki. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Taf. X. Fig. 13. Fig. 14. Fig. 15. Fig. 16. Fig. 17. Fig. 18. 4 « Fig. 19. Fig. 20. Fig. 21. Fig. 22. Fig. 31. Fig. 25. Fig. 26. Ivonopacki. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Taf. XI. Konopacki. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Über den Einfluß hypertonischer Lösungen auf befruchtete Eehinideneier usw. 183 Fig. 12 direkt aus der hypertonischen Lösung nach 28 Min. langem Verweilen in derselben. Die Abbildungen wurden teilweise mit dem ABBEschen Zeichenapparat von Zeiss auf Objekttischhöhe, teilweise mit dem Zeichenocular von Leitz gezeichnet. Fig- 1) 2, 7, 12, 19, 21, 27, 28, 37, 39— 45, 47— 50. Homog. Imm. 1/12. Zeiss und Zeichenocular von Leitz Nr. 2. Fig. 38, 46. Homog. Imm. Zeiss 1/12 und Zeichenocular von Leitz Nr. 4. Tubuslänge 200. Fig. 3, 4, 5, 6, & 11. Objektiv E. Zeiss und Zeichenocular von Leitz. Nr. 4. Fig. 13—18, 20, 22 — 26, 29—36. Homog. Imm. 2. Zeiss und Komp.-Ocul. Nr. 6. Studien über die Zellgröße. Zweite Mitteilung1). Über den Einfluß der Kastration auf die Zellgröße. Von Dr. Andreas Berezowski (Kraiau). I. Einleitung. In der ersten Mitteilung2) dieser Studien habe ich das Verhältnis zwischen der Zellgröße und der Gesamtgröße des wachsenden Organismus untersucht und bin zu folgenden Ergebnissen gekommen: 1. Mit der Zunahme der Gesamtgröße des wachsenden Organismus ist eine Zunahme der Zellgröße, nämlich eine Verlängerung der Zelle und des Kernes zu bemerken. 2. Das Wachstum des Organismus wird also nicht nur durch die Vermehrung der Zellen, sondern auch durch die Zunahme der Zellgröße bedingt. Ich habe mir in den weiteren Abschnitten meiner Studien die Auf- gabe gestellt, einige Beiträge zur Lösung der Frage zu liefern, ob und in welchem Grade verschiedene Faktoren die Zellgröße beeinflussen. In der vorliegenden Mitteilung untersuchte ich den Einfluß der Kastration auf die Zellgröße. Auf diesem Gebiete ist die Arbeit von Prof. Malsburg3) zu nennen, welcher die Durchmesser der gestreiften Muskelfasern von Musculus *) Diese Arbeit wurde in dem Institut für allgemeine und experimentelle Patho- logie der Jagellonschen Universität in Krakau ausgeführt. 2) Archiv für Zellforschung. Bd. V. Hft. 3. 3) Polnisch : Prof. Karol Malsburg, Histologie zny problemat h o d o w 1 a n y. Roczniki nauk rolniczych. T. IV, z. 1. Archiv f. Zellforschung. VII. 13 186 Andreas Berezovski gastrocnoemius und Musculus abdominalis rectus einerseits beim Stier und Hengst, anderseits beim Ochsen und Wallachen gemessen hat. Die Untersuchungen führten zu dem Ergebnis, daß der Durch- messer der genannten Muskelfasern bei verschnittenen Tieren, also bei Ochsen und Wallachen durchschnittlich kleiner ist, als bei Stieren und Hengsten. Als Material für meine Untersuchungen dienten nur Männchen von weißen Mäusen. Von jedem Wurfe wurden die Hälfte von Männchen drei Wochen nach der Geburt kastriert, die übrigen dagegen dienten als Kontrolliere. Sowohl die kastrierten wie auch die zur Kontrolle dienen- den Tiere stammten also aus einem und demselben Wurfe und wurden in gleichen Versuchsbedingungen gehalten. Acht Monate nach der Ge- burt wurden alle Versuchstiere getötet und untersucht. Leider waren mir während der Versuchszeit einige Versuchstiere zugrunde gegangen, so daß mir gegen das Ende der Versuchszeit nur drei Würfe blieben, die ich als Familie A, B und C bezeichne. Jeder Wurf bildet eine Familie. Familie A besteht aus zwei kastrierten und einem Kontrolltier, Familie B aus einem kastrierten und zwei Kontrollieren, Familie C aus zwei kastrierten und zwei Kontrollieren. II. Ergebnisse der Zellmessungen bei kastrierten und bei Kontrolltieren. Da ich in der vorliegenden Untersuchung vollständig dasselbe me- thodische Verfahren gewählt habe, wie in meiner ersten Mitteilung, so erlaube ich mir hier nur kurz zu bemerken, daß ich Darmepithelzellen gemessen habe, als Fixierungsflüssigkeit diente mir Sublimateisessig, die Präparate wurden mit Eisenalaun und Eisenhämatoxylin nach Heiden- hain gefärbt. Bei Zellenmessungen bediente ich mich des Homog.- Immers.-Systems Zeiss 1/18, mit Ocularmikrometer 3, bei normaler Tubuslänge. Die drei folgenden Tabellen enthalten die Resultate der Messungen bei den drei Familien A, B und C. In jeder Tabelle stelle ich die Durch- schnittszahlen aus 50 Messungen der Länge und Breite der Zellen, ferner auch des großen und des kleinen Durchmessers des Kernes, die Maximal- und Minimalzahlen, endlich die Größen der Oberfläche der Zelle, des Kernes und die Kernzellrelation zusammen. Die Art und Weise, wie ich die Oberfläche der Zelle und des Kernes, dann die Kernzell- relation berechne, ist die gleiche, wie in der ersten Mitteilung dieser Studien. Studien über die Zellgröße. 187 Tabelle I. Familie A. N N der Versuchstiere 1 Kastriert 2 Kastriert 3 Kontrolltier i Durchschnitt 20,5 18,5 17,9 Länge in Mikr. ! Maximum 27 21 22 ' Minimum 11 13 10 Zelle | Durchschnitt 5 5 4.9 Breite in Mikr. 1 Maximum 6 6 6 1 Minimum 4 4 4 ( Durchschnitt 6,5 6,6 5.7 Großer Durchm. Maximum 9 8 7 in Mikr. ( Minimum 5 5 4 Kern < f Durchschnitt 4,4 4.1 4.2 Kleiner Durchm. Maximnm 6 5 5 in Mikr. |Minimum 3 3 3 Oberfläche der Zelle 102,5 92,5 87,7 Oberfläche des Kernes 22.5 21,2 18,8 Kernzellrelation 4,6 4,4 4,7 Tabelle II. Familie B. N X der Versuchstiere i Kastriert 2 Kontrolltier 3 Kontrolltier 1 Durchschnitt . ... 19,8 18,5 17,9 Länge in Mikr. < Maximum 25 20 20 1 Minimum 17 15 12 Zelle | Durchschnitt 5,1 5,2 4,9 Breite in Mikr. < Maximum 6 6 6 1 Minimum 4 5 4 i Durchschnitt 5.7 6,1 6.1 Großer Durchm. 1 Maximum 8 8 8 in Miki. ( Minimum 5 5 5 Kern ( Durchschnitt 4,4 4.2 4,3 Klemer Durchm. .... 5 5 5 in Mikr. . i Minimum 3 3 3 Oberfläche der Zelle 101 96,2 87,7 Oberfläche des Kernes 19,7 20,1 20,6 Kernzellrelation 5,1 4,8 4,3 13* 188 Andreas Berezowski Tabelle III. Familie C. N N der Versuchstiere 1 Kastriert 2 Kastriert 3 Kontrolltier 4 Kontrolltier | Durchschnitt 21.6 21,7 17,5 17,4 Länge in Mikr. ! Maximum . . 30 27 25 22 1 Minimum . . 15 15 14 14 Zelle 1 Durchschnitt 4,9 4,9 5 4,9 Breite in Mikr. j Maximum . . 6 6 6 6 1 Minimum . . 4 4 4 4 ( Durchschnitt 6,1 6,5 6,4 6.1 Großer Durchm.J Maximum . 8 8 8 8 in Mikr. . 1 Minimum . . 5 5 5 0 Kern i Durchschnitt 4,2 4,1 4,7 4,3 • Kleiner Durchm. Maximum 5 5 0 5 in M,kr' 1 Minimum . . 2 3 4 4 Oberfläche der Zelle 105,8 106,3 87.5 85,3 Oberfläche des Kernes 20,1 20,9 23 6 20,6 Kernzellrelation 5,3 5,1 3,7 4.1 Obwohl ein Teil meiner Versuchstiere eingegangen und mein Material infolgedessen leider bescheidener geworden ist und trotz der nicht sehr auffallenden Unterschiede in der Zellgröße zwischen den Kastraten und Kontrollieren in der Familie A (Tabelle I), erlaube ich mir dennoch, auf Grund der in den drei Tabellen zusammengestellten Zahlen, auf einige Ergebnisse meiner Forschung hinzuweisen, wenn auch mit allem Vorbehalt. Der Einfluß der Kastration äußert sich in der Größe der Zellober- flächen. Kastrierte Tiere haben größere Zelloberflächen, als die Kontroll- tiere. Dieses Verhältnis ist die Folge von größerer durchschnittlicher Länge der Zelle bei kastrierten, als bei Kontrolltieren. Ganz deutlich kommt es in Tabelle III zum Ausdruck. Hier möchte ich bemerken, ohne jedoch daraus Schlußfolgerungen zu ziehen, daß ich in der ersten Mitteilung mit dem Wachstum des Orga- o o nismus auch eine Verlängerung der Zelle konstatiert habe. Die Schwankungen in der durchschnittlichen Breite der Zelle, ferner auch in dem durchschnittlichen großen und kleinen Durchmesser des Kernes sind zu klein, als daß daraus Schlußfolgerungen gezogen werden Studien über die Zellgröße. 189 könnten. Die Oberfläche des Kernes ist größer bei den Kastraten in der Familie A, dagegen lassen sich in den andern Familien nur unregel- mäßige Variationen konstatieren. Die Kernzellrelation ist in den Familien A und B ziemlich gleich. In der Familie C ist sie größer bei den Kastraten. Die eben angeführte Zusammenstellung der Resultate scheint auf eine Vergrößerung der Zelle, und zwar auf eine Verlängerung der Zelle bei den kastrierten im Vergleich zu den Kontrollieren zu deuten. Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. By Katharine Foot and E. C. Strobell. With plates XII— XX. In studying the ovaries of insects during their period of growtli it is impossible to avoid the conviction that the rapid increase in the number of nuclei which occurs at this time is not due alone to mitosis. If the development of the ovary is followed from the verv young larval stages when the whole ovary is not as large as a single terminal chamber of the ovary of a mature insect, one is impressed by the rare occurrence of mitoses and the inadequacy of these rare cases to account for the rapid increase in size of the ovary during this period. Our preparations of the ovaries of Euschistus variolarius made in 1807 showed what we believed to be a demonstration that in this form nuclei may arise ami- totically and develop into germinal vesicles, but we delayed Publishing these results until we could support them by a study of the ovaries in the larval stages of Protenor , the form which seems to present the strongest evidence for the theory of the continuity of the chromo- somes. In the summer of 1909, owing to the courtesy of our friend R. J. de la toure Bueno, we were able to obtain hundreds of mature Prolenor. Tliese mated and laid their eggs in the laboratory and we secured a large number of preparations of the testes, mature ovaries and embryonic divisions. We can support Morrill's (1910) observations that these eggs are laid “one at a time”. In many cases the eggs were deposited in the laboratory whilc the insects were under observation and whatever the position of the insect in the cage, the egg was siniplv dropped, never deposited on a leaf or any selected surface. Sometimes Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 191 the egg was dropped front a height that caused it to rebound from the bottom of the cage. These observations were confirmed in the field, where in three cases the insect was observed to drop her egg from the top of a blade of grass two feet high allowing it to fall to the sod below. In the laboratory we isolated matirre females, some of them while mating, keeping a record of the number of eggs they subsequently depo- sited, in order to determine approximately the number deposited by each individual daily diuing a definite period. In this experiment we isolated fourteen individuals and the records sliow that in the majority of cases an individual deposits from 1 to 3 eggs within twentyfour hours, though in two cases 8 eggs were deposited in one dav, in two cases 6 eggs, and in three cases 5 eggs. Within a period of six days one individual deposited 23 eggs, another 18 eggs, two deposited 15 eggs and one 13 eggs. The other individuals were below this average. Eggs laid in the summer and fallen do not hatch out until the following spring. We obtained our first catch of these young bugs in May 1910. The very young larval stages were found and identified by Mr. Bueno, and from that date we were able to secure successive stages in their deve- lopment from probably the 2nd moidt until maturity. Ovaries of insects have been studied for nearly a Century and at intervals they have given rise to much discussion as to the origin of their various cell elements and the relation of these elements to the germ cells. A brief historical sketch of the observations and conclusions of the investigators of the insect ovary is given in Hennegüy’s very val- uable monograph, “Les Insectes1'. In 1886 Korschelt published a detailed account of the results of his own investigation of a number of forms and compared his conclusions with those of earlier investigators, his work being directed principaUy to determining the relation existing between the nourishing cells, the epithelial cells and the germ cells. His results presented evidence in Support of his criticism of Will’s conclusion as to the relation these elements hold to one another. Will (1885) drew his conclusions from the study of two Hemiptera, Notonecta and Nepa. Korschelt also investigated these same forms, and we shall at first limit our comparison of Korsciielt's results to his observations on these two Hemiptera and determine if possible, what facts observed by both investigators agree with those we shall try to demonstrate in Protenor. Before attempting a comparison of the cytological details, we will briefly describe that portion of the ovary of Protenor in which we find 192 Katharine Foot and E. C. Strobell most clearly demonstrated tlie three forms of nuclei which liave given rise to so much discussion — tlie food cells (“Xahrzellen”), the epithelial cells and the germ cells. Figs. 1 and 2 are drawings of a longitudinal section of the terminal- chamber (Endkammer) of one of the seven tubes of a mature ovarv. The ovaries were removed front a living specimen, captured while mating, and both ovaries sltowed the same external characters. There were no chitinous (brown) eggs in any of the tubes, each tube having developed onlv a single egg chamber which contained a nonchitinous (bluish) egg. Ovaries removed front individuals during the period in which they are depositing eggs show a further development of the egg chambers. At this time several of these chambers are present showing a graded series of development, the eggs in the chambers at the posterior end of the tubes being as hard and chitinous as those just deposited and having nearly the same mahogany brown color. The younger eggs are white with a bluish tinge, the blue changing to a clear sky blue, then becoming yellow and gradually deepening to brown. As a rule the eggs are brown or dark yellow when deposited. Figs. 1 and 2 demonstrate that the terminal chambers of Protenor are differentiated into three qtiite distinct zones. For the sake of con- venience we shall designate these zones, A, B and C and each zone has distinctive features wThich are easilv recognized. Zone A is at the apex of the terminal chamber and includes about 1/6 of its entire area. The most obvious featmes which differentiate this zone from zone B are the relativelv small size of the nuclei and the weaker response of this area to the chromatin stains. These two characteristics are further demon- strated in photos 1 und 2. The most obvious featmes characterizing zone B are the large nuclei, showing great Variation in form and structure and an intense tenacity of the chromatin stains. Figs. 1 and 2, plate XII and photos 1 and 2 plate XIII. Zone C is characterized by features somewhat similar to zone A, the nuclei are smaller, the entire zone representing a definite area which stains more faintly than zone B. These areas, dividing the terminal chamber into three distinct zones, liave been found to be characteristic of the ovarv of many insects. Preusse (1895) Supports Will’s and Korschelt’s observations on this point and describes these areas in Xepa as follows: ‘"Das Innere der Endkammer wird von drei Zellbezirken eingenommen. Den hinteren Teil bildet das bereits abgehandelte Keimlager, daran schließt sich der Amitosis in tlie Ovary of Protenor belfragei and a Study of tlie Chromatin Nucleolus. 193 Komplex der Nährzellen, welche nach vorn kleiner und kleiner werden. Am Gipfel endlich findet sich eine größere Menge gleichartiger Kerne.” p. 336. In common with earlier writers Will and Korschelt recognize a further differentiation of the terminal chamber. They find an area free from nuclei running through the middle of the terminal chamber, this area frequently extending throughout the entire region where the large nuclei are found (Zone B). Korschelt (fig. 85) shows this space in Nepa cinerea and he describes it as follows — p. 629. “Es findet sich nämlich hier im Centrum der Endkammer ebenfalls ein von großen Kernen ziemlich freier plasmatischer Raum, wie dies aus Will’s Fig. 3 ersichtlich ist. Der freie Raum zeigt eine verschiedene Ausdehnung. Am Grund der Endkammer ist er oftmals von so bedeutendem Umfang, daß hier nur wenige Lagen großer Kerne an der Wand erhalten sind. So ist es auch in der von Will gegebenen Figur der Fall. In dieser Gegend erreichen übrigens die Kerne ihren größten Umfang. Nach oben zu wird der plasma- tische Raum schmäler und sendet oftmals mehrere Ausläufer in die Masse der am oberen Ende der Endkammer gelegenen Kerne hinein, so daß er sich zuweilen ziemlich bis an den Gipfel der letzteren erstreckt” (Fig. 85). Korschelt believes that the “plasmatische Raum” represents the products of disintegration of the large nuclei of zone B and that this disintegration may be due to the action of the egg cells on the large nuclei. He States these conclusions most clearly for Notoneda. “Man kann sich vorstellen, daß die am Grunde der Endkammer gelegenen Eizellen auf die ihnen benachbarten Zellenelemente, welche ja allem An- schein nach die Funktion von Nährzellen haben, eine Wirkung ausüben, infolge deren sich diese zersetzen. Dadurch entsteht aber der plasmatische Raum, dessen Inhalt den jungen Eizellen als Nahrung dient. Die zer- setzende Wirkung der Eizellen überträgt sich durch das Plasma des freien Raumes auf die denselben umgebenden Kerne, die sich ebenfalls auflösen, wodurch der Umfang des freien Raumes mehr und mehr wächst. Die Eizellen aber, welche nicht mehr direkt in der Umgebung des plasma- tischen Raumes liegen und so aus seinem Inhalt Nutzen ziehen können, bleiben doch durch Plasmafortsätze (Dotter- oder Verbindungsstränge) mit ihm in stetem Zusammenhang1). Diese führen dem Ei Nährmaterial aus der Endkammer zu, sie werden aber auch die zersetzende Wirkung der Eizelle auf das Plasma des freien Raumes übertragen und in diesem 1) Eine sehr genaue Beschreibung dieser Verbindungsstränge und ihres Ver- laufes in der Eiröhre gibt Will (Nr. 45, S. 342). 194 Katharine Foot and E. C. Strobell wird sich somit die Kraft aller Eizellen konzentrieren, die mit dem freien Raum verbunden sind. Diese Kraft aber äußert sieh durch die Zer- setzung der umliegenden großen Kerne« p. 614. Tliis plasma space which has been called a “canal” or “duct” by earlier writers, can be clearly demonstrated in Protenor and it can be shown that in mature ovaries it is in direct Connection with the young eggs (fig. 1, plate XII). Earlier writers observed this “canal” in the ovaries of many insects and interpreted it as a means of conveying nutritive substance, “velk matter” to the growing egg, this substance being secreted by the large cells of the terminal chamber. In 1859 Lubbock wrote, “Professor Huxley has observed in Aphis and I have noticed in certain Hemiptera that a tube or channel leads down from the terminal chamber into the second and third egg chambers, which seems evidently intended to convey velk-matter to the developing eggs”, p. 348. He tliinks there can be “no doubt that it is really a duct through which the yelk-substance*descends to the growing egg”. The cells of the terminal chamber which secrete the velk-substance have been called Vitelligenous cells and Stein, Huxley, Leuckart and Lub- bock all agree that they secrete the “yelk-matter” which is conveyed by the “canal” to the growing egg. Fig. 1 and pliotos 3 and 4 demonstrate that Protenor Supports the observations and conclusions of these earlier investigators. There are several features which seem to indicate that the large nuclei of zone B secrete a substance which is conveyed directly to the growing egg, through a canal-like space and this canal is later in direct Connection with the youngest egg chambers. We have found it most conspicuous in tliose ovarian tubes in which the young egg chambers are forming (fig. 1 and photo 3). In successive earlier stages its presence is less and less evident. In longitudinal sections of entire tubes of ovaries from young individuals, before the last moult, the egg chambers are still undeveloped though young germina! vesicles are to be found in zone C. In the immature ovaries in which a definite “canal” is not evident, delicate canal-like spaces are present in zone B, similar to tliose seen in the mature terminal chambers, and which in these later stages lead into the central canal. Such spaces are demonstrated in the mature terminal chambers of fig. 2 and photo 1, and adjacent sections of this terminal chamber sliow that these delicate canal-like spaces lead into a central “canal” fully as pronounced as the one shown in figure 1. Photo 3 shows a part of one of the adjacent sections in which the “canal” is Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Cliromatin Nucleolus. 195 present. The connection between the “canal” ancl the young egg is finally closed by the growth of the epithelial cells and the egg chamber is then complete. The first Steps in this process are shown in plioto 4. Most authors agree that at least part of the yolk of the growing egg is derived from the epithelial (follicle) cells, either indirectly (as a secretion of these cells) or by their disintegration and direct migration into the egg. Thus the function of the epithelial cells would seem to be the same as the large nuclei of zone B, both contributing a nutritive substance to the growing oöcyte. In this connection it is significant that the epithelial cells which form the walls of the egg chamber, and the large nuclei of zone B are strikingly similar in character. It is difficidt to determine whether the nutritive substance in the canal is due to actual disintegration of the large nuclei of zone B, ac- c-ording to Korschelt, or whether these large nuclei secrete nutritive substance for the egg, as determined by Stein, Huxley, Leuckart and Lubbock but there are facts in Protenor which indicate that these nuclei produce this nutritive substance by secretion rather than by dis- integration. If the latter were the case we would expect to find some difference between those nuclei in contact with the canal and those that are furthest removed from it, for presumably the nuclei in contact with the canal woiüd show more active stages of disintegration. On the contrary figs. 1 and 2 and photos 1 and 2 demonstrate a striking similarity of all the nuclei throughout the entire zone B. They vary in size, it is true, owing to frequent division by amitosis, but the general character of these cells is the same throughout this entire zone, and the zone itself stains so intensely that one is inevitablv led to the conclusion that this is due to some substance given off by the nuclei, or perhaps to a product of both nucleus and cvtoplasm. In any case, all the cells of zone B have the same definite characteristic features, and further the delicate ex- tensions from the main “canal” which ramify throughout this zone suggest that they may function to convey the products of secretion from all parts of this zone to the “canal” which feeds directly the growing egg — fig. 1. There is evidence that these large nuclei sometimes disintegrate and perhaps degenerate in the “canal” before it reaches zone C, but it is im- possible to determine whether these are cases of actual degeneration or a precocious fragmentation of these nuclei, which we believe normally occurs in zone C. The observations of Will and Korschelt agree as to certain facts they have demonstrated in the ovaries of Nepa and Notonecta, but they 196 Katharine Foot and E. C. Strobell do not agree in their Interpretation of these facts. We believe that a comparison of their observations on these two fornis with certain facts that can be demonstrated in Protenor may throw some light on obscure points and aid in their interpretation. Without attempting for a moment to pass judgment on tlie opposing interpretations of these two investigators, we believe that the evidence in Protenor is in accord with Will’s interpretation of some of the facts, and this evidence in Protenor can be clearly demonstrated by a series of photographs. The observations of Will and Korschelt agree as to the following facts. In the anterior area (zone A) of the terminal chamber of both Notonecta and Nepa there are small nuclei imbedded in a common protoplasmic mass, cell boundaries being rarely seen. These nuclei increase greatly in size and finally occupy a definite Posit- ion in the terminal chamber (Zone B. figs. 1 and 2 and pliotos 1 and 2). Suddenly at the base of the terminal chamber we again find an accu- mulation of small nuclei (zone C, figs. 1 and 2 and photos 1 and 2). Both investigators agree as to these facts and they further agree that at this point the large nuclei, as such, disappear, they break up into small frag- ments. Both investigators find in this area (zone C) many small nuclei, but they disagree as to their origin. Will claiming they owe their origin to the large nuclei. whereas Korschelt believes they are a continuation of small nuclei which are in the anterior area of the terminal chamber (zone A) and liave no connection with the products of disintegration of the large nuclei. Korschelt interprets the large nuclei of zone B as purely nourishing cells (“Kahrzellen”) which in the lower zone (zone C) degenerate, dis- integrate and disappear. Will, on the contrarv, interprets these large nuclei (zone B) as oöblasts and Claims that they give rise to many small nuclei which become differentiated into epithelial cells and egg cells. Whether the large nuclei fragment or whether their nuclear contents simply flow out, or again, whether the process differs for the epithelial nuclei and for the germinal vesicles are details which have no essential bearing on the main fact we shall aim to demonstrate — namelv, that the disintegration of the large nuclei gives rise to many smaller nuclei — these nuclei representing the accumulation of small nuclei that both Will and Korschelt have demonstrated in zone C, and which they both interpret as giving rise to epithelial and egg cells. The important point of divergence between these two investigators is the question whether the disintegration products of the large nuclei of zone B are purely “nourishing material”, according to Korschelt, or whether they also Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study oi the Chromatin Nucleolus. 197 form nuclei which according to Will subsequently function as germ cells. In the case of Notoneda, Korschelt clearly States their opposing inter- pretations as follows p. 626: «Die Entstehung und Bedeutung der Zellen- elemente des Ovariums stellt sich nunmehr in folgender Weise dar: Die gleichen Kerne wie im Endfaden finden sich auch am Gipfel der End- kammer. Hier wandelt sich der größere Teil von ihnen um zu den großen Kernen der Endkammer, den WiLLSchen Ooblasten. Diese haben aber nicht, wie Will glaubt, das Epithel zu bilden und später die Keim- bläschen zu liefern, sondern sie zerfallen einer Rückbildung, indem sie sich in dem plasmatischen Raume der Endkammer auflösen. Dieser Raum aber steht in direkter Verbindung mit den wachsenden Eizellen, welche ihm zweifellos Nährmaterial entnehmen. Die den größten Teil der Endkammer erfüllenden großen Zellenelemente haben daher nur die Bedeutung von Nährzellen. Dotterzellen nennt sie Schneider und als solche wurden sie auch bereits von früheren Autoren angesehen. Bei der Differenzierung der großen Kerne aus der gleichartigen Kernanhäufung der Endkammer blieb ein geringer Teil der Kerne un- verändert. Dieselben finden sich einmal in größerer oder geringerer Anzahl am Gipfel der Endkammer und setzen sich von da unmittelbar unter der Tunica propria liegend durch die ganze Endkammer fort, um an deren Basis in eine große Menge mit ihnen gleichartiger Kerne über- zugehen. Aus diesen kleinen Kernen nun, die sich als wandständige Kerne der Endkammer bis in den Endfaden verfolgen lassen, gehen einmal die Keimzellkerne bzw. die Keimbläschen hervor, indem sich eine Anzahl von ihnen bedeutend vergrößert und es entstehen aus ihnen die Kerne der Epithelzellen, wobei keine besonders bemerkenswerte Ver- änderung mit ihnen vorgeht. Als Epithelkerne darf man erst die der eigentlichen Eiröhre bezeichnen, denn aus den am Grunde der End- kammer gelegenen zahlreichen kleinen Kernen können ebensowohl Keim- zellkerne wie Epithelkerne hervorgehen. Sie sind daher als noch nicht differenzierte Elemente zu betrachten.« Korschelt’s conclusions are the same for Nepa, p. 627 : »Die End- kammer von Nepa gleicht der von Notoneda, Eine anschauliche Abbil- dung der ganzen Endkammer gibt Will in seiner oft zitierten Arbeit (Fig. 3, Taf. XX). Aus meiner Fig. 84 erkennt man, daß die Kerne des Endfadens ganz direkt übergehen in die der Endkammer« . . . p. 633. »Die Entstehung des Epithels braucht also auch hier ebenso- wenig wie bei Notoneda auf die Tätigkeit der »Ooblasten« (Will’s) zurückgeführt zu werden, ganz abgesehen davon, daß sich Bilder, welche für eine solche Bildung des Epithels sprechen würden, nicht auffinden 198 Katharine Foot and E. C. Strobell ließen, wie ich oben ausführte. Wie nun aber die Anhäufung der vielen kleinen Kerne am Grunde der Endkammer entstanden ist, ob sie durch Teilung aus wenigen Kernen hervorgingen oder ob bei der Differenzierung der Endkammerelemente, wie am Gipfel derselben auch an ihrem Grunde eine größere Anzahl gleichartiger, indifferenter Kerne zurückblieb, welche den übrigen den Ursprung gab, ist schwer zu sagen und es dürfte sich diese Frage nur auf dem Wege der entwicklungsgeschichtlichen Unter- suchung lösen lassen.« . . . p. 635. »Resultate: Die gleichartigen Kerne an dem Gipfel der Endkammer, welche mit denen des Endfadens identisch sind, wandeln sich einmal um in die großen, den größten Teil der End- kammer erfüllenden Kerne. Diese gehen in dem centralen plasmatischen Raum einer Auflösung entgegen, dieser aber führt den Eizellen X ährmaterial zu. Der größte Teil der Elemente der Endkammer hat somit die Funktion von Xährzellen. Eine Bildung von Epithel in der durch Will angege- benen Weise findet bei Nepa nicht statt. — Ein geringerer Teil der gleich- artigen Kerne am Gipfel bleibt in geringerer Menge central zwischen den großen Kernen in ihrer ursprünglichen Beschaffenheit erhalten, eine größere Menge setzt sich als kontinuierliche Lage wandständiger Kerne von der Spitze der Endkammer bis zu deren Basis fort, wo sie sich in die hier befindliche Anhäufung kleiner Kerne verliert. Aus letzteren gehen durch Wachstum und Differenzierung eines distinkten Plasma- hofes in ihrer Umgebung die Keimzellen hervor.« These conclusions Korschelt extends to other Hemiptera, though he finds in all the forms he studied some evidence in Support of Will’s interpretation of the origin of the small nuclei of zone C. Of Reduvius personatus he says: »Ich muß hier einer eigentümlichen Erscheinung gedenken, die ich bei Reduvius im unteren Teil der Endkammer wahr- nahm und die ich in der Fig. 116 möglichst getreu wiedergegeben habe. Da, wo die Schicht der großen Kerne an den plasmatischen Raum (PI) angrenzt, fand ich eine Gruppe kleiner Kerne, von der ich mir nicht zu erklären vermochte, wie sie in diese Gegend zu liegen kommen konnte. Ich mußte deshalb sofort an die Darstellungen Will’s denken und ich gestehe, daß es hier nach dem Präparat ganz den Eindruck macht, als wären einige der großen Kerne zusammengeflossen und hätten direkt aus sich die kleinen Kerne hervorgehen lassen. Man erhält besonders deshalb diesen Eindruck, weil man sich die isolierte Lage dieser Gruppe kleiner Kerne nicht recht erklären kann und weil die kleinen Kerne außerdem von einer körnigen Substanz umgeben sind, welche mehr an die der Kerne als an das umgebende Plasma erinnert« p. 652. Kor- schelt finds also in Pyrrliocoris apterus some evidence in Support of Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of tlie Chromatin ^ucleolus. 199 Will’s conclusions, p. 645: »Die in den Kernen enthaltenen größeren Chromatinpartikel machen zwar leicht den Eindruck, als seien sie die bereits vorgebildeten Kernkörper und als zerfiele der betreffende Kern später in eine Anzahl kleiner Kerne, besonders erscheinen die inmitten des freien Raumes gelegenen und in teilweiser Zersetzung begriffenen Kerne so. Die Fig. 107 stellt einige solcher Kerne dar. Nach dem Prä- parat konnte man leicht glauben, daß der betreffende Kern im Begriff sei in eine Anzahl kleiner Kerne zu zerfallen.« In Ranatra linearis Korschelt finds still more Support for Will’s conclusions, p. 637: » Ranatra ist von allen Formen, welche mir zur Unter- suchung Vorlagen, diejenige, bei welcher man am leichtesten darüber zweifelhaft werden kann, ob das Epithel durch allmähliche Differen- zierung aus den indifferenten Elementen hervorgeht, oder ob nicht viel- mehr die von Will aufgestellte Theorie der Epithelbildung für sie Gültig- keit hat. Im unteren Teil der Endkammer nämlich, wo sich der freie Raum und in seiner Umgebung die Anhäufung kleiner Kerne findet, liegen die kleinen und großen Kerne bunt durcheinander und infolge der eigenartigen Struktur der letzteren, die mit Chromatinpartikeln ungefähr von der Größe der kleinen Kerne erfüllt sind, gewinnt es leicht den An- schein, als wenn diese einfach durch Auflösen der großen Kerne und Freiwerden ihrer Chromatinpartikel entstanden seien. Hätte Will dieses Objekt untersucht, so würde er gewiß noch weit überzeugendere Bilder haben Vorbringen können, als es die von Repa und Notoneda sind; trotz- dem kann ich mich nach höchst gewissenhafter Untersuchung auch bei Ranatra nicht von der Existenz der Vorgänge überzeugen, wie sie Will für die Bildung des Epithels annimmt« . . . p. 641: »Immerhin aber ist es bei den geschilderten Verhältnissen kaum möglich, mit absoluter Sicher- heit zu sagen, die kleinen Kerne entstammen nicht den großen; im Hin- blick darauf erwähnte ich auch oben, daß Ranatra diejenige Form sei, bei welcher man am ehesten an das Vorhandensein der von Will be- schriebenen Vorgänge denken könnte.« It will be seen from the above cpiotations that Korschelt finds some evidence in support of Will’s conclusion that the large nuclei of zone B give rise to the small nuclei of zone C, although he believes that the weight of evidence is in favor of his own conclusions that these small nuclei are a continuation of the small “indifferent” nuclei that are found in zone A and in the Endfaden. As evidence for this conclusion Korschelt finds in the forms he stndied that the nuclei of the two zones A and C are morphologically alike and further, that they can be traced nninterruptedly through the entire 200 Katharine Foot and E. C. Strobell zone B. In some forms he finds them between the large nuclei of zone B and in other forms on the periphery only. In Protenor it can be demonstrated that the small nuclei of zones A and C are astonishinglv alike and to this extent Protenor Supports Korsc.helt’s observations, but we find no evidence that the small nuclei of these two zones are continuous throughout zone B, therefore in this essential point Pro- tenor fails to support Korschelt’s interpretations. On the other hand the evidence Protenor offers in support of Will’s interpretation is more conclusive. It can be demonstrated that the large nuclei of zone B may fragment into a number of smaller pieces of varying sizes, and that these pieces may continue their development as independent nuclei, or again these large nuclear masses may appear sometimes as a single nucleus (photos 5 — 14), or may form a syncytium of small nuclei which are later set free — all these facts supporting Will’s observations on this point. The fragmenta- tion of a large nucleus into smaller pieces is shown in photo 25. The evidence indicates that nuclear fragments may develop as single nuclei without regard to their relative size, the larger pieces developing without further fragmentation, this fact perhaps offering one explanation why we find so many nuclei showing the same stage of development and yet differing so markedly in size. In the upper left corner of photo 25 is a large nuclear fragment which we believe is similar to the one shown in the right of photo 30 and in photo 31. Stages in the further development of such large nuclear frag- ments are shown in photos 26 and 27. Photo 32 demonstrates two smaller nuclear fragments showing the same stage of development as the larger pieces of photos 25, 30, and 31. Later stages of development are shown in photos 27 and 29. We believe these photos show in detail the phe- nomenon that Will found to occur at the base of zone B in the forms he studied. Although in Protenor it can be demonstrated that small nuclei may originate by fragmentation of large nuclei, we woidd by no means claim that all the nuclei of zone C have a like origin, for there is too mueh evidence of mitosis in this zone to warrant any such assumption, though the cases of mitosis are relativelv rare. The rare cases of mitosis as comparcd to amitosis have been demon- strated by Preusse (1895) in the ovaries of the forms studied by him. He questions amitoses being an evidence of degeneration of the cell and he believes in its functional significance. Gross (1905) also finds botli methods of division side by sidc in the ovaries of the insects he studied. That the features eharacteristic of amitosis are more or less obvious Amitosis in the Ovarv of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 201 is shown by the amount of attention this method of division has received front earlier investigators. Walker (1906) States that “amitosis occurs as one of the earliest known phenomenon in the production of spermatozoa in some animals if not in all” (p. 56). In Flemming’s (1892) historical sketch of amitosis he gives a list of the many investigators who have demonstrated direct division in the following cells, lymph cells, epithelial cells, gland cells, connective tissue cells, muscle cells, and gerat cells, botli in spermatogenesis and in oögenesis. Wheeler (1889) demonstrated amitosis in the follicle cells of Blatta germanica and described it as follows: “In eggs taken front the ovaries just before maturity, when the epithelial is firmly attached to the under- lying chorion almost all of the nuclei will be found rapidly dividing . . . but no trace of an achromatic spindle or of a regulär arrangement of the nuclear filament, so characteristic of karyokinesis could be observed. I therefore conclude that we have here a case of akinesis or direct divi- sion. This conclusion is further strengthened by the observation that the nucleolus divides first . . . Moreover, the two daughter nuclei are frequently very unequal in size” p. 296 — 297. For a decade or more mitosis has gained in popularity at the expense of amitosis, the ntore obvious and attractive features of ntitosis offering perhaps a prontise of ntore fruitful results to the investigator, whereas the obscure and doubtful features of amitosis, added to the populär Suggestion made by Ziegler and Vom Rath that it is associated witlt degeneration of the cell, have tended to increase the difficulties of at- tempting to demonstrate that amitosis may play as important a role in development as mitosis. Among the exceptions to this attitude towards amitosis are Prof. Child’s carefid work on Nematodes (1904 — 1910); Jörgensen’s (1908) Study of the Oögenesis of Nephelis, Jordan’s (1908) Spermatogenesis of Opiopus Mayeri, Glaser's (1908) Study of the Endoderm of Fasiolaria iulipa vardistans, Patterson (1908) on the Pigeon’s Egg and Moroff's (1909) Oogenetische Studien. I. Copepoden. To these may be added, Knoche’s (1910) important observations on the insect ovary, Maximow (1908) on the embryonic tissues of the rabbit and Nowikoff’s (1910) demonstration of amitosis in the bone and sinew of the young mouse. Of the latter he says: »Die amitotischen Teilungsfiguren sind in solchen jungen Sehnen sehr zahlreich, so daß man auf einem und demselben Quer- schnitt alle möglichen Zerschnürungsstadien auffinden kann (Textfig. 2). Die Karyokinesen trifft man dagegen äußerst selten. «... »In den meisten, Archiv f. Zellforschung. VII. 24 202 Katharine Foot and E. C. Strobell von mir beobachteten Amitosen sind die beiden Tochterkerne ihrer Größe nach einander mehr oder weniger gleich.« Xowikoff quotes Godlewsky as follows: »In seinem vor kurzem erschienenen Aufsatze kommt Godlewsky (1909) nach der Betrachtung der Literaturangaben zu dem Ergebnis, daß aus der bisherigen Literatur sich keine einzige Angabe anführen läßt, durch welche ganz positiv bewiesen würde, daß die Amitose der Karvokinese nicht gleichwertig sein könnte (p. 120). Den experimentellen Forschungen von Xathanson und andern, welche einen Einfluß der äußeren Faktoren auf die Form der Kernteilung beweisen, schreibt Godlewsky ebenfalls eine bedeutende Rolle zu. Aus diesen Forschungen geht nämlich hervor, daß die durch direkte Teilung entstandenen Kerne die Fähigkeit der karyokinetischen Teilungen nicht einbüßen« p. 367. Regaud (1910) Claims the indisputable presenc-e of amitosis in the spermatogenesis of the rat, differing with Duesberg on this point. — He says. «Duesberg (1908, p. 405), avec qui je me trouve en desac- cord sur un certain nombre de points tres importants de rhistoire des spermatogonies, nie formellement l’existence des amitoses de ces cellules et cela pour deux raisons: il ne les a jamais rencontrees, et il est con- traire aux principes regnant aetuellement en biologie d’admettre leur existence. Pour ce dernier argument j’avoue n'avoir absolument auc-une consic’eration. Mais le premier merite d’autant plus d’etre examine que Fauteur est certainement un bon observateur. Les amitoses des spermatogonies sont un fait tres gros, et optique- ment beaucoup plus facile ä voir qu’une foule de details de structure cytologique aetuellement incontestes. Seulement ce fait tres gros ne se produit qu'ä un moment tres court du cycle spermatogenique, ä la fin du stade 7 et tont au debut du stade 8 de ma nomenclature. Il faut donc, pour le voir. commencer par se familiariser avec les stades de la spermatogenese. Les stades en question sont faciles ä reconnaitre dans les coupes d’epithelium seminal perpendieulaires ä la membrane du tube; mais les figures d' amitose ne sont indiseutables que lorsqu'elles sont vues dans la couehe generatrice ä plat. 11 faut donc examiner des sec- tions soustangentielles de tubes seminaux, aux stades 7 (fin) et 8 (debut): c’est precisement cela qui exige beaucoup de temps et de patience, ä cause de la neeessite de determiner le stade des sections sous-tangen- tielles par Fexamen des coupes en series. Duesberg n’a pas trouve les amitoses parce qu’il ne s’est pas place dans les conditions neceesaires, que je viens d’indiquer. La lecture de ses travaux relatifs ä Fepithelium seminal du Rat ne montre pas qu’il ait pris cn Ainitosis in tlie Ovary ot Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolu*. 203 particuliere consideration la Chronologie de la spermatogenese, autrement que pour serier les unes par rapport aux autres les images relatives aux spermatoevtes et aux spermies: c’est absoluraent insuffisant pour l’etude des spermatogonies. Les amitoses des spermatogonies existent indiscutablement, et elles sont interealees dans Farbre genealogique des cellules spermatiques. Ce qui est incertain, c’est la place exacte qu’elles occupent dans cet arbre genealogique: represent-elles la division nodale? sont elles interealees, avant celle-ei dans la couche? sont-elles intercalee-, apres la division nodale, dans la lignee spermatique laterale?» Page 419. All the above mentioned investigators claim that mitosis may follow ainitosis and that amitosis plays an important röle in cell development. Kxoche’s conclusions are as follows: »Bei den von mir untersuchten Borkenkäfern, vor allem bei H. piniperda entsteht vielleicht überhaupt kaum ein Ei, das nicht aus mindestens einmal amitotisch geteilten Keim- zellen hervorgegangen ist. Eine weitere große Rolle spielt die Amitose im Ovarium der Borkenkäfer bei der Regeneration des Ovariums nach Ablauf der ersten bzw. zweiten Brut. Ganz ähnlich verhält es sich wahrscheinlich im Wanzenovariiun. Das eine kann ich jetzt schon sicher sagen, daß auch in ihm zum minde- stens ein Teil der Eier aus amitotisch geteilten Zellen hervorgeht.« We believe that amitosis can be demonstrated in the ovary of Pro- tenor and in this form the demonstration is facilitated by the fact that the successive stages of development of the two large chromosomes can be followed uninterruptedly and that their development is associated with certain characteristic features. In Protenor the development of the two large chromosomes so con- spieuous in the chromosome groups of the female, can be demonstrated in the cells front the ovaries of the larval stages, as well as in cells of the terminal chambers of mature ovaries. It can be shown that the process of differentiation of these two chromosomes is quite different front that of the smaller chromosomes, that while the smaller chromo- somes arise front a tvpical reticulum, the two large chromosomes are frequently evolved front a large chromatin nucleolus closely resembl- ing the chromatin nucleolus of the spermatocytes. In brief, the method of development, as a rule, is as follows: The first step in the formation of a group of chromosomes, is the Segregation of a part of the chromatin into a single quite typical nucleolus (plateXVII, photos 44, 45, 46 and 47). As development progresses, the nucleolus retains its 204 Katharine Foot and E. C. Strobell form, while the surrounding chromatin becomes differentiated into a reticidum. Stages of the differentiation of the reticidum are seen in plate XVII, photos 45 — 54, and further demonstration of these stages is given in plate XVI, photos 26 and 27 and photos 29, 33 and 34. Tliat the ehromo- somes arise from this reticidum is shown in plate XVI, photos 27, 29, 33, 34 and 35, also in plate XVI, photos 52 — 55. The largest two chromosomes of the female group of fourteen are, as a ride. derived from the nucleolus though we have some preparations in which all the chromosomes appear to arise from a reticidum or spireme, but in such cases no chromatin nucleolus is present. The differentiation of a part of the chromatin into a nucleolus which later gives rise to the two large cliromosomes, is a factor tliat aids us in determining tliat the contents of the large nuclei of zone B may frequently become differentiated into a number of smaller nuclei without any evidence of mitosis, for it can be shown that part of the chromatin of these large nuclei segregates into a number of nucleoli and that from eacli of these nucleoh may arise the two large chromosomes of the female group. The facts indicate that at least part of the chromatin of the nucleolus contri- butes to the formation of the two large chromosomes, for the transitional stages in the differentiation of the chromatin of the nucleolus into these cliromosomes can be found, and it is an interesting fact that the forms assumed during these stages closely resemble the forms assumed by the chromatin nucleolus of the spermatocytes. The nucleolus of photo 26, plate XVI is a single typical nucleolus. In photo 27 such a nucleolus is evidentlv breaking down and contributing to the chromatin threads. In the largest nucleus of photo 29, a nucleolus is again seen to be breaking down and forming part of the chromatin spireme. In the larger nucleus of photo 30 the chromatin nucleolus has evidently given rise to the two dense chromosomes, and photos 31 and 32 show what appears to be earlier stages of the same process. In photo 33 the chromatin nucleolus has evidently given rise to the single long dense chromatin thread which is probably a propliase of the two large chromo- somes. These conditions are further demonstrated in plate XVII, eacli of the three nuclei of photo 44 has quite a typical nucleolus, and the same relation existing between nucleus and nucleolus is shown in photos 45 — 47. The variability in form which is characteristic of nucleoli in general is shown in many of the photos. In photo 46 one of the nuclei has a double nucleolus and in one of the nuclei of photo 53 there are two nucleoh nearly equal in size. Again in one of the nuclei of photo 47 there are Amitosis in tlie Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromat in Nucleolus. 205 two nucleoli very unequal in size and this condition is again seen in photos 52 and 54, and in plate XVII, photos 33 and 34. In most of the nuclei of photo 48, plate XVII, the nucleolus as such has disappeared and has cvidently given rise to the single large, dense chromosome seen in sonie of these nuclei. This stage is further demonstrated in photos 49 and 50, and photo 56 gives ahnost a complete demonstration of the origin of a chromatin thread from the nucleolus of the earlier stage. In the left nucleus of this photo the nucleolus is still intact, whereas in the right nucleus it is breaking down and at least contributing to the formation of the dense chromatin thread, from which we beüeve the two large chro- mosomes are formed. Photo 57 shows a group of female chromosomes in which the two largest chromosomes are clearly demonstrated. If the above described photographs demonstrate that the first step in the for- mation of a group of chromosomes is the Segregation of part of the diffused chromatin into a chromatin nucleolus, we are perhaps justified in inter- preting similar nucleoli, wherever found, as indicating the first differen- tiation of a nucleus in which will develop later the chromatic reticulum or spireme, characteristic of the more mature nucleus. With this in view it is interesting to note that in many of the large nuclei of zone B, the only differentiation we find is a number of nucleoli and further we find consecutive stages in the development of such nuclear masses, culminating in a syncytium of nuclei, each with its nucleolus. These certainly appear to be merely a further development of those early stages in which the presence of nucleoli is the sole indication that individual nuclei are being formed. Three cells from such a syncytium are shown in plate XVII, photo 44, and photos 45, 46, 47 and 48 are later stages from similar groups of nuclei, in wdiich cell walls are rarely seen. The evidence in Protenor Supports Will’s conclusion that the large nuclei at the base of zone B either fragment into smaller pieces, which later become differentiated into individual nuclei (plate XVI, photo 25) or that the smaller nuclei develop further before being set free. That the later stages demonstrate that the two large chromosomes may be evolved from the nucleolus of the earlier stage, justifies us in interpreting the multiple nucleoli often found in the large nuclei as evidence that such nuclear masses may give rise to a number of small nuclei without the aid of mitosis. We by no means wish to imply that all the large nuclei of zone B give rise to small nuclei, on the contrary, they frequently behave as a single nucleus and in such cases they may contain a single nucleolus (plate XIV, photos 5 and 6). They may also give rise to a single group 206 Katharine Foot and E. C. Strobell of very large chromosomes either in the reduced number, (plate XV, photo 12) or the somatic number (plate XV, photos 13 and 14). Typical spireme prophases are also found (plate XIV, photos 9 and 10, and plate XV, plioto 11), though we have no satisfactory evidence of the mitotic division of such groups of very large chromosomes. But the fact that such typical metaphase groups are found would seem to offer sufficient evidence that these nuclei may sometimes divide by mitosis as well as amitosis. Preusse (1905) records one case of mitosis among these cells and botli Giardina 1901 and Günthert (1910) demonstratc mitotic divi ion of K ährzellen. If the presence of mitosis among these cells can be questioned, no such doubt exists as to amitosis, for it is impossible to ignore its frequent occurrenee, not only can fragmentation of these cells be demonstrated but they may also show the typical amitotic division so frequently dc- scribed for other forms. The nucleolus frequently divides first though this is by no means constant. Photos 5 and 6, plate XIV, show two large nuclei with the nucleolus still undivided. Photo 19, plate XV is a cell witli the nucleolar mass divided and the nucleus sliowing the first indi- cati'on of elongation and constriction. Photo 20 shows a further con- striction of the nucleus. Photos 7 and 8, plate XIV show two of the large nuclei with division almost completed. Photos 20 — 24, plate XV give some indication of the great variability shown by these nuclei in their method of division. We would call attention to the fact that in all these cases a portion of the cliromatin is segregated either into a nucleolar- like mass (photos 5, 6, 7 and 8, plate XIV, photos 19, 22 and 23, plate XV) or the segregating chromatin may form a spireme (photos 9 and 10, plate XIV, photos 11, 21 and 24, plate XV). It would seem that apparently the same substance may in one case form a nucleolus and in another may be transformed directly into a spireme and chromosomes, and this woiüd seem to question the view that the substance which forms the chromo- somes and nucleolus is fundamentally different, it suggests rather that the evidence given by mere morphological differences does not offer a trustworthy clue to fundamental causes. Chromatin Nucleolus. Montgomery (1901) was the first to demonstratc the chromatm nucleolus in the spermatogcnesis of Protenor. It is the “X-element” of his earlier papers and he describes it as follows: “This element has a remarkable history in the growth period. Through the whole growtli Amitosis in thc Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 207 period it acts like a chromatin nucleolus in preserving a compact form and in continuing to take the saffranin stain with the use of the double stain of Hermann, while the other chromosomes take the violet stain” p. 178. In his figure 128 he clearly demonstrates a transverse constriction of the chromatin nucleolus (X-element) which he describes as “A single annular constriction or a clear connecting bridge of linin.” He adds, “This transverse constriction pointing to a bipartite nature would show that the chromosome X is bivalent.” As several investigators are convinced that the chromatin nucleolus represents something more than a persisting chromosome any evidence that points to its duplex nature is not without interest. We have there- fore photographed some of our preparations which demonstrate the bi- partite form of this structure and we can Support Montgomery’s obser- vations on this point. The constriction is clearly shown in plate XVI, photos 40 and 41 (upper nucleus) and in photo 42 (more distinctly in the upper nucleus). In this paper we have nothing new to add to the accounts already given of the spermatogenesis of this form. We have reproduced only a few of our photographs of the male cells in Order to compare the chro- matin nucleolus in the spermatocytes with the chromatin nucleolus we have been able to demonstrate in the ovarian cells. Recently a few investigators have claimed that in the oögenesis of certain forms a chromatin nucleolus is present which they homologize to the chromatin nucleolus in the spermatogenesis of insects. Gutherz (1906) figures a young oöcycte of Pyrrhocoris (fig. 12) in which he demonstrates a true nucleolus as well as a chromatin nucleolus, homologizing the latter to the chromatin nucleolus of the spermatocytes. »Im Synapsisstadium sowohl des Spermio- als des Oocyten ist ein Chro- matinnucleolus vorhanden. « Wilson (1906) concludes that in the forms he has examined no chromatin nucleolus is present in the oöcytes at the period prior to the stages in which “the chromosomes spread througli the nuclear cavity, become looser in texture and finally give rise to a fine reticular structure”, he adds “I can, therefore, only state that no chromosome nucleolus is present in the contraction period of synapsis, or in the early growth period, and even though it be present in the later stage, which I think is very doubtful, a wide difference between the sexes would still exist in respect to the earlier period” pgs. 22 — 23. Wilson briefly mentions these facts without giving any figures to demonstrate his conclusions. In 1909 we demonstrated that in later stages of the germinal vesicles 208 Katharine Foot and E. C. Strobell of Euschistus (the first prophase stages) no chromatin nucleolus is present, though tliis is the stage at which it is most conspicuous in the spermato- cyte. We demonstrated further tliat a large achromatic nucleolus is present at these early stages, and these observations were illustrated by a series of photographs. Gutherz and Büchner have studied the chromatin nucleolus in the oögenesis of Gryllus, but they fail to agree in their obsenrations and their conclusions. Bcchner (1909) finds a nucleolar-like structure in the oögonia and young oöcytes of Gryllus , which he interpretes as the homologue of the accessory chromosome of spermatogenesis and he also homologizes it with the ring of Dytiscus. In the division of the oögonia this “accessorische Körper” fails to divide and like the accessory chromosome of spermatocytes is contributed to only one of the sister cells. In the young oöcvte it disintegrates into grantdes p. 385. Büchner calls special attention to the features which distinguish it from ordinary cliromosomes and he is in accord with Goldschmidt as to its “trophische Natur”. On page 410 he says, »Überschauen wir, was uns bekannt ge- worden ist an Lebensäußerungen des accessorischen Chromosoms, der Diplosome, des accessorischen Körpers im Ovar von Gryllus und des Chromatinringes von Dytiscus, so können wir sie alle einordnen in eine Linie, die vom hochorganisierten Autosoma zum Chromidialgebilde führt. « In a more recent work (1910) he calls further attention to its great variability of form and to its morphological and functional relation to the nucleolus. He elearly States this as follows, p. 450: »Die zahlreichen Studien der letzten Jahre über diese Körper aber haben uns erkennen lassen, daß die Variationsbreite ihrer morphologischen Zustände eine überaus große ist. Durch eine vergleichende Betrachtung derselben wurde ich dazu geführt, alle diese Erscheinungen einzuordnen in eine Reihe, die von normalen Chromosomen zu immer weniger hoch organi- sierten chromatischen Gebilden führt, deren Funktion sich weit entfernt von der gewöhnlich mit dem Begriff des Chromosoms verknüpften und recht nahe kommt der, die wir Nucleolen und ähnlichen Strukturen zuschreiben. Die Eigenschaften des accessorischen Chromosoms im Ovar von Gryllus ließen dieses nahe an das Ende dieser Reihe setzen und eine gewisse Ver- wandtschaft mit den Substanzen des Dytiscus- Ringes konstatieren. Wir werden auf diese Eigenschaften noch ausführlicher zu sprechen kommen. Die Annahme, daß die Substanzen des Heterochromosoms — zunächst im Ovar der Grylliden — und ebenso die des Dytiscus-Rmges einen Ersatz für die gewöhnlichen Einucleolen bilden, legte schon die Tatsache beson- ders nahe, daß die letzteren in beiden Fällen völlig fehlen.« Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Cliromatin Nucleolus. 209 In tliis paper Büchner again affirms that in tlie oögonial division the bodv in question passes undivided to one of the daughter cells and he differs front Gutherz on this point, p. 458: »Wenn also Gutherz meint, daß auf diese Weise der Körper auf beide Zellen verteilt wird, kann ich in keiner Weise beistimmen. Vielmehr habe ich 1909 beschrieben, daß der Körper ungeteilt in nur eine Tochterzelle gelangt und dies durch Bilder illustriert, die denselben unmittelbar neben einer Tochterplatte oder über nur einem sich rekonstruierenden Tochterkern zeigten.« Gutherz (1909) takes exception to Buchner’s homologizing the “accessorische Körper-’ to the accessory chromosome of insects and Claims that it Stands in no relation to the chromosomes, p. 457, »Das Gebilde, das wir in der Oogenese von Gryllus domesticus kennen gelernt haben, entfernt sich so stark vom Begriffe eines Chromosoms, daß der Vergleich mit einem solchen schlechterdings ausgeschlossen erscheint.« . . . p. 575, »Wir gelangen zu dem folgenden Endergebnis. Das Studium der Gryllus- Oogenese vermittelt die Kenntnis eines Körpers, den wir nicht ohne weiteres in eine der uns geläufigen Kategorien von Zellbestandteilen einzuordnen vermögen. Jedenfalls ist in ihm kein Chromosom gegeben.« In view of the lack of agreement in the observations of these two investigators of the “accessorische Körper” in the oögenesis of Gryllus it might seem futile to attempt to homologize this structure with the ovarian nucleolus of Protenor but as some of Buchner’s observations and conclusions are in accord with what we have demonstrated in Protenor , it may be of some value to indicate the points the two structures seem to have in common. Büchner (1909) recognizes the relation this body holds to the nucleolus and the chromosomes and its general morphological resemblance to the accessory chromosome of spermatocytes — two features it has in common with the ovarian nucleolus of Protenor. In Protenor its morphological resemblance to the chromatin nucleolus of the spermatocytes is most striking — compare the ring chromatin nucleolus of the spermatocytes shown in plate XVI, photo 39 and in the lower nucleus of photo 41 with similar rings in the ovarian nuclei of plate XVI, photo 29 and in one of the nuclei of photo 47, plate XVII. Compare the bipartite nucleolus in the spermatocytes of plate XVII, photos 40, 41 and 42 with the bipartite nucleolus in the lower ovarian nucleus of plate XVII, photo 46 — compare the single chromosome-like structure in the spermatocytes of plate XVI, photos 37 and 38 with the single chromosome-like structure in the ovarian nuclei of plate XVI, photo 33, and plate XVII, photos 48, 49 210 Katharine Foot and E. C. Strobell and 50. Tliose who are familiär with tlie clrromatin nucleolus figured for the spermatocytes of so many forms must admit that there is a striking resemblance between many of these spermatocyte nucleoli, and those we have demonstrated in several of the ovarian nuclei of our plates XVI and XVII. Again this structure in Protenor Supports Buchxer’s observations as to its great variability of form — although most frequently it is a single bodv this feature is by no means constant eitlier in the ovary or the testis. Protenor further Supports Buchxer’s observations as to the pres- ence of the stage demonstrated in our photo 51 — compare this photo with Buchxer’s (1909) figures 101 and 103 — compare further our photo 44 with Buchxer’s figure 100. Wentwarter and Sainmont (1908) made the important discovery that in the ovary of the cat a chromatin nucleolus is present having many features in common with the chromatin nucleolus of insects. It is present not only in the oögonia but also in the oöcvtes and what is of special interest it appears as a single body not only before but also during mitosis. In the oögonial divisions it most frequently lags in division but finally divides as a monosome. «Dans la plupart des figures de diaster, on con- state un element reste en arriere, dont la Separation en chromosomes- filles n’est pas encore effectuee» (fig. 17). Further the chromatin nucleolus shows great variability in form und size, whereas the true nucleolus which is also present at these stages remains less variable, p. 203: «Le nucleole ne varie guere, mais l’autre element intranucleaire atteint parfois des dimensions colossales, temoin la fig. 27. » These authors give a brief summary of their observations as follows, p. 234: «Quant ä l’autre element que, jusqu’ä present, nous avons compris dans Fappareil nucleolaire, il offre des caracteres tres differents du nu- cleole vrai et une evolution tout a fait speciale. Dans les oogonies au repos, on ne le distingue pas; mais lorsque le noyau s’apprete ä la mitose, avant meme que le spireme ne soit edifie, on le remarque sous la forme d’un corps allonge, divise le plus souvent suivant sa longueur (fig. 3). II est toujours colore en bleu fonce, comme la chromatine. Plus tard, il est moins facile ä reconnaitre parce que les c-oupes empechent de se rendre compte de la grandeur respective des chromosomes. Mais dans la plaque equatoriale, il y a toujours un element beaucoup plus volumineux que les autres et souvent recourbe en fer-ä cheval, alors que les autres chromosomes sont plutöt des bätonnets courts. On le voit aussi dans les plaques equatoriales de profil (fig. 15). Enfin, on constate dans la majorite des diasters, un element dont la division Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 211 s’acheve tres tardivement (fig. 17). Dans les stades ulterieurs, il est de nouveau masque par la condensation des chromosomes ; dans le noyau reconstitue et revenant au repos, il reapparait parfois (fig. 22, cellule superieure). Cet element particulier se retrouve de meme dans les oocytes il existe ä cote du nucleole vrai, accolü a lui ou isole, toujours colore en bleu. Parfois il devient enorme (fig. 27 et 33). Remarque tres importante: alors qu’il est simple, parfois ä partir du moment oü la conjugaison des chromosomes va se produire (fig. 44), en tous cas toujours quand eile a eu lieu et que le gros cordon s’est constituß, cet element est nettement double; il reste tel dans les stades ulterieurs jusqu’au moment oü la de- generescence est teile que l’on ne puisse plus le distinguer. Cet eRment particulier, qui offre toutes les apparences de la chromatine. qui se conduit ä la fa<;on d’un chromosome pendant la division, possede pourtant des proprietes qui le distinguent ä premiere vue de tont le reste. Existe-t-il quelque chose d’approchant ailleurs? Si nous nous reportons aux nombreuses observations parues ces dernieres annees chez les insectes, nous citerons surtout les recherches de Montgomery, Mc Clung, Sutton, Wilson, Gross, nous constatons, parmi les chromosomes, des elements ä evolution speciale. Hs recouraient a une foule de noms divers (nucleole chromatique, chromosome accessoire, heterochromosome, etc.). Montgomery propose de les reunir sous le nom d’allosonies en Opposition avec les autosomes ou chromosomes or- dinaires. Les allosomes se distinguent en monosomes, idiochromosomes et microsomes (Wilson). Gutherz les reunit sous le terme d’hetero- chromosomes et les divise en mono- et diplosomes. Gutherz s’est Charge de classer et de coordonner les donnees nom- breuses, mais encore fort embrouillees, ä ce sujet. D’apres son expose, il faut reconnaitre aux chromosomes particuliers ou heterochromosomes trois qualites par lesquelles ils suivent une marche differente de celle des autres chromosomes: l’heteropycnose, Fheterosyndese et 1’heterokinese. En d’autres termes, ces elements suivent une marche analogue ä celle des chromosomes ordinaires, mais non simultanee au point de vue du temps; ils sont formös ä un moment oü les autres sont encore epars sur le reticulum; ils conjuguent quand Faccolement s’est produit chez les autres, et ainsi de suite. Il est certain que l’element particulier du chat repond, ä plusieurs egards, ä ces exigences: au point de vue hßteropycnose et heterokinese, tout au moins pendant la division ovogoniale; nous n’avons pas encore suivi les divisions de maturation. Il ne repond pas ä Fheterosyndese, attendu 212 Katharine Foot and E. C. Strobell que c’est un element unique, un monosome, et que son partenaire fait defaut. Quant ä la division longitudinale precoce, eile est en rapport aussi avec ce qivon a constate chez les heterochromosomes decrits. . . . No\is devons avouer que cet element que nous decrivons pour la pre- miere fois chez le chat, offre une singuliere ressemblance avec l’hetero- chromosome des insectes. Evidemment il faudrait, pour conclure avec certitude, l’avoir suivi pendant la maturation ainsi que pendant les mi- toses somatiques. Dans ces dernieres, nous avons retrouve frequemment un chromosome plus grand que les autres, mais les mitoses sont moins accessibles ä Fanalvse. Quant aux noyaux somatiques au repos, F element y est tout aussi invisible que dans les oogonies (noyaux protobroques). Quoi qu'il en soit, nous pensons qu'il y a de fortes presomptions en faveur de l’hypothese qu’un element, analogue ä Fheterochromosome, existe chez les chats, et peut-etre chez tous les mammiferes. » It will be seen that the behavior of the chromatin nucleolus in the ovary of the cat agrees with Buchner’s and Gutherz’s observations on the ovary of Gryllus on one important point. All four authors find the structure behaving as a single body in mitosis though they differ as to its method of division. Büchner finds it passing undivided to one daughter cell whereas Gutherz and Winiwater and Sainmont find it is divided equally between the daughter cells, though the last two authors find it most frequently lagging in division. We have never found this body appearing as a chromatin nucleolus dirring mitosis. On the contrary, we find evidencc that the two large chromosomes are evolved from the chromatin nucleolus. This is shown in photo 56 and the evidence in detail is given on page 000. This woidd indicate that the chromatin nucleolus in the ovary of Protenor does not persist as such througli mitosis and therefore does not divide as a single body. But on the other hand we find pseudo-reduced groups of chromo- somes not only in zone C of the terminal chamber but in zones B and A and in these cases the large chromosomes would presumably divide as a single body. We have however been unable to discover any evidence of the diffe- rential mitoses described by Giardina in Dytiscus (1901) and supported by Debaisieux (1909) and Günthert (1910). The ring of Dytiscus which these four differential mitoses finallv consign to one cell in a group of sixteen has little in common with the ovarian nucleolus of Protenor. Their morphological dissimilarity is evident if we compare the ring figured by these three authors with our photographs of the chromatin nucleolus in plates XIV— XVII. Amitosis in tlie Ovary of Protenor belfragei and a Study of tlie CliromatinNucleolus. 213 In tlie aniitotic division of Protenor the large nucleus may constrict off smaller pieces, the larger amount of nucleolar chromatin being re- tained in the original nucleus (photo 25) but the smaller cells also have each a portion of the same chromatic substance — the division is there- fore in no way comparable to the differential divisions of Dytiscus. In Protenor it is evident that the substance forming the chromatin nucleolus is of the same nature as the chromatin which forms the chromo- somes for the two large chromosomes are evolved from part of the substance which at one stage forms a nucleolus and further there is evidence that from a like nucleolar structure may be evolved not only the two large chromosomes but the entire group of chromosomes typical of this form (photos 5 — 12). In Protenor therefore the chromatin nature of this sub- stance is evident and this feature it has in common with Giardina’ s inter- pretation of the nature of the substance which forms the ring of Dytiscus. Both Debaisieux and Günthert however insist that the substance forming the ring of Dytiscus can at an early stage be differentiated from the chromosomes. Günthert interpreting it as “Zerfallsprodukte” of the chromosomes and Debaisieux claiming for it a nucleolar rather than chromatin nature. He says: «Quelle que soit son Organisation, cet element offre une colorabilite nettement distincte de celle des chromosomes. Apres coloration ä rhematoxyline de Heidenhain et au rouge Congo, il est colore en rouge, tandis que les chromosomes sont colores en noir» p. 212. «Rappeions d’abord qu’une fois apparue, la masse chromatique, — et ici nous n’avons fait que confirmer Giardina, — est transmise ä travers quatre cineses successives ä l’ovocyte. Seulement, pendant le grand accroissement de l’ovocyte, contrairement ä ce que decrit Giardina, la masse chromatique se fragmentant en nombreux corps d’aspect nucleolaire, fournit tout le reseau qui remplit la cavite nucleaire, les chromosomes diplotenes n’occupant qu’une portion restreinte de l’aire du noyau. Par consequent, la masse chromatique fournit, en somme, un reseau ana- logue ä celui qui dans la plupart des oeufs remplit la vesicule germinative, en dehors des chromosomes persistants. Remarquons en second lieu que l’ovocyte du Dytiscus , ni pendant son etape synaptique, ni pend- ant son grand accroissement, ne possede, contrairement ä la plupart des oeufs, de veritable formation nucleolaire» p. 226. Disagreement in the observations and conclusions of investigators studying the same subject is a familiär fact and may it not be due largely to variability of the structures under discussion as well as to the bias of the investigator in favor of one set of facts. Perhaps however none of us can plead not guilty to Goldschmidt’s accusation, »Daß derjenige, 214 Katharine Foot and E. C. Strobell der das Auffinden einer Erscheinung für möglich hält, mit ganz andrer Intensität nach ihr sucht als der, der von vornherein von ihrer Unmög- lichkeit überzeugt ist.« In Protenor there can be no question that the chromatin nucleolus of the spermatocytes gives rise to the large chromosome of the first pro- pliase but we beüeve with Goldschmidt (1910), Wassilieff (1907) and Büchner (1909) that only a portion of the substance of the chromatin nucleolus is used for this chromosome and it does not therefore represent merely a persisting chromosome. One fact indicating this is the lack of agreement between the relative amount of chromatin in the nucleolus and in the reticulum in some of the preparations, with the relative amount of chromatin in the large chromosome as compared with the rest of the chromosomes. For example, compare the relative amount of chromatin in the accessory chromosome (at upper periphery of the group) in photo 43 with the relative amount of chromatin in the chromatin nucleolus of photo 38. These facts are in accord with the many cases on record in which the chromatin nucleolus is figured as a structure much larger than the chromosome to which it gives rise. It seems to us the important point is whether the structure can be identified as a chromosome persisting from one cell generation to the next or whether it is the nucleolus of the cell having no closer relation to the chromosomes than has been claimed for other nucleoli. Both in Anasa tristis and Euschistus vanolanus we gave the evidence pointing to the conclusions that the chromatin nucleolus is the liomologue of the nucleolus of other cells and is not a persisting chromo- some. In both these forms we found evidence of the persistence of a nucleolus at an early prophase stage when all the chromosomes were present and coidd be demonstrated in a single photograph. The persisting nucleolus may represent only a part of the original structure and there- fore these facts would not demonstrate that the chromatin nucleolus and the chromosome are independent structures but they do seem to demon- strate that the chromatin nucleolus is not simply a chromosome that persists from one cell generation to the next. Identifving the cliromatin nucleolus as a nucleolus and not merely a persisting chromosome can be claimed also for the ovarian nucleolus of Protenor. The ovarian nu- cleoli arise by a Segregation of chromatin granules, a metliod which has been described as typical of the origin of nucleoli in general. This is demon- strated in photo 44, plate XVII. Further the great variability in size and form of this structure is another feature typical of nucleoli in general. Again, like Anasa tristis and Euschistus variolarius we find no other structure in these cells which can be interpreted as the nucleolus unless Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin A'ueleolus. 215 the exceedingly small chromatic body which is sometimes present in the ovarian cells as well as in the spermatocytes can be interpreted as the nucleolus of these cells. This small chromatic body is most distinctly demonstrated in the ovarian nucleus of photos 33 and 34, in one of the five nuclei of photo 47, and in photos 52 and 54. In the spermatocytes it is clearly present in photo 38 and it is also seen although less distinctly in some of the other nuclei. It is interesting to note that in many of these cases the relation in size between this small body and the nucleolus is exactly the same as between the large and small nucleoli which are so frequently found in Euschistus. Compare for exam- ple photos 52 and 54 with photos 2 and 6 of Foot and Strobell (1909). Montgomery (1901) in his figs. 118 and 124 demonstrates two small chromatic bodies. He finds them both in the spermatogonia and sperma- tocytes and he interpreted them in 1901 as chromatin nucleoli and in 1906 as diplosomes. They are probably structures similar to those we have demonstrated, though as a rule, we find only one. Photo 33 is an excep- tion as two or even three are seen. The inconstancy in their size, number, and form makes their identification as two of the somatic chromosomes very doubtful, and questions whether the chromatic bodies demonstrated by us are the same structures as those figured by Mont- gomery. In the germinal vesicles we have found no chromatin nucleolus and further, we have not been able to demonstrate the large achromatic nucleolus we demonstrated in Euschistus variolarius and found also in Anasa tristis. But in view of the great variability of such structures we are by no means prepared to say that they are never present in Protenor. The only evidence we have that they may sometimes be found in later stages is the fact that they can be demonstrated in some of the younger nuclei, photos 58 — 61 and 63, plate XVIII, and further, in sections weoccasionally find a large chromatin nucleolus in the germinal vesicles at about the stage of development of those shown in photos 75 — 81. From the point of view of variability we may record the fact that in rare cases we have found in Euschistus variolarius an enormous chromatic nucleolus instead of the large achromatic nucleolus. These cases give an impression that the achromatic nucleolus is impregnated with a deeply staining substance, but as such cases have been found only in sections, we cannot be sure that fixation is not at least in part responsible. In this connection certain variations in the large nucleolus of Allo- lobophora foetida may be of interest. Although we demonstrated in 1905 that this large nucleolus may remain intact after the chromosome are 216 Katharine Foot and E. C. Strobell formed we have rare cases in which a large chromatic nucleolus is breaking up and the cliromosomes apparently emerging from this nucleolus. We have several photographs showing this condition but as these nucleoli are iuuch larger than typical and the chromatin shows other atypical features, we concluded they were not normal. We now believe such cases are in keeping with what is known of the great variability of nu- cleoli and should not be set aside as abnormal. We have found nothing in the germinal vesicles of Protenor which can be homologized to either the large or the small nucleolus of Allo- lobophora foetida and further there is a lack of agreement in the earlier development of the oöcvtes. Photos 62 — 72 (which mav be interpreted as stages prior to the great growth period) are quite different from the corresponding period of development in Allohbophora and indicate what has been so often suggested — that it is not safe to assume that in the development of the cell the same results must alwavs be achieved through the same morphologicai expressions. It is an interesting fact that in Protenor the chromatin nucleolus is not present in the female at the stage at which it is present in the male and on the other hand it is present in the female at the stage at which it is claimed it is absent in the male. Montgomery (1901) found that the chromatin nucleolus (X-element) is not present in the spermatogonia — first appearing in the spermatoevtes — and his conclusions on this point have not been questioned by subsequent workers on this form (Wilson 1906 and Morrill 1910). In accord with Morrill we find that the chromatin nucleolus is not present in the oöcvtes at the stages in which it is so pronounced in the spermatoevtes but we have demonstrated further that it is present in the ovarian cells at the stages in which it is claimed it is absent in the male. It must be coneeded that the evidence that the ovarian nucleolus frequently gives rise to the two large cliromosomes of the female and that the large chromosome of the spermatocytes arises from a similar nucleolus are facts which seem to show a dose relation between the so-called sex determining cliromosomes. We ought however to find this same relation between the so-called sex cliromosomes in other forms if the evidence is to be considered of much value but we have been unable to demonstrate a similar ovarian chromatin nucleolus in either Anasa or Euschistus though we have used exactly the same methods1). Further there is evidence in *) In stetions, one, two ortliree nucleolar structures are frequently present, and -are about equal in size, but if auy if tlicse are identical with the ovarian nucleolus. It seems reasonable to expect that they would be demonstrated by the same technique. Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 217 Protenor that sometimes all the chromosomes may arise from a chromatin nucleolus (plate XIV, photos 5 to 10, and plate XV, photos 11 — 14). Again the presence of amitosis in this form certainly weakens if it does not cancel any evidence we find that might be claimod as a Support of the continuity hypothesis. Chromosomes. In the few forms we have studied we have found enough variability in the size, number and form of the chromosomes to make us skeptical of all theories which involve a belief in their individuality and continuity. We do not question and have never questioned the observations of the investigators who have recognized definite forms and definite behavior of certain chromosomes; but we have questioned that such forms and such behavior have enough constancy to justify the far-reaching generali- zations which have been based upon them. Of the presence of rings and crosses in AHolobopliora foetida (1905) we stated: “We find no constant form differences of the chromosomes . . . These present a variety of shapes-rings, figures 8, crosses etc. without any regularity or constancy ... In some cases all the eleven chromo- somes are rings and sometimes not a single ring is found.” In Anasa tristis (1907) we found similar irregularities — for example the cross form is not always associated with a definite chromosome, though “there is a frequent repetition of certain forms”. As the to size relations, “We constantly find a Variation in the relative size of entire bivalents, such variations making size relations of a chromosome a most uncertain guide for identification, unless the difference in size is so extreme it allows for individual Variation.” In Euschistus variolarius (1909) we found similar variations — it is “possible to select chromosome groups which exactly fit a given theory; but many groups can also be found that are a serious menace to these theories, while on the other hand they present no difficulties to the con- ception of those who regard the number, size and form of the chromosomes as inherited characters — the expression of cell activities rather than the cause.” In Protenor similar variations exist as shown by a comparison of the few chromosome groups demonstrated in this paper. In the bivalent chromosome groups of photos 85, 86, 87 and 88, plate XX, one and sometimes two of the chromosomes are in the form of a cross; but this form is not always associated with the same chromo- Archiv f. Zellforschung. VII 15 218 Katharine Foot and E. C. Strobell some. As to the relative sizes we have'found liere as in Anasa tristis enough Variation to ntake the identification of individual chromosomes impossible except in those cases in which the difference in size is so extreme that it allows for individual variations. For example in all the female groups of chromosomes two chromosomes are readily identified as larger tlian the others; bnt the relative size of these two large chromosomes is not constant. Photo 14, plate XV shows a group of fonrteen chromosomes front one of the large nuclei of zone B of a terminal chamber. Two chromosomes much larger than the others are easily identified bnt their relative size is quite different from that of the two largest chromosomes of some of the other groups. Photos 15 to 18, plate XV are chromosonte groups from the smaller cells of a terminal chamber. In photo 15 the difference in size between the two largest chromosomes and the next in size is quite different from the relation between these chromosomes shown in photo 14. In the group of photo 16 again the difference between the two largest chromosomes and the next in size is not nearly as great as in the group of photo 14 and this is also shown in the group of photo 17. In photo 18 however the difference between the two largest chromosomes and the next in size is greater than the relation between these chromosomes in the groups of photos 15, 16 and 17 though not as great as in the group of photo 14. In the bivalent groups of the germinal vesicles (plate XX) the re- lative sizes of the chromosomes are also subject to variations though one pair larger than the others can always be identified. Morrill (1910) found four groups of first maturation chromosomes which he has demonstrated in his fig. 5 e to h. In these he shows a marked Variation in the relative sizes of some of the chromosomes though he says: “Indeed the bivalents as a whole, show the same relative size diffe- rences as the chromosome pairs in the oögonia.” In his figure e the second larger bivalent is fully twice as large as the next in size and in figure / the second, third and fourth large bivalents are nearly the same size. In the chromosome groups of our photographs 87- — 88 plate XX the second large chromosome is bv no means twice as large as the next in size, though in the oögonial group of photo 15 and 57 for example such a relation is shown between the chromosome pairs which represent these bivalents. If the size variations in the chromosomes of Morrill’s two groups can be set aside as due to the plane of the sections this cannot be offered as an explanation of a like amount of variability which is shown in our smear preparations. Exact relations are also lacking in the spermatogonial and spermato- Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Xucleolus. 219 cyte groups. In photo 36, plate XVI the pair of chromosomes next in size to the largest are together nearly if not quite eqnal in size to the largest. chromosome but in the spermatocyte group from the same testis shown in photo 43 the chromosome on the upper periphery of the group w hielt must represent the large chromosome of the spermatogonial group is not as large as the largest tetrad, in fact it is more nearly the size of the second tetrad. Such irregularities in the form and size of the chromosomes are in- consistent with the theories which attribute so much value to these relations that they are supposed to regulate certain vital phenomena, even so fundamental a phenomenon as the determination of sex. Such irregularities Support rather the conclusions of those who hesitate to attribute so much significance to the morphology of the chromo- somes. Such an experienced cytologist as Prof. Farmer concludes that the facts “force a surrender of the doctrine that there exists any permanent structural arrangement in an individual chromosome lasting from one generation to another . . . The chromosomes like other Organs are subject to change both as to size and number. Such a difference is not uncommon between closely allied species and in several of the ferns to which I have referred the number is not constant even in the same indi- vidual. It would seem, then, that the bodies in question form rather a frail support for the heavy weight of speculation that has been piled upon them” p. 462. Professor Farmer is one of several investigators who has recognized a Variation in the number of chromosomes even in the same individual. Della Valle (1909) has recently demonstrated in Salamander marked variability in the number of chromosomes in the same individual and he has exhaustively summed up the evidence pointing to a variability in the number of chromosomes in other fonns, claiming that these facts are fatal to the continuity hypothesis. In a recent paper Winiwarter and Sainmont (1909) have shown some degree of inconstancy in the number of somatic chromosomes, but what is more important they find the reduced number of chromosomes much less than half the somatic number, p. 197: “Une constatation plus importante c’est que, chez le cliat comme chez le lapin (von Winiwarter 1900), le nombre somatique et ovogonial ne correspond pas ä celui de l’oeuf ä maturite. Chez le lapin, nous comptions 42 chromosomes d’une part et seulement 10 ä 12 (soit 20 ä 24) chromosomes dans la premiere figure polaire. Cette remarque, passee inaper^ue dans la litterature, 15* 220 Katharine Foot and E. C. Strobell nous la confirmons chez le chat: nous voyons ici 36 chromosomes et dans la premiere figure polaire 12 (soit 24)». Certain variations in the number of chromosomes have been admitted even by those who accept the continuity hypothesis, and various ex- planations have been offered to justify the assumption tliat these are only apparent inconsistencies. For example, premature division or re- tarded division of one or more chromosomes at the metaphase or ana- phase, or fragmentation or fusing of one or more chromosomes of any group. An attempt to count the number of chromosomes would indeed be useless if all variations are to be set aside by claiming fragmentation of individual chromosomes in those cases where the presence of one or more extra chromosomes may embarrass a theory, or by claiming fusion of two or more chromosomes when the requisite number is not present. We would not question the probabüity that Variation in the number of chromosomes may be caused in some cases, by fragmentation or fusing of individual chromosomes, but that this method is adequate to account for all variations is rendered doubtful by those cases in which the number of chromosomes may remain typical, while the relative sizes vary, for in these cases there is evidently a readjustment of the chromatin which is independent of the number of the chromosomes. This is in accord with the accumulating evidence which indicates that the chromosomes re- present a Segregation of smaller units, a feature rarely questioned for other organs of the cell — the nucleolus, the centrosome and the various mitochondrial structures. Farmer’s conclusions would seem more in accord with many of the facts, “The chromosomes like other organs are subject to change botli as to size and number”. . . They are “an expression of the organizing function of the cell as a whole”. This conception of the chromosomes as organs of the cell is in accord with most authors who doubt the fundamental significance which has become associated with these structures. Fick (1907) expresses this idea very clearly, »Die Annahme, daß es sich bei den Sonderchromosomen um ein besonderes Individuum handelt, das sich von Zellgeneration erhält, bringt nicht einmal eine wesentliche Erleichterung der Erklärung, ihr Auftreten bleibt nach wie vor wunderbar und unerklärt. Das Er- scheinen verschieden gestalteter bzw. sich verschieden verhaltender Chro- mosomen in den Zellen desselben Individuums gehört eben in diesen Fällen zum Typus der Art, es ist das adäquate Produkt der betreffenden chemischen und physikalischen Verhältnisse und ist ebenso unerklärt wie irgendwelche andere besondere charakteristische Einrichtung bei der Amitosis in tlie Ovary of Protenor belfragei and a Study ol the Chromatin Nucleolus. 221 Zellteilung der betreffenden Art oder auch wie irgendeine andre körperliche Eigenschaft, z. B. wie die Tatsache, daß bei derselben Art auf der einen Stelle kurze, an der andern lange, oder hier pigmentierte, dort helle Haare wachsen oder hier Schneidezähne und dort Backzähne, hier immer eine kleine, dort eine Großzehe, hier ein langer Mittelfinger, dort ein kleiner Finger, oder eine bestimmt gestaltete Feder usw. entsteht, wofür wir eben ‘verschiedene Anlagen’ verantwortlich zu machen pflegen«. Child (1910) expresses a like conception when he says: “To speak specifically why should we regard the chromosome problem as fundamen- tally different from the problem involved in the recurrence in each genera- tion of five fingers upon a hand, or the regulatory development of a definite and characteristic number of tentacles in a piece of an actinian body? The farther we proceed in our physiological analysis of development phenomena the more evident does it become that the finger and the tentacle do not persist as distinct and definite entities during all the periods when they are not present as visible structures. The only thing which persists is the physiological capacity to react in a certain way under certain conditions, and when these conditions arise the characteristic structure-complex appears. In short, when we consider the chromosome problem from a physiolo- gical instead of a purely morphological point of view, and we must con- sider it in this way sooner or later, we can find no good reason for regarding it as fundamentally different from many other problems of onto- geny. Physiologically it is no more difficult to conceive that a piece of nucleus should under certain conditions give rise to the characteristic number of chromosomes, than that a piece of the actinian body should give rise to the characteristic number of tentacles. The correctness of the chromosome hypothesis is far from being demonstrated, and in view of this fact we must consider the possibility of revising the hypothesis to fit the facts, as well as that of bringing the facts into accord with the hypothesis” p. 118. This conception of the chromosomes as organs of the cell falls in line with most of the observed facts. It avoids the necessity of forced explanations in order to set aside the many variations which menace certain theories and on the other hand it in no way conflicts with the presence of definite forms and sizes and their frequent recurrence from one cell generation to the next. Furth er it avoids the objections that are so obvious to the assumption, that in the cases in which the accessory chromosome does not to divide the Spermatozoon lacking this element must necessarily cause the egg which it fertilizes to produce a male and the 222 Katharine Foot and E. C. Strobell Spermatozoon which receives the accessory chromosome must necessarily cause the egg to develop into a female. If the chormosomes are the result of physical and Chemical reaction of the cell as a whole, as held by Fick and others it is quite conceivable that the sperm nucleus as a whole mav develop the chromosomes neces- sary to complete a male of female chromosome group and that they are thus the expression rather than the determining cause of certain vital phenomena. This estimate of the chromosomes would seem to be rea- sonable except to those who are bound by the notion that the chro- mosomes are definite entities, passed on from one cell generation to the next as governing factors. Düring recent years so many facts have accumulated indicating a definite behavior of special chromosomes that specidations regarding their behavior have culminated in even more interesting interpretations than those at one time connected with the centrosome and in fact one Inter- pretation has been suggested not unlike Fol’s “Quadrille of the Cen- ters”. Prof. Morgan (1909) says: “The only way in which such a com- bination can be accounted for, on the assumption that here too the original number is still retained — as in P. fallax — is that the two smallest of the eight have shifted over from their larger partners and have united with each other; the larger partners have also combined to produce the very large chromosome” p. 270. The above might justlv be called a quadrille of the chromosomes. There is a good deal of evidence indicating that variations that have been demonstrated for the form, size and number of the chromosomes may be extended also to the behavior of the chromosomes. It has been shown for example that such an apparently significant phenomenon as pseudo-reduction is not always confined to the maturation divisions. Its occurence among somatic cells has been demonstrated. Häcker (1907) found pseudo-reduction in the “Urgeschlechtszellen” and early cleavage cells of Cyclops, he says: »Endlich kann auch die Halbierung der Chromosomenzahl auch schon außerhalb der Reifungsperiode zum Vorschein kommen. Den ersten derartigen Fall habe ich (1892) in den Urgeschlechtszellen von Cyclops gefunden, und ich konnte später zeigen, daß auch in den früheren Furchungszellen dieselbe (scheinreduzierte) Chromosomenzahl wie im Keimbläschen auftritt« p. 108. In 1906 Prof. C. E. Walker described and figured pseudo-reduction in the leucocvtes of the guinea pig and rat, he says: “It is obvious as will be seen from the figures, which are taken from cells occurring in the bone- marrow and lymphatic glands of the guinea pig and rat, that the number Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 223 of chromosomes is not more than half the normal somatic number which is 32 in both cases. . . . The great frequency with which this division occurs suggests stronglv that there are several generations of cells show- ing the reduced number of chromosomes.” These observations as to the presence of pseudo-reduction in cells outside the maturation divisions are supported in Protenor. Pseudo- reduced groups of chromosomes are found in cells of the terminal chamber — not only in zone C but in zones B and A — and these facts are in accord with Buchner’s observations on Gryllus. He finds tetrads in the oögonial divisions of this form. A small group of reduced chromosomes is shown in photo 35, plateXVI and a comparison of this group with the earlier stages of the gemiinal vesicles of plate XVIII, photos 62, 63 etc., makes it exceedingly doubtful whetlier such a reduced group is to be interpreted as an early stage of development of the germinal vesicle — especially as such groups are found in zone A as well as in zone C. Photo 12, plate XV demonstrates a case of pseudo-reduction in one of the large nuclei of zone B. Such nuclei cannot possibly be confounded with the germinal vesicles for we have never found germinal vesicles of the stage shown in photos 83 — 88, plate XX in the terminal chambers. We have found them only in the eggs we have taken from the egg chambers. Prophases of the large nuclei of zone B are shown in photos 9 — 11 and they in no way resemble the germinal vesicle prophases shown in the photos of plates XIV and XV. It would seem that the evidence in Protenor Supports the claim that pseudo-reduction at least in some forms is not confined to the maturation divisions, this indicating that variability is not limited to the morphology of the chi’omosomes but may be extended to their behavior also. We believe that in Anasa tristis we demonstrated facts which it must be conceded indicate at least a marked variability in the behavior of the accessory chromosome of this form. We demonstrated by a full series of photographs that the accessory chromosome can divide in the second maturation spindle, a phenomenon which normally ought not to occur if the theories surrounding this chromosome have a foundation in fact. We would like to correct the impression sometimes given that we intended to deny the observations of those who claim that the accessory chromosome may fall to divide in the second spindle of Anasa tristis. We never for a moment doubted that the accessory chromosome fre- quently fails to divide in the second spindle, though the fact that we 224 Katharine Foot and E. C. Strobell could demonstrate its second division made us very skeptical of the signifi- cance attributed to its frequent non-division, and created a doubt as to whether the cases in which it failed to divide were normal. We were careful to confine our demonstration to the fact that the accessorv chromo- some can divide in the second spindle, and we claimed, and still claim that not until the fundamental significance attached to the non-division of tliis chromosoine can be established, can its demonstrated division in Anasa tristis be justly set aside as abnormal. Front the point of view of variability Edward's results in Ascaris megalocephala are of interest. Out of a lot of forty-five individuals he finds two which show an accessory chromosome in the maturation divi- sions and further, the method of division of the accessory chromosome is variable. “Studying a great number of males, I have fonnd in one lot of forty-five front one horse two individnals, wornts A and B in which an idiochromosome can be followed throughout the whole maturation period, and another wornt C, front which unfortunately the division section was lost, bnt which shows the idiochromosome in the primary spermatocytes” p. 424. In worm A the accessory chromosome divides in the first spindle, whereas, he adds, “In worm B most often in this first maturation division, the idiochromosome passes undivided to one of the secondary spermato- cytes (pl. XXI, fig. 3). Although it is sometimes divided1) and distributed just as described for worm A” p. 425. In worm A the accessory falls to divide in the second spindle, whereas, “in worm B the two halves of the idiochromosome which at the end of the first maturation division lodged undivided in one of the two secondary spermatocytes, are distributed in the second division to the daughter spermatids (pl. XXI, fig. 21)” p. 425. When such variations occur in the same individual it has been sug- gested as an explanation that a Variation in one spindle may be corrected in the other, but this cannot hold for Anasa tristis. It caiinot be said that in those cases in which the accessory divides in the second spindle, it must have failed to divide in the first spindle, for the method of division and the form of the chromosomes are quite different for the two spindles — in the first spindle it divides longitudinally and in the second transversely. If the significance holds which has been attributed to the failure of this chromosome to divide in one of the two maturation divisions, then those cases in which it divides twice in Anasa must be set aside as pathological. 1) The italics are ours. Amitosis in the Ovary of Protenor belfragei and a Study of the Chromatin Nucleolus. 225 the spermatozoa resulting from these divisions having no functional activity. Only to those who have endowed the chromosomes with causa! attributes can variations in their behavior cause embarrassement. If we find them subject to marked variations it is a characteristic they have in common with other structures in the cell — the nucleolus, the centro- some, the mitochondria, the polar rings and other structures which have been found to be so variable that interest in speculations as to their possible causal significance has steadily waned, and those who believe the chromosomes are equally variable may justly suspect that the hypotheses sirrroimding these structures may be destined to the same fate as the speculations so long surrounding other cell organs, notably the centrosome. New York, February 1911. Bibliography. Büchner, Paul. 1909. Das accessorische Chromosom in Spermatogenese und Ovo- genese der Orthopteren, zugleich ein Beitrag zur Kenntnis der Reduktion. Arch. f. Zellf. Bd. III. 1910. Zur Bedeutung der Heterochromosomen. Arch. f. Zellf. Bd. V. Hft. 3. Child, C. M. 1904. Amitosis in Moniezia. Anat. Anz. Bd. XXV. Nr. 22. 1907. 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The insect was captured while mating and the ovaries were removed at once. Fixative, Flemming’s strong fluid. Stain, iron haematoxylin. In nearly all the tubes of this ovary one egg chamber was formed each containing an egg with a large germinal vesicle The early development of the egg chamber and the direct Connection between the egg and the canal in the centre of zone B are clearly demonstrated in this figure. Delicate branches of the canal are plainly seen ramifying between the large cells of zone B. The widest area of the canal is not sliown in this section. Fig. 2. + 180. Drawing by A. Bessin. Longitudinal section through a terminal chamber of one of the tubes of the second ovary of the individual from which the 228 Katharine Foot and E. C. Strobell terminal chamber of figure 1 was taken. In this ovary an egg chamber was formed in only two of the seven tubes. The delicate branches of tbe central canal are shown in zone B of this section the canal itself being demonstrated in the second section from the one shown in this sketch. See plioto 3. Fixative Hermann’s fluid. Stain iron haematoxylin. (See photo 1 for photograph of this section at the same magnification.) Fig. 3. + 1000. Section of a typical cell from zone B of a terminal chamber from anotlier tube of the same ovary from which figure 1 was drawn. Fixative, Flem- mtxg’s strong fluid. Stain iron haematoxylin. In this cell the nucleus is fragmenting into four pieces without a corresponding division of the cytoplasm. Photos 21 — 24 show the same process in isolated nuclei. Plate XIII. Photo 1. The same section as fig. 2. + 180. Photo 2. + 283. A small area of the same section shown in fig. 2 and photo 1. This photo was taken to demonstrate that at the posterior limit of zone B the large nuclei of this zone change very suddenly into the small nuclei of zone C and that this change is largely due to fragmentation of the large nuclei. Photo 3. + 132. Part of a section of the same terminal chamber shown in photos 1 and 2 and fig. 2. This section demonstrates the central canal. It is the second section from the one shown in photos 1 and 2. Photo 4. + 155. Section througli two egg chambers one immature and the other nearly mature. The connection between the immature egg chamber and the central canal of zone B is not demonstrated in this section although it is present in other sec- tions of this ovary. This photograph was taken to demonstrate that the nearly mature egg chambers are still indirectly connected witli the central canal — the nearly mature egg chamber being in direct connection with the nutritive substance of the immature egg chamber which in its tum is fed by the central canal of zone B. The flow of the nutritive substance between the two egg chambers is somewhat deflected by a vacuole which is evidently an artefact. Plate XIV. Photos 5 — 10. Isolated nuclei from the posterior half of zone B. + 1000. The specimen from which these nuclei were taken was captured while mating and the ovaries removed at once. One or two egg chambers were developed in each tube, and each contained one egg, liaving the delicate blue tint characteristic of the immature egg. Photos 5 and 6 show quite typical resting nuclei with part of the chromatin se- gregated into a nucleolar structure. Photos 7 and 8 demonstrate a direct division of the large nuclei. Photos 9 and 10 show part of the chromatin segregated into a heavy coil. The chromatin of these coils apparently differs in no way from the chromatin which in photos 5 — 8 is segregated into a nucleolar-like structure. Plate XV. + 1000. Photos 11 and 12. Isolated nuclei from the posterior half of zone B. These nuclei are in the same area of the same ovary as those demonstrated in plate III. In the nucleus of photo 12 a group of pseudo-reduced chromosomes is seen. Amitosis in tke Ovary of Protenor belfragei and a Study of tlie Cliromatin Nucleolus. 229 Photo 13. A group of 14 chromosomes from one of the large nuclei of zone B of an ovary removed from an immature insect about one half grown. The ovaries from such immature insects are. as a rule, slightlv tinged with yellow and the ovarian tubes are about one third smaller than one of the terminal chambers of a mature ovary. We find no egg chambers in these immature ovaries, but we do find young germinal vesicles developing in zone C. Photo 14. A group of 14 chromosomes from the same area of the same ovary as the group demonstrated in photo 13. Photos 15 — 18. Chromosome groups from the terminal chambers of a mature ovary. The insect from which this ovary was taken had been kept in the laboratory three days and during this time had deposited several eggs. Photos 19 — 24. Nuclei from zone B of the terminal chambers of the same ovary from which the chromosome groups of photos 15 — 18 were selected. Plate XVI. + 1000. Photos 25 — 35. Nuclei from terminal chambers of mature ovaries. Photo 25 shows a large nucleus fragmenting into small pieces. (The section demonstrated in photo 2 shows this same phenomenon at the base of zone B.) Photos 26 and 27 demonstrate that large free nuclear fragments, such as those shown at the left of photo 25, the right of photo 30 and in photo 31, may develop without further frag- mentation, ultimately forming groups of relatively large chromosomes. Wliereas small nuclear fragments, such as those shown in the centre of photo 25, and in photo 32 may develop into smaller chromosome groups, as shown in photos 28, 29, 30, (left) 33, 34 and 35. In most of these nuclei the chromatin nucleolus is a single bodv, while in others it is double. Photos 36 — 43. A few cells from the testes of mature males, reproduced to compare with the ovarian cells. + 1000. Photo 36. A spermatogonial group of chromosomes. Photos 37 — 42. Spermatocytes with the chromatin nucleolus as a rod, a ring or two spheres. Photo 43. A first spermatocyte prophase group of chromosomes. Plate XVII. + 1000. Photos 44 — 57. Are preparations from an ovary from a larval insect, before the appearance of the wing pads. This ovary was exceedingly small and faintly tinged with yellow. Photo 44. Shows an early Segregation of the chromatin into a chromatin nucleolus and photos 45 — 55 show further development of the nuclei and various morphological phases of the chromatin nucleolus. Photo 56. This preparation suggests that the two long chromosomes, character- istic of the chromosome groups found in the female may be evolved from the chromatin which at the earlier stages forms a typical chromatin nucleolus. In one of the nuclei of photo 47, and in the nucleus of photos 52 and 54 a second small chromatin nucleo- lus is present. Photo 57. A group of chromosomes showing the number and the size rela- tions characteristic of the female. 230 Katharine Foot and E. C. Strobell, Amitosis in the Ovary etc- Plate XVm. + 600. Photos 58 — 72. Germinal vesicles in the early stages of development. As some of the germinal vesicles which had reached their maximum growth were too large to be included in the photographic field at a magnification of one thousand diameters, we photographed all these nuclei at a magnification of six hundred dia- meters to facilitate a comparison of the different stages. Photos 58 — 61 inclusive show relatively large nuclei with an undifferentiated condition of the chromatin, these later developing to the stage of differentiation (lepto- tene) shown in photo 68. Photo 62. A group of very young oöcytes. Each cell is intact, the cytoplasm and nucleus being distinctly demonstrated. At this stage the chromatin shows no structural differentiation characteristic of the leptotene stage, which appears first in the stage shown in photo 65. The larger oöcyte in the centre of the group of photo 62, with its increased amount of cytoplasm, justifies the interpretation that all these cells are oöcytes. Photo 63. Four young oöcytes similar to those of photo 62. Photo 64. A similar young oöcyte in which the chromatin still shows no struc- tural differentiation. Part of the cytoplasm is intact. Photos 65 — 72. Germinal vesicles isolated from the cytoplasm. Photo 65. An example of the smallest germinal vesicle in which we liave found the chromatin showing the typical leptotene stage. Photos 66 — 72. Show progressive stages of the differentiation of the chromatin into chromosomes. Plate XIX. + 600. Photos 73 — 80. Demonstrate the growth of the germinal vesicles with the ac- companying changes in the size and arrangement of the chromatin threads, changes which up to a certain point, seem to represent almost a complete inversion of the chro- matin development shown in the earlier stages. (See plate XVIII, photos 68 — 71). Photo 80. Shows the latest stage in which the chromatin threads can be de- monstrated. Beyond this stage the threads disappear completely and the germinal vesicle becomes homogeneous. Photos 81 and 82. Show the chromatin again segregating into more definite threads which ultimately form the maturation chromosomes. Plate XX. + 600. Photos 83 — 88. These germinal vesicles demonstrate progressive stages in the formation of the maturation chromosomes. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Tafel XII. Fig. 3. Zone A Zone B \ Zone A Zone B Zone C *th ♦; i 0 Zone C F oot-Strobell. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung Bd. VII Tafel XIII POOT & STRO0ELL PHOTOS. Vcrlif von Wilhelm Enfeimenn in Leipzig Archiv für Zellforschung Bd. VII. Tafel *iv FOOT & STROBE LL PHOTOS VerU( tod Wilhelm Coceim^nn ia I.« -iprig- Archiv für Zellforschung ßd. VII. Tafel XV foot * sTRoeeu. photos Verlag von Wilhelm Engel menn in Leipzig Archiv für Zellforschung Bd. VII. Tafel XVI FOOT 8. STROBEU. PHOTOS. V>rla* von Wilhelm Entelmann in Lei^ Archiv für Zellforschung Bd. VII. Tafel XVII FOOT & STROBELL PHOTOS Verla* voo Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung Bd. VII. Tafel xvin FOOT Jk STROBELL PHOTOS Verlag voo Wilhelm r.ugeimaxm m Leipzig- Archiv für Zellforschung Bd. VII, Tafel XIX FOOT Jk STROBELL PHOTOS Verlag von Wilhelm Kugel mann in Leipzig Archiv für Zellforschung Bd. VII. Tafel JÜC FOOT 4 STROBE LL PHOTOS Verla* von WH beim Enr«fnanD in Leipzig Sur le groupement par paires des chromosomes dans les noyaux diploides. Par Jean Bonnet. (Laboratoire de Botanique de la Faculte des Sciences de l’Universite de Toulouse.) Avec planches XXI — XXII et une figure dans le texte. C’est Strasburger qui, en 1905, signala le premier que, dans les noyaux diploides, les chromosomes sont groupes par paires. Ce savant est depuis revenu ä plusieurs reprises sur ce fait (1907, 1908, 1909). Quel- ques autres auteurs (Sykes, Nemec), ont egalement figure des aspects analogues au sujet des chromosomes proprement dits, et d’autres (Over- ton, Rosenberg, Lundegard), au sujet des prochromosomes, qui, eux aussi, apparaitraient groupes par paires dans les noyaux somatiques quiescents. Ces apparences sont tres importantes, ä cause de la signification theorique que leur attribue Strasburger. D’apres ce savant en effet les deux chromosomes qui constituent chaque paire ne seraient pas deux segments chromatiques^quelconques; mais, partisan de la theorie de l’in- dividualite et du monopole hereditaire des chromosomes, Strasburger les envisage comme deux chromosomes provenant, Fun du pere, l’autre de la mere, qui se seraient apparies des le syncaryon du zvgote, et sub- sisteraient ainsi, pour ainsi dire fondus en une unite nouvelle tout en gardant chacun leur entiere individualite, ä travers toutes les generations nucleaires de Findividu, en se divisant longitudinalement ä chaque mitose. Et ces deux chromosomes se retrouveraient ä la prophase de la premiere division reductionnelle associes en un geminus. De lä une partie de l'interet qui s’attache ä ce groupement par paires. Les objets ä chromosomes de taille inegale sont, comme l’a fait re- marquer Strasburger, susceptibles de fournir ä ce sujet des enseigne- 232 Jean Bonnet raents precieux. En effet ce dimorphisme y rend plus frappant et plus facile ä etudier le groupement par paires; et d’autre part, d’apres Stras- burger, celles-ci doivent etre formees de chromosomes homologues, c’est- ä-dire de chromosomes de meme tadle. Or on connait plusieurs vegetaux qui possedent ainsi des chromo- somes de deux tailles differentes: Genres Yucca (Max Koernicke, Clemens Müller), Funkia (Stras- burger, Sykes), Najas (Guignard), Galtonia (Miyake), Listera (Rosen- berg), Oenothera (Geerts), Beschornera (Cl. Müller) etc. Dans un travad publie en 1909, Clemens Müller a etudie le groupe- ment par paires dans les cellules somatiques de diverses especes de Yucca ( Yucca aloifolia, guatemalensis et Draconis). Le Yucca possede deux sortes de chromosomes: — les uns en forme de bätonnets, de 4 ä 7 fois plus longs qu’epais, au nombre constant de 10 dans les cellules somatiques; — les autres, beaucoup plus petits, plus ou moins spheriques, d’apres les figures de Cl. Müller, et dont le nombre, tres diffic-üe ä apprecier exactement, serait de 44 ä 46 environ. La pre- sence de ces deux sortes de chromosomes est absolument constante dans toutes les cineses somatiques, et Max Koernicke a meme Signale un pareü dimorphisme chromosomique dans les noyaux haploides du sac embrvonnaire de Yucca filamentosa (1901). Cl. Müller a f'ait porter ses recherches sur les racines. On sait en effet que les sommets vegetatifs et les meristemes des jeunes racines fournissent des images karyokinetiques particnlierement claires, tres favorables ä une 6tude approfondie; — et, pour avoir encore un plus grand pourcentage de noyaux en division dans ses preparations, il s’adressa ä des pieds de Yucca qui a-vaient passe une semaine envbon en serre cbaude, et sur lesquels la production des jeunes racines s’etait donc soudamement accrue. Or voici d’apres Cl. Müller comment les choses se passeraient, lorsque les noyaux se divisent: aux depens du reseau quiescent on voit se diffe- rencier les chromosomes, qui des le debut apparaissent groupes par paires : les gros chromosomes sous forme de filaments qui s’epaississent et se raccourcissent peu ä peu, et qui sont en general paralleles et plus ou moins rapproches deux ä deux; — les petits sous forme de granulations egalement appariees. Ces chromosomes s’inserent au fuseau; les petits s’ordonnent suivant une surface circulaire, dans l’etendue de laquelle ils sont plus ou moins serres, selon les dimensions de la cellule; les gros se disposent ä la Sur le groupement par paires des Chromosomes dans les noyaux diploides. 233 Peripherie de cette plaque circulaire, radiairement. A vrai dire, on peut observer des cas oü l’insertion de certains de ces gros chromo- somes est situee dans l’interieur meme de la plaque formee par les petits chromosomes, et non pas ä sa peripherie; — mais d’apres Cl. Müller cette apparence s’expliquerait par ce fait que dans ces cas lä les chromosomes n’auraient pas encore acquis leur disposition definitive; — et, d’apres lui, lorsque la plaque metaphasique est r6elle- ment constituee, ce qui se reconnait aisement ä la division longitudinale qui apparait alors dans les longs chromosomes, ceux-ci sont tous inseres ä sa peripherie. C’est ä ce moment que la disposition par paires des chromosomes serait le plus typique. Tous se divisent longitudinalement, les petits avant les gros, et les moities de dedoublement, conservant leur disposition couplee, emigrent vers les pöles du fuseau. A la telophase, les noyaux se reconstituent sans que cette disposition soit disparue, et, comme les gros chromosomes se disposent tous ä un meine pole du noyau, les petits occupant le reste de la vesicule nuclcaire, les noyaux filles possedent par rapport ä Taxe de la cinese une polarite tres marquee. Et le fait que le groupement par paires peut etre suivi dans les telophases jusqu’au moment oü les chromosomes disparaissent dans le reseau quiescent ex- plique que, des le debut des prophases, ce groupement soit apparent, si on admet la theorie de l’individualite des chromosomes. Ainsi donc le Yucca montrerait un groupement par paires net des chromosomes, reel pour les petits comme pour les gros, chaque paire etant constituee par deux chromosomes de meme taille. J’ai eu l’occasion d’observer les cineses somatiques dans les tissus du jeune ovaire de Yucca gloriosa, plante tres communement cultivee dans les jardins, aux environs de Toulouse. A vrai dire, ce n’est pas lä la meme espece que celles qu’a etudiees Cl. Müller, mais la similitude parfaite, quant au nombre et ä la disposition des chromosomes, — ä part quelques minimes differences de forme, sur lesquelles je reviendrai plus loin — , permettent de penser que dans cette espece les phenomenes sont absolument les meines que dans les Y . aloifolia, Draconis et guatemalensis. D’autre part, tandis que les observations de Cl. Müller se rapportent aux racines, les miennes ont ete faites sur les ovaires. Mais ce sont lä aussi des tissus jeunes, en voie de croissance active, sans diffärenciations cellulaires accusees. Le seul inconvenient que presente l’etude de ces tissus ovariens, c’est que les mitoses y sont moins nombreuses que dans les sommets des racines, ce qui oblige ä etudier un plus grand nombre Archiv f. Zellforschung. VII. 16 234 Jean Bonnet de coupes avant de trouver des figures assez schematiquement orientees pour montier nettement les rapports des choses. Les materiaux, fixes au liquide de F lemming, ont ete coupes ä 4 — 8 u d'epaisseur, et eolores par l’hematoxyline de Heidenhain. De meme que les Yucca etudies par Cl. Müller, Y. gloriosa possede 10 « megacliromosomes » et un grand nombre de « microchromosomes », dont je crois tres utopique de chercher ä determiner le nombre exact, mais qui sont au moins au nombre d’une quarantaine. La forme des mega- chromosomes parait ici etre un peu differente de celle que figure Cl. Müller dans les especes qu’il a etudiees : tandis en effet que dans celles-ci ce sont des bätonnets ä peine plus epais ä une extremite qu’ä l’autre (voir par ex. les figures 11, 12, 21. 25, 27, 33, 40 du travail de Müller), dans Y. gloriosa ils ont d’une maniere accusee la forme de massues plus ou moins recourbees (figs. 5, 11, 14, 15, 16, 17, 19); leur longueur subit d’ailleurs quelques variations suivant les cellides que l’on envisage. D’autre part, parmi les microchromosomes, on peut, comme Cl. Mül- ler l:a Signale, observer des variations secondaires de taille. Une remarque que je ferai au sujet de ces microchromosomes, c’est que je ne crois pas qu’ils aient, comme Cl. Müller le figure, une forme spherique. Une observation approfondie montre qu’ils ont. au moins dans Yucca gloriosa, eux aussi la forme de petites massues, et ne different des mega- chromosomes que par la taille. Cela est bien visible ä la peripherie des plaques equatoriales (v. par ex. les figs. 4, 6, 10, 11, 12, 19). D’autre part, parmi ces petits chromosomes, il s’en presente au moins de deux ou trois tailles differentes; certains sont presque deux fois plus gros que les autres, et paraissent d’ailleurs etre en petit nombre (p. ex. chromosomes a des figs. 6, 17, 20, 23; — a et l) de la fig. 10; — * n. b, c de la fig. 15). Mais, ä cause des diffic-ultes de cette etude, je n’ai pas pu decider si ce polymorphisme dans la taille des mieroclrromosomes est une regle generale, et s’il se retrouve dans toutes les karyokineses. Quant ä la forme spherique des microchromosomes, teile que la figure Cl. Müller, je la crois une apparence elfte seulement ä ce fait qu’ils sont inseres perpendiculairement par rapport ä la surface de la plaque equatoriale, en sorte que, dans les sections passant par le plan de celle-ei ou par un plan parallele, ils apparaissent sous forme de granu- lations ä contour circulaire. Cependant, lorsque la differenciation est poussee assez loin, on peut parfois observer lern- forme en massue jusque dans l’interieur des plaques metaphasiques (figs. 10, 11, 19). Aucontraire, lorsque la differenciation est peu avancee, les microchromosomes eon- Sur le groupcmcnt par paires des Chromosomes dans les noyaux diploides. 235 stituent par leur juxtaposition une plaque compacte plus ou moins fenetree (figs. 2, 8), et, dans les preparations normalement differenciees, ilsfigurent des masses circulaires insßrees sur un reseau trabeculaire, forme par leurs prolongements effiles (figs. 5, 6, 9, 13 par ex.). Pour en venir ä la question du groupement par paires, je crois d’abord que dans cette etude il faut laisser entierement de cöte les microchromo- somes. Ceux-ci en effet sont par trop nombreux et par trop petits, et lern- disposition reelle est trop delicate ä etudier dans le detail, pour qu’on puisse esperer en tirer des images bien nettes. Cl. Mül- ler attache une signification particuliere ä ce sujet ä ses figures 35 et 36, qui repre- sentent deux sections, paral- leles ä Taxe du fuseau, d’une metaphase; mais je ne les crois pas aussi probantes que Pauteur. En effet elles ne se rapportent chacune qu’ä un seid plan optiquc de la coupe, et il se peut tres bien que, si l’auteur avait tenu compte des plans situes au-dessus et au-dessous de celui qu’il a dessine, il eut trouve d’autres microchromosomes formant des paires tout aussi parfaites que celles qu’il a representees avec certains au moins de ceux du plan considere. La figure schematique A du texte en fournit un exemple typique. On voit que, suivant la direction de la section, 1, 2, 3 ou 4, on peut faire entrer le chromosome a dans di- verses paires, et on peut repeter la meme experience pour tous ses voisins. L’examen des vues polaires de metaphases que donne Cl. Müller et de celles que je donne moi-meme fournissent d’ailleurs des preuves irrefutables en faveur de cette maniere de voir. Et d’ailleurs Cl. Müller, qui dans ces vues polaires indique par des lettres ou des chiffres la maniere dont il groupe par paires les megachromosomes, ne le fait pas pour les petits, ce qui montre que lui-meme reconnatt la difficulte, pour ne pas dire l’im- possibilite. qu’il y a ä le faire dans ces figures, les seules, je le r^pete, qui soient susceptibles de fournir des images acceptables et de veritables preuves. Ifi* Figure A. 236 Jean Bonnet Les stades spirematiques ne me semblent pas pouvoir fonrnir non plus des images significatives ä ce point de vue. II n’en est pas ici en effet comme dans les objets ä prochromosomes, oü ceux-ci sont uniquement repartis ä la peripherie de la vesicule nuclearre, contre la membrane, et oü par consequent la Superposition de plusienrs plans ne vient pas rendre difficile Finterpretation des images; — et si, d’autre part, on ne tient compte qne d’un plan de la preparation, on reste sous le coup de la meme objection que j’ai faite aux coupes longitudinales que donne Cl. Müller. D’ailleurs, meine en ne tenant compte que d'un seul plan, on est dans un tres grand embarras ponr la maniere d’accoupler les microchromo- somes. Ainsi la figure 7 represente un fond de noyau, tres favorable ä cette etude. Les petits chiomosomes se trouvent dans 2 ou 3 plans optiques tout au plus, et ne se recouvrent pas les uns les autres. Or, comment y former les couples? De quelque maniere qiüon les constitue, on tombe dans l’arbitraire. Je crois donc qu'il faut absolument renoncer ä chercher ä mettre en evidence le groupement par paires au sujet des petits chromosomes, qui ne se pretent en rien ä des analyses aussi subtiles. Bornons-nous donc ä Fetude de la disposition des megacliromosomes. Ici encore, quoique les phenomenes soient incomparablement plus faciles ä analyser, je crois qu'il faut se restreindre ä Fetude des vues polaires. En effet, en interpretant des vues de profil, on peut, malgre toute la prudence necessaire, rapproclier. particulierement aux extremites des sections, des chromosomes qui en realite sont situes dans des plans eloignes. Contrairement ä Fopinion de Cl. Müller, je ne crois pas que, dans les metaphases definitivement constituees, et dans lesquelles les cliromo- somes ont pris lern insertion typique, les megachromosomes soient tou- jours repartis ä la peripherie, en disposition radiaire. Etant donne que, dans le Yucca, la division longitudinale des chromosomes se fait seulement ä la metaphase, alors qu'ils sont inseres dans leur position definitive, je crois que, dans des plaques metaphasiques telles que celles que repre- sentent les figures 4, 10, 12, 21, 22, 24, les megachromosomes dedoubles qui y apparaissent possedent leur insertion definitive. Et cependant cetains de ces chromosomes (1 et 2 des figures 4, 21, 22; — 1, 2, 3 et 4 de la fig. 10, par ex.) presentent une insertion interne tres nette. II en est de meme dans plusieurs figures de Cl. Müller (figs. 26, 27, etc.). D’ailleurs une mise au point soignee m’a montre que dans tous les cas signales ci-dessus les chromosomes internes etaient reellement inseres au niveau des microchromosomes, sur le meme plan qu’eux. Sur le groupement par paires des Cliromosomes dans les noyaux diploides. 237 Inversement, des figures comme les figures 13 et 19, oü tous les mega- chromosomes sont inseres ä la peripherie, m’ont paru relativement rares, je dirais presque exceptionnelles. Mais, malgre ces restrictions, la majeure partie des chromosomes sont toujours inseres sur la peripherie de la plaque metaphasique, et ce n’est que tres rarement que le nombre de ceux qui prennent insertion siir son etendue meme est de 3 ou 4. Quoi qu’il en soit, Cl. Müller croit que les megachromosomes sont groupes par paires. Les figures qu’il donne ne me paraissent pas tres demonstratives; j’y reviendrai plus loin. — Mais en tout cas j’ai observe des aspects tout aussi typiques que ceux qu’il dessine: figures 11, 14, 15, 22, 24, dans lesquelles chacun des groupes de 2 chromosomes que j’ai reunis sous une meme lettre ou sous un meme chiffre parait constituer une paire. Cependant je crois que ce groupement par paires n’est pas l’expres- sion de la realite, mais qu’il ne constitue qu’une apparence due au hasard. Remarquons d’abord que, meme d’apres les figures de Cl. Müller, et aussi d’apres les miennes, ce groupement par paires est peu accuse, et en tout cas beaucoup moins net que celui que Strasburger et Kemec ont figure chez d’autres vegetaux, et oü il y a un tel rapprochement des deux chromosomes constituant une meme paire que celles-ci offrent un aspect presque comparable ä celui des gemini reductionnels. Un raisonnement tres simple permet de se rendre compte aisement de cette disposition des chromosomes par petit groupes, qui peut faire penser ä une reelle disposition par paires. Les megachromosomes ont une lon- gueur tres appreciable, et le diametre de la plaque metaphasique est egal ä peine ä une fois ou deux cette longueur. Par consequent les dimensions de cette plaque sont tres faibles par rapport aux dimensions longitudinales des megachromosomes. D’autre part ceux-ci sont Orientes de teile sorte que ceux qui sont inseres sur 1a. peripherie de la plaque, — et c’est, je l’ai dit, toujours le plus grand nombre — , sont situes dans le plan meme de la plaque. Or la mecanique cellulaire n’a pas une rigidite mathematique, et d’autre part la distance de 1/10 de circonference qui separerait deux chromosomes voisins, si leur disposition etait absolument reguliere, est faible par rapport ä leur longueur. De plus les chromosomes ne divergent pas ä partir de leur point d’insertion dans un sens rigoureusement radiaire, mais sont souvent par rapport ä cette direction plus ou moins dejetes lateralement. II suffit donc d’un tres leger rapprochement des points d'insertion de deux chromosomes, surtout s’ils sont inclines par rapport 238 Jean Bonnet au rayon de la plaque äquatoriale de teile sorte que leurs extremites di- stales convergent l’une vers l’autre, pour fournir l’apparenee d’un couple. C’est ä ce phenomene que je rapporte par exemple la paire b de la figure 27 et la paire b de la figure 29 de Cl. Müller, pour prendre des cas parti- culierement evidents. Les memes phenomenes peuvent se produire pour les megachromo- somes inseres, non plus ä la peripherie, mais ä l’interieur de la plaque metaphasique. Le rapprochement de deux chromosomes ä insertion interne donnera naissance ä des pseudo-couples internes, tels que le couple 1 — 2 de la figure 22, le couple 3 de la figure 15, 3 de la figure 11 ; — et, dans les dessins de Cl. Müller, 5 de la figure 26, e de la figure 20. Si au contaire un megachromosome ä insertion interne se rapproche d’un autre ä insertion päripherique, on obtiendra des couples tels que les couples 4 de la fig. 26, e de la fig. 33, d de la fig. 24 de Cl. Müller. Justifions cette maniere de voir. 1° Si reellement les megachromosomes du Yucca etaient disposes par paires, les deux constituants d’un meme couple devraient etre, non seidement tres proches Tun de F autre, mais paralleles sur toute lern lon- gueur, et avoir leurs points d’insertion ä la meme distance que leurs ex- tremites distales. Ce sont des rapports de ce gerne que montrent, par exemple, sinon tous, du moins la tres grande majorite des constituants des couples dans les figures de la premiere planche du memoire de Stras- burger (1907) — ; et, dans les cas oü ces earacteres de parallelisme ne sont pas realises, les chromosomes d’une meme paire offrent des disposi- tions si remarquables et si svmetriques, par exemple en V ä branches plus ou moins courbes, mais exactement semblables l’une ä l’autre et au contact par une extremite, qu’on ne saurait mettre en doute leur reel appariement. Or, dans le Yucca , ces faits, qui sont la regle dans le Pois, d’apres les figures dejä citees de Strasburger, sont l’exception, et je renvoie pour s’en convaincre aux figures de Clemens Müller elles-memes. Par exemple, dans la figure 28, 2 paires seulement realisent ces conditions; une seule dans la figure 27 ; aucune dans la figure 18. Et d’autre part il arrive souvent que les chromosomes d’une meme paire sont tres eloignes l’un de l’autre, et beaucoup plus proches des paires voisines que de leur partenaire. Cela a lieu pour la paire d de la fig. 33, e de la fig. 32, e de la fig. 31, e de la fig. 27, d de la fig. 25 a, etc. Des remar- ques tont a fait analogues pourraient etre faites sur nies propres figures. 2° La maniere dont Cl. Müller a constitue ses couples de mega- chromosomes me parait dans beaucoup de cas quelque peu arbitraire. Sur le groupement par paires des Cliromosomes dans les noyaux diploides. 239 Ainsi, dans la figure 26, il reunit sous le numero 5 deux chromosoraes dont les insertions sont tres eloignees. Et il semblerait beaucoup plus logique de faire une paire avec le chromosome inferieur de la paire 5 et le chromosome droit de la paire 1. — De meme pour les chromosomes droit de la paire e et gauche de la paire a de la figure 18 ; — gauche de e et superieur de d de la meme figure; — droit de e et gauche de a de la figure 34 ; — inf erieur de a et superieur de e de la figure 32 ; — droit de b et superieur de e de la figure 31, etc. 3° On pourrait objecter que, si la raison par laquelle je pense ex- pliquer la formation des couples etait juste, on devrait observer, non pas seulement des groupes de deux, mais aussi de 3, 4 chromosomes et da- vantage. Or c’est justement ce qui s’observe frequemment: a) Groupes de 3 megachromosomes : Ex: chromosomes 1. 2, 3 (figs. 13, 14, 16, 19, 23); — chromosomes 1, 2, 3 — et 4, 5, 6 (fig. 18); — chromosomes 3, 4, 5 (fig. 4). Des remarques analogues peuvent etre faites sur les figures de Cl. Müller: paire d et chromosome gauche de e (fig. 17); — paire 5 et chromosome superieur de la paire 4 (fig. 19); — paire 3 et chromosome superieur de la paire 4 (fig. 23); — paire 4 et chromosome droit de 3 (fig. 28) ; — paire d et chromosome inferieur de e (fig. 31), etc. b) Des groupes de plus de 3 chromosomes ne sont pas rares non plus; en laissant de cöte les groupes de 4 et de 6, que Fon pourrait rap- porter ä deux ou trois paires tres proches, on trouve des groupes de 5: chromosomes 1, 2, 3, 4, 5 (figs. 5, 17); — chromosomes 4, 5, 6, 7, 8 (fig. 13). c) Quant ä des groupes formes d’un nombre plus eleve de Constituante, je n’en ai pas observe, et cela tient certainement ä des raisons de me- canique cellulaire. Celle-ci n’est pas parfaite, mais eile est approchee ; — et, sans doute pour des raisons d’equilibre, de compensation des forces, eile ne repartit pas tous les megachromosomes ä un pole de la plaque m6taphasique, en laissant degarni le reste de son pourtour, mais eile les repand, d’une maniere plus ou moins uniforme, sur toute sa periph6rie. d) Mais on obtient cependant des groupements de chromosomes qui sont incompatibles avec la theorie des paires: 3, 3, 4 (fig. 19); 5, 3, 2 (figs. 5, 13) ; — etc. e) Et correlativement on observe souvent des cliromosomes isoles, auxquels il parait impossible de trouver un partenaire: chromosomes 7 (fig. 18); 4 (fig. 23); 5, 6 et 7 (fig. 10); 1 (fig. 2); 1 et 2 (fig. 6); 1 (fig. 9); 1 et 2 (fig. 12). 240 Jean Bonnet De meine dans les figures de Cl. Müller: le chromosome superieur de la paire e (fig. 17), inferieur de 5 (fig. 22), inferieur de e (fig. 29), droit de c (fig. 27), ne paraissent -ils pas indüment reunis ä leur partenaire? f) Le fait que les megachromosomes se segmentent longitudinalement ä la metaphase sans presenter de deplacements ni de changements de Position explique la maniere d’etre des anapliases et des telophases. Et le fait que ainsi les megachromosomes se perdent peu ä peu dans le reseau nucleaire tout en conservant leur position originelle les uns par rapport aux autres explique parfaitemeut l’aspect des prophases, telles que les montrent ma figure 1 et les figures de Cl. Müller. En resume, les figures que donne Cl. Müller en faveur de sa ma- niere de voir ne me paraissent nullement demonstratives. Si toutes montraient un rapprochement des chromosomes deux ä deux aussi accentue qu:il Test pour 8 d'entre eux dans la figure 25a, elles seraient reellement probantes. Mais il est loin d’en etre ainsi, et par suite le cas entierement isole de cette figirne me parait devoir s’expliquer par une simple exagera- tion, düe au liasard, de ce rapprochement. D'autre part je pense avoir montre, par la discussion de nies figures et de celles de Cl. Müller, la justesse des raisons theoriques par les- quelles d’apres moi s’expliquent ces apparences de couples. Bref, je pense que, dans le Yucca, les chromosomes ne sont pas reellement groupes par paires, mais «qu’il n’y a lä qu’une apparence, due ä ce que la mecanique cellulaire est approximative, mais non pas rigoureuse. Je suis loin d’ailleurs de vouloir conclure ä une portee generale de cette conclusion negative, en ce sens que je ne veux pas Fetendre ä d’autres objets que le Yucca. En particulier, comme je Tai dejä fait remarquer, certaines figures de Strasburger et de 1Ntemec, — pour m’en tenir aux noyaux diploides et aux vegetaux, — me paraissent ne pouvoir etre inter- pretees que dans le sens d’un reel groupement par paEes des chromosomes ; dans les cas en question en effet, Taccouplement est tres net et fournit des apparences pom ainsi dire comparables ä des gemini reductionnels. Mais ä ce point de vue le Yucca ne constitue pas un objet clair, et la seide remarque d’une portee generale que je tirerai de cette discussion sera qiril faut apporter une prudence extreme dans Finterpretation des images que nous fournit le microscope, surtout lorsque ces images appa- raissent comme tant soit peu douteuses. Toulouse, Faculte des Sciences, 8 Avril 1911. Arch i v f. 1 Bonn*/ Zellforschung Bd /Z Tat XXJll. Archiv (ur Zellforschung Bd. VH. Darr alt u Arnold Verleg von Wilhelm Engel mann uiLeipzig. lithAnst. v Johannas Arndt, Jena. 0 Arnold del 30ji Sur le groupement par paires des Chromosomes dans les noyaux diploides. 241 Index Bibliographique. 1. Bonnet, J. Sur le groupement par paires des chromosomes. Comptes-Rendus des Seances Soc. Hist. Naturelle de Toulouse. Mercredi 5 Avril 1911. 2. Koernicke, M. Studien an Embryosackmutterzellen. Sitzungsber. d. nieder- rhein. Gesellsch. f. Natur- und Heilkunde zu Bonn. 4. III. 1901. 3. Müller, Cl. Über karyokinetische Bilder in den Wurzelspitzen von Yucca. Jahrb. wissensch. Botanik. Bd. XLVII. 1909. 4. Nemec, B. Das Problem der Befruchtungsvorgänge und andere zytologisclie Fragen. Berlin 1910. 5. Strasburger, E. Die stofflichen Grundlagen der Vererbung im organischen Reich. Jena 1905. 6. Über die Individualität der Chromosomen und die Pfropfhybridenfrage. Jahrb. wissensch. Botanik. Bd. XLIV. 1907. 7. Chromosomenzahlen, Plasmastrukturen, Vererbungsträger und Reduktions- teilung. Jahrb. wiss. Botanik. Bd. XLV. 1908. 8. Zeitpunkt der Bestimmung des Geschlechts, Apogamie, Parthenogenesis und Reduktionsteilung. Histolog. Beiträge. Bd. VII. 1909. 9. Sykes, M. G. Nuclear Division in Funkia. Archiv für Zellforschung. Bd. I. 1908. 10. Note on the number of tlie Somatic Chromosomes in Funkia. Arch. f. Zellf. Bd. I. 1908. Explication des figures. Planches XXI— XXII. Toutes les figures ont ete dessinees ä l’aide de l’appareil de Abbe-Zeiss, ä la hauteur de la table de travail. Grossissement: objectif apoclir. imm. homog. 1 mm, 5 de Zeiss + ocul. Comp. 12 pour la figure 7. Objectif-apochr. imm. homog. 1 mm, 5 de Zeiss + ocul. Comp. 18 pour toutes les autres figures. Cell Changes in the Testis due to X Rays. ßy J. 0. Wakelin Barratt, D. Sc., and G. Arnold, M. Sc. From the Cancer Research Laboratory, University of Liverpool. (Mrs. Sutton Timmis Memorial.) With plates XXIII— XXIV. Contents. Page Introduction 243 Literature 244 M e t h o d 249 Ultimate changes produced in the testis by X rays . . . 250 Normal changes taking place in the seminiferous tubules of the rat: Formation of spermatozoa by the cells of the seminiferous tubules 251 Degeneration of seminal cells 255 Changes produced in the testis by the action of X rays: Introduction . . . ^ 257 Changes in the interstitial tissue 258 Changes in the cells of the seminiferous tubules: cells of Sertoli .... 258 Spermatogonia 258 Spermatocytes of the first order 259 Spermatocytes of the second order 261 Multinucleate cells 261 Multivacuolate cell masses 262 Spermatids 262 Spermatozoa 263 Changes observed in the variouscelltypes, considered in respect of individual cell structures or cell products: Cytoplasm 263 Nucleus 264 Xucleolus 265 Cell Changes in the Testis due to X Rays. 243 Page Intranuclear body 265 Chromatoid body, archoplasmic vesicle, archoplasm, centrosomes, vacuoles 265 Fat globules 268 Debris 268 Charaeters of the changes in the cells of the testis, resulting from the action of X rays, considered from the physiological stand point: Introduction . 268 Disturbance of cell division 269 Disturbance of cell development 271 Disturbance of cell nutrition 271 Description of the Illustrations 271 Introduction. The injuries produced by the action of X rays upon living tissues present a pecidiar interest, owing to the circumstance that such injury when inflicted upon the surface epitheüum of man, has, in a number of cases been followed at a later period by epithelioma in the area of injury. In consequence of the interest thus aroused the changes resulting from the application of X rays have been studied by various observers, espe- cially in respect of the skin, the spieen, and the testis, the investigation being in part undertaken with the object of determining the degree to which different tissues are liable to injury by these rays, and the working conditions under which such injuries are likely to occur in practice, so that thereby the hmitations of their safe employment as a therapeutic measure may be ascertained. The study of the resulting structural changes has, however, been largely carried out under the restrictions and hmitations incidental to the use of material obtained from injuries produced unintentionally or accidentally during the employment of X rays. Their action upon living tissues has also been studied in ex- perimental lesions, but still further investigation is necessary in order to determine the general principles underlying their action, and in this connection it is essential that full advantage should be taken of the great advances, which, in recent years have been made in the technique of cytological research. As a further study of the changes induced in the testis by X rays appeared to be likely to be exceptionahy fruitful, it was determined to undertake research in the first instance in this direc- tion. Probably in no other organ do cells present so large a series of changes in the course of their growth as do those of the testis, and it is an exceptionahy fortunate circumstance that the various stages of 244 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold growth of the cells of the seminiferous tubules have been studied with a degree of tlioroughness and precision of detail, which is unequalled in the case of any other kind of ceU. In carrying out tliis investigation it was decided to direct attention almost exclusively to the direct effect of the rays, not making more than a brief reference to such non-specific changes of a purely reparative character as may be produced at a later date in the connective tissue framework of the organ. The animal selected for the purpose of this research was the rat, it having been found in the course of some preliminary experiments that this rodent is more readily dealt with and more easily kept alive for long periods of time than the other animals, chiefly rabbits and guinea-pigs, which were employed in the earlier period of investigation. The choice of the rat was also in part determined by the fact that the normal changes occurring in the seminiferous tubule liave been somewhat exhaustively studied in this animal (compare p. 246). Literature. The literature of the changes produced in the testis by the action of X rays is very scanty. The earliest investigations were made in 1903 by Albers-Schönberg1). Daily exposures of rabbits and guinea-pigs to the action of X rays for periods of 15 to 30 minutes were given. The skin of the rabbit was exposed at a distance of 17 cm from the X ray tube, a 24 inch coil with a slow working mercurv break being used. The tubes were moderately soft. Exposures amounting to 195 to 377 minutes produced sterility without any change in the sexual potency. The sterility was due to death of the spermatozoa (the contents of the seminiferous tubules being free from spermatozoa) and a condition of azoospermia with atrophv of the testis resulted. Frieben2) found that after the repeated action of X rays the testes of rabbits and guinea-pigs became markedly diminished in size. reaching from one half to one third of their normal size. Xo other macroscopic change was observed. Upon microscopic examination the atrophy of the testis was found to be due to disappearance of the epithelium of the seminiferous tubules. Instead of the normal epithelial content, con- sisting of an abundance of sexual cells in various stages of development, !) Albers-Schönberg. Über eine bisher unbekannte Wirkung der Röntgen- strahlen auf den Organismus der Tiere. Münchener med. Wochenschrift 1903. S. 1859. 2) Frieben. Hodenveränderungen bei Tieren nach Röntgenbestrahlungen. Münchener med. Wochenschrift 1903. S. 2295. Cell Changes in tlie Testis due to X Rays. 245 large spaces were seen bounded by a narrow rim of shrunken cells, whose protoplasm appeared often to have undergone mucous degeneration. No spermatogenesis was anywhere to be seen. No inflamniatory process took place, tlie supporting framework of the testis being unaltered. The action of X rays is therefore limited to the production of a degenerative process affecting the cells of the seminiferous tubules. A year later Philipp1) reported two similar observations made upon man, which, however, are not comparable in point of completeness to thöse carried out upon animals. The first patient submitted to daily exposures of 10 to 15 minutes duration to X rays for 30 days. Repeated examination failed to reveal any change in the sperin, which contained normal spermatozoa unchanged in number or form and showed no signs of nuclear degeneration or pigmentation. At the end of six months a few drops of semen were extraeted with the aid of a hypodermic needle from the testis and no spermatozoa were found. The testes atrophied, but sexual power remained normal. In the second case X ray exposure over the perinaeum was practised for the treatment of intertrigo and pruritus ani. The latter was cured by a daily exposure of 10 minutes, 195 minutes exposure in all being given. Seven months later a small quantity of sperm was examined, and no trace of spermatozoa was found. Brown and Osgood2) have also reported a number of cases of azoospermia or oligonecrospermia occurring in X ray operators. Tlie action of X rays upon the testis has been further studied by Bergonie and Tribondeau3), Regaud4), and Harvey5 6). Of these re- searches, however, only those of Bergonie and Tribondeau and of Regaud, which were carried out upon rats, need be considered here. O Philipp. Quoted by Osler & Mc Crae, System of Medicine. London 1907. Vol. I. p. 61. 2) Brown and Osgood. American Journ. of Surgery. 1903. 3) Bergonie and Tribondeau. 1. Action des rayons X sur le testicule du rat blanc. Comptes rendus de la Societe de Biologie 1904. T. II. p. 400. 2. Action des rayons X sur le testicule du rat blanc. Ibid. p. 592. 3. Action des rayons X sur les spermatozoides de l’homme. Ibid. p. 595. 4. L’Aspermatogenese experimentale complete obtenue par les rayons X est-elle definitive. Ibid. 1905. T. I. p. 678. Cp. also Tribondeau, De l’influence des rayons X sur la structure histologique du testicule (3/. rattus). Anat. 1906. 8. Reun. p. 80. 4) Regaud. Action des Rayons de Röntgen sur repithelium seminal. Appli- cation des resultats ä certains problemes concernant la structure et les fonctions de cet epithelium. Anat. 1907. 9. Reun. p. 30. 6) Harvey. On the pathological effects of Röntgen rays on animal tissues. Journal of Pathologv and Bacteriology. 1908. Vol. XII. p. 549. 246 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold In their first communication Bergonie and Tribondeau made use of an intensity of X radiation represented by four Holzknecht nnits, the distance of the animal from the anticathode being 15 cm. A series of exposures of 2 to 10 minutes duration was given at intervals of 1 to 8 days. Macroscopicallv most of the testes were unaltered in their aspect; some appear to have been softened and to have become more translucent in appearance. In their second paper Bergonie and Tribondeau describe the mi- croscopical changes occurring in the testes of the rats experimented upon. Examined immediately after the conclusion of the- exposure to X rays, commencing disintegration of the seminiferous epithehum was met with, and as this had advanced unequally in different tubules it was easy to recognize the various stages of its progress. Karyokinetic figures had everywhere disappeared. Large spermatocytes were rare; where they persisted their chromatin filament became fragmented into micro- cliromosomes, which were at first arranged in a stippled spireme, tlien became scattered, lost their colour and finallv disappeared (karyorrhexis). The large spermatocytes rarely became destroyed by pycnosis. The small spermatocytes, spermatogonia, and spermatids persisted longer, their nuclei undergoing pycnosis. In the spermatocytes and spermato- gonia chromatic concentration occurred, which in the spermatids was at fii;st annular. The pycnotic nuclei became fragmented and tlien underwent liquefaction. In the different cells, chromatoid masses, intra- and extra-nuclear were frequently observed. The spermatozoa disappeared more slowly, but finally adhered together and became dissolved. The cells of Sertoli persisted and their nuclei, which remained intact and were easily identified, underwent amitotic divis- ion and invaded the lumen of the seminiferous tubule. In tubules which had been severely affected, in which advanced destruction had ocurred, the cells of Sertoli were themselves altered, staining dif- fusely, then finally fading and disappearing. When the testes were examined a month and a half after the conclusion of the exposure to X rays the degeneration had become complete. All trace of dead cells had disappeared, and already signs of regeneration could be recognized, viz: abundant amitotic division of the cells of Sertoli in the aspermatogenous tubules, karyokinesis in the spermatogenous tubules. From this description it follows that the action of X rays is not to cause a simple desquamation of the seminal epitlielium followed by its expulsion, but to produce Chemical and structural alteration followed by resorption in situ. The nutritive syncytium remains for a long time Cell Changes in the Testis due to X Rays. 247 hollowed into spaces, filled with chromatic debris, subsequently becoming completely empty. In tbeir third communication Bergonie and Tribondeau describe a further series of experiments in which they examined the action of X rays upon human semen preserved under a coverslip and kept at 39° C, rays being employed whose intensity corresponded to six units on the scale of Holzknecht. The spermatozca were placed at a distance of 15 cm from the anticathode. The motility of the spermatozoa was how- ever unaltered even after 30 minutes exposure. In their fourth research Bergonie and Tribondeau, who subse- quently were able to obtain aspermatogenesis as a result of a single ex- posure to the action of X rays, submitted a series of young male wdiite rats to such rays for one hour (twelve applications at the rate of three per week ; distance of anticathode from the skin 15 cm). A month after the last exposure to X rays the testes on macroscopic examination pre- sented translucence of the surface layer, due to partial dissolution of the parenchyma. On microscopic examination the volume of the tubules was diminished, many tubules were full and hypertrophy of the inter- stitial substance had occurred. Xo mitoses were seen, but persistence of the cells of Sertoli was observed. At the end of two to three months the peripheral semiliquid layer of the testes just described had disappeared, the testes were smaller and lighter, markedly reddened and softened, and microscopically were in the same condition at the end of one month. The tubules were small and often full. The interstitial substance was thickened. The seminal epithelium had remained aspermatogenous; only the nuclei of the cells of Sertoli were visible. The latter were voluminous, clear and rounded at the base of the epithelial layer ; they became smaller, diffusely stained and angular as they receded from the basement mem- brane of the tubule. Their number was considerable, in places they were disposed in rows. They presented very frequently linear folds (incisures rectilignes). They became destroyed chiefly bv pycnosis. They were everywhere embedded in protoplasm, the limits of which were not well defined, the edges of the cytoplasm being ragged. The walls of the blood vessels, which were congested, were markedly thickened. These changes the authors believe to be definitive, that is to say, they regard asperma- togenesis produced experimentally in this form as being incapable of recovery. They further conclude that these experiments throw a new light upon the functions of the cells of Sertoli. The latter cells can be isolated by the action of X rays, preserving their integrity and continuing to produce their fatty secretion. The authors conclude: 1. that the cells 248 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold of Sertoli divide amitotically. Thls is shown by the frequency of nuclear folds, the complete absence of karyokineses and the considerable increase in the number of the nuclei; 2. that the protoplasm surrounding the nnclei of the cells of Sertoli, although disposed in a syncytium belongs to these nuclei because it persists around them a considerable time after the disappearance of all other cells; and 3. that the nuclei of the cells of Sertoli cannot give rise to nuclei other than tliose of foot cells. They are incapable of producing spermatogonia from which spermatocytes, spermatids and spermatozoa arise. In consequence the theory of the duality of composition of the seminal gland is inexact. The seminai epithelium includes two Orders of cells: a) the spermatogonia and b) nu- tritive cells, which latter are the cells of Sertoli. Regaud1) repeated the observations of Bergonie and Tribondeau. He found that in the neighbourhood of the anticathode the cells of the sexual layers, with the exception of the spermatocytes of the second Order, spermatids and spermatozoa, were killed. Farther from the anti- cathode the spermatocytes were not killed, but spermatogenesis ceased and did not recommence for six to seven wreeks. The cells of Sertoli were not attacked by the X rays. From these results the author con- cludes that tliere is no relation between the cells of Sertoli and sexual cells. The spermatogemmen of La Valette are not normally present. The syncytium is not an intercellular substance with included degenerative nuclei, but a living and persistent tissue. Regaud, in Opposition to Benda2) concludes that the cells of Sertoli liave everywhere formed a syncytium. In Opposition to Loisel3) and Tribondeau he regards his experiments as confirmatory of the nutritive, secretorv and phagocytic properties attributed to the syncytium; a copulation between spermatids and syn- cytium (synphorese, Benda) does not occur. In the grouping of sperma- tozoa into bundles, lateral pressure plays no part. *) Loc. cit. Also Origine, renouvellement et structure des spermatogonies chez le rat, Verh. Anat. Ges. 1899. 13. Vers. S. 42. Sur la morphologie de la cellule de Sertoli et sur son röle dans la spermatogenese chez les mammiferes. C. R. Ass. Anat. 1899. 1. Session, p. 21. Cp. K. Peter, Die Bedeutung der Nälirzelle im Hoden. Arch. mikr. Anat. 1898. Bd. LIII. S. 180. 2) Benda. Über die Spermatogenese der Vertebraten und höherer Evertebraten. 1. Teil. Über die vegetativen Geschlechtszellen. Arch. Anat. Phys. Phys. Abt. 1898. S. 385. 3) Loisel. Les graisses du testicule chez quelques sauropsides. C. R. Soc. Biol. Paris 1903. T. LV. p. 826. Les graisses du testicule chez quelques mammiferes. Ibid. p. 1009. Elaboration graisseuse periodique dans le testicule des oiseaux. C. R. Ass. Anat. 1903. 5. Session, p. 204. Sur la secretion interne du testicule et en particulier sur celle de la cellule de Sertoli. Bibi. Anat. Paris 1903. T. II. p. 169. Cell Changes in the Testis due to X Rays. 249 The hypothesis that the cells of Sertoli have a nutritive and secretory function is compatible with and suggested by the structural disposition of the cells of the seminiferous tubules. No direct evidence of such nutritive function is however obtainable, nor has anv secretion directly attributable to the activity of these cells up to the present been collected from the seminiferous tubules. A knowledge of the function of these cells is essential to a correct Interpretation of the mechanism of production of the changes in the germinal cells following upon the application of X rays. Method. For the purpose of experiment full grown male rats with large festes were used. The mode of application of X rays was as follows. The animal was laid upon its back below the X ray tube, the region of the festes being 15 cm distant from the anticathode. The rays acted upon this region exclusively, the rest of the body of the animal being protected by means of a shield of lead sheeting 1,5 mm in thickness. A mercury interruptor making from 1200 to 3000 breaks per minute was employed. The primary current ranged from three to seven amperes. The coil employed gave a 12 inch spark and was provided with a spark gap. The X ray tube which was used was of moderate hardness and was water cooled. The current in the secondary Circuit was usually 0,6 to 0,7 milliamperes, the value of fifteen minutes exposure to the rays being ordinarily one unit on the scale of Sabouraud. The weakest application employed was about a quarter of a unit (15 minutes exposure), the strongest was twrenty units (twro exposures of 65 minutes each on the first day, repeated on the second day). The following was the procedure employed in examining the con- dition of the testes. Immediately after the animal had been killed the testes were removed and portions of the same fixed in Flemming’s solution (strong) for twrelve to eighteen hours. These wrere then dehydrated in gradually increasing strengths of alcohol and, after passing through cedar wood oil, embedded in paraffin and sectioned. The sections were stained: 1. by Heidenhain’s iron alum haematoxvlin method; and 2. with basic fuchsin, methylene blue, and orange G. In carrying out the latter procedure the sections were put for 30 minutes into a 0,5% solution of basic fuchsin in 70% alcohol, containing 0,1% of anilin and 0,1% of ammonia. The excess of stain was removed in running water, after which the sections were immersed in a 4% aqueous Archiv f. Zellforschung. VII. 17 250 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold solution of methylene blue for 30 to 60 minutes, rinsed in water, passed through a series of alcoholic liquids of increasing strength and finally put into absolute alcohol. They were next placed for about two minutes in clove oil containing about 0,1% of orange G, after whicli they were transferred to xylol and finally mounted in canada balsam. Ultimate changes produced in the testis by X rays. The end result of the application, in sufficient amount, of X rays to the testis is to cause profound changes, the seminal cells normally seen disappearing completely (Fig. 30). No open central area is seen in the seminiferous tubules, which are filled with shreddy material, made up of ragged Strands of lightly staining substance arranged perpendicularly to the basement membrane and therefore directed more or less radially. These Strands, which are more marked near the centre of the tubule, be- coming less well defined towards the basement membrane, are now usuallv regarded as representing the cytoplasm of the numerous large Sertolian nuclei which are seen disposed chiefly near the basement membrane. Between the strands are empty spaces in which a few masses of fatty material of more or less globular shape and varying size are met with. These are similar to the masses seen in what will next be described as the penultimate stage, and will therefore not be further referred to at present. The basement membrane is readily seen and appears to be normal in aspect. Viewed under a higher magnification the shreddy material above referred to, which stains with acid dyes, exhibits much diversity of aspect, for the most part arranged in the form of thin sheets, some short, others extending from the basement membrane nearly to the centre of the tubule. Although most of the strands are disposed radially, some are irregularly arranged, forming a coarse meshwork. The material of wThich the strands are composed can generally be recognized to be finely granulär in aspect. The nuclei, which liave a sharply defined nuclear membrane, present chromatin which is evenly distributed in the form of extremely fine granules throughout its substance (Fig. 13). Only one nucleolus is present, which is darkly stained, and relatively large. The majority of the nuclei exhibit what appears to be a fold. The liniits of the cytoplasm surrounding the nuclei cannot be accurately ascertained. No large cliromatin masses can be seen in the nuclei. In the penultimate stage the appearance of the tubules is in part similar to that just described, differing from it, however, chiefly in the circumstance that the tubule is largely occupied by necrotic material and fatty masses, some of which are of considerable size (Fig. 31). The Cell Changes in the Testis due to X Rays. 251 same shreddy liglitly staining material which has just been described as present in the ultimate stage is also seen in smaller amount in this stage. The lumen of the tubule is completely occupied. Nuclei are present in somewhat greater numbers than in the ultimate stage. Under a higher magnification the shreddy material seen in the pen- ultimate stage is observed to be denser and slightly more granulär than in the succeeding stage. Numerous very small fatty granules appear to be embeddcd in its substance. The large fatty masses are mostly round in shape and exhibit various degrees of blackness when stained with osmic acid; they lie in the interspaces of the shreddy material. The nuclei of the cells of Sertoli do not differ from those seen in the ultimate stage. The outline of the cytoplasm surrounding these nuclei is indistinet. The basement membrane, it may be observed, presents no alteration from the normal in either the ultimate or penultimate stage. Normal changes taking place in the seminiferous tubules of the rat; • formation of spermatozoa by the cells of the seminiferous tubules; degeneration of seminal cells. In the previous section the ultimate changes resulting from the action of X rays have been set forth. Before proceeding to describe the mechanism of production of these changes it will be of assistance to the reader to trace as succinctly as possible the course of events, normally occurring in the seminiferous tubules, whose ultimate result is the pro- duction of spermatozoa. It is not proposed here to do more than give a very brief outline of these changes. Formation of spermatozoa in the seminiferous tubules. Spermatogenesis in the rat and many other mammals has been described with more or less completeness in numerous monographs, and the reader should consult these for details which the space at our disposal does not permit us to give. Special attention should be directed to the articles on this subject by von Ebner1), Hermann2), Lenhossek3), Meves4), !) v. Ebner, V. Zur Spermatogenese bei den Säugetieren. Arch. f. mikr. Anat. 1888. Bd. XXXI. Nachtrag zur Spermatogenese bei den Säugetieren. Ibid. 1888. Bd. XXXI. Uber die Teilung der Spermatocyten bei den Säugetieren. Sitz. Ber. d. Akad. d. Wiss. Wien. Math. nat. \viss. Klasse. Abt, 3. 1899. Bd. CVIII. 2) Hermann, F. Beiträge zur Histologie des Hodens. Arch. f. Anat. 1889. Bd. XXXIV. 3) v. Lenhossek, M. Untersuchungen über Spermatogenese. Arch. f. mikr. Anat. 1898. Bd. LI. S. 215. 4) Meves, Fr. Über Struktur und Histogenese der Samenfäden des Meerschwein- chens. Arch. f. mikr. Anat. 1899. Bd. LIV. S. 329. 17* 252 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold Sciiöxfeld1), Moore and Walker2), and Duesberg3). In writing this ac- count we have f ollowed the last writer to whose Figures the reader is referred, only such illustrations of the normal changes, resulting in the formation of spermatozoa, being introduced in this paper as are necessary to a clear understanding of the degenerative processes induced by X rays. When a seminiferous tubule is viewed in section it is seen to be bounded externally by a basement membrane (Fig. 32). The cells lying immediately in contact with the basement membrane are of tlrree kinds; foot cells or cells of Sertoli; spermatogonia; and spermatocytes of the first order. Next appear still more spermatocytes of the first Order, and forming the innermost layer of the tubule are smaller cells consisting of spermatocytes of the second order, spermatids, and spermatozoa. These various types of cells are not, however, confined to any particular layer, but are more or less intermingled. The course of development of the sexual cells in the seminiferous tubules is as follows. The germinal cells lying in contact with the base- ment membrane, the spermatogonia. give rise by division to further spermatogonial cells and to spermatocytes of the first order. The latter undergo a reduction division. the daughter cells being termed spermato- cytes of the second order. These again divide in their turn producing daughter cells known as spermatids, which pass through a series of changes, becoming thereby converted into spermatozoa. The cliaracters of these various types of cells and the changes whicli they undergo will now be further outlined. The spermatogonia are small cells, which generaüy, in virtue of their position on the basement membrane, present the flattened appearance sliown in Fig. 2. Relatively to the nucleus their cytoplasm is not abundant. The nucleus usually contains three or four dark masses of chromatin con- nected by finer Strands of linin, which are more distinct in some of the spermatogonia tlian in others. Division in the spermatogonia conforms to the somatic type, illnstrated in Fig. 3, and the ultimate products of the division are two cells whose appearance is at first precisely similar to the spermatogonium from which they are derived. One of the latter 1) Schönfeld, H. La spermatogenese chez le taureau: travail complet. Arcli. de Biologie. 1901. T. XVIII. 2) Moore, J. E. S. and Walker, C. E. The meiotic Process in Mammalia. Liverpool University Reports. 1906. 3) Duesberg, J. 1. Les divisions des spermatocytes chez le rat. Archiv f. Zell- forschung. 1908. Bd. I. S. 399. 2. La Spermiogenese chez le rat. Ibid. 1909. Bd. II. S. 137. Cell Changes in the Testis due to X Ravs. 253 cells remains a spermatogonium, while the other becomes a spermatocyte of the first order. The spermatocytes of the first order undergo a series of changes which terminate in what is known as the first maturation division (hetero- type or fkrst meiotic division). These changes are briefly as follows. The masses of chromatin seen in the young cell become distributed along linin threads which make their appearance in the nucleus (Fig. 4). These threads become more and more nnmerous until eventually the nuclear chromatin is arranged in a fine network1). This network now becomes gradually coarser, and ultimately forms a spireme, this condition being brought about by the disappearance of the finer connecting Strands of the network (Figs. 5 and 6). The spireme threads shorten and form the heterotype chromosomes or gemini. These are of various shapes; loops, rings and rods2). In the meantime, the two centrosomes originally present in the archoplasm leave the latter and migrate to opposite sides of the nucleus, a spindle being formed between them. The nuclear membrane now breaks down and the chromosomes become attached to the spindle fibres (Fig. 7). The chromosomes next move apart to the respective poles, and the formation of the daughter cells, which are termed spermatocytes of the second order is soon completed. An archoplasm (Figs. 5 and 6) appears quite early in the young spermatocyte, and continues visible until division occurs, after which it becomes lost in the cytoplasm and can no longer be distinguished. The nucleolus makes its appearance in the spermatocyte of the first order at an early stage, when the chromatin is still in the condition of a fine network3). There is also present in the nucleus at this stage the intranuclear body or plasmosome. Both the latter structures remain visible until the nuclear membrane disappears. The spermatocytes of the second order present a nucleus with a sparse network of chromatin and a well marked nuclear membrane (Fig. 8). Jn the cytoplasm is seen the archoplasm and a structure called the chroma- toid body, representing the remains of the nucleolus of the spermatocyte of the first order. The chromatoid body is again met with in the spermatid shortly to be described ; its presence in the cytoplasm of these two classes of cells is of aid in distinguishing them from spermatocytes of the first order. A definite spireme such as is seen in spermatocytes of the first order is not formed, but the chromatin network breaks up into a number of short rods, which, becoming smaller and more compact, form the !) Cp. Duesberg (1), Figs. 6 — 9. 2) Cp. Duesberg (1), Fig. 17. 3) Cp. Duesberg (1), Fig. 7. 254 J. 0. Wakelin ßanatt and G. Arnold chromosomes of the second maturation division (homotype division, second meiotic division). These chromosomes are smaller than the chromosomes of the heterotype division and are made np of rounded masses of equal size. The second maturation division results in the formation of two spermatids (Fig. 10). The conversion of the spermatid into the Spermatozoon next takes place. The nucleus of the spermatid rapidly enlarges, the cliromatin granules become increasingly finer, until finally it presents a more or less homogeneous aspect (Fig. 11). In the cytoplasm of the young spermatid an archoplasm forms, in which one or more small vesicles appear, which become closely applied to the nuclear membrane. These increase in size, and eventually fuse to form one large vesicle, in the centre of which appears a darkly stained mass, the intermediate substances of Moore and Walker1) (Fig. 10). The single vesicle thus formed becomes flattened and spreads over one half of the nucleus. At the same time the inter- mediate substance, which increases in size, also becomes closely attached to and flattened out upon the nuclear membrane. The remains of the archoplasm then become lost in the cytoplasm together with the inter- mediate substance, (acrosome of Lenhossek). It will thus be seen that the archoplasmic vesicle forms a cephalic cap embracing the nucleus2). At the side of the nucleus opposite the cephalic cap lie the two centro- somes, and in their neiglibourhood the chromatoid bodv is seen (Fig. 10). When the cephalic cap has covered one half of the nucleus, a collar like structure (manchette), formed from the cytoplasm, appears at the opposite end of the nucleus (Fig. 11). It is conical in shape, its base being attached to the nuclear membrane, and is only a temporary structure, soon dis- appearing. It encloses the two centrosomes and the chromatoid body. One of the centrosomes now lies on the nuclear membrane and acquires a flattened disc like form (Fig. 12). From the other centrosome the axial filament of the tail of the Spermatozoon is developed. While these clianges have been taking place in the position and form of the centrosomes, the cytoplasm, which has shifted completely to that side of the nucleus which is opposite the acrosome, now lengthens out in the direction of the axial filament, and little globales of fat appear in it, which increase in size and number. The greater part of the cytoplasm, containing the remains of the archoplasm, the chromatoid body and the above mentioned globules of fat, is next cast off, an exceedinglv small portion remaining round the x) Loc. cit. 2) Cp. Dcesberg (2), Figs. 5 — 9. Cell Changes in the Testis due to X Rays. 255 axial filament in its basal portion. In the cast-off cytoplasm the masses of fatty material already present increase still further, becoming very conspicuous objects (Fig. 32). In the above account the formation of spermatozoa has been described in some detail owing to the important bearing it has upon some of the chief degenerative processes, which are set up by the application of X rays. We have, however, omitted reference to the formation of the mitochon- drial sheath and to minor points concerning the acrosome and cephalic cap, for which the reader is referred to Duesberg’s writings1). The foot cells or cells of Sertoli now remain to be described (Fig. 1). These are large cells with a broad base applied to the basement mem- brane of the seminiferous tubule, the apical portion of the cell extending towards the lumen of the seminiferous tubule. The foot cells presents a large nucleus, the chromatin of which is distributed in the form of very fine granulös of uniform size, no clear indication of linin Strands being recognizable. In the course of their development the spermatids become attached to the foot cells by their cephalic extremities, their tails projecting freely into the lumen of the seminiferous tubule. Each foot cell ultimately Supports a large number of spermatozoa, which are very closely applied to each other so as to constitute a sheath like Col- lection. The foot cells can be distinguished from adjacent spermatogonia by their greater size, clear nucleus, large nucleolus, and finely granulär chromatin; in the spermatogonia the chromatin is conspicuous by its aggregation into four or more masses connected by fine linin Strands. Degeneration of seminal cells. This occurs in some degree •in healthy testes and assumes two forms: 1. necrosis; 2. formation of fatty globides. 1. Necrosis appears to affect only spermatocytes of the first order. In healthy testes some tubules are quite free from this condition, while others exhibit it in moderate amount. Only a very small fraction of the spermatocytes of the first order however exhibit this change unter normal conditions. Necrosis is most readily recognizable in stained sections when it is observed that the cytoplasm of the cell takes up basic dyes instead of acid dyes. It is not so well seen in tissues hardened in osmic acid but otherwise unstained; in such cases the cytoplasm assumes a cloudy character. The necrosis involves the nucleoplasm as well as the cytoplasm and affects cells which are in the mitotic condition as well as cells which are not dividing. In the latter case the nuclear mem- x) Loc. cit. 256 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold brane is generally absent, and tlie nuclear chromatin usually Condensed and irregulär in outline. Some reduction in size appears to accompany necrosis. The degree to which the necrotic material stains varies from very light tinting to an exceedingly dark colouration. These changes are similar to, but less frequent, than tliose occurring in the X rayed tissues, about to be described. 2. Fatty globales are met with under two aspects: a) collections of small globules chiefly disposed near the lumen of the tubules and b) larger granules, some single, some forming small aggregations situated near the basement membrane. a) These occur in the cytoplasm of spermatids, particularly in cast- off cytoplasm, first appearing when the liead of the Spermatozoon is formed (Fig. 32). The globules are all of about the same size. that is to say, about 3 u in diameter. Their number is variable, a dozen or more being usually present. For the most part they stain unequally with osmic acid. These collections are mostly found near the lumen of the tubule, they are less frequent and fewer in number in the middle portion of the tubules and are scantv near the basement membrane. The individual globules lie very close together. b) Fatty globules of the second dass are sparse in number and usually occur only in a minority of the tubules. They vary in size from 2 u to 12 p, the larger size generally predominating (Fig. 32). Some of these globules are spherical, others present an uneven but still rounded outline, the latter being evidentlv formed by the coalescence of smaller masses. The appearance of small vacuoles near the edge, as if a portion of the fatty globale liad been scooped out, is not uncommon. These fatty glpbules appear to arise within the cytoplasm of young spermatids, which are placed nearer the basement membrane than usual, and exliibit fatty change in an exaggerated degree. The above degenerative changes are most easily observed during the noncopulatory periods when the testes diminish in size and are with- drawn into the abdominal cavity. When the testes become enlarged and descend into the scrotum, the germinal cells multiplying rapidly and abundant production of spermatozoa taking place, such degenerative changes become reduced to a minimum. These changes do not appear to have been described by those observers who have investigated the normal course of development of seminal cells. In addition some of the further changes met with after exposure to X rays, described in the next section, are occasionally observed in normal testes. Thus multinucleate cells occur, thougli rarely. Enlarge- Cell Changes in the Testis due to X Rays. 257 ment of archoplasmic vesicles, inconsiderable in size, is equally rare. On the other hand we have not observed enlargement of intranuclear body vacuoles, nor have we encountered multipolar or irregulär mitoses or multivacuolated cell masses. Changes produced in the testis by the action of X rays. The ultimate and penultimate changes in the testis resulting from the action of X rays have already been described on pages 9 and 10. If the testis is examined immediately after a single exposure to X rays, of duration and intensity sufficient to cause within a fortnight consider- able destruction of seminal epithelium (e. g. seven Saboraud units) no changes are observed. After the lapse of 24 hours however marked changes become observable with the higher powers of the microscope, though with the lower powers no striking alteration in the aspect of the semini- ferous tubules may be noticeable. Subsequently, changes in part re- sembling, but shghter in degree than those described above as constitut- ing the penultimate stage, are met with. Some difficulty is experienced in defining the time relations of the changes about to be described, since the same amount of exposure to X rays does not always produce an equal degree of injury of the seminal cells. In the absence of more precise determination of the average periods of time required for the production of the degenerative changes observed, the actual time elapsing in indi- vidual experiments between exposure to X rays (in a few cases four hours, usually sixty to ninety minutes ; cp. p. 249) and examination of the condition of the seminal tubules is given1) in the following description, which will be taken in the following order: in the first place a brief re- ference voll be made to the condition of the connective tissue of the testis, next the changes occurring, at different periods after exposure, in the individual cells of the seminiferous tubules (cells of Sertoli, spermato- cytes of the first order, spermatocytes of the second order, spermatids, spermatozoa) will be detailed ; then, in the next section, these changes will be recapitulated in respect of individual cell structures and cell pro- ducts; and finaJly, in the last section, the characters of the changes produced by X rays will be considered from the standpoint of their phy- siological aspect. The circumstance that slight degenerative changes are encountered in testes which have not been exposed to X rays, renders it necessary, 1 ) These periods of time refer therefore exclusively to actual experimental results and have not necessarily any general application. 258 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold in studving the less marked changes following X radiation of moderate intensity, to remove one testis for microscopical examination shortly before applying the rays to the other. In this way the risk of confusing preexisting changes with the effect of X radiation is avoided. Changes in the interstitial tissue. The chief change observable in the testis at the end of a week after prolonged exposure to X rays (when the gland has already become shrunken) is marked oedema, clear fluid exuding freely from a cut surface. Shght congestion is also observable. On microseopic examination at this period or at the end of a fort- night after the application of X rays no struetural change can be re- cognized in the intertubular stroma beyond some distension of the con- nective tissue spaces. The nuclei of the interstitial tissue are not in- creased in number or otherwise altered. Xo cell Infiltration has occurred and the bloodvessels are unchanged. Changes in the cells of the seminiferous tubules. Cells of Sertoli. The most marked changes are observed about fourteen days after prolonged exposure to X rays, when the seminal cells have been destroyed and the cells of Sertoli are greatly increased in number y the tubule being in the condition shown in Fig. 30. At this period the cytoplasm surrounding the nucleus is diminished in amount, presenting a ragged appearance with ill defined margins, exhibiting a very coarsely reticular, occasionally vacuolated, character and staining lightly (Fig. 13; compare this Figure with Fig. 1, in which a healthy cell of Sertoli is shown). The size of the nucleus is not much altered ; its margin is rounded and presents one or more longitudinal clefts, in particidar one large cleft extending completely across the nucleus being common. It contains coarse chromatin granules, some distributed on a faint linin network. The nucleolus is unaltered in aspect. The shreddy material seen in Figs. 30 and 31. which is usually regarded as consisting of the cytoplasm of Sertoli. is exceedingly abundant. This material cannot be recognized with certainty in healthy seminiferous tubules. At an early period the above changes are less marked. At the end of four days after exposure to X rays increase of the amount of shreddy material and of the number of the cells of Sertoli is recognizable with more or less difficulty, the seminal cells being at this period still present in large numbers. Spermatogonia. After moderately prolonged exposure to X radia- tion spermatogonia are usually recognizable for about three days. After the fourth day tliey cease to be recognizable. Düring this period we have not been able to observe necrotic or other change, the mode of dis- Cell Changes in the Testis due to X Rays. 259 appearance of these cells not being apparent. Düring the period in which spermatogonia are recognizable we have not, however, after careful search encountered any division figures, from which it follows that mitosis ceases early after X ray injury. In this way the rapid diminution of the numbex of spermatocytes of the first order about to be described, obser- vable after X radiation of moderate intensity, is in part explained. Observations of changes occurring in spermatogonia after exposure of the testis to X rays is attended with some difficulty, owing to the circumstance that on the one hand these cells (and in somewhat lesser degree spermatocytes of the second order) are, in comparison with sperma- tocytes of the first order and spermatids, relatively few, a somewhat extended examination of a large number of sections being therefore necessitated and, on the other hand the size of the spermatogonia is small and tlieir characters are not very pronounced (cp. Fig. 2), so that their Identification, when somewhat altered, would not be readily effected. Spermatocytes of the first order. Düring the first few days following exposure to X rays marked changes develop in the spermato- cytes of the first order and as these cells are numerous and prominent the resulting alteration in the aspect of the tubule soon becomes obtrusive. The alterations observable in spermatocytes of the first order fall into two classes: that in which necrosis, revealed by changes presumably autolytic in cliaracter, takes place ; and that in which non-necrotic changes occur. The second dass is frequently met •with alone, but may also occur in association with necrotic change. When studying the slighter degrees of change it is necessary to remove one testis shortly before the application of X rays in order to obtain a criterion of the condition of the other testis. Necrosis of non-dividing spermatocytes of the first order is usually recognizable in slight degree in the seminiferous tubules after the third or fourth day following exposirre to X rays. Düring the first three days the amount and degree of necrosis sometimes did not exceed to any con- siderable extent that observable in the control testis removed before exposure. Between the third and ninth days large necrotic masses were generally abundant. These in turn disappear after the ninth day; pre- sumably fluid is discharged into the lumen of the tubule by which the necrotic masses are carried awTay mechanically. The character of the necrotic change is better understood by a glance at Figs. 15 and 17 than by a verbal description. When this change is not too advanced the identity of the affected cell can frequently be determined by reference to the remains of the spireme. In the unstained condition necrosis is 260 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold revealed by a diffuse cloudiness of botli cytoplasm and nucleoplasm; it is however more readily observed in stained specimens, basic dyes being taken up readily, while acid dyes are without effect. In spermato- cytes of tbe first ordcr in which necrosis is not so marked as to prevent Identification additional changes may be recognizable. One of the more common of such changes is contraction of the nucleus, sometimes marked, accompanying contraction of the cytoplasm (Figs. 15 and 17). Disappear- ance of the nuclear membrane is frequent (Fig. 15) and the spireme, which stains feeblv (Fig. 17) may become irregularly contracted into one or more portions. Necrotic change may also affect spermatocytes of the first order which are undergoing mitosis (Fig. 16). In such cases the necrotic cyto- plasm contains darkly staining granules and masses, some of which can be recognized to be more or less altered cliromosomes. A certain amount of shrinkage of the cell is not uncommon. Non-necrotic changes after the applieation of X rays are frequently met with in spermatocytes of the first Order which are not dividing. The following are most common: enlargement of the clear space surrounding the intranuclear body (Fig. 14); appearance of intranuclear vacuoles not containing an intranuclear body. These changes have beeil frequently observed between the tliird and seventh days after exposure to X rays. The former change results in the formation of a vacuole which may occupy more than half the volume of the nucleus. In both forms of vacuole the nucleus becomes considerably compressed and thinned, staining darkly. The characters of tliese vacuoles are further considered in the next section. Another change observed with some frequency is thinning of the spireme. It is not unfrequcntly attended with otlier changes, in parti- cular, necrosis (cp. Fig. 17). Non-necrotic changes also affect dividing spermatocytes of the first order, assuming the form of multipolar mitoses and abnormal bipolar mitoses. Multipolar mitoses (Fig. 19) are seen only at the end of twenty four hours. The number of poles generally varies between three and four. The number of spindles, which are frequently of unequal size, varies from two to four. In some cases common poles are seen, the number of such ranging from one to three. It will thus be readily understood that some of the figures produced are difficult to analyse. The spindles, which present a disordercd arrangement, are offen well defined, the spindle fibres being in many cases exceedingly distinct. Well defined centro- somes may be met with at the poles of the spindles. The cliromosomes, Cell Changes in the Testis (lue to X Ravs. 261 when situated on the spindles, are distributed to them in unequal numbers and are irregularly arranged, sometimes the majority of the chromosomes lying on one side of the spindle. Xot unfrequently some of the chromo- somes are imperfectly attached to the spindle fibres, and others, indivi- dnally or in groups, appear to be altogether outside the spindle fibres. The chromosomes, as a rule, do not present the nsual aspect of hetero- typical chromosomes, but are of irregulär form, some being ovoid. They are generally of small size and appear to be merely fragments of fully formed chromosomes. The nnmber of chromosomes on each spindle is greater than that observed on the normal heterotypical bipolar spindle. Xo archoplasmic masses can be seen. Abnormal bipolar mitoses are also seen at the end of twenty four homs; the chromosomes, which are more numerous and smaller than normal, being apparently fragmented, are very often collected to one side of the spindle and one or more of the chromosomes may lie free in the cell, not attached to any spindle fibres (cp. Fig. 16). Spermatocvtes of the second order. Owing to the relative fewness of these in relation to the other cells of the seminiferous tubules and partly perhaps owing to theh’ less striking aspect investigation of the effect of X rays npon spermatocytes of the second order is not readily carried out. These cells disappear within about five days after exposure to X rays but the mode of theh- disappearance is uncertain. We have not observed necrosis affecting these cells either in the non-dividing state or during homotype mitosis. The sole change the occurrence of which we have been so far able to recognize is amitosis, illustrated by Fig. 21, in which the nucleus is seen to be incompletely divided by one large and two small clefts. The Identification of this cell, it may be observed, is made chiefly by reference to the presence of the archoplasm and chromatoid body in the cytoplasm and the arrangement of chromatin in the nucleus. Amitosis was observed twenty four hours after the application of X rays. Before proceeding to describe the effect of X radiation upon sperma- tids it will be convenient at this stage to describe the cell masses which are met with in seminiferous tubules after exposure to X rays, but cannot strictlv be referred to any of the normal cell constituents of the semini- ferous tubule. These assume two forms : multinucleate and miütivacuolate cell masses. Multinucleate cells (Fig. 20). These were first seen on the third day, subsequently rapidly disappearing; they are on the whole rarely met with. Two modes of origin of multinucleate cells may be suggested: 262 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold irregulär mitosis (Fig. 19) ; and amitosis (Fig. 21). The size of the multi- nucleate cells may exceed that of fully fonned spermatocytes of the first order or may be much less. In the latter case the cytoplasm in which the nuclei are embedded usually stains more deeply than in the former. The cytoplasm is arranged in an imperfect somewhat coarse network and sometimes, but not always, contains one or more chromatoid bodies. No archoplasm appears to be present in the cytoplasm. The nuclei are one to four or more in number. In size they exhibit great diversity, varying between 4 u and 16 /.i in diameter. They have a well defined nuclear mem- brane ; tlieir chromatin consists of granules of very varying size distributed on Strands of linin. It is doubtful if nucleoli or intranuclear bodies are present in the nuclei. Some of the larger nuclei are observed to present a certain resemblance to nuclei of spermatocytes of the second order; others, smaller in size, to nuclei of spermatids. Multivacuolate cell masses are more common than multinucleate cells and are met with between the 4th and 7th days after the application of X rays (Figs. 24 and 25). The vacuoles vary.in number from two to twelve or even more ; in size they ränge from 4 u to 12 u or more in dia- meter. The size of the whole cell mass may exceed that of a fully fonned spermatocyte of the first order. The larger vacuoles are completely or partially surrounded, as the Figures indicate, by darklv staining material, in this respect resembling respectively the intranuclear vacuoles described above (p. 260) and the archoplasmic vacuoles about to be described (p. 266). Further consideration of the mode of origin of these cells will however be more conveniently taken in the next section. The smaller vacuoles sometimes appear to be completely covered by more or less Condensed nuclear material, sometimes it is doubtful if a complete cover- ing is present. The cytoplasm in which the vacuoles are embedded usually stains somewhat darkly; it exhibits a variable number of dark granules and may be free from archoplasm. Spermatids. Young spermatids, before the head is formed, for example in a stage not far removed from that represented in Fig. 10, may undergo necrosis. Xecrosis may also occur when the head of the Spermatozoon is partly formed, that is to say in the stage shown in Fig. 11 (Fig. 29). The first appearance of necrosis was observed on the 4th day after the application of X rays, and it was considerably marked by the 9th day. It is characterized by general darkening, the aspect of the cytoplasm being more or less homogeneous, no definite retieulum being apparent; its appearance is therefore not markedly different from that of necrotic spermatocytes of the first order alreadv described. The Cell Changes in the Testis due to X Rays. 263 liucleus is however also affected, thougli to a less extent, by necrosis. We have not observed necrosis in the cast-off cytoplasm of the spermatids. Fatty change which is observed normally in the cytoplasm of the voung spermatid, consisting in the appearance of numerous fatty globules usually 3 » to 4 /< in diameter, was observed to be very considerably in- creased between the 4th and 9th days after the application of X rays. Enlargement of the archoplasmic vesicle is common (Fig. 28). It commences in the very young spermatid; it is not observed when the nucleus is being converted into the head of the Spermatozoon. This en- largement was first seen on the 3rd day. The distinctive feature of the enlargement of the archoplasmic vesicle is that it does not tend to envelop the nucleus but simply presses upon it and ultimately converts it into a cup-like structure. The wall of the vesicle is sharply outlined, is very thin, apparently homogeneous, and stains lightly. The intermediate body is at first recognizable, but rapidlv disappears as the nucleus of the spermatid becomes compressed by the enlarging vesicle, its chromatin network being thus rendered denser but not otherwise altered. Spermatozoa. The only change which can be recognized to occur in spermatozoa after the application of X rays is softening, which is re- vealed by the Separation of the filaments. We have not been able to trace out in detail the steps of this process. Changes, produced by the action of X rays on the seminiferous tubules. considered in respect of individual cell structures or cell products. In this section the alterations already described are for con- venience of reference briefly recapitulated under different headings. Cytoplasm. In the cytoplasm the following changes are observed: 1. necrosis; 2. appearance of fat granules and globules; 3. vaeuolation. 1. The first of these changes, which when advanced affects the whole of the cell including the nucleus, is revealed by a variable degree of cloudiness and altered staining reaction. 'When slight in extent the type of cell affected can be recognized, when marked it is impossible to identify the type of cell involved. We have not observed this form of degeneration in spermatogonia, in spermatocytes of the second order, in the cast-off cytoplasm of spermatids or in cells of Sertoli, but it is common in spermatocytes of the first order, in spermatids and also in the cell masses referred to on p. 261. It has been observed after the 3rd day1). *) Cp. note p. 257. 264 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold 2. Granules and globales of fat are not seen in spermatogonia, in spennatocytes or in cells of Sertoli, bat tliey are always seen in yonng spermatids, and are abundant in the cytoplasm of spermatids in which the spermatozoal head has made its appearance, and also in the cast-off cytoplasm of spermatids. Their appearance in moderate degree is normal; after the application of X rays their numbers undergo considerable in- crease. The size of the fat globules varies from 2 u or less to 4» or more. Tliis form of degeneration was usually met with between the 4th and 9th days. The large fatty globules, presumably representing degenerated spermatids, normally found near the basement membrane, already referred to on p. 256, are also markedly increased in number after the application of X rays, the increase appearing after the 3rd day. Fatty globules of small size are also met with in small numbers in multi- vacuolate cells. 3. Vacuolation of the cytoplasm, which is rarely met with, occurs in the cells of Sertoli. It has beeil observed on the 3rd to the 7th day and is characterized by the appearance of well defined, more or less globular, apparently fluid collections 3 [i to 5 // in diameter. Nucleus. The non-dividing nucleus: 1. may become multiple; 2. may be the seat of, or become involved in, vacuole formation resulting in compression of the nucleoplasm; 3. may undergo necrosis at the same time as the cytoplasm. 1. Multiplication of the nuclei is the result of irregulär mitotic division of spermatocytes of the first order and of amitosis of spermatocytes of the second order. Its makes its appearance after the 3rd day and disap- pears after the 7th day. The nuclei are irregulär in size, but remain more or less globular in aspect. In number they ränge from two to four, occasionally five to eight (p. 261). 2. The formation of vacuoles in connection with the nucleus is re- ferred to on p. 266. Compression of the nucleus, which occurs as the result of vacuole formation, is generally eccentric in character. Beyond this and darker staining, due to the approximation of the chromatin masses, no further cliange occurs. Compression of nuclei is seen in sper- matocytes of the first order and spermatids ; in the former on the 3rd day to the 9th day, in the latter between the 4th and 9th days. Alteration in the chromatin of the nucleus occur in connection with the change next to be described. The nuclear membrane disappears or becomes indistinct ; the chromatin network is not well defined. 3. Necrosis, characterized by diffuse cloudiness of the nucleus, the hyaloplasm of which stains by basic instead of acid dyes, has been ob- Cell Changes iii the Testis due to X Rays. 265 served by us only in spermatocytes of the first order in association with a similar change in the cytoplasm. It occurs after the 3rd day. In relation to division the following changes occur in the nucleus: 1. multiple and irregulär mitoses; 2. amitotic division. 1. The former occur only in spermatocytes of the first order and are met with at the end of 24 hours after the application of X rays. The chromosomes are not usually distinctively somatic or heterotypical in character; occasionally they resemble, though not very closely, homo- type chromosomes. The distribution of the chromosomes on the spindle is unequal, some appear to be imperfectly attached to spindle fibres, and some are not connected with any of the spindles, but lie free in the cytoplasm. 2. Amitotic division is marked in the cells of Sertoli; it is seen after the 7th day, and is usually indicated by the appearance of one or more deep clefts in the nucleus. Occasionally amitotic division is seen in spermatocytes of the second order; it has been observed at the end of twenty four hours. Nucleolus. No definite changes in the nucleolus, which is normally recognizable in cells of Sertoli and in spermatocytes of the first order, but not in spermatocytes of the second order or in spermatids, have been observed by us after the application of X rays. Intranuclear body. This is frequently affected by the action of X rays upon the spermatocytes of the first order, becoming enlarged, elongated and surrounded by a larger clear space than normal, the latter often becoming converted into a vacuole of considerable size. This change was observed between the 4th and 7th days after exposure to X rays. Chromatoid body. This cell constituent is an obtrusive feature of young spermatids, especially of those containing vacuoles, in which instead of a single lobulated mass there is sometimes a group of two or four, or sometimes more, smaller masses which otherwise do not present any marked difference in aspect from the normal. It is not clear that the chromatoid masses undergo any real increase in number or other change as the result of X rays. No chromatoid bodies are recognizable in the spermatocytes of the first order ; but in multivacuolated or multi- nucleated cells such bodies may be found in various situations in the cell masses. Archoplasmic vesicle. Enlargement of the archoplasmic vesicle of the young spermatid follows the application of X rays, first making its appearance after the third day. The enlargement causes indentation of the nucleus, which, as the vesicle continues to increase in size becomes Archiv f. Zellforschung. VII. 18 266 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold considerably compressed and assumes a bell shape. Shortly afterwards the vacuolated spermatid disappears, but the manner of its disappearance has not been fully traced. Although this enlargement is recognizable only in the spermatid it is possible that some of the vacuoles formed in connection with spermatocytes of the first order, are, in reality, archo- plasmic in origin. Archoplasm. The archoplasm met with in spermatocytes of the first and second Orders, and in spermatids, is not markedly altered in appearance after the application of X rays. Several masses of archoplasm, it may be observed, can sometimes be seen in the multinucleated and multivacuolated masses. Centrosomes. These are normally readily recognizable in sperma- tids, but are less easily observed at the spindle poles of dividing sperma- tocytes. No structural change was observed, after the application of X rays (cp. p. 271). Vacuoles. These may be arranged in six groups, the first five being nuclear and the last cytoplasmic. 1. Vacuoles arising in connection with intranuclear bodies (Fig. 14). These occur singly in the nuclei of spermatocytes of the first order; thev are also seen in multivacuolated cell masses. They contain a large elon- gated intranuclear bodv and do not present a definite external membrane. In diameter they Vary from about a quarter to more than half the normal diameter of the cell. They are completely embedded in the nucleus, which is more or less compressed. They have been observed after the 3rd day. , 2. Empty vacuoles, not containing an intranuclear body, situated wholly in the nucleus, which they compress (Figs. 22, 25 and 26). These usually have the same size as the preceding, sometimes, however, they are only about 3 u in diameter. They have no cvst wall. They occur in spermatocytes of the first and second Orders, and may also be re- cognized in some of the multivacuolated cell masses. They have been seen only after the 3rd day. 3. Distended archoplasmic vesicles, provided with a cyst wall (Figs. 23, 24, 27 and 28). These appear, after the 3rd day, in spermatids and in spermatocytes of the second order. They are also recognizable in some multivacuolate cell masses. A definite intermediate body cannot be recognized. In size they are generallv equal to that of a spermatid nucleus, but they may be larger. They compress the nucleus, by which they are almost completely surrounded. Cell Changes in the Testis due to X Rays. 267 4. Vacuoles possessing a cyst wall, embedded in the nucleus, but smaller than the preceding which they otherwise resemble. These do not occur singly, but are found in multivacuolate cells and cell masses and are associated with larger vacuoles, some of which can be recognized to be of type 3. They appear after the 3rd day. 5. Vacuoles, which possess no clearly defined cyst wall, and cannot be recognized to be obviously surrounded, at any rate, throughout the whole of their extent by the nucleus (cp. smaller vacuoles in Fig. 25). They are arranged in groups, embedded in the same mass of cytoplasm, and vary from 3 u to 6 u in diameter. They occur in altered spermato- cytes of the first order and in spermatids, but are most abundant in multivacuolated cell masses. They have been observed chiefly on the 4th to the 7th days. It is not certain that the smallest of these are sur- rounded by nuclear remains, but it is probable that they arise in Con- nection with the miniature nuclei njet with in some of the multinucleate cells. 6. Vacuoles in the cytoplasm, not provided with a well defined cyst wall. They appear to be fluid collections and have been met with in the cells of Sertoli on the 3rd to the 7th days. Multivacuolate cell masses may be arranged in three groups, according as : 1. the vacuoles are completely surrounded by the nucleus or nuclear remains; 2. are incoinpletely surrounded by nuclear material; or 3. the relationship of the vacuole to nuclear material is uncertain. Multivacuo- late cell masses of the first dass appear to be derived from spermatocytes of the first order as the result of irregulär mitosis. The vacuoles do not possess a definite membranous cyst wall; sometimes they contain an intranuclear body, in other cases they are empty. Multivacuolated cell masses of the second dass are made up of numerous vacuolated spermatids which have presumably either become fused together or never had a separate existence, owing to the cytoplasm failing to divide when the daughter nuclei (of the spermatocytes of the second order1) have been formed. The vacuoles appear before the head of the Spermatozoon is formed ; they possess a cyst wall and are of approximatelv the same size *) When four of these vacuoles are present the parent nuclei (derived from sperma- tocytes of the first order) must also be assumed not to have formed separate cells, but to have remained embedded in a common cytoplasm. If eight nuclei are present the daughter nuclei of the spermatogonia must be assumed not to have formed separate cells. Another possible explanation of the origin of these cell masses is that they occur in Connection with irregulär mitoses in spermatocytes of the first order or amitoses in spermatocytes of the second order. 18 268 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold as the spermatid nucleus. Multivacuolate cell masses of the third dass present vacuoles of the same size as the preceding or corisiderably smaller. Tliey frequently occur in association with other vacuoles which can be recognized to be of the preceding types. The difficulty in identifying these vacuoles arises from the impossibility of deciding: 1. whether they are surrounded completely or only in part by nuclear material; and also 2. whether they possess a definite cyst wall. When of very small size it is difficult to ascertain if they are surrounded by nuclear material. In general aspect these cell masses resemble those of types 1 and 2. Fat gl ob ul es have been alreadv referred to on p. 264. Debris. We now consider the significance of the shreddv material containing Sertolian nuclei, which ultimately forms the sole constituent of the tubules about thirteen days after the application of X rays of the intensity above indicated. This material, which is finely granulär and stains with acid dyes, is for the most part arranged in the form of thin expansions, irregularly arranged to form a coarse meshwork extending between the basement membrane and the centre of the tubule. As regards the origin of this material two views are possible ; 1. that of Bergonie and Tribondeau, that it represents a pathological increase of what they regard as the normal syncytium,in which the cells of Sertoli are conceived to be connected by more or less flat expansions of their cytoplasm; 2. that the shreddy material is derived from the breaking up of some or all of the varieties of seminal cells, in particular from the remains of cytoplasm and of tails of spermatozoa. The appearance of sections from the 4th day onwards appeared to indicate that spermatozoal tails take part in the formation of this shreddy material. Changes in the cells of the testis, resulting from the action of X rays, considered from the physiological standpoint. Up to the present attention has been directed solely to the structural changes occurring in cells of the testis following upon exposure to X rays. This article would however be incomplete without some reference to the significance of these changes in respect of disturbance of cell function. At the outset we are met with the limitation that the study of func- tional disturbance is possible only in regard to such functions as are already known and that in the case of the testis the data available con- cerning the life history of individual cell types is scantv, being based almost exclusively upon morphological studies. Although therefore the investigation, in seminal cells, of functional disturbances following upon Cell Changes in the Tostis (lue to X Rays 269 X ray injuries is at present necessarily limited and imperfect, nevertheless owing to the important bearing which such investigation appears likely to have upon the numerous cytological observations which liave of recent years been made in connection with various pathological conditions, natural or induced, in particular in relation to mahgnant growth, it appears desirable to refer here, so far as this is possible, to the functional aspect of the structural changes observable after exposure to X rays. deferring for future consideration the interpretation of several problems in respect of which our observations are still in progress but are in too incomplete a condition to render discussion at this stage profitable. The seminal cells appear to be directly affected by X rays1). The action of these rays if sufficiently intense and prolonged is to cause cell death, which is not, however, indicated by any immediate change (in the case of spermatocytes of the first order and spermatids)2) but is revealed at the end of twenty four hours or more, when changes due presumably to ferment action have taken place, by general cloudiness and altered staining reaction, to which condition the term necrosis is applied. That in such cases complete arrest of function has from the first occurred is highly probable, since the cell elements do not exhibit any of the structural changes which attend the slighter degrees of appli- cation of X rays. Interest is centred however not in the action of X rays in amount sufficient to cause complete arrest of cell functions, but in that sufficient to cause only partial disturbance of cell function revealed later by struc- tural changes in the cell, for it is only in the latter case that individual cell elements are likely to be more or less exclusively affected, in which case important light may be expected to be thrown upon cell changes which are at present obscure. This, it may be observed, has been the object and has formed the starting point of the present investigation. The functional disturbances revealed by the structural changes x) Secretory and nutritive functions have been attributed, as already mentioned, to the cells ef Sertoli. If this is so it is conceivable that such functions might be in- liibited by the action of X rays, and that some of the changes exliibited in the seminal cells might be the result of such inhibition. The extent to which such action may occur does not appear to be capable of estimation. On the other hand the rapidity with which cell destruction follows the application of X rays of sufficient intensitv and duration appears to afforcl conclusive evidence of the direct action of the rays upon seminal cells. 2) We have not been able to observe this change in spermatogonia, spermato- cytes of the second order or spermatozoa. Cells of Sertoli are remarkably resistant to the action of X rays, being in this respect comparable to surface epithelial cells, 270 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold described in the preceding sections affect cell division, cell development, and cell nutrition, no purely functional affection of any seminal cells, not indicated bv structural changes, being as yet known1). Disturbance of cell division is exhibited by in-egular mitoses and by amitoses, distur- bance of cell development is exemplified by archoplasmic vacuole for- mation, and disturbance of cell nutrition is seen in intranuclear vacuole formation. Attention will here be confined to these three types of func- tional disturbance which involve the more striking structural changes already described. Irregulär mitoses (Fig. 19) are very instructive, since they afford an illustration of the effect of disturbance of a single cell structure, for in such cases the cause of the altered appearance of the cell appears to lie primarily in a disordered condition of the centrosomes, some of which divide while others remain undivided. The result is that some of the spindles have a common pole. The spindles themselves do not appear to be otherwise affected, the spindle fibres being well formed. On the other hand, the centrosomes do not appear to be the only structure acted upon by X rays in such cases, for the chromosomes are generally not properlv formed, and not unfrequently individual chromosomes or small groups of chromosomes, are found not to be attached to spindle fibres, but at some distance from the spindle. Cells exhibiting multipolar mitoses seem to undergo necrosis readilv. Whether any further development is possible before this occurs is uncertain; we have not been able to trace the passage of cells exhibiting multipolar mitoses into multinuclear cells, though this is not improbable. Amitosis becomes marked in cells of Sertoli after the application of X rays, and is occasionally seen in spermatocytes of the second order. In the former case (Fig. 12) it is uncertain whether this is to be regarded as merely an exaggeration of a normal function or whether the type of cell division has been changed, for in normal festes it does not seem pos- sible to observe division in cells of Sertoli, apparently partly in conse- quence of the relative rarity with which this process occurs in such cells. In spermatocytes of the second order, on the contrary, mitosis which is the ordinary mode of division is readily observed in healthy festes, but amitosis does not appear to occur. In this cell type, therefore, amitoses following on exposure to X rays must be regarded as an anomaly of cell x) Sterility produced after exposure to X rays appears, according to the data at present available, to be due to azöospermia. A purely functional sterility caused by exposure to X rays, occurring wlien spermatozoa are still formed, does not appear to be met with. Cell Changes in the Testis due to X Rays. 271 division. The inquiry presents itself, is division by amitosis in sper- matocvtes of the second order, after the application of X rays, com- parable in part to the process of mitosis. The points of resemblance betweenthe two are; Separation of the chromatin into two approximately equal portions (direct in amitosis, indirect in mitosis); division of the hyaloplasm of the nucleus; Separation of cytoplasm. The points of difference lie in the omission of the following processes in amitosis: Separation of the centrosomes; the formation of a spindle; differen- tiation of the nucleus into spireme and subsequently into chromosomes. Turning now to disturbance of cell development, an excellent Illu- stration is afforded by the marked enlargement of the archoplasmic vesicle leading to the formation of a large vacuole (Fig. 28), which occurs as an exaggeration of one of the many complicated and obscure processes by means of which the spermatid is transformed into a Spermatozoon. In many cases this change appears to occur alone, the cell not presenting any other marked alteration except compression of the nuclear substance ; in other cases, however, it becomes obvious that additional disturbances of function are in action, e. g. incomplete Separation (or possibly fusion) of the individual spermatids, resulting in the formation of cell masses (Fig. 24), or the appearance of smaller vesicles (Fig. 28). Finally as a type of disturbance of an apparently purely nutritive character following upon the application of X rays, may be taken the formation of large vacuoles round the intranuclear body (Fig. 14) and •> also of intranuclear vacuoles similar in appearance to these except that they do not contain any intranuclear body. It is possible that the latter vacuoles may be derived from the former by the disappearance of the intranuclear body. We have not however been able to trace any inter- mediate steps of such disturbances. Description of the illustrations. Plates XXIII-XXIV. The Illustrations refer to the testis of the rat. Figs. 1 to 12 and 32 represent normal appearances ; the remaining Figures are made from festes which had been ex- posed one to twelve days previously to the action of X rays. As hardening fluid Flemming’s solution (strong) was employed. For staining Heidenhain’s iron alum haematoxylin method was used with Orange G as a counterstain. Figs. 1 to 29 are magnified 2,700 diameters, (comp. oc. 18; apo. obj.2mm) the scale being shown below Fig. 12; Figs. 30 to 32 are magnified 460 diameters (oc. 3; obj. 4 mm) the scale being given below Fig. 30. chr.b = chromatoid body; a = archo- plasm; i.s. = intermediate substance; i.b. = intranuclear body; m = manchette. 272 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold Fig. 1. Normal cell of Sertoli. The cell is in contact with tlie basement mem- brane of a seminiferous tubule. The nucleus is large, contains a well-defined nuclear membrane within which is a large nucleolus. The chromatin of the nucleus is distributed in fine granules, three of four larger masses being present in addition; the forrner are faintly stained, the latter stain deeply. The cytoplasm is moderately abundant; it is finely reticular in aspect, and its outlines are not clearlv defined below. Fig. 2. Normal spermatogonium in non-dividing stage, situated on the base- ment membrane of a seminiferous tubule. The nucleus presents a well-defined nuclear membrane, within which chromatin is arranged in the form of numerous irregulär masses, some of which being out of focus are represented as shadows. A nucleolus is seen but no definite linin network. No intranuclear body is present. The cytoplasm of the cell is fairly abundant and finely reticular. No archoplasmic vesicle is seen. Fig. 3. Normal dividing spermatogonium. The cell which lies on the basement membrane of a seminiferous tubule is of larger size than the preceding cell. The nuclear membrane lias disappeared. The cliromosomes which are very numerous (about thirty in number), and are arranged on the equatorial plane of a spindle have the shape of short thick v-shaped rods, some of which show signs of fission. Around the chromo- somes is a clear area. The cytoplasm is finely reticular and its outlines are sharply defined. Fig. 4. Normal young spermatocyte of the first Order situated at a distance of 12 u from the basement membrane of a seminiferous tubule. The nuclear membrane is indistinct. The nucleus contains a linin network upon the threads of which are arranged masses of chromatin of varying size, five of which are conspicuously larger than the rest. No intranuclear body or nucleolus can be recognized. The cytoplasm is abundant, and exliibits a fine reticulum, the meshes of which are somewliat coarse. Fig. 5. Normal spermatocyte of the first Order situated at a distance of about 12 fi from the basement membrane of a seminiferous tubule. The cell, which is larger than the preceding. is in the spireme stage. The nuclear membrane is somewhat indi- stinct. The nucleus contains a linin network around the threads of which are arranged masses of chromatin, which are larger and more numerous than in the preceding figure ; an intranuclear body is also seen and a nucleolus. The cytoplasm is abundant, ex- liibits as before a fine reticulum, and contains an archoplasmic mass, staining with acid dyes, as well as two small darkly stained granules, the significance of which is uncertain. Fig. 6. Normal dividing spermatocyte of the first order, in late spireme stage, situated about 30 fi from the basement membrane of a seminiferous tubule. The cell is still larger than tliat shown in the preceding Figure. The nucleus exhibits a nuclear membrane, within which chromatin is arranged upon looped linin threads ; an intra- nuclear body and nucleolus are also seen. The cytoplasm, which is finely reticular, is clearer than in the preceding Figure and contains an arclioplasm near which is a darkly stained granule. Fig. 7. Normal spermatocyte of the first order, undergoing heterotypical mitosis, situated towards the basement membrane, about three-fifths of the distance from tliis to the lumen of a seminiferous tubule. The nuclear membrane lias disappeared. The chromosomes of which about thirteen can be seen, of varying shapes are arranged in a characteristic manner on the equator of a well-defined spindle, which presents a centrosome at each pole. The cytoplasm is somewhat granulär in aspect and presents a loose meshed arrangement. Coli Changes in tlie Testis due to X Rays. 273 Fig. 8. Xormal young spermatocyte of the second Order situated about 30 jx from the basement mcnibrane of a seminiferous tubule. The nucleus exhibits a nuclear membrane within which coarse masses of chromatin are arranged upon an iiregular linin network; no nucleolus or intranuclear body is seen within the nucleus. The cyto- plasm, which is relatively abundant and is finely granulär, does not show any archo- plasm, but contains a large cliromatoid body, partly fragmented. Fig. 9. Normal spermatocyte of the second Order, showing homotype division, situated about one tliird. of the distance from the basement membrane towards the lumen of a seminiferous tubule. The nuclear membrane lias disappeared. A well marked spindle figure is seen with a centrosome visible at the lower pole. At the equatorial plane of the spindle about eighteen pairs of cliromosomes are seen; these are mostlv imperfectly rounded in appearance, but present obvious irregularities of outline. Below and to the left a large darkly stained mass is seen, probably a chromatoid body. The cytoplasm, which is abundant, is clear and granulär in aspect, and is bounded by a sharp margin. Fig. 10. Normal young spermatid situated about 25 fx from the basement mem- brane of a seminiferous tubule. The nucleus presents a well defined nuclear membrane, within which are disposed upon a linin network masses of chromatin usually of small size, four, however, being larger than the rest, Above and to the right an archoplasmic vesicle is seen lying upon the nucleus and containing an intermediate body closely applied to the nuclear membrane. On the opposite aspect of the nucleus, embedded in the cytoplasm, is a chromatoid body near which is a centrosome. The cytoplasm is relatively abundant, stains faintly, and exhibits a reticular structure. Fig. 11. Normal spermatid in further stage of development, situated near the lumen of a seminiferous tubule. The nucleus while still retaining its nuclear membrane stains nearly uniformly. Below, lying outside the nucleus is seen a chromatoid body and close to it a small darkly staining centrosome ; outside the latter a collar (mancliette) is recognizable. The cytoplasm which lies below the nucleus, is abundant and contains many small fatty masses together with the remains of the archoplasm; it exhibits a coarsely reticular structure. Fig. 12. Normal spermatid in more advanced stage of development, one of a collection attached to a cell of Sertoli lying on the basement membrane. The nucleus lias been converted into a Spermatozoon head at the base of which are seen two centro- somes, from one of which, almost in contact with the nucleus, the filament arises. The latter is covered with very fine darkly staining granules formed by mitochondria, and is surrounded by coarsely reticular cytoplasm, containing many fatty masses. Fig. 13. Cell of Sertoli situated close to the basement membrane of a semini- ferous tubule. The nucleolus, which exhibits a well-defined nuclear membrane, con- tains a moderate amount of chromatin arranged irregularly upon a linin network, a large nucleolus being also visible. The surface of the nucleus exhibits several clefts which extend some distance into the nucleoplasm, one of these being longitudinal. The cytoplasm is abundant, but its boundaries are only partly evident. Fig. 14. Spermatocyte of the first Order in spireme stage, situated nearer to the basement membrane than to the lumen of a seminiferous tubule. At the lower end of the nucleus is an intranuclear body, which lies at the lower part of the enlarged intranuclear vacuole, below which is some moderately stained material, the nature of which is not clear. Above the nucleus is an archoplasmic mass. The cytoplasm is tairly abundant and is granulär. 274 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold Fig. 15. Spermatocyte of the first Order undergoing necrosis, situated about 30 u from the basement membrane of a seminiferous tubule. The nucleus has lost its cha- racteristic outline, the nuclear membrane not being recognizable and the chromatin being distributed in masses presenting a mossy aspect. Ko nucleolus or intranuclear body is visible. The nucleus, as also the cytoplasm, is contracted, but can nevertheless be recognized to be that of a spermatocyte of the first order. The cytoplasm stains deeply by basic dyes, presenting a granulär appearance instead of the finely reticular eharacter usuallv observed. Fig. 16. Dividing spermatocyte of the first Order, undergoing necrosis, situated about 25 fi from the basement membrane of a seminiferous tubule. The cell has become diminished in size. A distorted spindle is recognizable, on the equatorial plane of which chromosomes altered in aspect are distributed. The cytoplasm presents a dense granulär appearance and stains deeply with basic dyes. Fig. 17. Degenerated spermatocyte of the first order situated about 15 /i from the basement membrane of a seminiferous tubule. This cell, diminished in size like that in the preceding Figure, can be identified by the remains of its spireme, which should be compared with that in Fig. 5. Ko nuclear membrane is present. The cyto- plasm is dense and granulär. Fig. 18. Spermatocyte of the first order in contact with the basement mem- brane of a seminiferous tubule. The nucleus contains three vacuoles, one of which, the smallest, is somewhat indistinctly seen. The nuclear chromatin, which is Condensed, is spread out over the vacuoles. The largest vacuole contains an intranuclear body, stained brown, the other two are empty. The cytoplasm, which is finely granulär, contains several large masses, staining with basic dyes, the nature of which is uncertain. Fig. 19. Dividing spermatocyte, situated within about 20 fi of the basement membrane of a seminiferous tubule. The cell which is of unusually large size exhibits irregulär and multipolar mitoses. One well defined spindle is seen, some of the fibres of which are directed upwards and towards the right, where another pole is indicated. Most of the chromosomes, which assume the form of rounded masses, are distributed upon the spindle fibres, but three groups and one single chromosome are not connected with these fibres. The cytoplasm is abundant and finely granulär. A cell of this type is the precursor of the multinucleated cell shown in the next Figure. Fig. 20. Large multinucleate cell, situated mid-way between the basement mem- brane and the lumen of a seminiferous tubule. In all two large and five small nuclei, embedded in the cytoplasm of the cell, are seen. The arrangement of the chromatin network of the nuclei should be compared with the appearance presented by normal nuclei in the various stages exhibited by the germinal cells. The cytoplasm of the cell mass is abundant, presents a coarse granulär structure and contains two archo- plasmic masses, together with a chromatoid body lying upon the larger nuclear mass. Ko vacuoles are seen. Fig. 21. Spermatocyte of the second order situated about 12 fi from the base- ment membrane of a seminiferous tubule. The cell which is of large size exhibits ami- tosis, the nucleus b?ing incompletely divided into two unequal parts by a deep cleft; indications of small clefts above and to the right are also recognizable. The arrange- ment of the chromatin of the nucleus resembles fairly closely that in spermatocytes of the second order (cp. Fig. 8). The cytoplasm is abundant and granulär; it contains an archoplasm and a chromatoid body, the latter being broken up into several fragments. Cell Changes in the Testis due to X Rays. 275 Fig. 22. Cell lying 15 u from the basement membrane. The characters of the ceU are so altered that it is not possible to identify it with certainty, but it resembles a spermatocyte of the second Order more than any other cell form. The nucleus con- tains a large vacuole completely surrounded by the remains of the nucleoplasm. Below is a black granule, contained in a small vacuole, completely embedded in the Condensed nuclear remains; the origin of this structure is uncertain. Free in the cytoplasm are two small granules derived from the chromatoid body. The cytoplasm, which is granulär in appearance, does not present any archoplasm. Fig. 23. Cell situated at the lumen of a seminiferous tubule. ? Altered spermato- cyte of the second order. A large archoplasmic vesicle is formed, to the left of which are seen the cup shaped remains of the nucleus still exhibiting a network arrangement of the chromatin. Below and to the left, situated in the cytoplasm, which is coarsely granulär, two darkly staining masses representing chromatoid bodies are seen. Lying upon the cup shaped nuclear remains is a small vesicle containing a central granule. Xo archoplasm is recognizable. Fig. 24. Large cell mass presenting many nuclei each containing a large vacuole ; it is situated about 25 ju from the basement membrane of a seminiferous tubule. The number of nuclei is altogether 9, but only 5 are represented. The nuclear chromatin, darkly stained, is spread out over the greater part, but not the whole of the surface of the vacuoles. In addition, there are about 12 smaller masses, of which only 9 are shown in the sketch. Some of these appear to be chromatoid bodies ; others may also be of the same nature. The cytoplasm, which is dark, is finely granulär. Fig. 25. Large multivacuolated cell mass, situated 15 u from the basement membrane of a seminiferous tubule. Five vacuoles of varying size are seen; the larger of these have obviously each arisen within a nucleus, the chromatin of which has been compressed to form a thin covering for the vacuole; the vacuoles are filled with clear structureless material presumably fluid. The cytoplasm, which is finely granulär and is degenerated, taking up basic dyes more readily than does healthy cyto- plasm, contains numerous darkly staining granules, presenting little evidence of structure. The granules shown in the sketch in connection with the largest vacuole lie outside the structureless material with which it is filled. Fig. 26. Spermatid situated about 15 u from the basement membrane. In the nucleus of this cell a large vacuole situated excentrically is completely embedded, the nuclear chromatin being considerably compressed. To the left is an archoplasmic mass, between which and the nucleus is an archoplasmic vesicle containing an intermediate body. Above, a chromatoid body is seen breaking up into small darkly stained frag- ments. The cytoplasm presents a granulär aspect and is shreddy at the edges. Fig. 27. Young spermatid, situated close to the basement membrane. An enlarged archoplasmic vesicle has pressed upon the nucleus, which has become cup shaped. Xo intermediate body is recognizable. Above and to the right an archoplasm is seen. Below and to the left several small granules are visible, probably representing a chromatoid body. The cytoplasm, which is granulär, presents a sharp outline. Fig. 28. Cell situated about 12 [x from the basement membrane. This cell is a spermatid with an enlarged archoplasmic vesicle compressing the nucleus, the chromatin of which is disposed as a darkly stained cup shaped mass lying below and to the left. Near this a small rounded mass, representing a chromatoid body, is seen surrounded by a clearer area. Close by is a smaller darkly stained granule. The cytoplasm is finely granulär. An archoplasm can be seen above and to the left. 276 J. 0. Wakelin Barratt and G. Arnold, Cell Changes in tlie Testis etc. Fig. 29. Degenerated spermatid lying close to tlie lumen of a seininiferous tubule. The spermatozoal liead is formed. but is degenerated and curled up in the cytoplasm wliicli is filled witli numerous fatty masses. Fig. 30. Seminiferous tubule thirtheen days after the application of X rays. All the seminal cells have disappeared. Extemally the basement membrane is seen. Distributed within the tubule are numerous nuclei of cells of Sertoli the cytoplasm of which forms a coarse framework, within the meshes of which fatty masses, more or less darklv stained witli osmic acid, are sparselv scattered. Xo definite lumen is present in the tubule. Fig. 31. Seminiferous tubule eleven days after the application of X rays. Tlie seminal cells have disappeared, tlieir place being taken by numerous fatty masses stained in varying degrees of darkness by osmic acid. The nuclei seen are those of cells of Sertoli, the cytoplasm of which forms a loose meshwork tliroughout the tubule. The lumen of the tubule has become obliterated. Fig. 32. Portion of a healthy seminiferous tubule for comparison witli the two preceding Figures. To the left the basement membrane is seen. To the right of this lie ths seminal cells, among which are recognizable spermatogonia (in contact witli the basement membrane) cells of Sertoli, spermatocytes of the first Order, spermatids and spennatozoa, the tails of the latter being free in the lumen of the tubule. Near the basement membrane large fatty masses are seen; towards the lumen of the tubule collections of small fatty globales lying within the cytoplasm of the spermatids are shown. Archiv für Zellforschung ßd VII G. Arnold dtl Verlag von Wühflm Engelmnnn ;n Leipzig Barrattu. Arnold. Li/Ji Anttv >'> n/jraus Arndt Jena, \rrhn’ für Zellforschung ßd. VW. Taf.XXX : • • • % •&£r / V> v (*• • v_- = I V \ **/ • % y-v* .« s 1 ^*4 ✓f ; K %/ s r + t Vtriag rcn. WiDidm Engtim/tm ir. Lrmzig. Wirrer u Winter, Fra/lJrfurt “fM Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione e nelle prime mitosi di segmentazione dell’ uovo dell’ Artemia sessuata di Cagliari (univalens) e dell’ uovo dell’ Artemia partenogenetica di Capodistria (bivalens). Del Dr. Cesare Artom. (Dali’ Istituto di Zoologia della R. Universita di Cagliari.) Con tavola XXV— XXVII. Introduzione. Come e noto le osservazioni di Brauer (5), hanno dimostrato per l’uovo dell’ Artemia salina di Capodistria, la possibilitä di una fecon- dazione autogamica tra pronucleo dell’ uovo e secondo globulo polare. E, siccome ciascuno di questi contiene 84 cromosomi, cosi il Brauer presuppone, che da questa sorta di atto fecondativo, si sviluppino Artemie a 168 cromosomi. Nella maturazione poi delle cellule germinative di tali Artemie, avverrebbe la riduzione nel numero dei cromosomi: si com- prende quindi come negli oociti delle Artemie a 168 cromosomi, debbano comparire 84 tetradi. La massima parte delle uova di Artemia, si sviluppa perö (secondo Brauer) non giä per fecondazione autogamica, ma invece nel modo normale, come si sviluppano tutte le uova a partenogenesi cosidetta obbligatoria; e cioe dopo la formazione e l’emissione del solo primo globulo polare. Evidentemente da uova di tal genere devono svilupparsi Artemie a 84 cromosomi. I cromosomi perö di queste Artemie devono presupporsi bivalenti. Infatti, siccome tutti gli oociti di Artemia (se- condo Brauer) contengono 84 tetradi, cosi, se viene emesso solo il primo globulo polare, devono rimanere nell’ uovo 84 diadi. 278 Cesare Artom In conclusione quindi secondo Brauer la massa totale di sostanza cromatica risulta essere uguale, sia per le uova che si sviluppano per fe- condazione autogamica, sia per le uova che si sviluppano in modo normale dopo l’emissione del primo globulo polare. II numero dei cromo- somi invece, risulterä essere diverso: e cioe le uova e gli embrioni di Artemia conterranno nel primo caso 168 cromosomi semplici: le uova e gli embrioni di Artemia conterranno invece nel secondo caso 84 cromo- somi bivalent!. Le cellule germinative delle Artemie a 84 cromosomi bivalenti, non subirebbero poi, a differenza delle cellule germinative delle Artemie a 168 cromosomi semplici, la riduzione nel numero dei cromosomi. Ciö non ostante, il Brauer osserva che anchc negli oociti delle Artemie a 84 cro- mosomi, appaiono 84 tetradi. Per spiegare l’origine di queste tetradi, e necessario ammettere che durante tutto il corso dell’ ontogenesi, i cromo- somi bivalenti delle Artemie a 84 cromosomi permangano scissi nei loro primitivi componenti, senza che mai riescano a fondersi in un' unica massa di cromatina. Ed in seguito nella maturazione dell’ uovo di tali Artemie gli 84 cromosomi bivalenti, raddoppiando ciascuno la propria massa di cromatina, diventerebbero quadrivalenti. In conclusione, secondo Brauer, l’uovo dell’ Artemia salina diCa- po di stria, matura in modo ben diverso dalle altre uova partenogene- tiche. Mentre invece per un uovo di un organismo come V Artemia salina di Capodistria a partenogenesi indefinita, era da presupporsi uno Schema tipico di maturazione di uovo partenogenetico. Successivamente Petrunkewitsch (17) dopo avere osservato che 1’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria e di Odessa emette solo il primo globulo polare, interpreta le figure del Brauer, in cui viene de- scritta la fecondazione autogamica tra pronucleo dell’ uovo e secondo globulo polare, como figure di uova patologiche. Petrunkewitsch infine concordemente a Brauer considera come quadrivalenti gli 84 cro- mosomi della vescicola germinativa dell’ uovo di Artemia. Infine recentemente Fries (6) studiö la maturazione dell’ uovo partenogenetico dell’ Artemia salina di Odessa. Egli, comparando i primi stadii dell’ oogenesi dell’ Artemia, con i primi stadii dell’ oogenesi di Branchipus pisciformis (di cui le uova devono essere fecondate), mentre osserva negli oociti di Branchipus la fase di sinapsi e la susseguente riduzione nel numero dei cromosomi, esclude invece che ciö possa avvenirc per gli oociti di Artemia. Di conseguenza nella vescicola germinativa dell’ uovo di Artemia, egli osserva 84 cromosomi a diade e successiva- mente l’emissione del primo globulo polare. Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle rnitosi di maturazione et.\ 270 La maturazione dell’ uovo partenogenetico di Artemia e cosi (se- condo le piü recenti rieerche) ricondotta al tipo di maturazione di tutte le altre uova partenogenetiche : ed il numero dei cromosomi dell’ Artemia salina partenogenetica di Odessa e stabilito essere sempre 84 e mai in nessun caso 168. Le deduzioni di Fries debbono essere poi estese an che all’ Artemia salina di Capodistria, che sappiamo avere normalmente lo stesso nu- mero dei cromosomi dell 'Artemia salina di Odessa e in cui per l’appunto, a differenza di questa, la partenogenesi non e mai turbata dalT apparire della sessualitä. Ad ogni modo le presenti rieerche hanno anche lo scopo di confermare per F uovo dell’ Artemia di Capodistria, quanto Fries ebbe ad osservare per 1’ uovo dell’ Artemia di Odessa. Ma essenzialmente con queste rieerche mi propongo di stabilire la diversitä di origine e di costituzione della sostanza cromatica dell’ uovo di due specie cosi vicine tra loro da potere essere morfologicamente confuse l’una coli’ altra. Diversitä di origine e di costituzione, che implica necessariamente, una profonda divergenza nel modo di maturazione delle cellule germinative, e di conseguenza: nell’ un caso la partenogenesi, e nell’ altro la fecondazione. Queste rieerche hanno infine lo scopo di decidere, se per il numero dei cromosomi V Artemia salina di Capodistria e, rispetto all’ Artemia salina di Cagliari, tetravalente como dimostrerebbero le rieerche di Brauer, oppure solamente bivalente, come dimostrerebbero le rieerche di Fries sulT Artemia di Odessa. E per l’appunto, avendo queste mie rieerche confermate le deduzioni di Fries, V Artemia salina di Cagliari, appare legata coli’ Artemia salina di Capodistria, con quello stesso rapporto nel numero dei cromosomi, con cui sono legate in qualche caso, sia tra gli animali sia tra i vegetali, le due specie immediatamente vicine. Di piü ancora, come tra i vegetaü dei genere Alchemilla, Antennaria, Hieracium ect., (7 e 24) awiene che la specie a numero doppio di cromosomi, si riproduce esclusivamente per apogamia od aposporia, od anche per partenogenesi, senza cioe che intervenga atto fecondativo; cosi awiene per la specie di Artemia di Capodistria, a numero doppio di cromosomi la quäle come si e detto e per l’appunto indefinitamente partenogenetica. Per queste considerazioni e per altri fatti giä accennati (3), credo opportuno dedurre quanto Gates (7) ha dedotto in un suo recente lavoro sulle cellule germinative e sulle cellule somatiche dell’ 0. gigas (un mu- tante dell’ 0. Lamarckiana ): di valutare cioe ugualmente il fatto dei raddoppiamento dei numero dei cromosomi dell’ Artemia 'partenogenetica 280 Cesare Aitom di Capodistria; e di considerare quindi tale fatto, come il risultato di un fenomeno evolutivo dell’ Artemia sessuata di Cagliari a numero rainore di cromosomi. Materiale. Tecnica e generalitä. L 'Artemia salina di Cagliari proviene dai bacini salanti delle saline di Cagliari. Le Artemie vennero raccolte nei mesi di Maggio e Giugno in acque a concentrazione dagli 8° ai 12° B. e subito fissate ed incluse. L’ Artemia salina di Capodistria proviene da pozzanghere a salse- dine varia, che si formano nelle saline di Capodistria, Raccolsi, fissai ed inclusi io stesso il materiale nel settembre 1909 durante un mio sog- giorno di circa un inese alla stazione Zoologica di Trieste. Debbo i piü vivi ringraziamenti al Direttore Sigr. Prof. C. Cori. per l’ospitalitä con- cessami. Come liquido fissatore usai quasi sempre il sublimato picro- acetico a freddo: ottenni qualche altra volta anche ottimi risultati usando come fissatore una soluzione di For mol-picro-acetico. Le sezioni vennero quasi sempre colorate con TEmatossilina di Heiden- hain e differenziate successivamente con allume di ferro. Come coloranti plasmatici adoperai l’Eosina molto diluita con acqua, oppure il Bor- deaux R, Altri coloranti (Emallume, Ematossilina di Delafield, Safranina) vennero piu-e usati allo scopo di controllare i risultati otte- nuti con TEmatossilina ferrica. Con questo colorante perö, usando la massima cura nel differenziare, si ottengono i migliori risultati. I cro- mosomi cioe, risultano sempre perfettamente risolvibili, perche, colorati in nero intenso, essi spiccano coi loro contorni netti e decisi sulla massa di protoplasma. Con qualunque altro colorante risulta invece sempre una grande imprecisione nei dettagli di struttura e di forma dei singoli cromosomi. Nel presente lavoro si e dovuto trascurare lo Studio delle prime fasi di maturazione delTuovo delle due Artemie, perche il materiale non si prestava per ottenere delle figure ciliare su tali questioni cosi contro- verse. I cromosomi incominciano cosi ad essere studiati quando essi sono giä disposti nella piastra equatoriale del l°fuso di direzione. Parecchie fasi relative poi alla maturazione delTuovo dell 'Artemia salina di Cagliari e che non erano state descritte nel mio precedente lavoro (2) vengono qni raffigurate. Come pure sono qui raffigurati i centrosomi e i centrioli delTuovo delle due Artemie. Questi Ultimi non erano stati sino ad ora messi in evidenza ne da me ne da altri; e (come vedremo) uguali nelTaspetto, essi sono perö diversi per la loro origine. Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 281 Nelle figure riportate, gli stessi stadii di sviluppo dell’ uovo delle due Artemie, sono sempre ugualmente ingranditi: data questa perfetta corrispondenza nelT ingrandimento, le differenze di forma e di grandezza dei cromosomi delle due Artemie, nei varii stadii della maturazione dell’uovo, sono rese evidenti a prima vista. Parte speciale. Le tetradi nella vescicola germinativa dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Corne e noto 21 e il numero ridotto dei cromosomi dell’ uovo dell’ Ar- temia salina di Cagliari: l’uovo di tale Artemia viene normalmente fe- condato dallo spermatozoo. La fig. 1 rappresenta le 21 tetradi della vescicola germinativa di un uovo, giä disposte in piastra equatoriale. Ciascuna tetrade e costi- tuita di 4 granuli di forma elittica a due a due piü intimamente uniti tra loro. La tetrade e ben definita solamente quando i quattro granuli che la costituiscono sono tutti perfettamente giacenti in uno stesso piano. Se ciö non avviene, un granulo della tetrade copre in tutto o in parte il granulo corrispondente: in tal caso (ed e il piü frequente) le tetradi possono apparire come delle grosse diadi. Non mi e stato possibile stabilire come prendano origine le tetradi stesse durante l’oscuro fenomeno della riduzione dei numero dei cromo- somi. Comunque avvenga tale fenomeno, sta il fatto che nella prima divisione di maturazione vengono allontanate le diadi e che nella seconda divisione, viene successivamente separato l’uno dall’altro, ciascun cromo- soma delle diadi rimaste nell’ uovo dopo l’emissione dei 1° globulo polare. Le tetradi sono poi piü evidenti quando esse stanno disposte nel 1° fuso di direzione (fig. 2), perche in tal caso ciascuna coppia di granuli e rivolta verso il rispettivo polo dei fuso : tutti e quattro i granuli della tetrade, giacciono cosi in un sol piano. Sulla quadrivalenza dei 21 cromosomi dell’ oocito dell’ Artemia salina di Cagliari, non puö cosi essere elevato nessun dubbio. Le tetradi invece pare non sieno altrettanto evidenti nelle uova di altri crostacei inferiori (6, 11, 13) sebbene anche per queste uova, avvenga di certo come nell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari, la riduzione nel numero dei cromosomi, l’emissione dei due globuli polari e la successiva fecon- dazione. Nella fig. 3 e rappresentata poi una vescicola germinativa giä raf- figurata nel mio precedente lavoro. In questa vescicola germinativa, Archiv f. Zellforschung. VII. 19 282 Cesare Aitom non e awenuta la riduzione nel numero dei cromosomi; invece di aversi cosi 21 tetradi, si hanno 42 cromosomi che io apprezzo come diadi. Evi- dentemente un uovo di tal genere puö emettere solamente il 1° globulo polare: e se awiene questa divisione di maturazione, rimane nell’ novo il numero normale dei cromosomi. Un uovo di tal genere (dato questo comportamento della sostanza cromatica durante le fasi di maturazione), potrebbe anche essere partenogenetico. Anche di fronte ai risultati sempre negativi delle mie esperienze, (1) non e da escludere cosi, che qualche rarissima generazione partenogenetica di Artemia pure a 42 cromosomi, possa coesistere inCagliari accanto alle normali generazioni sessuate. La fig. 4 rappresenta poi un’ anafase dei 1 ° fuso di direzione, in cui i cromosomi si sono appena allontanati dalla piastra equatoriale, e sono ancora tra loro uniti da filamenti forse di linina. In tale stadio il fuso appare molto dilatato ; esso non ha ancora assunto quella forma regolare quäle e data invece osservare in uno stadio successivo (fig. 5). I cromo- somi sono qui regolarmente disposti ai margini di due piastre elittiche quasi a forma di corona. In un altro stadio invece (fig. 6) i cromosomi sono sparsi su tutta la superfice delle due piastre: essisono perfettamente risolvibili, specialmente nella piastra inferiore in cui si contano 21 diadi molto evidenti. Xella fig. 7 poi le due piastre di cromosomi, disposte secondo due corone si sono giä allontanate V una dalT altra e sta cosi per essere emesso il 1° globulo polare nel modo giä descritto nel mio precedente lavoro. Il primo globulo polare appena emesso (fig. 8) e di forma tondeggiante, con i cromosomi raggruppati in un’ unica massa. In esso il protoplasma appare abbastanza omogeneo : esso e solo differenziato alquanto attorno alla massa di cromatina. Presso la base dei globulo stesso, notasi poi una piccola sfera di protoplasma leggermente colorata coli’ Ematossi - lina ferrica e che e forse da considerarsi come il resto dei fuso. Emesso il 1° globulo polare, i cromosomi a diade rimasti nella vescicola germinativa, si dispongono immediatamente in fuso per l’emissione dei 2° globulo polare (fig. 9). In una anafase avanzata dei 2° fuso di dire- zione, i cromosomi sono poi disposti secondo due corone piü piccole, simili perö a quelle che si osservano negli stessi stadii dei 1 ° fuso di di- rezione (fig. 5). Xella fig. 11 il 2° globulo polare e giä formato, ma non ancora emesso ; la cromatina rimasta nell’ uovo e ancora bene evidente, mentre in uno stadio successivo (fig. 12) la cromatina rimasta nell’ uovo, e giä entrata Aiialisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione cct. 283 nel cosidetto stadio di riposo, ed essa appare giä limitata dal resto del protoplasma da una sottile membrana nucleare. Infine il 2° globido polare viene emesso fuori dall’ uovo (fig. 13). Esso e in grandezza all’ incirca la metä del 1° globulo polare (fig. 8) appunto perche contiene la metä di sostanza cromatica. Successivamente il pronucleo femminile dopo avere assunto una forma sferica, e un’ apparenza quasi perfettamente acromatica, si porta verso il centro dell’ uovo (come ho raffigurato nel mio precedente lavoro). L’uovo e cosi pronto per essere fecondato. Come si vede chiaramente, l’uovo dell’ Artemia salina di Cagliari emette in modo del tutto regolare il 1° e il 2° globulo polare come tutte le uova che devono essere fecondate. Centriolo e centrosoma spermatico nella fecondazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Dopo le ricerche di Meves (15), di Vejdowsky (23) ect. si considera attualmente il centriolo come l’unica parte della sfera permanente in tutte le cellule anche durante il cosidetto stato di riposo. Ed il Vej- dowsky ammette che durante il periodo preparatorio della cariocinesi, «die Centroplasmen nur durch die Tätigkeit der Centriolen her vor gerufen werden können« (23, p. 80). Dati questi nuovi con- cetti, si comprende come la teoria di Boveri sulla fecondazione sia oggidi alquanto modificata. Si ammette cioe (12 e 10) che il solo centriolo spermatico (in definitiva la parte centrale del centrosoma di Boveri) entrato collo spermatozoo nell’ uovo, presieda colla propria attivitä fisiolo- gica alla formazione delle varie zone concentriche di periplasma e dei filamenti asteroidi che costituiscono il cosidetto aster spermatico, mentre il centriolo ovarico normalmente inattivo degenererebbe durante le fasi di maturazione dell’ uovo. Tranne poche eccezioni (16), quasi tutti gli autori (10) sono dunque concordi nel ritenere che il centriolo spermatico dia in definitiva l’impulso a tutti quei processi di assimilazione che conducono le nucleine e le varie altre parti di sostanza vivente conte- nute nell’ uovo, ad assimilare, a raddoppiarsi e a dividersi. Ed il Vej- dowsky per esempio, non esita ad ammettere che il centriolo spermatico intanto che cresce, spanda attorno a se «eine fermentative Tätig- keit« prima »auf das umliegende Cytoplasma«, poi »auf die Substanzen der secundären Centroplasmen«. I filamenti asteroidi possono poi spiegarsi, secondo il Vejdowsky, »auf mechanischem Wege als Diffusionsströmungen« (p. 82). Le recenti ricerche sulla in* 284 Cesare Artom partenogenesi artificiale, non sono poi in contraddizione con la sopra- esposta teoria fisiologica della fecondazione. E cioe i reagenti chimici impiegati dal Loeb (14) talyolta avrebbero la proprietä di stimolare l’attivitä normalmente latente del centriolo ovarico, e quindi darebbero luogo alla formazione di un aster dal quäle poi per divisione prenderebbero origine due centrosfere con centriolo, simili perfettamente a quelle che si osservano nella fecondazione normale (9) e (25). Normalmente perö pare che i reagenti chimici adoperati dal Loeb, attivino la formazione asso- lutamente ex novo di un aster dal quäle provengono in definitiva due centrosfere pure perfettamente normali (19 Tav. VIII, fig. 13) in mezzo alle quali pare perö non esista assolutamente il centriolo (8 p. 300). In complesso da una lunga serie di esperienze e di osservazioni pare che si possa ammettere in conclusione che nel centriolo spermatico vi sieno delle sostanze specificamente attive e di un’ attivitä chimica identica a quella dei reagenti adoperati nelle esperienze sulla partenogenesi artificiale. L’eccitamento allo sviluppo di un uovo, come giä aveva sostenuto Boveri sin dal 1892, avrebbe la sua causa in definitiva in una sostanza chimica che viene portata nell’ uovo dallo spermatozoo. Ciö premesso, per quanto riguarda anzitutto il centriolo ovarico dell’ Artemia di Cagliari, come ho giä fatto notare (2), si osserva in qualche raro caso nel mezzo dell’ uovo, un centriolo ovarico collocato al centro di una sfera di centro- plasma a margini bene delimitati. Concentricamente a questa sfera possono organizzarsi due altre zone di protoplasma differenziato. Normalmente perö il centriolo ovarico dell’ Artemia di Cagliari non e visibile ; tant' e che nelle divisioni di maturazione dell’ uovo non e mai dato osservare ai poli delle varie figure mitotiche, ne centriolo ne tanto rneno sfere raggiate di protoplasma. E come ho giä fatto notare, il pro- nucleo femminile divenuto vescicoloso e perfettamente acromatico, emigra al centro dell’ uovo, senza che attorno ad esso, si noti mai traccia di ir- radiazione protoplasmatica, Credo quindi che il centriolo ovarico (se esiste) per la sua estrema piccolezza sfugga all’ osservazione ; e che esso in ogni modo debba considerarsi nei casi normali, come fisiologicamente inattivo1). — Per quanto riguarda poi il processo della fecondazione, e cioe l’en- trata dello spermatozoo nell’ uovo, rimando senz’ altro al mio precedente i) L’attivitä fisiologica del centriolo ovarico (quasi si trattasse di uova parteno- geneticlie) presumibile, come si e visto, per qualclie rarissimo uovo dell’ Artemia salina di C a g 1 i a r i (2, p. 504) potrebbe essere messa in relazione col fatto che per l’appunto per qualche rarissimo uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. la maturazione pare che avvenga come per le uova destinate a svilupparsi partenogeneticamente (fig. 3). Analisi comparativa della sostanza croraatica nelle mitosi di maturazione ect. 285 lavoro. In seguito lo spermatozoo, entrato nell’ uovo, si trasforma in un nucleo vescicoloso in cui la cromatina appare suddivisa in minutissime particelle. In tale stadio il pronucleo maschile e pronto ad emigrare al centro dell’ uovo, ove per l’appunto trovasi normalmente di giä il pro- nucleo femminile. Bene evidente accanto al pronucleo maschile osser- vasi poi il centriolo spermatico, il quäle in tale stadio ha giä or- ganizzato attorno a se le varie sfere di protoplasma a struttura raggiata, l’insieme delle quali costituisce per l’appunto il cosidetto aster spermatico. Successivamente il pronucleo maschile col proprio aster raggiunto il centro dell’ uovo (fig. 15) e assai prossimo a prendere contatto col pro- nucleo femminile. Infine nelle fig. 16 e 17 i due pronuelei sono a con- tatto 1’ uno dell’ altro. In tale stadio le varie sfere di protoplasma raggiato attornianti il centriolo sono cresciute di molto. Tra queste sfere di proto- plasma se ne distingue anzitutta una costituita di protoplasma a struttura assai finemente raggiata (centroplasma). Nel centro di questa sfera sta il centriolo. Concentricamente a tale sfera (che comsponde io credo al centrosoma di Boveri) sono disposte poi altre due zone di protoplasma a struttura raggiata molto evidente, di cui l’interna appare piii chiara di quella esterna. Questa zona esterna si diffonde poi raggiatamente tra i granuli di vitello. Tutto questo sistema di zone di protoplasma differenziato a struttura raggiata attornianti il centriolo, costituisce la cosidetta astrosfera. Da notarsi poi che in tale stadio, prima il solo pronucleo maschile, e poi ambedue i pronuelei, lianno le membrane nu- cleari fortemente coartate, quasi che dall’ intemo di essi fosse uscito violentemente una certa quantitä di liquido. Comunque debba inter- pretarsi tale coartazione la quäle potrebbe anche essere artificialmente prodotta dai reagenti, in seguito i due pronuelei (come ho giä descritto) perfettamente accostati, assumono una forma regolare arrotondata ed appaiono quasi perfettamente acromatici. La divisione dell’ astrosfera non fu poi potuta seguire. Credo perö che tale divisione avvenga subito dopo che i due pronuelei si sono acco- stati. Il fatto si e che quando ancora i due pronuelei sono allo stato di riposo, le due astrosfere sono giä bene costituite; esse si trovano giä ai due poli opposti e sta per organizzarsi il l°fuso di segmentazione. R’as- sumendo, il processo della fecondazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari e molto simile a quello descritto dal Rückert per il Cyclops strenuus (20). Esso non si discosta da tutti i casi normali di fecondazione e cioe: il centriolo fisiologicamente attivo, atto ad organiz- zare attorno a se le varie sfere eoncentriehe di protoplasma 286 Cesare Artom e atto ancora, dividendosi, a dove origine alle due astrosfere del 1° fuso di segmentazione, viene portato nell’ uovo dallo spermatozoo. Le prime mitosi di segmentazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Nelmio precedente lavoro sono descritte parecchie fasi relative alTunio- ne dei due pronuclei. Come e giä stato fatto notare (2 fig. 33) anche quando il 1° fuso di segmentazione e completamente costituito, la croma- tina paterna appare ben distinta dalla eromatina materna. Cosl pure nelle piastre equatoriali dei primi fusi di segmentazione, i cromosomi di ciascun pronucleo sono ragruppati in due masse ben distinte, separate anzi l’una dall’ altra da una zona di protoplasma a finissimi granuli. I 42 cro- mosomi di questi primi fusi di segmentazione sono poi a forma di semiluna e variano notevolmente l'uno dall’ altro specialmente per dimensione (fig. 18, 19, 20). In complesso pare si possa dedurre, che i cromosomi di ciascun pronucleo trovino i proprii omologi nei cromosomi dell’ altro pronucleo. Si tratterebbe cosi di una doppia serie di cromosomi omologi: 21 di origine maschile e 21 di origine femminile. Tutte le cellule deH’Jr- temia salina di Cagliari sia quelle somaticlie, sia quelle germinative, contengono cosi metä eromatina paterna e metä eromatina materna. Nelle cellule germinative poi durante il periodo della maturazione a wie ne il fenomeno della riduzione del numero dei cromosomi. Questo fenomeno, che secondo i concetti moderni e da ricondursi per l’appunto ad una fusione piü o meno intima delle particelle dei cromosomi omologi, e quindi nel caso dell' Artemia salina di Cagliari, come in tutti i casi di specie sessuate, in istretta dipendenza coli’ origine per atto fecondativo del primo fuso di segmentazione. E cioe nelle cellule germinative durante il cosidetto stadio di sinapsi i cromosomi maschili. per una specie di affinitä con i corrispondenti cromosomi femminili, si puo ammettere che si uniscano insieme: di qui la riduzione nel numero dei cromosomi, la comparsa delle tetradi e le due successive divisioni di matmazione. Dati tutti questi fenomeni assai complessi, ma tutti intimamente collegati l’uno coli’ altro, solamente con l’atto fecondativo puö essere infine rista- bilito nell' uovo il numero normale dei cromosomi. Nella fig. 21 e poi rappresentata un‘ anafase avanzata del 1° fuso di segmentazione. L’uovo non e ancora diviso: i cromosomi si sono perö giä allontanati dalla piastra equatoriale e stanno per costituire i nuclei dei due primi blastomeri. In tre sezioni consecutive delle quali Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 287 una sola e qui riportata, sono per l’appunto contenuti 84 cromosomi che verranno ripartiti in numero di 42 per ciascun blastoraero. Nella fig. 22 e poi rappresentato un primo fuso di segmentazione visto di profilo, nel quäle i filamenti del fuso non sono ripartiti in due f asci ben distinti come nella fig. 33 del mio precedente lavoro (2) : i due pronuclei sono cioe perfettamente fusi insieme e formano un unico fuso di segmentazione. I filamenti del fuso appaiono poi costituiti di sostanza ben diversa e ben distinta dalla sostanza, che disposta raggiatamente secondo varie zone concentriche, costituisce le due grandi astrosfere. Nelle fig. 23 e 24 sono poi raffigurati due casi abbastanza tipici di polispermia. In tali figure i centrioli non sono visibili, e neppure vi e traccia di astrosfere. Sono invece bene evidenti i filamenti dei varii fusi. Per questi filamenti nel caso rappresentato nella figura 23, paxe che esistano almeno 6 punti di inserzione. L’origine di tali poliaster e da attribuirsi, io credo, a casi di poli- spermia e precisamente ad una divisione anomala di varii centrioli sper- matici. In tali figure la cromatina appare filamentosa invece che a gra- nuli; essa e distribuita nel poliaster della fig. 23 in quattro fusi princi- pali divisi in due coppie, per ciascuna delle quali vi e un punto comune di inserzione dei filamenti del fuso. Altri fasci fusoriali secondarii legano poi insieme i 4 fusi principali. Nella fig. 24 e poi rappresentato un triaster tipico. La sostanza cromatica in istadio di anafase e ripartita in tre fusi. Per quanto non sia possibile analizzare la cromatina di tale triaster io credo ch’esso possa considerarsi come un caso tipico di dispermia. Anche in questo caso, come pare avvenga per le uova dispermiche di Echinus, e awenuto probabilmente che due nuclei spermatici si sono fusi col pronucleo fem- minile. La figura tripolare deriverebbe poi dal fatto che dei due centrioli spermatici presenti nell’ novo, uno solo si sarebbe diviso (4). Le segmentazioni anormali dell’ uovo dell 'Artemia diCagliari sono perö assai rare ; generalmente l’uovo, dopo avere emesso i due globuli polari, si segmenta con tutta regolaritä. — Come e noto la segmentazione e totale ; la fig. 25 rappresenta per l’appunto uno dei nuclei dei due primi blastomeri, in cui i 42 cromosomi sono disposti secondo una piastra equa- toriale. La maturazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Fries (6) studiando gli oociti giovani dell’ Artemia salina parteno- genetica di Odessa, constata la presenza di 84 filamenti di cromatina; 2 88 Cesare Artom all’ incirca 84 cromosomi egli trova negli oogoni e nelle celliile somatiche di tale Artemia ; negli oociti in accrescimento egli non osserva lo stadio di sinapsi ed infine nelle piastre equatoriali del 1° fuso di direzione egli osserva 84 cromosomi a diade. Giustamente egli conchiude ehe nell’ oocito dell’ Artemia, partenogenetica di Odessa, non vi e riduzione nel numero dei cromosomi. Le mie osservazioni suH’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria, incominciano quando i cromosomi sono nella vescicola germinativa giä disposti secondo la piastra equateriale del 1° fuso di direzione. In tale stadio (fig. 26) i cromosomi sono tutti perfettamente risolvibili. Essi, in numero di 84, sono molto diversi l’uno dall' altro per forma e per grandezza. Inoltre ancora, essi sono giä visibilmente doppi; la divisione longitudinale che separerä in due parti ogni singolo cromosoma, non e perö ancora cosi evidente come negli stadii successivi. Kisulta cosi come per Y Artemia di Odessa, che i cromosomi degli oociti dell’ Artemia di Capo- distria non sono per nulla formati di quattro granuli come vorrebbero le osservazioni di Brauer. Infatti colorando con diversi coloranti, ma specialmente coli’ Ematossilina, e spingendo il differenziamento con l’allume di ferro sino agli estremi limiti, non ho mai potuto osservare neppure una sola volta che i cromosomi abbiano la parvenza di essere tetravalenti. Mentre invece usando gli stessi metodi citologici, la tetra- valenza risulta, come si e visto chiara e indiscutibile per i cromosomi della vescicola germinativa dell’ uovo dell’ Artemia di Cagliari. Escludo quindi in modo assoluto che i cromosomi degli oociti dell’ Artemia salina di Capodistria sieno foggiati a tetrade e concordemente con Fries ritengo che anche per tale Artemia, manchi la fase di sinapsi e la susseguente riduzione nel numero dei cromosomi. In uno stadio susseguente (fig. 27) gli 84 cromosomi della vescicola germinativa, appaiono in modo molto evidente divisi longitudinalmente ; e per quanto riguarda la loro forma, si rileva ch’ essi sono in ciascuna diade a forma di semiluna. Successivamente i cromosomi si dispongono in un fuso nel modo descritto sia da Brauer, sia da Fries. Xelle fig. 28, 29 e 30 e per l’appunto descritta qualche fase reiativa a questa prima ed unica divisione di maturazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Ai poli dei varii fusi non ho mai osservate le grosse sfere descritte da Petruxkewitsch e da Fries, ed inoltre non ho mai potuto scorgere traccia ne di centrioli ne di zone raggiate di proto- plasma. Per quanto riguarda poi la formazione e l’emissione del 1 0 globulo polare, rimando senz’ altro al lavoro del Brauer in cui queste fasi sono ampiamente raffigurate. Vi e solo da notare che in tale lavoro siccome Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 289 i cromosomi prima dell’ emissione del globulo polare sono raffigurati come tetradi, cosi i cromosomi che rimangono nell’ uovo dopo tale emissione, sono raffigurati como diadi. Come e giä stato detto, io ritengo invece che i cromosomi che rimangono nell’ uovo dopo 1’ emissione del 1 ° globulo polare, sieno cromosomi semplici. In nessun caso ho poi potuto osservare quello che Brauer inter- preta come emissione del 2 ° globulo polare. Al riguardo conviene notare perö che la formazione di questo secondo globulo polare e raffigurata dal Brauer unicamente nella fig. 47. E le figure in cui viene descritta la fusione del pronucleo femminile col 2° globulo polare hanno poi tutta l’apparenza di figure anormaü. Credo quindi che i nuclei raffigurati dal Brauer in procinto di fondersi insieme sieno da considerarsi come il risultato di un processo cariocinetico anormale avvenuto durante le fasi di maturazione dell’ uovo. Per l’appunto sono state descritte recente- mente per qualche uovo partenogenetico ( Nematus ribesii, Rhodites rosae ) le due divisioni di maturazione e l’emissione dei due globuli polari, in un modo che ricorda singolarmente le divisioni di maturazione descritte dal Brauer. Ed anzi lo Schleip (21) non esita di paragonare queste seconde divisioni di maturazione di uova partenogenetiche, in cui non e avvenuta la riduzione nel numero dei cromosomi, alle secondi divisioni, che secondo Brauer potrebbero qualche volta awenire per l’uovo partenoge- netico dell’ Artemia di Capodistria. Queste seconde divisioni, piuttosto che divisioni normali, a me paiono dovute ad una specie di sgreto- lamento nella massa di ciascun cromosoma; e non credo quindi che questi pochi casi, probabilmente atipici possano infirmare la legge generale, che cioe: se non avviene il fenomeno della riduzione nel nu- mero dei cromosomi e se quindi non avviene la formazione delle tetradi (che all’ esame citologico possono poi essere piü o meno evidenti) non puö intervenire la seconda divisione di matu- razione. In conclusione, concordemente col Petrunkewitsch, ritengo come patologici per l’uovo dell’ Artemia di Capodistria, sia i casi di emisssione del 1° globulo polare, sia i casi di copulazione di questo globulo col pronucleo dell’ uovo. Qualche volta avviene poi di osservare nelle uova dell’ Artemia salina di Capodistria che il pronucleo femminile ha assunto un aspetto vesci- coloso (fig. 35, 36). Questi nuclei vescicolosi alle volte appaiono strozzati nel mezzo (fig. 34), qualche altra volta essi sono allungati e fortemente incurvati a forma di U. In quest’ ultimo caso, sezionando trasversal- mente le due brauche del nucleo, appaiono in sezione due nuclei rotondi ed accostati (fig. 37). Se si volesse ammettere che questi nuclei vesci- 290 Cesare Artom colosi, possano strozzarsi nel mezzo in modo completo, potrebbero prendere origine cosi due nuclei tondeggianti e perfettamente indipendenti. Se questi nuclei, risultato perö sempre di una divisione atipica, si dispongono poi in un fuso, si comprende come possa prendere origine una figura come quella disegnata dal Brauer (fig. 44) in cui in realtä si osserva quanto si osserva nei fusi delle uova fecondate, e ciö Findipendenza tra la croma- tina di ciascun pronucleo. II centrosoma dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Dopo un certo periodo di tempo, emesso il 1° globulo polare, la cromatina del pronucleo femminile entra nel cosidetto stadio di riposo, nel modo ampiamente descritto dal Brauer. E successivamente osser- vasi che il pronucleo femminile, divenuto tondeggiante e quasi acromatico, e bene delimitato da un membrana nucleare. Sino a questo punto dell’ evo- luzione delFuovo, non e possibile mettere in evidenza il centriolo ovarico, il quäle, molto probabilmente per la sua piccolezza rimane nascosto in mezzo ai granuli di vitello e sfugge cosi all’ osservazione. Appena perö il pronucleo femminile incomincia la sua emigrazione verso il centro dell’ uovo, si osserva che e venutaformandosi un’ astr osf er a precisamente identica a quella che e andata organizzandosi attorno al centriolo spermatico nella fecondazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari (fig. 31). La sfera di protoplasma omogeneo attorniante il centriolo corrisponde al centrosoma di Brauer, e da esso si diparte una zona raggiata di proto- plasma nella quäle, precisamente come nell’ astro sfera giä descritta per l’uovo dell’ Artemia di Cagliari, si differenziano due altre zone: una piü chiara (interna) e una piü oscura (esterna) dalla quäle si dipartono raggiatamente insinuandosi tra i granuli di vitello i filamenti asteroidi (fig. 32). La dmsione del centrosoma di Brauer e poi descritta ampiamente nel suo lavoro, e ad esso rimando anche per la descrizione della messa in fuso della sostanza cromatica. Brauer osserva perö in genere la divisione della sfera di centroplasma (centrosoma) prima che il pro- nucleo abbia raggiunto il centro dell’ uovo : secondo le mie osservazioni invece risulta che di frequente la astrosfera e ancora indivisa, mentre il pronucleo si trova giä al centro dell’ uovo (fig. 32). In conclusione quindi, a differenza dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari, esiste nell’ uovo dell’ Artemia partenogenetica di Capodistria un centriolo ovarico fisiologicamente attivo e che e destinato dividendosi a presiedere al 1° fuso di segmentazione. Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 291 Le prime mitosi di segmentazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Appena che l’astrosfera si e divisa nel modo descritto da Brauer, la cromatina del pronucleo incomincia ad organizzarsi in cromosomi coin- patti. In questa profasi del primo fuso di segmentazione la membrana nucleare e ancora bene evidente (fig. 33). Successivamente, scomparsa questa membrana, i cromosomi si dispongono in un fuso che nel suo complesso, come rilevasi dalle figure contenute nel lavoro del Brauer, e simile a quello che osservasiper 1’ uovo dell’ Artemia salina diCagliari. — Nelle piastre equatoriali di questo primo fuso di segmentazione sono poi molto bene evidenti gü 84 cromosomi (fig. 38, 39 e 40) e che corrispondono perfettamente agli 84 cromosomi rimasti nell’ uovo dopo l’emissione del 1° globulo polare. Essi infatti per quanto mutati individualmente di forma, conservano perö inalterati i loro reciproci rapporti di grandezza. Talvolta e possibile raccogüere tutti i cromosomi in una sola sezione (fig. 40), qualche altra volta essi sono raccolti in due sezioni consecutive (fig. 38 a, l e fig. 39 a, l). Piccole massecole di protoplasma delimitano poi in tale stadio la cromatina dal resto del citoplasma. I cromosomi poi dell’ Artemia salina di Capodistria, non sono (come si vede) molto dissimili come forma da quelli dell’ Artemia salina di Cagliari. Come dimensioni perö sin- golarmente presi i cromosomi dell’ Artemia di Capodistria appariscono sempre piü grandi dei cromosomi corrispondenti dell’ Artemia di Cagliari. Dato questo fatto, ed essendo 84 i cromosomi dell’ una Artemia e 42 quelli dell’ altra, risulta evidentemente che la massa totale di sostanza cromatica dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria e maggiore di piü del doppio di quella dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Nei nuclei poi di uno dei due primi blastomeri (fig. 41) in una profase di una piastra equatoriale, i cromosomi appaiono di nuovo in numero di 84 e sempre ancora a forma caratteristica di semiluna. Come si vede chiara- mente i cromosomi sono semplici e non bivalenti come vorrebbero invece le deduzioni di Brauer. Infine anche nelle cinesi somatiche specialmente di epitelio intesti- nale di embrioni, Fries ed io (secondo preliminari osservazioni) osserviamo 84 cromosomi. Si puö quindi con tutta sicurezza conchiudere che il numero normale dei cromosomi delle cellule germinative e delle cellule somatiche dell’ Artemia partenogenetica di Capo- distria e di Odessa e 84 e che questo numero e fisso e caratte- ristico per la specie. 292 Cesare Artom Grandezza e numero delle cellule somatiche nell’ Artemia salina di Cagliari e nell’ Artemia salina di Capodistria. Un’ analisi superficiale sulle cellule dell’ iutestino medio, persuade immediatamente che nell’ Artemia di Capodistria le cellule sono molto piü grandi e viceversa in molto minor numero che non nell’ Artemia di Cagliari. Parimente anche nelle sezioni di embrioni delle due Artende all’ incirca allo stesso stadio di sviluppo, la differenza di grandezza delle cellule dell’ epitelio intestinale, emerge a prima vista. Pare perö che tale differenza nella grandezza e nel numero delle cellule somatiche non sia cguale per tutti i tessuti. Cosi per esempio le branchie, e forse qualche altro organo di origine ectodermica, paiono costituiti di cellule di dimensioni non molto disuguali nelle due Artende. Riserbandomi di fare estese ricerche comparate su tale argomento, per ora mi limito a conchiudere che le due Artemie provenienti da uova di grandezza uguale (fig. 42, 43) ma contenenti una cosi diversa quantitä di sostanza cromatica hanno parecchi tessuti costituiti di cellule di grandezza notevolmente di- versa. Conclusioni generali. Conchiudendo anche in base a deduzioni contenute in altri lavori, risulta : 1° Le cellule germinative dell’ Artemia salina partenogenetica di Capodistria contengono esattamente il doppio del numero dei cromo- somi delle cellide germinative dell’ Artemia salina sessuata di Cagliari. 2° L’evoluzione delle cellnle germinative di queste due Artemie e durante il periodo di maturazione completamente divergente, perche la sostanza cromatica in esse contenuta e per origine e quindi per qua- litä sostanzialmente differente. 3° Le Artemie saline delle varie localitä si riproducono: a) esclusivamente per partenogenesi (Capodistria, Mollakary, Marsiglia, Margherita di Savoia ect.). b) per atto fecondativo(Cagliari, lago salato di Utah [America]). c) probabilmente sia per partenogenesi sia per atto fecondativo (Odessa, Lymington (?)). 4° Il modo diverso di riprodursi delle Artemie saline delle varie localitä ripete la propria origine da cause interne esistenti nell’ novo e non giä dalle diverse condizioni di ambiente (3 e 22). 5° Senza escludere che possano esistere altre Artemie saline a numero diverso di cromosomi (18 e 5) i dati citologici rigorosamente sta- Analisi comparativa dclla sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 293 biliti per le Artemie di Cagliari, di Capodistria e di Odessa, per- mettono di suddividere quest’ unica specie morfologica, in due altre specie citologicamente e biologicamente ben definite, e cioe in una specie univalens sessuata (Cagliari) e in un’ altra bivalens parteno- genetica (Capodistria e Odessa). 6° Queste due specie di Artemia salina univalens e bivalens sono tanto piü legittimamente separabili in quanto che esse differiscono anche per la grandezza e il numero delle cellule somatiche di parecclii tessuti. 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Oocito di prim’ ordine a numero non ridotto di cromosomi. Le 42 diadi sono disposte in una piastra equatoriale. Fig. 4, 5, 6, 7. Diversi stadii di anafase della la mitosi di maturazione. Fig. 8. 11 1° globulo polare. Fig. 9. Le diadi sono disposte nel 20 fuso di maturazione: fuori il 1° globulo polare. Fig. 10. Anafase della 2a mitosi di maturazione. Archiv für Zellforschung Bd. VII. Taf.XXW. CAmn ui Werner u Winter, FrirJifiut *>M ' »( •« •• • *•«» t • •< i . $ ■ . \>s • Archiv für Xell/brsclunuj Bd.VII. Taf.xnu. V ' ' fftrrer x fftnur. fron* tust ~n «*» • i « >2 * I ** *1 •• - • !* * • • * *j *» • • ? • % t l >» »* -4 »V 4/" V • * 0 ^ / j/" Q»* / C/ > * r W# : •» V V #r <% w ;i9‘ ' • '% ' %'#» f Archiv fiir Zellforschung Hfl VH. TafX.X.X \re5-i •ArJtr *ßf Analisi comparativa della sostanza cromatica nelle mitosi di maturazione ect. 295 Fig. 11, 12, 13. Formazione ed emissione dcl 2" globulo polare. Fig. 14. Pronucleo maschile con centriolo e aster spermatico. Fig. 15, 16, 17. Varii stadii della fecondazione. Fig. 18, 19, 20. I 42 cromosomi (21 per ciascun pronucleo) disposti secondo la piastra equatoriale del 1° fuso di segmentazione. Fig. 21. Anafase avanzata del 1° fuso di segmentazione. Tavola XXVI. Le fig. 34, 35, 36, 37 furono disegnate con l’oculare 4. Ingrandimento circa 550 diametri. Le fig. 22, 31, 32, 33 furono disegnate con l’oculare 8. Ingrandimento circa 1100 diametri. Tutte le altre figure furono disegnate con l’oculare 18. Ingrandimento circa 2400 diametri. N.B. Le figure 22, 23, 24, 25 si riferiscono all’uovo dell’ Ar- temia salina diCagliari. Tutte le altre si riferiscono all’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Fig. 22. II 1° fuso di segmentazione. Fig. 23, 24. Stadii di p o 1 i a s t e r. Fig. 25. Un nucleo di uno dei due primi blastomeri con 42 cromosomi disposti in piastra equatoriale. Fig. 26. 27. Oocito di 1° ordine. Le 84 diadi sono disposte in una piastra equa- toriale. Fig. 23, 29, 30. Varii stadii di mitosi del 1° fuso di maturazione. Fig. 31, 32. Emigrazione del pronucleo femminile e del centriolo ovarico colla astrosfera verso il centro dell’ uovo. Fig. 33. Profase del 1° fuso di segmentazione. Fig. 34, 35, 36, 37. Sezioni di nuclei vescicolosi. Tavola XXVII. Le figure 42 e 43 furono disegnate con l’oculare 4. Ingrandimento circa 550 dia- metri. Tutte le altre figure furono disegnate con l’oculare 18. Ligrandiinento circa 2400 diametri. N.B. La figura 42 si riferisce all’uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Tutte le altre figure si riferiscono all’uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Fig. 38 (a, 6), fig. 39 ( a , 6), fig. 40. Gli 84 cromosomi nella piastra equa- toriale del 1° fuso di segmentazione. Fig. 41 (a, b, c). Un nucleo di uno dei due primi blastomeri con 84 cromosomi. Fig. 42. Sezione attraverso il piano equatoriale del 1° fuso di segmentazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Cagliari. Fig. 43. Sezione attraverso il piano equatoriale del 1° fuso di segmentazione dell’ uovo dell’ Artemia salina di Capodistria. Referate. Bialkowska, W. und Kulikowska, L. Über den GoLGi-KopscHschen Apparat der Nervenzellen bei den Hirudineen und Lunibricus. In: Anat. Anz. Bd. XXXVIII. 1911. S. 193—207. Die großen //i'rudo-Nervenzellen bestehen aus folgenden Schichten: a) Zu äußerst die äußere chromatische Schicht, die eindringende Gliafasern und das äußere Neuro- fibrillengitter enthält, b) eine alveoläre Schicht mit dem äußeren GoLGi-KoPSCH-Apparat, c) die innere chromatische Schicht mit innerem Fibrillengitter, d) die perinueleäre fein- wabige Schicht mit innerem Apparat. Bei den kleinen Zellen liegt äußeres und inneres Fibrillengitter außen in einer chromatischen Schicht; innen die perinueleäre Apparat- zone. GoLGi-Apparat und Fibrillengitter sind also stets räumlich getrennt und stehen in keinen gegenseitigen Beziehungen. Die Neuroglia kann bis zur Apparatschicht reichen und in sie eindringen. Mit diesem ist sie jedoch nicht im Sinne von Holmgrens Trophospongienlehre zu identifizieren, da beide Bestandteile sich färberisch verschieden voneinander verhalten. Erhard (München). Diltevsen, Chr. Über Kernknospung im verhornten Plattenepithel beim Meerschweinchen. In: Anat. Anz. Bd. XXXVIII. 1911. S. 208—217. Im verhornten Plattenepithel von Haut, Zunge und Ösophagus des Meerschwein- chens fanden sich, und zwar nach den verschiedensten Fixierungen, stets Kemknos- pungen. Der abgeschnürte Teil ist im wesentlichen achromatisch. Der Vorgang kommt häufig vor, »hat wahrscheinlich keine große Bedeutung« und findet sich unabhängig von gleichfalls konstatierten amitotischen Teilungen. Erhard (München). Mollier, S. Die Blutbildung in der embryonalen Leber des Menschen und der Säugetiere. In: Arch. f. mikr. Anat. Bd. LXXIV. 1909. S. 474—524. Aus dieser, eine Fülle interessanter, dem Gebiete der Histologie im engeren Sinne angehöriger Befunde enthaltenden Arbeit seien hier nur folgende vom allgemein bio- logischen Standpunkt bedeutsame Ergebnisse erwähnt: In der embryonalen Säugetier- leber werden bald nach ihrer Anlage aus indifferentem Material Blutzellen gebildet. Referate. 297 Die Hämogonie zeigt bei der Teilung eine auffallend plumpe Form der Chromosomen. Die den Übergang von den Hämoblasten zu den Ervthroblasten bildenden Zellen zeigen häufig vom Kern sich abschnürende Teilstücke oder eine Art Amitose »in zwei gleich- große Stücke, die manchmal noch durch eine schmale Brücke Zusammenhängen.« Erstere Art führt nach Ansicht des Verf. sicher nie zur Zellteilung, »sondern die Kern- fragmente werden von Reticulumzellen phagocytiert«, in letzterem Falle ist die Mög- lichkeit einer Zellteilung nicht ausgeschlossen. Erhard (München). Wassermann, Fr. Über den makro- und mikrochemischen Eisennach- weis im Dotter des Hühnereies. In : Anat. Hefte. Hft. 127. Bd. XLII. 1910. S. 281—310. Alle Elemente des weißen wie des gelben Dotters enthalten Eisen. Die bekannte Schichtung des Hühnerdotters wird nicht durch abwechselnde Lagen von weißem und gelbem Dotter erzeugt, sondern der Dotter ist einheitlich gelb, nur wechseln in ihm Lagen von kleinen, heller erscheinenden gelben Elementen, mit großen, dunkel er- scheinenden ebensolchen ab. Das bekannte Allen THOMsoNsche Schema, das ab- wechselnd Lagen von gelbem und weißem Dotter zeigt, ist also falsch. Erhard (München). Maxdiow, A. Untersuchungen über Blut und Bindegewebe. III. Die embryonale Histogenese des Knochenmarks der Säugetiere. In: Arch. f. mikr. Anat. Bd. LXXVI. 1910. S. 1 — 131. Folgende allgemein biologisch bedeutsame Ergebnisse seien hier aus der besonders für die Histologie im engeren Sinne wichtigen Arbeit hervorgehoben: Aus indifferenten embryonalen Bindegewebszellen des Säugetierknochenmarks entstehen als Wander- zellen die Lymphocyten. Diese bilden den einheitlichen Ausgang für die sich aus ihnen nach verschiedenen Richtungen hin differenzierenden übrigen Blutzellen, wie Mega- karyocyten, Granulocyten, Ervthroblasten. Damit ist die vom Verf. und seiner Schule bereits früher für die übrigen Wirbeltiere bewiesene monopliyletische Hämatopoese auch für die Säugetiere gültig geworden. Erhard (München). Boveri, Th. Die Potenzen der Ascans-Blastomeren bei abgeänderter Furchung. (In: Festschrift für R. Hertwig. Bd. III. S. 131 — 214. G. Fischer, Jena.) 1910. Bekanntlich sind die Blastomeren bei Ascaris vom ersten Teilungsschritt an un- gleichwertig; äußerlich unterscheiden sie sich durch Größe, Dottergehalt, durch die Richtung der Furchungsebenen, durch die Dualität der Chromosome, indem die »Ur- chromosome« in somatischen Zellen zu somatischen Chromosomen diminuiert werden, endlich durch ihre Descendenten. Die Nachkommen der »dorsalen« primären Blasto- mere AB (Dorsalfamilie) liefern nur Ectodermzellen ; aus der andern primären Blasto- Archiv f. Zellforschung. VII. 20 298 Referate. mere Px entstehen neben den übrigen somatischen Komplexen die Zellen der Keimbahn. — Das Studium der Furchung dispermer und centrifugierter Eier lieferte dem Verf. Material zu einem apagogischen, lückenlosen Beweis, daß nicht das Chromatin, sondern das Plasma die Wertigkeit der Blastomeren determiniert. Alle dispermen Eier zerfallen simultan in vier primäre Blastomeren; diese haben sämtlich die Wertigkeit normaler 1/2-Blastomeren, d. h. entweder AB oder Pt. Nur das Verhältnis P1 : AB schwankt zwischen den Werten 1 : 3, 2 : 2, 3 : 1; so daß sich also bei fortgeschrittener Furchung drei Typen unterscheiden lassen: Keime mit einer Keimbahn und drei Dorsalfamilien, Keime mit zwei Keimbahnen und zwei Dorsal- familien (Doppelfurchung), endlich solche mit drei Keimbahnen und einer Dorsalfamilie. — Eine noch radikalere Verschiebung der zwei Potenzen tritt bei Eiern auf, die vor und während der ersten Teilung zufällig so centrifugiert wurden, daß die Centrifugalkraft genau in der Richtung der Eiachse wirkte, welche selbst durch die Anhäufung des Dotters am vegetativen Pol bestimmt ist (Balleier). Alle in andrer Richtung centri- fugierten Eier entwickeln sich normal. Bei den Baileiem dagegen, die infolge des Druckes gegen die Unterlage in der Richtung der Eiachse abgeplattet wurden, stellt sich die Spindel senkrecht zur Eiachse, d. h. senkrecht zur Spindelrichtung im normalen Ei. Die Untersuchung ganzer Balleier und solcher, deren eine 1 /2-Blastomere durch ultra- violettes Licht getötet wurde, ergab, daß beide primären Blastomeren die Potenz Px besitzen. Ohne daß also das geringste vom Ei weggenommen wurde — denn der »Ball«, ein granulareiches abgeschnürtes Plasmakügelchen am animalen Pol, kann fehlen — geht die Potenz AB völlig verloren. Demnach besitzt das befruchtete Ei eine außer- ordentliche Regulationsfähigkeit. Bei der Doppelfurchung der dispermen Eier (Typus II) entstehen sozusagen aus halben Eiern ganze Embryonen, das ganze Ballei dagegen liefert halbe Keime. Will man annehmen, die verschiedene Wertigkeit der Blastomeren werde von den Chromosomen induziert, so muß man eine differentielle Chromosomenteilung in soma- tische und Urchromosome annehmen. Bei der ersten Teilung müßte jedes Chromosom in ein Urchromosom und ein somatisches sich spalten; das somatische geriete in dio Zelle AB, würde dort diminuiert und teilte sich fortan gleichwertig; das Urchromosom käme in die Zelle Pj, spaltete dort in der zweiten Teilung in ein Urchromosom. das in P2, und in ein somatisches, das in die somatische Schwesterzelle von P2 geriete, dort diminuiert würde, sich weiterhin gleichwertig teilte und so fort. Von jedem einzelnen primären Chromosom ließe sich also ein Stammbaum herleiten, der das Furchungs- schema der Zellen genau wiederholte, wenn man für Urchromosom Keimbahnzelle, für somatisches Chromosom somatische Zelle cinsetzte. — Da bis zum vierten Teilungs- schritt auf jedem Stadium nur eine Keimbahnzelle vorhanden ist und jedes Chromosom seinen Stammbaum hat, bliebe auf diesen Stadien die Summe der Urchromcsome sämt- licher Zellen der Zahl der Chromosome des befruchteten Eies gleich. Die Chromosomen- zahl des dispermen Eies von Asc. bivalens ist 6, von univ. 3. — Tatsächlich schwankt in den untersuchten Stadien die Urchromosomenzahl je nach der Zahl der Keimbahnen zwischen 2 und 12, beziehentlich 1 und 6. Auch Zur Strassens Theorie, nach welcher das heteropole Plasma auf die un- gleichwertigen Spalthälften der Chromosome in der Äquatorialplatte richtende Kräfte wirken läßt, so daß die »riß-Chromosome« nach der einen, die »P1-Chromosome« nach der andern Seite zu liegen kommen, um dann ihrerseits das Plasma, in das sie infolge seiner richtenden Kräfte gerieten, zur Zelle Px oder AB zu determinieren, ist unhaltbar. Denn bei den Balleiern wie bei denjenigen dispermen Eiern, deren vier Simultanblasto- Referate. 299 liieren eine tetraedrische Figur bilden, in dem Sinne, daß drei Centren auf der gleichen Ebene senkrecht zur Eiachse hegen, finden sich die beiden Seiten der Äquatorialplatte — Vorausgesetzt, daß Boveris auf indirektem Wege gewonnene Annahme einer Hetero- polie des Plasmas in der Richtung der Eiachse (für parallele Schichtung am leichtesten vorstellbar) richtig ist — völlig gleichen Plasmen gegenüber. Die Einstellung der AB- und P1-Spalthälften der Chromosome bleibt also in solchen Fällen dem Zufall über- lassen. Wenn nun doch die beiden Blastomeren des Balleies die Potenz I\. oder von den drei plasmatisch gleichwertigen Blastomeren der tetraedrischen dispermen Keime einmal eine, einmal zwei, einmal drei Blastomeren die Potenz PL erhalten sollen, so sind für jeden einzelnen Fall besondere Hilfsannahmen über ein Prävalieren der Px- Chromosome gegenüber den MB-Chromosoinen notwendig. Diese Hilfsannahmen wider- sprechen sich aber untereinander. — Demnach gibt es weder im üblichen noch in Zur Strassexs Sinne eine differentielle Chromosomenteilung. Die Spalthälften der Chromosome sind gleichwertig, das Plasma veranlaßt durch seine Verschiedenh:it die Chromosome, die Diminution vorzunehmen oder zu unter- lassen. Freilich ist nicht anzunehmen, daß dieses unterschiedliche Verhalten des Cliro- matins ein zweckloser Nebeneffekt der primären plasmatischen Verschiedenheiten wäre. Das vom Plasma differenzierte Chromatin wird sicherlich in Weismanns und Roux’ Sinne rückwärts das Plasma beeinflussen, so daß die gewaltigen Verschiedenheiten der entstehenden Zellen sich durch eine innige Wechselwirkung von Kern und Protoplasma erklären. Ob die primäre Polarität des Plasmas auf einer Schichtung in der Richtung der Eiachse oder auf der Anwesenheit bestimmter Substanzen am animalen oder am vege- tativen Pol beruht, bleibt unentschieden. Vielleicht bringt eine genaue Analyse der von Zur Strassen beschriebenen Rieseneier die Entscheidung. — Da jede der vier Simultanblastomeren bei dispermen Eiern V 2- Wertigkeit gewinnt, ist eine »Halb«- struktur im befruchteten Ei undenkbar. Die Dreifachzwillinge (ein monospermes Riesenei, zusammengeflossen aus zwei Oocyten, mit einem monospermen Einfachei ver- schmolzen) lehren, daß in der Oocyte eine Polarität noch nicht besteht. Während das befruchtete Ei noch eine sehr große Regulationsfähigkeit besitzt (siehe oben), herrscht bereits auf dem 2-Blastomerenstadium strengstes Mosaik; nie hat eine primäre Blastomere andere Potenz als P1 oder AB. All das führt zu der Vorstellung von einer dertermi- nierenden Wirkung des Teilungsschritts. Die Vorgänge sind nicht so zu erklären, daß das Plasma mit fortschreitender Entwicldung »starrer« werde (Driesch, Cere- bratulus) ; das Plasma gewinnt keine Intimstruktur, die sich auf den nächsten Teilungs- schritt bezieht. Wie das befruchtete Ei der Ascaris die Regulationsfähigkeit mit der ersten Teilung verliert, so würden auch Fragmente der primären Blastomeren, wenn man sie hersteilen könnte, regulationsfähig sein, d. h. wiederum exakt die Potenz AB oder PL besitzen. Jede Zelle ist so konstruiert, daß ein Fragment die Struktur der Mutter- zelle, also auch des ganzen Eies wiederholt, wie dies für die parallele Schichtung sich am leichtesten vorstellen läßt. Eine Regulation der isolierten ganzen Blastomere ist ausgeschlossen; denn sie haben durch irgendetwras, was an den Teilungsschritt gebunden ist, etwa durch die Richtung der Abschnürung, eine eigene Polarität gewannen. Diese Polarität drückt widerum noch nicht die Qualitäten der zu bildenden Tochterzellen aus; deren Differenzierung entsteht wie zuvor de novo als Wirkung der Teilungsrich- tung. »Die Zellstruktur stellt kein Mosaik dar ; dieses wird erst gebildet vom Komplex der selbständig gewordenen Zellen.« Koeliler (München). 20* 300 Referate. Aemec, B. Das Problem der Befruchtungsvorgänge und andere cyto- logische Fragen. 532 S. Mit 119 Abbildungen im Text und 5 lithogr. Tafeln. Berlin. Verlag von Gebr. Bornträger, 1910. Das neu erschienene schöne Buch von Xemec enthält eine Zusammenstellung der Erfahrungen des Verf. über mehrkernige Zellen mit genauer Berücksichtigung der Ana- logien und Berührungspunkte mit den Befruchtungsprozessen. Gleich in der Einleitung führt uns der Verf. in dieses für die Biologie sehr wichtige Gebiet ein. Aus seinen früheren Arbeiten, sowie aus den Publikationen von Strasburger u. a. ist bekannt, daß in bestimmten Bedingungen die vegetativen Zellen und auch ihre Kerne mit- einander verschmelzen. Die Kerne solcher Gebilde werden Synkarvonten genannt.' Die nähere Analyse dieser Elemente, ihr weiteres Verhalten in der Ruhe- und Ver- mehrungsperiode bieten sehr interessante Punkte sowohl hinsichtlich der Chromosomen- verhältnisse, als auch in bezug auf das Problem der Kernplasmarelation. Bei der Be- sprechung des gegenseitigen Verhältnisses zwischen dem Kern und Protoplasma wird auch die Frage der sog. Mitochondrien berührt. Die Verschmelzung der Kerne kann durch die Einwirkung des Chloralhydrats künstlich hervorgerufen werden. Die Beobachtungen von Xemec beziehen sich auf Lilium candidum und Pisurn sativum ; er hat dabei jedoch festgestellt, daß die Kerne der Zellen mancher Zonen der Wurzelspitze auf die Wirkung der Chloralhydratlösung nicht reagieren. Daraus ist zu ersehen, daß die Kemversclimelzung vom physiologischen Zustande der Zelle abhängig ist. Der Verf. beschreibt sodann den Verlauf der Karyo- kinese solcher Synkaryonte. Bei vielen Synkarvonten unterscheidet er sich kaum von dem Verlauf der Mitose der einwertigen Kerne. Die Substanz der verschmolzenen Kerne mußte sich gründlich durchdrungen haben, denn bei der Mitose war eine ein- heitliche Kernplatte zu sehen. Die Zahl der Chromosomen war eine solche, die den Erwartungen der Individualitätshypothese entsprach, also z. B. bei syndiploiden Kernen 48. Bei dem zweiten Typus der Mitose hat Xemec die Bilder beobachtet, welche er als »direkteReduktion« bezeichnet. Die Chromosomenanzahl bei syndiploiden Kernen betrug liier nicht mehr als 24, das ist also der Teilungsfigur gleich, welche ein- fach diploide Chromosomenanzalil hat. Diese Reduktion geschah direkt dadurch, »daß sich im Kern die Chromosomen statt in einer doppelten in einer einfachen Anzahl ent- wickelten. « Die Vermutung von Strasburger, daß kleine Kerne einer Resorption anheimfallen, oder auf anderm Wege aus der Zelle fortgeschafft werden, hält Xemec für sein Material nicht für stichhaltig. Auch die Präparate aus den mehrmals chloralisierten Objekten haben keine neue bedeutsame Anhaltspunkte für diese Probleme ergeben. Der Verf. beschreibt weiter seine Beobachtungen an Pisam sativum, Vitia fala, Lupinus albus, Dolichos multiflorus, Vigna Catjoung u. a. Er hat bei diesen Studien auch die Methode der mehrmaligen Chloralisierung der wachsenden W urzel- spitzen angewandt. Diese Beobachtungen haben die früher beschriebenen Re- sultate, welche an Lilium candidum gewonnen wurden, vollauf bestätigt. Die mehr- wertigen Kerne, welche aus der Verschmelzung einzelner Kerne entstehen, können entweder normale Verhältnisse bei der Teilung erweisen, oder es zeigt sich dabei die direkte, in manchen Fällen auch die indirekte Reduktion. Inter dem Xamen der indirekten Reduktion versteht Xemec den Prozeß, bei welchem die redu- zierte Chromosomenanzahl »durch Kopulation von je zwei Chromosomen zustande Referate. 301 kommt.« Dabei hebt Nemec ausdrücklich hervor, daß die Reduktion nur fakultativ auftritt. Die meisten unzweifelhaften Figuren werden im Urmeristem getroffen. Ge- legentlich wurden auch gewisse Abnormitäten vom Verf. beobachtet, und zwar un- vollständige Trennung der Schwesterchromosomen, schräge Stellung der Teilungswand, was manchmal eine unregelmäßige Verteilung der Chromosomen zur Folge hat, die Umwandlung der Chromosomen in Karyomeriten, welche oft längere Zeit nicht mit- einander verschmelzen, so daß die Rekonstruktion des Tochterkerns eine Verspätung erfährt. Wenn Wurzeln mehrmals hintereinander in etwa 24 Stunden langen Intervallen chloralisiert werden, so bekommt man im Pericambium eine Zone mit syndiploiden Zellen. Diese Eigenschaft der Kernverschmelzung vererbt sich auch in weiteren Zell- generationen und so konnte Nemec auch im Gewebe zahlreicher Seiten wurzeln viele syndiploide Zellen feststellen. Es ist beachtenswert, daß in vielen Fällen die syndiploiden Elemente aus dem Zellverband ausgeschieden werden und oft sodann einer Degeneration anheimfallen. Infolgedessen nimmt auch die Zahl der syndiploiden Zellen mit dem Längerwerden der Wurzeln ab. Was die Reduktion betrifft, so gibt der Verf. an, daß eigentlich keine Kernteilungsfigur getroffen wurde, »welche sicher als eine Re- duktionsfigur zu deuten wäre«; jedoch auf Grund der Erwägung des Verhaltens des ganzen in Rede stehenden Gewebes kommt er zu dem Schluß, daß auch hier wie im Ge- webe der Wurzelspitzen die Reduktion fakultativ vorkommt. Sehr wichtig wäre noch der positive Nachweis, daß gewisse Gruppen der syn- diploiden Elemente, welche weder eliminiert wurden, noch einer Reduktion anheim- gefallen sind, dauernd syndiploid bleiben. Wichtig wäre die positive Feststellung dieser Tatsache in Anbetracht der Beobachtungen von Gates über Verhalten der Zellgröße bei dem Mutant Oenothera gigas. Der Verf. beschreibt ferner das Verhalten der Zellen während der Endosperm- bildung in bezug auf die Kernverschmelzung. Als Material wurde Corydalis pumila, Secale cereale, Colutea arborescens, Euphorbia u. a. Pflanzen verwendet. Im Endosperm dieser Pflanzen kommen stets mehrkemige Zellen vor, das weitere Schicksal jedoch ist bei verschiedenen Pflanzenarten different. Bei Corydalis verschmelzen ganz regel- mäßig die gesamten Kerne einer mehrkernigen Zelle zu einem einzigen Synkaryon, bei Colulea arborescens kann die Kernverschmelzung in zahlreichen Zellen ausbleiben, bei Secale cereale verschmelzen nur Schwesterkeme nach dem Ausbleiben der Scheidewand • bildung. Hinsichtlich der Reduktionsvorgänge bei diesen Gebilden sind nach der An gäbe von Nemec noch weitere Untersuchungen wünschenswert. Der Verf. bringt weiter die Ergebnisse seiner Beobachtungen an mehrkernigen Zellen der Euphorbiaceen. Die Mehrkemigkeit ist bei diesen Zellen als Folge des Aus- bleibens der Zölleibsteilung nach vollzogener Kernteilung zu betrachten. Die Beobach- tung von Nemec, »daß in den mehrkemigen Zellen alle Kerne immer simultan zur Karyokinese herantreten« — stimmt vollkommen damit überein, was der Referent bei der Spermatogenese von Helix pomatia (Über mehrfache bipolare Mitose bei der Spermatogenese von Helix pomatia. Anz. der Akad. der Wissen, in Krakau 1897) be- schrieben und abgebildet hat. Meiner Ansicht nach ist der Schluß, »daß das Cyto- plasma und der Kern in einer Wechselwirkung stehen und daß weder der Kern selbst noch das Cytoplasma allein Anstoß zur Teilung geben« — vollauf berechtigt und sehr wichtig. In den mehrkemigen Zellen sind die Kerne ganz gesetzmäßig verteilt, was ebenfalls vom Verf. näher diskutiert wird. Die Anzahl der Kerne steigt in der Regel mit der Größe der Zellen, die Kerne einer Zelle sind ungefähr gleich groß. In der 302 Referate. Mehrzahl solcher melrrkemigen Zellen können die Kerne sogar dicht beieinander liegen, ohne daß die Verschmelzung von ihnen stattfinde, in manchen Zellen kommt es jedoch zur Verschmelzung, an welcher gewöhnlich zwei, seltener drei Kerne teil nehmen. Interessant sind die Versuche, welche Nemec über den Einfluß der Centrifugal- kraft auf die Lagerung der Kerne in mehrkemigen Elementen der Eupliorbiaceen (z. B. Wurzelspitzen von Ricinus ) angestellt hat. Er wollte hier die wichtige Frage ent- scheiden, ob die Lagerung der Kerne bloß durch das spezifische Gewicht derselben be- dingt ist oder, ob sich der lebende Zellinhalt in dieser Hinsicht nicht ganz passiv verhält. Die Erfahrungen des Verf. sprechen mehr zugunsten der letzterwähnten Alternative. Vielkernige Zellen werden auch in pathologischen Pflanzengeweben beobachtet, und zwar in den Heterodera- Gallen. Verschiedene Pflanzenarten lassen sich mit dem Nematoden Heterodera radicicola leicht infizieren und das Gewebe, welches unter dem Einfluß dieses Wurmes entsteht, zeichnet sich durch zahlreiche mehrkemige Riesen- zellen aus. Die Beobachtungen von Nemec wurden an verschiedenem Material durch- geführt ( Cierodendron fragrans, Coleus, Pulsatilla vulgaris, Phiomis tuberosa, Cissus hydrophorus, Laportea gigas u. a.). Die Riesenzellen dieser Geschwülste entstehen durch aufeinanderfolgende Kernteilungen, welche durch Plasmateilung nicht begleitet werden. Die Anzahl der Kerne kann sehr beträchtlich sein, so daß mehrere Hundert Kerne in einem plasmatischen Territorium beobachtet werden. Bei gewissen Pflanzen- arten ( Phiomis tuberosa) wurde eine Kemversehmelzung in den Riesenzellen sicher fest- gestellt. Vor der Verschmelzung gruppieren sich die Kerne zu einem Haufen oder einer Kette und sodann verschmelzen sie zu einem einzigen Riesenkem. Bei Washing- ton^ verschmelzen im Geschwulstgewebe sogar 40 — 80 Kerne. Es wurden auch gewisse Abweichungen vom normalen Verlauf beobachtet. So kann z. B. nur ein Teil der Kerne zu einem einheitlichen Riesenkern verschmelzen, während die übrigen Kerne zerstreut im Protoplasma liegen. Es werden die Differenzen in der Zellgröße und der Beschaffenheit des Kerninhalts konstatiert, besonders be- züglich der Chromatinmenge. Dann beschreibt Nemec in dieser Zellenkategorie die Chromatinkörperchen im Protoplasma, welche aus dem Kern hinausgetreten sind. Sie haben jedoch mit den Mitochondrien nichts zu tun. Die Mitocliondrien sind im Plasma dieser Zellen oft zu sehen, der Verf. vertritt, was ihre Genese anbelangt, die Meinung, daß sie als Eiweißkristalle des Protoplasmas zu betrachten sind. An den Riesenkemen sind oft die Degenerationserscheinungen wahrnehmbar, die sich durch starke Schrump- fung und intensive homogene Färbung auszeichnen. Im Anschluß an die Arbeiten von Blazer. Strasburger und Gregoire bespricht der Verf. kurz das Auftreten der Karvomeren im Pflanzenreich, was sonst sehr selten ist, was aber besonders in Anbetracht des Prozesses der Kemreorganisation eine Be- deutung hat. Alle Vorgänge der Zellteilung können durch den Ein- fluß der narkotischen Mittel stark modifiziert werden; und diese Erscheinungen werden von Nemec in den nächsten Kapiteln seines Buches ge- schildert. N. hat zuerst die Wirkung des Chloroforms auf die Wurzelspitzen studiert. Nach sehr starker Chloroformierung fallen die Zellen einer Degeneration anheim, wenn jedoch die Chloroformierung in entsprechender Zeit aufgehoben wird, so treten charak- teristische Veränderungen in einzelnen Zellbestandteilen auf. Sehr auffallend ist die Vacuolisierung und Verklebung der Chromosomen, so daß diese Erscheinung den Ein- druck einer Rekonstruktion der Kerne aus den Chromosomen macht. Die Vacuolisation Referate. 303 ist sonst sowohl im Protoplasma als auch in den Kernen der chloroformierten Elemente zu sehen. Der Einfluß des Chloroforms äußert sich auch in der Sistierung der Zell- teilung. Nemec hat ferner bei seinen Chloroformierungsversuchen die pollenbildenden Ele- mente von Larix decidua untersucht. Er hat dabei entweder nur einmal oder mehr- mals in verschiedenen Zeitintervallen sein Versuchsmaterial chloroformiert. Bei diesen Experimenten hat er bei schwächerer Chloroformierung eine vorübergehende Einstellung der vorhandenen Teilungen bemerkt, bei etwas stärkerer Chloroformierung wurde die Zellteilung länger verhindert. Es entstehen dabei die mehrkernigen Zellen und in gewissen Fällen kann es auch zur Verschmelzung der Kerne im einheitlichen plasma- tischen Territorium kommen. Bei der Zellteilung solcher Elemente hat N&mec be- obachtet, »daß Pollenkörner mit diploider Chromosomenzahl völlig den Charakter einer haploiden Generation annehmen können.« Das ist selbstverständlich nur falkul- tativ. Der Verf. beschreibt verschiedene Abweichungen der Teilungsvorgänge bei den chloroformierten pollenbildenden Elementen. Auch durch mechanische Faktoren, wie Verwundung und Zerquetschung können wichtige Störungen im Verhalten der betreffenden Elemente beobachtet werden; diese Störungen haben jedoch nichts Specifisches an sich, so daß sie auch durch andere Agen- tien hervorgerufen werden können. Eine charakteristische Erscheinung nach der Ver- wundung bildet die traumotropische Bewegung der Kerne in den Zellen des Gewebes, welches durch Verwundung betroffen ist. Sodann findet das Zusammenfließen der Vacuolen im Protoplasma derselben Elemente statt. Bei der Vacuolen Vergrößerung verursachen die Plasmaströmungen eine unregelmäßige Chromosomenverteilung und eventuell noch eine Degeneration der Spindelfasern. Ist die Zelle mehrkemig geworden, so kann dort auch Kernverschmelzung stattfinden. Bei den Kernteilungen wurden von Nemec Figuren beobachtet, welche er als Bilder der direkten Reduktion deutet. Durch Zerquetschungen des Wurzelspitzengewebes hat der Verf. Kemübertritte von einer Zelle in die andere gesehen und dadurch können gelegentlich Kernverschmelzungen erzeugt werden. Im Anschluß daran diskutiert der Verf. die Pfropfbastardfrage und spricht in dieser Hinsicht seine Vermutung aus, daß zu einer wirklichen Vereinigung, bei welcher die die Zellen trennenden Membranen von Plasmodesmen durchdrungen sein müssen, nur ganz gesunde Zellen fähig sind. Durch Verwundungen dagegen werden die Zellen in einen krankhaften Zustand versetzt, der ein richtiges Verwachsen mit der Nachbarzelle verhindert. Im Anschluß an die Beobachtungen am tierischen Material, an welchem bei vege- tativen Elementen die Tetraden und Gemini in den Kernteilungsfiguren beobachtet wurden (Haecker, Schiller), hat sich Nemec bemüht, analoge Bilder an pflanzlichen vegetativen Geweben zu finden bzw. künstlich hervorzurufen. Ein solches Material hat er in Ricinus zanzibariensis gefunden; es ist jedoch von dem Verf. festgestellt worden, daß in der Metaphase die Chromosomen bei dieser Pflanzenart scheinbar ver- schmelzen oder verkleben. Sehr interessant ist die Diskussion, welche Nämec über die Entwicklung der Chromo- somen und Rekonstruktion der Kerne durchführt. Dieses Problem steht im innigen Zusammenhang mit der Individualitätshypothese und dem Verhalten der Chromosomen im ruhenden Kern. Ich verweise, was Details betrifft, auf das Original (Kapitel XII), und möchte nur hervorheben, daß N6mec eigentlich auf dem Boden der Individualitäts- hypothese der Chromosomen steht. Er ist, was die Persistenz der Chromosomen im Ruhestadium der Kerne betrifft, der Meinung, »daß in den Kernen, deren Teilungen 304 Referate. schnell aufeinander folgen, bestimmte strukturelle Verhältnisse von der letzten Telophase direkt auf die nächste Prophase übergehen. Weiter, daß dieselben während der Ruhe- periode leicht einer Veränderung unterliegen, welche auf Verlagerungen jener Strukturen im Kern hinweisen.« Diese Verlagerungen müssen nach Nemec besonders bei den Zellen mit langer Ruheperiode stattfinden. Der Verf. hat auch den Einfluß der äußeren Faktoren auf die Chromosomenform untersucht ; es wurden von ihm die Keimpflanzen von Allium montanum, die Keim- wurzeln von Vitia faba und Galtonia canti cans mit Benzindämpfen behandelt. Die Versuche haben positive Resultate ergeben. Die Abbildungen von Nemec beweisen, daß durch diese Eingriffe die schmalen, langen Chromosomen eine plumpe, verkürzte Gestalt annehmen. Daraus lassen sich vermutliche Schlüsse auf die Veränderung der Gestalt der Chromosomen bei allotypischen Teilungen ziehen. Es ist möglich, daß die Gestalt der Chromosomen in diesen Perioden direkt oder indirekt beeinflußt und infolgedessen verändert wird. Die Veränderung der Chromosomengestalt kann auch durch plasmolytische Faktoren veranlaßt werden. Dabei kann stets starke Anschwel- lung der Chromosomen konstatiert werden, in den Chromosomen sind zahlreiche, oft große Vacuolen zu sehen. Nemec erklärt diesen Vorgang folgendermaßen: »Durch eine genügend starke Plasmolyse, wobei die Kemteilungsvorgänge sistiert werden, wird auch meiner Meinung nach das Enzym aktiviert und führt zur Vacuolisierung, d. li. zu einer partiellen Lösung der Chromosomen.« Sehr interessant ist das Kapitel über Ausgabe von ungelösten Körperchen aus dem Kerne. Verschiedene Literaturangaben berichten, daß durch Plasmolyse gewisse Kern- bestandteile, wie Xucleolen, aus diesem Zellorgan austreten. Dieselbe Erscheinung soll auch bei der Kernteilung stattfinden. Gewisse Plastiden entstehen durch Teilung der vorhandenen, es ist aber nicht ausgeschlossen, daß sie in bestimmten Zellen oder unter bestimmten Bedingungen auch ne novo entstehen können. Daß aber bestimmte Par- tikelchen aus dem Kern in das Cytoplasma durch die Membran gelangen können, unter- liegt auch nach den Erfahrungen von Nemec keinem Zweifel (Riesenzellen der Hctero- dera-Gallen); oft haben jedoch die im Protoplasma beobachteten Plastiden mit dem Heraustreten der Chromatinkörnchen aus dem Kerne nichts zu tun. Mit vollkommenem Recht hebt der Verf. hervor, »daß man sehr häufig geneigt ist, Substanzen, welche in der Nähe des Zellkerns oder dicht an seiner Oberfläche auftreten, als aus dem Kern ausgetretenes Chromatin (zu dieser Bezeichnung genügt schon eine Tingierbarkeit mit ein paar sog. Kernfarbstoffen) zu bezeichnen. Dabei ist aber zu beachten, daß ver- schiedene solche Substanzen sich eben in der unmittelbaren Nähe der Kernoberfläche entwickeln können. Der Verf. berichtet ausführlich über seine mikrochemischen Studien über die Natur der Zellkerne und der Bestandteile der Teilungsfiguren. Am bequemsten haben sich bei diesen Untersuchungen die Löslichkeits Verhältnisse der Zell- bzw. Kemkom- ponenten herausgestellt. Die Untersuchungen wurden am fixierten Material durch- geführt. Die fixierten Wurzelspitzen wurden mit heißem und siedendem Wasser be- handelt, als Material wurde Vitia faba, Allium cepa, Cucurbita maxima u. a. verwendet. Die Beobachtung der entsprechenden Präparate ergab, daß sich Kerne von verschiedener Entwicklungsstufe verschiedenartig verhalten. Die sich nicht mehr teilenden Kerne werden nur wenig angegriffen, hingegen erscheinen meristematische Kerne stark ver- schwommen, was als Folge einer bedeutenden Quellung des Kernreticulums zu be- trachten ist. Die genaue Untersuchung des Verhaltens der Kembestandteile bei der Quellung führt Nemec zu dem Schluß, daß eine von manchen Cytologen angenommene Referate. 305 Lminschicht an der Chromosomenoberfläche überhaupt nicht existiert. Es wurden von dem Verf. auch die Löslichkeitsverhältnisse der in Teilung begriffenen Kernbestand- teile untersucht und die Resultate aller dieser Versuche lassen sich in folgenden Worten von Nemec zusammenfassen: »Das Chromatin des ruhenden Kernes ist koagulierbar im heißen Wasser und ist unlöslich in demselben, wenn sich der Kern zur Teilung an- schickt, wird das Chromatin immer schwieriger koaguliert und leichter aufgelöst, dicht vor der Metaphase erreicht es in dieser Beziehung den Höhepunkt. Jede Kernteilung ist also mit einer cyklischen Veränderung bestimmter Eigenschaften des Chromatins ver- bunden. Außerdem nähert sich auch das Chromatin sich teilender Kerne in seinen Eigenschaften jenem der ruhenden Kerne, wenn die Teilungsfigur in größerer Entfernung vom Vegetationspunkt liegt, also wenn die Teilung in einer Zelle vor sich geht, die dem Dauerzustände genähert ist. « Hinsichtlich der Anschauungen von Oes über das Vorhandensein eines chromatin- lösenden Enzyms kommt der Verf. nach Berücksichtigung seiner Befunde zu der Über- zeugung, daß das Vorhandensein desselben bisher noch nicht streng nachgewiesen ist. Nemec hat neben den Löslichkeitsverhältnissen in heißem und kaltem Wasser auch die Einwirkung einiger chemischer Reagentien auf die Chromosomen geprüft, wie HCl, Pepsinwirkung, KOH, NaOH u. a. und beweist auf Grund dieser Forschun- gen, »daß sich auf mikrochemischem Wege Unterschiede zwischen den Nucleolen und Chromosomen, zwischen diesen und dem Kernreticulum, zwischen diesem und den Chromatinkörperchen, zwischen Cytoplasma und Spindelsubstanz, zwischen dem Kern- reticulum und der Kernmembran, zwischen diesem und dem Cytoplasma usw. fest- stellen lassen.« Im zweiten allgemeinen Teil seines Buches präzisiert Nemec genauer seine Stellung zu der Hypothese der Chromosomenindividualität. Die Konstanz der Chromosomen- zahl betrachtet Nemec mit Recht als Grundlage der Individualitätshypothese. Es ist deshalb von Wichtigkeit, zu untersuchen, ob die Analogie der Konstanz der Plastiden mit der Konstanz der Chromosomen besteht. Aus der Schilderung der Verhältnisse bei Anthoceros punclatus u. a. geht hervor, »daß die Zellen mancher Pflanzen die Fähig- keit besitzen, die Plastidenzahl zu regulieren, so daß auch für dieselben eine Zahlen- konstanz gilt. « Daß in manchen Fällen durch die Reduktion eine Regulation der Chromo- somenzahl stattfindet, das spricht keineswegs gegen die Individualitätshypothese. Auch die Anschauung von Strasburger über das Verschmelzen der Chromosomen nimmt Nemec an. Nach der Durchführung der genauen Diskussion von wichtigsten Literatur- angaben mit Berücksichtigung eigener Befunde nimmt Nemec die Hypothese der In- dividualität der Chromosomen an, da mit derselben die meisten cytologischen Befunde sich erklären lassen. Sie muß jedoch noch immer als Hypothese gelten und in dieser Beziehung schließt sich der Verf. der vom Referenten (Roux’ Vortr. u. Aufs. Hft. 9. 1909. S. 155) ausgesprochenen Ansicht an, daß die Individualitätshypothese direkt bisher nicht bewiesen wurde. Dieser direkte Beweis könnte »durch unmittelbare Beobachtung einzelner Chromosomen, durch Verfolgung derselben von einer Karyo- kinese durch die ganze Ruheperiode bis zu der nächsten Mitose« erbracht werden. Nemec weist darauf hin, daß bei den aus der Bastardierung hervorgegangenen Keimen vielleicht möglich wäre, die Chromosomen der einen Art von denjenigen der andern im Wege der mikrochemischen Reaktionen zu unterscheiden. Morphologisch ist es be- kanntlich bereits gelungen (Moenkhaus, Tennent, Baltzer). Im innigen Zusammenhang mit der Chromosomenanzahl, welche während der Kernteilung wahrnehmbar ist, bleibt nach den bisherigen Literaturangaben die Kern- 306 Referate. große in der Zelle. Xemec weist auf die wichtige Tatsache hin, daß die Wirkungs- sphäre des Zellkerns oft mit den Zellgrenzen nicht identisch ist, obschon sie sich in manchen Fällen mit den Zellgrenzen decken kann. In embryonalen Geweben ist das Verhältnis zwischen der Zell- und Kerngröße nahezu konstant. Bei der im Laufe der Entwicklung stattfindenden Spezialisation der Zellen verändern sich diese Verhältnisse, so daß in den Geweben der höheren und ausgewachsenen Pflanzen die Chromosomen- anzahl in der Bestimmung der Kemgröße nicht ausschließlich maßgebend ist. Der Verf. beweist an der Hand einiger Beispiele, daß die Kemgröße nicht nur von der Chromosomenzahl, sondern »von der Zellgröße, der Cytoplasmamasse und von der Zellfunktion« abhängig ist. Ceteris paribus reguliert die Chromosomenzahl die Kern- größe. Die Anschauung von Della Valle, daß die absolute Menge der Chromosomen- substanz, nicht aber die Zahl der Chromosomen, hinsichtlich der Kemgröße ausschlag- gebend ist, hält Xemec nicht für stichhaltig. Die Erwägungen, inwieweit die Kern- verschmelzungen die Kernplasmarelation verändern können, führt zu dem Schluß, daß wenn man die Kern- und Plasma masse in Betracht zieht, so bleibt sie auch nach der Verschmelzung dieselbe. Es ist von Belang, daß nach der Verschmelzung die Ober- fläche des Synkaryons geringer wird, als die der beiden Kerne gewesen ist. Von großer Bedeutung ist weiter für die Physiologie der Zelle die Lage des Kernes im Plasmaleib. Die Erfahrungen des Verf. haben ihn überzeugt, daß die zentrale Lage der Kerne aus einer Zusammenwirkung zwischen dem Kern und der äußeren Plasmaschicht resultiert. In den mehrkemigen Elementen ist die Lage der Kerne auch durch den physiologischen Zustand der Kerne und der Zelle bedingt, was aus den Beobachtungen diesbezüglicher Verhältnisse in Ruhe- und Teilungsphasen der mehrkernigen Euphorbiaceenelemente hervorgeht. Die Veränderungen in der Lage der Kerne im einheitlichen plasmatischen Terri- torium kann eventuell zur Kernverschmelzung führen. Xemec analysiert näher die im ersten Teil eingehend besprochenen Verschmelzungserscheinungen und in Berücksich- tigung auch derjenigen Fälle, in welchen mehrere Kerne im einheitlichen Plasmateiri- torium dicht beieinanderliegen, kommt er zu der Überzeugung, daß die Beschaffenheit der Kemmembran oft darüber entscheidet, ob die Verschmelzung stattfindet oder nicht. Sodann bespricht der Verf. verschiedene Typen der Kemverschmelzung sowohl in den vegetativen als den Geschlechtselementen. In dieser Hinsicht muß auf das Original hingewiesen werden. Die Kernverschmelzung hat eine Erhöhung der Chromosomenzahl zur Folge und die Vermehrung der Chromosomenzahl an sich gibt den Anstoß zur eventuellen Re- duktion. Die Reduktion der Chromosomen ist nach der Anschauung des Verf. als A u t o r e g u 1 a t i o n s prozeß aufzufassen. Xemec unterscheidet die direkte und indirekte Reduktion, je nachdem die Chromosomen schon in der Prophasis direkt in reduzierter Anzahl erscheinen, oder die Teilungsfiguren der Reduktion einen abnormen, oft den allotypischen Teilungen ähnlichen Verlauf aufweisen. Xemec vertritt die An- sicht, daß das Vorkommen der Reduktionsprozesse auch in Vegetativelementen sich ganz leicht in Übereinstimmung mit der Individualitätshypothese bringen läßt. Die Chromosomenzahl wurde auch bei denjenigen Pflanzenformen untersucht, bei welchen Metagenese vorkommt. Strasburgers Forschungen haben den Beweis er- bracht, daß die beiden Generationen durch ihre Chromosomenzahl unterschieden sind. Im Lichte der Beobachtungen von de Vries ist demnach der Sporophyt eigentlich ein Doppelwesen. Xemec schließt sich in der Erklärung dieser Erscheinung der bekannten Hypothose über 2 x -Generation von Lotsy an und diskutiert sodann das Problem, ob die Referate. 307 Verdoppelung der Chromosomenzahl schon an sich einige Folgen für die morphotische Tätigkeit der betreffenden Zelle haben würde. Es handelt sich hier besonders um die Erledigung der Frage, ob die Chromosomenverdoppelung bzw. -Reduktion formativ wirken kann. Auf Grund der Erwägungen der bisherigen Literaturangaben und eigener Experimente, besonders derjenigen, bei welchen durch Chloroformierung abnorme Kern- verhältnisse hervorgerufen wurden, schließt Nemec, daß der Übergang von einer Genera- tion zur andern bei der Metakinese »jedoch nicht ursächlich mit einer Veränderung der Chromosomenzahl in der Zelle verbunden ist, woraus man wohl schließen könnte, daß die beiden Vorgänge auch in der Phylogenie nebeneinander gingen, vielleicht durch dieselben Faktoren ausgelöst, aber sonst unabhängig, « Bekanntlich wird den Chromosomen eine entscheidende Rolle bei dem Prozeß der Übertragung von erblichen Eigenschaften zugeschrieben. Von einer sehr be- deutenden Anzahl der Biologen wird die Chromatin Substanz als »Idioplasma« bezeich- net, und nur das Chromatin wird als Träger der erblichen Charaktere aufgefaßt. Nemec diskutiert die Frage, ob man dem Idioplasma ganz konstante chemische und physikalische Eigenschaften zuschreiben muß, oder annehmen, daß es sich im Laufe der Entwicklung chemisch verändert. Er glaubt, daß eben eine gewisse Konstanz der Eigenschaften im Begriffe des Idioplasmas steckt. In dieser Hinsicht analysiert er sodann die einzelnen Zellbestandteile mit Berücksichtigung der Resultate seiner mikrochemischen Untersuchungen und kommt auf Grund aller dieser Erwägungen zu der Überzeugung, daß die Hypothese von dem Kern als alleinigem Träger der Ver- erbung nicht aufrecht erhalten werden kann. Er vertritt also die Ansicht, »daß sowohl der Kern als auch das Protoplasma sich an dem Vererbungsprozeß beteiligen, wenn es auch nicht geleugnet werden darf, daß dabei dem Kern eine sehr wichtige Rolle zu- kommt.« Den Chromidien, Mitochondrien usw. kann in dem Vererbungsprozeß eine eminente Rolle nach Nemec nicht zugeschrieben werden. Ich stimme mit ihm in dieser Beziehung vollkommen überein. Nemec betrachtet die Mitochondrien als Stoff- wechselprodukte, welche in besonders stark fungierenden Zellen gebildet und an- gehäuft werden. Im Kapitel über das Wesen der Befruchtungsvorgänge macht der Verf. darauf aufmerksam, daß man die Verschmelzung der Pronuclei für den wesentlichen Akt der Befruchtung aufgefaßt hat. Er führt sodann die Analyse der zur Befruchtung vorbe- reitenden Prozesse durch, sowie auch des Kopulationsvorgangs und äußert sich endlich über das Wesen des Befruchtungsvorgangs folgendermaßen: »Was für die Befruchtung charakteristisch und specifisch ist, das scheint mir in der harmonischen Herbeiführung aller der Bedingungen zu liegen, unter welchen die Geschlechtszellen verschmelzen können. Hierauf folgt gewissermaßen automatisch auch die Kernverschmelzung und Chromosomenreduktion, allerdings nur wenn bestimmte Bedingungen realisiert sind.« Das Wesen des Entwicklungsreizes bei der Befruchtung wird vom Verf. nicht besprochen. Im letzten Kapitel widmet Nemec einige Bemerkungen dem Problem der Indivi- dualität der Zellen im Zellverbande. Obschon den einzelnen Zellelementen ein be- stimmter Grad der Selbständigkeit im Leben zukommt, so ist es doch unzweifelhaft, »daß eine vielzellige Pflanze ein einheitliches Gebilde vorstellt, in welchem sich be- stimmte vitale Prozesse aus einer Zelle in die andere fortpflanzen können und auch aus einem vielzelligen Organ in ein andres sich verbreiten können.« Bei der Garantie- rung der Selbständigkeit der Zellen und andrerseits der Einheitlichkeit des Organismus spielen die Zellenscheidewände und andrerseits Plasmodesmen eine wichtige Rolle; die Schwierigkeiten in der Erledigung des ganzen Problems liegen auch in der Entscheidung, 308 Referate. warum sich manche Reize leicht und breit fortpflanzen, die andern dagegen lokalisiert werden. Das System der Scheidewände mit den Plasmodesmen ist nach Nemec mit einem Siebe zu vergleichen, »welches Körner von bestimmter Größe durchläßt, die übrigen jedoch zurückhält. Durch analoge Vorrichtungen wird die Individualität der Zellen bis zu einem bestimmten Grade geschaffen, andrerseits jedoch auch die Einheitlichkeit des vielzelligen Körpers gewahrt.« Das soeben referierte Buch von Nemec ist sehr klar und leicht verständlich ge- schrieben, und wemi man auch hier und da den Eindruck hat, daß vielleicht ein Ge- danke oder irgendeine Beschreibung etwas kürzer ausgedrückt werden könnte, so be- einträchtigt es absolut nicht den großen sachlichen Wert, welcher diesem Buche zu- kommt. Die große Bedeutung, welche nach meiner Beurteilung das Werk von Nemec hat, liegt darin, daß es nicht eine Kompilation, eine Referatenzusammenstellung ist, sondern fast alles auf eigener Erfahrung, auf eigenen Versuchen, eigenen Beobachtungen gegründet ist. Das ganze Buch berichtet über die Resultate der wissenschaftlichen Arbeit des Verf. und ich bin überzeugt, daß wenn ein Forscher, welcher selbst experi- mentiert und eigene Beobachtungen ausgeführt hat, das Buch von Nemec durchlesen wird, er das sehr große Verdienst von Nemec für die Biologie anerkennen muß. Der Gedanke der Untersuchung der Kernverhältnisse einschließlich der Kem- versclimelzung in vegetativen Geweben ist ganz original und kann wirklich sehr anregend für die weiteren Forschungen sein. Besonders spärlich sind z. B. unsre Erfahrungen in dieser Beziehung am tierischen Material. Hervorzuheben sind ferner seine mikrochemischen Studien, welche sehr wichtige Anhaltspunkte zur genaueren Analyse der cytologischen Gebilde liefern und deren Methoden sicher oft mit bestem Erfolg angewandt werden können. Aus der Art und Weise, wie die Probleme besprochen werden, ist nicht nur die genaue Kenntnis der Literatur zu ersehen, sondern auch das gründliche Durchdenken der Probleme und Streitfragen, welche von Nemec diskutiert werden. E. Godlevrski jun. (Krakau). The Sex-Chromosomes in Ascaris felis. ßy Charles Lincoln Edwards. (Froin the Zoological Institute. Würzburg.) With plate XXVIII. In spite of the belief of some authors that sex-chromosomes do not exist, and of the objections of others against the theory that these bodies are sex-determinants, the facts now demonstrated in various Orders of insects, in Nematodes, sea-urchins (Baltzer 1909) the opossum (Jordan 1911), the gidnea-pig (Stevens 1911b), and man (Guyer 1910), can scarcely admit of a doubt of the essential relationship of the idiochromosomes to the production of sex. While skeptical “that particular chromosomes alone are sex-determinants“ Montgomery (1910) makes the general admission that “In all probability the activities of the chromosomes are influential in estabhshing sex, but not in the crude way in which the process has been imagined”. Morgan (1909) beüeves that the idiochromo- somes “may follow sex or be associated with other differences that deter- mine sex, rather than be its sole cause”. It may be some time before we know about the final causation of sex and consequently, for the present, it is rational to agree with Wilson (1911a), that the sex-chromosomes constitute “one Unk, probablv an essential one, in a chain of factors by which sex is determined and inherited”. The presence of sex-chromosomes in Nematodes has been established by work done in the Zoological Institute, Würzburg within the last two years. The occurrence of a small chromosome in Ascaris megalocephala l'valens was noted by Herla (1894) and Boveri (1899) and again found by the latter in 1908 in a large number of fertilized eggs of different fe- males. Boring (1909) who made a careful study of this material found Archiv f. Zellforschung. VII. 21 310 Charles Lincoln Edwards the small chromosome in 32% of the 343 fertilized bivalens eggs exa- amined, and Boveri (1909 b), concluded that tkis small body is an X- chromosome which in general may remain united to one of the autosomes. In the same paper Boveri announced the finaing by himself and Gulick of an X-chromosome in Heterakis. In my study of the spermatogenesis of Ascaris megalocephala (1910 a, b), I found two worms in which the history of the X-chromosome was followed from the spermatogonial divi- sions to the formation of the spermatid nuclei, and another worm from which the section containing the maturation divisions was lost but which showed the typical X-element in the primary spermatocytes. Thus in three out of the forty-five worms from one horse, in the series of many hundreds of spermatogenous cells examined, without exception the X- cliromosome appeared in perfect distinctness and independence. In Ascaris lumbricoides I have demonstrated tliat the X-chromosome is a multiple, in the form of a group of five components. In the course of studies upon other species, using methods aheady given (1910b), I found the number and grouping of cliromosomes in the spermatogenesis of the Ascaris of the cat entirely different from that described by Marcus (1906), for the Ascaris of the dog. This proved to be a cytological confirmation of the conclusion of Glaue (1909), that Ascaris canis and Ascaris felis are distinct species. In the nuclei of the first spermatocytes of Ascaris felis, shortly before the division, there are eight bivalent autosomes, and one pair of unequal chromosomes, conspicuous in size and comparable to the X- and Y-ehro- mosomes described in the Hemiptera and other insects (Figs. 1 and 2). The autosomes, for the most part distinctly tetrads, are somewliat variable in size but the differences are too slight to permit formulation. The idiochromosome pair consists of two joined together at their ends, the larger (X), being about double the length of the smaller (Y)1). In most of the nuclei the two idiochromosomes show a clearly marked longitudinal division (Fig. 2). Fig. 3 presents a polar view of the equatorial plate of the first sperma- tocyte division and Fig. 4, a side view of the same stage in optical section. The idiochromosome pair is so greatly shortened while correspondingly thickened, that, as seen from the side, it projjects only a little beyond the plate of autosomes. The X-chromosome is turned toward one pole !) Professor Boveri (1911) is inclined to the Interpretation that this Y-element, taken together with an equally large piece of the X-elemcnt, represents an autosome pair with which is liere united as a partner an X-chromosome wlxich in other Nema- todes is independent. The Sex-Chromosomes in Ascaris felis. 311 and the Y-chromosome toward the other. With the beginning of the metaphase (Fig. 5), both elements are again elongated and then pass to opposite daughter plates. Different views of daughter plates of the first division when they liave become widely separated are shown in Figs. 6 and 7. The Y-chro- mosome is recognized in one plate and in the other, the X-chromosome, twice as large as the Y, and, as a riüe, both show longitudinal division. Fig. 8 presents a polar view of a similar group, which belongs to a se- condary spermatocyte immediately after Separation from its sister cell. Optical sections of the equatorial plates of the second division are shown in Figs. 9a and b. The two cells, containing these plates, are firmly joined together and both spindles stand parallel, hence it is scarcely to be doubted that the two are sister cells. In the one plate a Y-element (a), can be distinguished and in the other, an X-element (b). Both lie with their longitudinal slits in the equatorial plane and now become equationally divided. Thus arise from the one, two spermatids with X-chromosomes, and from the other, two with Y-chro- mosomes. In the developing spermatid nuclei, the nine chromosomes are ar- ranged more or less clearly in a ring, in which the idiochromosome is visible for some time as a thickening. Unfortunately I have not yet been able to make a study of the ovo- genesis of Ascaris felis , but I think we may safely assume a condition in the female similar to that found by Wilson (1905a, b, c, 1906) and by Payne (1908), in Hemiptera and by Stevens (1905, 1908, 1910, 1911a), in the coleopteral genus Teneirio, and in a number of Diptera, where the female contains two X’s instead of X- and Y-chromosomes. Pro- visionally then we may accept as the formula for sex-production in Ascaris felis : a) Egg X + Spermatozoon X = XX (Female), b) Egg X + Spermatozoon Y = XY (Male). Wilson (1911b) has shown that the general result of observation is “that in each species all the essential relations in the distribution of the chromosomes conform with wonderful fidelity to the specific type. So true is this, that the species may often at once be identified by an experienced observer from a single chromosome group at any stage of the maturation process”. The sex-chromatin is represented in Ascaris megalocephala by a simplex X-element, only exceptionally free from union with one of the autosomes, and in Ascaris lunibricoides by a multiple of five X-components, while in Ascaris felis the X-chromosome is accom- 21* 312 Charles Lincoln Edwards panied by a smaller Y-element. Thus in tlie different species of Ascaris there is, as in the Hemiptera (Wilson), great diversity from species to species, rather tlian the more uniform relations of the Acrididae (McClung). I desire to acknotvledge my indebtedness to Professor Boveri for his counsel in the preparation of this paper. Literature. 1909. Baltzer, F. Die Chromosomen von Strongylocentrotus lividus und Echinus microtuberculatus. Arch. f. Zellforschung. Bd. III. Hft. 1, 2. 1909. Boring. A. M. A small chromosome in Ascaris megalocephala. Arch. f. Zell- forschung. Bd. IV. Hft. 1. 1899. Boveri, Th. Die Entwicklung von Ascaris megalocephala mit besonderer Rücksicht auf die Kemverhältnisse. 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The sexual Differences of the Chromosome Groups in Hemiptera, with some Considerations on the Determination and Heredity of Sex. Journ. Exp. Zool. Vol. III. (1). 1911a. — The Sex Chromosomes. Arch. f. mikrosk. Anat. Vol. LXXVI. 1911b. — VII. A Review of the Chromosomes of Nezara; with some more general Considerations. Journ. Morph. Vol. XXII. (1). Explanation of Plate XXVIII. Ascaris felis. The figures were drawn with a Zeiss 2 mm. oil immersion objective and a Zeiss compensating ocular 12, giving a magnification of 2280. Figs. 1 and 2. Nuclei of first spermatocytes with eight bivalent autosomes and the XY-pair of idiochromosomes. Fig. 3. Equatorial plate of first division, polar view. Fig. 4. Equatorial plate of first division, side view, optical section. Only three of the eight autosomes are drawn. Fig. 5. Optical section of the first division metaphase. Fig. 6. First division anaphase, side view. Fig. 7. First division late anaphase: daughter groups of eight autosomes, the lower having in addition the X-chromosome, the upper, the Y-chromosome. Fig. 8. Chromatin group of second spermatocyte : eight autosomes and the X-chromosome. Figs. 9a und b. Second division. Optical sections of equatorial plates of two sister-spermatocytes. The lower shows the X-chromosome, the upper the Y-chromosome. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. Die Differenzierung der Keimzellen bei Helix arbustorum. Von Iw. Buresch. (Aus dem Zoologischen Institut in München.) Mit 5 Textfiguren und Tafel XXIX — XXX. Inhalt. Seite I. Übersicht der Literatur 314 II. M a t e r i a 1 und Methoden 317 III. Histologische Beschaffenheit der Zwitterdrüse. . 319 IV. Ausbildung der Zwitterdrüse. — Auffassung Ancels . . . 321 V. Differenzierung der Geschlechtselemente. — Indiffe- rente Geschlechtszelle. — Abhängigkeit der Eizellen von den Nährzellen. — Die Follikelliülle. — Fehlen des Ovogonienstadiums- 322 VI. Die Geschlechtsmetamorphose. — Die Zwitterdrüse in ver- schiedenen Stadien der Entwicklung. — Die Menge der Eier und Spermien in Zusammenhang mit der Erhaltung der Art. — Die Re- duktion der Eier 332 VII. Wie die Geschlechtselemente nach außen gelangen. — Der Geschlechtsapparat und dessen Funktionieren. — Die Selbst- befruchtung und Selbstbegattung. — Degeneration der männlichen Geschlechtszellen als Hindernis der Selbstbefruchtung. — Freiwerden der Eier 334 I. Übersicht der Literatur. Wie bekannt, besitzen alle lungenatmenden Schnecken eine zwitterige Geschlechtsdrüse, d. h. eine Geschlechtsdrüse, die imstande ist, männliche und weibliche Geschlechtselemente zu erzeugen. Dank diesem Herma- phroditismus stellt diese Drüse ein interessantes Untersuchungsobjekt Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 315 für wichtige biologische Fragen dar und hat schon längst die Aufmerk- samkeit vieler Forscher auf sich gelenkt. Heutzutage existiert eine große Zahl von Arbeiten, welche speziell die Zwitterdrüse der Pulmonaten be- handeln. Fast jede von diesen Arbeiten betrachtet die Zwitterdrüse, in- folge des reichen Materials, welches sie zur Untersuchung gibt, in einer engbestimmten Richtung und wir können leicht alle diese Arbeiten in einzelne Gruppen einteilen, von welcher jede ein bestimmtes Gebiet zu untersuchen hat. Man kann hauptsächlich sechs solche Hauptgebiete in den Unter- suchungen der Zwitterdrüse unterscheiden: 1. Entwicklungsgeschichte der Zwitterdrüse; 2. Differenzierung der männlichen und weiblichen Ge- schlechtselemente; 3. Ovogenese; 4. Spermatogenese ; 5. Geschlechts- metamorphose; 6. phylogenetische Entstehung und Bedeutung der Zwitterdrüse. Allein Ancel (1902) hat sich das Ziel gesteckt, die Zwitterdrüse von Helix pomatia allseitig zu untersuchen, aber auch seine Arbeit ist wegen der Weitläufigkeit des Themas unvollkommen geblieben. In dem ersten Gebiete, über die Entwicklungsgeschichte der Zwitter- drüse, haben eine genügende Zahl von Autoren gearbeitet, nämlich die- jenigen, welche überhaupt die Entwicklung des gesamten Geschlechts- apparats bei Pulmaten betrachtet haben. Das sind die Autoren: Eisig (1869, bei Limnaea ); von Ihering (1875, H. pomatia)-, Rabl (1875, Limnaea ); Jourdain (1880, //. aspersa ); Rouzaud (1885, Helix, Limax, Ariori)-, Brock (1886, Agriolimax agrestris ) und Ancel (1902, H. pomatia). Besonders Ancel hat sich ausführlich mit dieser Frage beschäftigt und er ist auch der einzige, der eine klare Darstellung der Ausbildung der Zwitterdrüse bei Helix pomatia gegeben hat. In dem zweiten Gebiete, über die Entstehung und die erste Diffe- renzierung der Geschlechtselemente, ist die Zahl der Untersuchungen sehr gering, obwohl es sich hier um eine Frage von hervorragendem Inter- esse handelt, nämlich um die Frage der Geschlechtsbestimmung der Genitalzelle. Für Untersuchung einer solchen Frage ist eine Zwitterdrüse sehr geeignet, weil man bei ihr direkt, nebeneinander aus einem Keim- epithel die Bildung der zweierlei Urgesehlechtszellen beobachten kann. Trotzdem aber sind die Untersuchungen in dieser Beziehung sehr gering. Man kann sagen, es ist nur Ancel (1902, 1903) der sich ausführlicher mit dieser Frage beschäftigt hat. Viele andre Forscher, welche die Sper- matogenese und die Ovogenese untersuchen, lassen diese Frage ganz beiseite und beginnen die Beschreibung der Geschlechtszellen mit einem schon genügend entwickelten Zustand. 316 Iw. Burescli Über die Ovogenese ist genügend viel gearbeitet. Die Untersuchungen in dieser Richtung sind aber nicht so reich wie die über die Spermato- genese. Besonders die Erscheinungen der Reifeteilung und Befruchtung der Eier sind nicht genug untersucht. Es sind hauptsächlich die Autoren: Mark (1881, Limax campestris ); Platner (1886a, II. pomatia, b, Ar. empiricorum) ; Garnault (1888 — 89, II. aspersa, Ar. empiricorum); Wash- burn (1894, L. maximus ); Obst (1889, Helix pomatia, L. maximus ); Byrnes (1899, L. agrestis ); Linville (1900, L. maximus)-, Ancel (1902, II. pomatia) ; Lams (1910, Ar. empiricorum), welche sich mehr oder minder mit dieser Frage beschäftigt haben. Eine besondere Aufmerksamkeit verdienen die Arbeiten von Ancel und Lams. Der erste hat ausführlich die Wachstumsperiode der Eier bei Helix pomatica beschrieben; der zweite die Reifeteilungen und Befruchtung der Eier bei Arion empiricorum. Eine andre Reihe von Autoren beschäftigt sich mit der sehr mannig- faltigen Spermatogenese. Es sind dies hauptsächlich die Autoren: Platner (1885 — 89, H. pomatia, Ar. empiricorum)-, Prenant (1887, H. pomatia, Arion); Zimmermann (1891, H. pomatia ); Bolles Lee (1895 bis 1904, H. pomatia); Murray (1898, H. pomatia, Ar. empiricorum); Iyorff (1899, H. pomatia); Godlewski (1897, H. pomatia); Nusbaum (1899, H. lutescens); Prowazek (1901, II. pomatia ); Ancel (1902, II. pomatia); Tschassownikow (1905, H. pomatia); Popoff (1907, H. po- matia); Kleinert (1909, H. nemoralis, hortensis, pomatia); Soos (1910, H. arbustorum). Alle diese Autoren untersuchen die Umwandlung der männlichen Geschlechtselemente in dem Zustand, wie sie sie im Lumen der Drüse finden, ohne sich über ihre Entstehung aus dem wandliegenden Keimepithel zu kümmern und darum sind auch in den meisten Fällen die jüngsten Elemente, die Spermatogonien, verkannt. Obwohl über Spermatogenese der Pulmonalen so viel gearbeitet worden ist, sind doch diese Untersuchungen bei weitem nicht erschöpfend. Das zeigen be- sonders die drei letzten Arbeiten: die von Soos, der zuerst mit Bestimmt- heit die Spermatogonien festgestellt hat, die von Kleinert, der Hetero- chromosomen bei Helix nemoralis und hortensis gefunden hat und die von Popoff, der speziell die mitochondrialen Gebilde im Plasma der männlichen Geschlechtselemente untersucht hat. Diese letzten Gebilde sind später wieder von Legendre (1908) und Faure-Fremiet (1910) untersucht worden. Eine besondere Richtung in den Untersuchungen der Zwitterdrüse der Pulmonaten sind die Untersuchungen über die Funktion und den Zustand dieser Drüse während der ganzen Zeit ihrer Existenz, d. h. das was Babor (1894, 1898) »Geschlechtsmetamorphose« genannt hat. Nach Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. !• 317 diesem Forscher sind die meisten Pulmonaten protandrisch, d. h. die Zwitterdrüse funktioniert zuerst als männliche, dann als weibliche Keim- drüse. Dieser »Cyklus der Geschlechtsentwicklung« ist aber nicht der gleiche für alle Arten. Bei Limax maximus z. B. ist nach Babor (1898) die Zwitterdrüse von Anfang 2, dann 3, dann cf, dann wieder <3 und zum Schluß wieder 2. Die Untersuchungen in dieser Richtung sind sehr gering und unsicher auch für solche Arten wie Helix pomatia, die so oft untersucht worden ist. Wie wenig die Funktion der Zwitterdrüse erforscht ist, hat die schöne und ausführliche Arbeit von Meisenheimer (1897) gezeigt. Meisenheimer hat ausführlich die Erscheinungen der Begattung bei Helix pomatia in Zusammenhang mit dem Bau des ge- samten Geschlechtsapparats untersucht. Bei diesen Untersuchungen ist aber unerklärt gebheben, wie die Zwitterdrüse während und nach der Begattung funktioniert, wie die Eier die Zwitterdrüse verlassen, ob eine Vereinigung der Eier mit den Spermien, die aus einer und derselben Drüse stammen, möglich ist (Ziegler, 1908), oder ob eine Selbstbegattung stattfinden kann (Simroth, 1900), oder endlich ob die ans einer Zwitter- drüse entstandenen Eier und Spermien gegeneinander indifferent sind. Mit allen diesen Fragen wollen wir uns auch in der vorliegenden Arbeit beschäftigen. Endlich existiert eine Richtung in den Untersuchungen der Zwitter- drüse, die sich mit der phylogenetischen Entstehung und Bedeutung des Hermaphroditismus bei den Pulmonaten beschäftigt. Ein Versuch in dieser Richtung ist die Arbeit von Schapiro (1902) und teils auch die Untersuchungen Ancels (1902). Aus diesem kurzen Überblick ist zu ersehen, daß, obwohl sehr viele Forscher sich mit der Zwitterdrüse der Pulmonaten beschäftigt haben, doch viele Fragen, und zwar die interessantesten, unerklärt geblieben sind. Meine hochverehrten Lehrer, Gelieimrat Prof. R. von Hertwig und Prof. R. Goldschmidt waren es, welche meine Aufmerksamkeit auf diese Fragen gelenkt haben und zwar hauptsächlich auf die Frage nach der Entstehung der männlichen und weiblichen Geschlechtselemente aus dem Keimepithel. Ich möchte nicht versäumen, an dieser Stelle beiden meinen ver- bindlichsten Dank für ihre Unterstützungen und wertvollen Ratschläge auszusprechen. II. Material und Methoden. Als Objekt meiner Untersuchungen habe ich die Art Helix arbusto- rum gewählt, die in der Umgebung von München stark verbreitet ist 318 Iw. Buiescli und von welcher ich immer zahlreiche Exemplare zur Verfügung hatte. Diese Art lebt nur etwa l1/2 Jahr, welche Zeit im Vergleich mit andern Arten recht kurz ist, so daß man die Entwicklung der Zwitterdrüse durch das ganze Leben der Schnecke leicht verfolgen kann. Dann ist diese Art auch sehr leicht zu züchten. Meistens habe ich die Exemplare, welche für meine Untersuchungen benutzt wurden, im Garten des zoologischen Instituts in München auf dem Gras unter Gitterdeckeln gezüchtet. Die Begattung der Schnecken beginnt in der Mitte des Mai und vollzieht sich den ganzen Juni hindurch. Im Juni, Juli und August erfolgt das Ablegen der Eier, aber man findet auch einzelne, verspätete Exemplare, welche ihre Eier erst im Oktober ablegen. Die Zeit von der Begattung bis zur Eiablage ist sehr verschieden. Bei zwei Exemplaren, welche am 18. Juni 1910 in Begattung traten, hat das eine nach 23, das andre nach 33 Tagen Eier abgelegt. Die Zahl der abgelegten Eier ist 60 — 80, welche gewöhnlich in zwei Portionen, in Zwischenräumen von 1 — 8 Tagen abgelegt wurden. Aus diesen Eiern schlüpfen nach 20 — 25 Tagen die jungen Schnecken aus. Sie wachsen schnell an, und nachdem sie eine Größe von fast der Hälfte des Volumens ihrer Eltern erreicht haben, graben sie sich in die Erde ein, um in diesem Zustande zu überwintern. Im Frühling, während der regnerischen Tage des April, kriechen sie aus der Erde heraus und wachsen schnell zur vollen Größe an. Im Mai beginnt die Begattung und dann das Ablegen der Eier. Nach der Eiablage, also im September, beginnen die Schnecken zu verschwinden; nur einige bleiben noch im Oktober und November am Leben, um mit Beginn der ersten Fröste sich in der Erde zu vergraben. Im nächsten Frühling jedoch findet man keine alten Exemplare mehr. Was die Fixierungsmethoden betrifft, so wurden mit gutem Erfolg die Flüssigkeiten nach Zenker, Flemming und Hermann benutzt. Be- sonders gute Besultate für Fixierung des leicht schrumpfenden Keim- epithels gab die bis 40° erwärmte ZENKERsche Flüssigkeit. Die sehr kleinen, jungen Schnecken wurden gewöhnlich mit der Schale zusammen in FLEMMixGscher Flüssigkeit konserviert, wo sie sich gleichzeitig auch entkalken. Bei größeren Schnecken wurde die Schalen- spitze zerschlagen und mittels einer festen Pinzette die ersten drei Win- dungen, in denen sich die Leber und die Zwitterdrüse befinden, von der Schale befreit. Die Zwitterdrüse, welche in der Leber eingebettet ist, wurde gewöhnlich gemeinsam mit einem Stück der Leber konserviert. Es ist nicht nötig, die Zwitterdrüse aus der Leber herauszupräparieren und sogar nicht zu empfehlen, weil bei dieser Präparation die frei im Lumen Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 319 der Drüse liegenden männlichen Geschlechtszellen ihre normale Anord- nung verlieren. Beim Einbetten in Paraffin wurde als Zwischenmedium Chloroform benutzt. Bei der Durchtränkung mit Paraffin muß der Aufenthalt in Chloroform + Paraffin und reinem Paraffin auf möglichst kurze Zeit beschränkt sein (15' in Ch. + Par. bei 40° und 15' in Par. bei 60°). Zur Färbung wurden hauptsächlich Eisenhämatoxylin nach Heiden- hain oder Boraxkarmin in toto und Nachfärbung mit DELAFiELDSchem Hämatoxylin benutzt. Beim Schneiden wurden die Objekte in 4 — 5 u dicke Schnitte zerlegt und mit Wasser aufgeklebt. Die jungen, aus den Eiern ausgeschlüpften Schnecken habe ich in Zwischenräumen von 5 — 10 Tagen bis zur Zeit des Eiablegens und nach derselben konserviert. Gleichzeitig habe ich mir auch einige Notizen über den Zustand des gesamten Geschlechtsapparats gemacht. In dieser Weise bekam ich Hunderte von Präparaten, welche die Entwicklung der Zwitterdrüse durch das ganze Leben der Schnecke zeigen. Nachdem ich diese Präparate durchgesehen hatte, erkannte ich, daß Helix arbustorum gar nicht so einfach protandrisch ist, wie man es ge- wöhnlich für Helix-Arten annimmt, sondern daß diese Schnecke durch ihr ganzes Leben immer zwitterig ist. Schon die ganz junge Schnecke, die erst 2 Wochen alt ist, hat in ihrer Zwitterdrüse neben den jungen Spermatogonien auch kleine Eizellen. Die alte Schnecke besitzt aber kurz vor der Begattung ebenfalls noch immer neben den reifen Spermien und großen Ovocyten, auch Spermato- gonien und kleine Eizellen, obwohl wir nach der Protandrie erwarten müssen nur Eier zu finden, welche nach der Begattung abgelegt werden. Dieser stets zwitterige Zustand stellt uns aber viele Fragen entgegen, z. B. wie gich die beiden Geschlechtselemente bilden, wie sie in der Zwitter- drüse angeordnet sind, wie die Eier nach außen gelangen und viele andre. Um auf alle diese Fragen Antwort zu geben, müssen wir die Histo- genese der Zwitterdrüse vom Anfang ihrer Bildung an bis zum Tode der Schnecke verfolgen. III. Histologische Beschaffenheit der Zwitterdrüse. Die Zwitterdrüse stellt ein lappiges Gebilde dar, welches in der Leber eingebettet ist und aus zahlreichen Acini besteht. In ausgebildetem Zu- stand sind diese Acini dicht nebeneinander zusammengedrängt und alle vereinigen sich in einem Atrium, um dann in den Zwittergang überzugehen. 320 Iw. Burescli Die Wände aller Acini sind mit einer Zellensehielit ausgekleidet, oder besser gesagt, mit einer Plasmaschicht, in welcher einzelne Kerne ein- gebettet sind. Diese Schicht ist das Keimepithel (Taf. XXIX Kp), von welchem alle Elemente, die wir in der Zwitterdrüse finden, ihren Ursprung nehmen. Auf seiner Außenfläche bildet das Keimepithel eine härtere Membran, die Schneider (1908) Tunica oder Pleura (PI) nennt und welche eigentlich die Hülle der Drüse darstellt. Das wandständige Keimepithel ist ein echtes Syncytium. Auch auf den am besten fixierten Präparaten kann man keine Spur von Quer- wänden zwischen den Kernen dieses Epitheliums bemerken, dagegen erkennt man aber immer mit großer Deutlichkeit die flimmerepitkeliale Struktur der Zwittergangswände. Das Keimepithel entsteht schon sehr früh bei der ersten Anlage der Zwitterdrüse und existiert in syncytialem Zustand während der ganzen Zeit ihrer Funktion. An den Wänden der Drüse sind auch die jungen (jEz) und die schon ausgewachsenen Eizellen (Ei) befestigt. Diese Lage der Eizellen an der Wand ist sehr charakteristisch. Man findet in normalem Zustand vor der Begattung nie eine Eizelle im Hohlraum des Acinus und wenn sich wirklich eine dort befindet, ist sie immer in Degeneration begriffen. Die schon erwachsene Ovoeyte ist von einer plasmatischen Schicht umhüllt, welche dieselbe Struktur wie das Keimepithel besitzt; oft auch Kerne, die sich gar nicht von den Kernen des Keimepithels unterscheiden lassen. Diese Hülle ist eine Follikelmembran, sie wird ursprünglich aus der Nähr- zelle gebildet und liefert der Eizelle Nahrung. Ihre Ausbildung wollen wir später näher erörtern. Ein andres Zellelement, welches auch immer an der Wand des Acinus befestigt ist, sind die sogenannten Nährzellen (Ovules mäles Duvals; Cellules blastophorales Bloomfields; Basalzellen Platners; Ammen Zimmermanns). Sie charakterisieren sich durch ihre starke Färbbarkeit und ihr körnchenartiges Chromatin, welche Merkmale sie von den andern Geschlechtszellen gut unterscheiden. Diese Nährzellen sind auch immer auf der Wand der Drüse befestigt und erst, wenn sie eine gewisse Größe erreichen, lösen sie sich oft von der Wand ab, fallen ins Lumen der Drüse, wo sie langsam degenerieren und verschwinden (dNz). Die Wand eines Acinus besteht also nur aus den indifferenten Zellen des Keimepithels, aus den Eizellen und den Nährzellen. Die männlichen Geschlechtselemente dagegen sind nur im Lumen der Drüse gelegen. Sie sind hier in allen Stadien ihrer Entwicklung vor- handen, von den Spermatogonien an bis zu den reifen Spermien. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Puhnonaten. I. 321 Diese Anordnung der Geschlechtselemente, nämlich im Innern der Drüse immer die männlichen Elemente, dagegen auf den Wänden das Keimepithel, die Eizellen und die Nährzellen ist sehr charakteristisch nnd gestattet schon in einer sehr jungen Zwitterdrüse diese vier Zellelemente zu unterscheiden. Diese Unterscheidung ist besonders klar bei einer schon in ihrer Entwicklung vorgerückten Zwitterdrüse, wo die Acini schon eine Menge von reifen Spermien besitzen und nicht so stark von Spermato- gonien und Spermatocyten überfüllt sind. Ein solcher Acinus ist auf der Tafel XXIX abgebildet. Diese Figur ist aus drei nacheinander folgenden Schnitten kombiniert. Das Keim- epithel ( Kp ) ist deutlich auf der Wand zu unterscheiden. Es enthält kleine ovale Kerne mit klumpigem Chromatin (Kpk). Auf der Außen- fläche ist es zu einer Hülle verdichtet, der Tnnica oder Pleura (PI). An verschiedenen Stellen ist das Keimepithel von größeren Zellen unter- brochen, dies sind die Nährzellen ( Nz ) oder die Eizellen (jEz, Ei). Alle übrigen Zellelemente, im Lumen des Acinus, sind die männlichen Ge- schlechtselemente: Spermatogonien (Sg), Spermatocyten ( Sc), Sperma- tiden (St) und reife Spermien (Sp). Um diese eigenartige Beschaffenheit der Zwitterdrüse und die An- ordnung der Geschlechtselemente in ihr zu erklären, müssen wir zuerst kurz die Ausbildung dieser Drüse verfolgen. IV. Ausbildung der Zwitterdrüse. Die Entstehung und die ersten Stadien der Entwicklung der Zwitter- drüse sind sehr ausführlich von Ancel (1902) bei Helix pomatia beschrieben worden. Die Vorgänge der Entwicklung dieser Drüse bei Helix arbustorum sind ganz dieselben wie bei Helix pomatia , darum wollen wir diese Frage nicht näher betrachten, sondern nur das zitieren, was Ancel über diese Vorgänge resümiert. Uns interessiert dabei mehr die Entwicklung der Drüse von dem Zustand an, wenn in ihr sich die Geschlechtselemente zu differenzieren beginnen. Ancel (1902, S. 605) schreibt über die erste Anlage der Zwitterdrüse folgendes : «L’ebauche primordiale de la glande genitale d 'Helix apparait chez l’embryon quelques jours avant l’eclosion; eile est formee par un amas cellidaire situe au sein du mesoderme . . .». «L’ebauche genitale primordiale perd sa forme arrondie; eile s’allonge legerement et se fusionne avec le canal hermaphrodite. ...» «En meme temps une hindere apparait dans la glande genitale et dans le canal hermaphrodite. ...» 322 Iw. Buresch «L’apparition de la lumiere dans bebauc-he genitale la transforme en vesicule creuse unie par une de ses extremites au eanal hermaphrodite et renflee ä l’autre. La paroi de cette vesicule est tapissße par une seule couclie d’elements constituant un veritable epithelium germinatif». So entsteht der erste Aeinus, aus welchem sich dann durch Ausdeh- nung und Ausstülpung der Wände neue Aeini bilden. Durch diese Aus- dehnung und Ausstülpung, welche durch die v starke Vermehrung der Keimepithelzellen veranlaßt wird, entstehen die Hunderte Aeini der Zwitterdrüse, alle mit Keimepithel von innen ausgekleidet. Alle diese Aeini kommunizieren an ihren Enden miteinander, um in den Zwittergang überzugehen. Gleichzeitig mit der Ausbildung des ersten Aeinus beginnt auch die erste Differenzierung der Geschlechtselemente. Aus dem Keimepithel entstehen sowohl Eier, als auch Spermien und Nährzellen. V. Differenzierung der Geschlechtselemente. Mit der Frage, wie die Geschlechtselemente aus dem Keimepithel entstehen, hat sich bisher nur Ancel (1902, 1903) beschäftigt1). Alle andern Forscher, welche die Spermatogenese und Ovogenese der Pulmo- naten beschreiben, konnten nicht verfolgen, wie die Urgeschlechtszellen entstehen und darum sind die jüngsten Geschlechtszellen fast immer verbannt worden. Als Spermatogonien sind fast immer die Spermato- cyten beschrieben worden (vgl. Soos, 1910) und die Beschreibung der Ovogenese beginnt mit einer ziemlich großen Ovocyte. Der Mißerfolg der Untersuchungen in dieser Richtung beruht auf mehreren Ursachen. Erstens ist es schwer, das Keimepithel gut zu kon- servieren. Die Umwandlung der Keimzellen geschieht regellos auf ver- schiedenen Stellen der Drüse. Diese Keimzellen sind sehr klein und stark färbbar. Man kann an ihnen schwer die Veränderungen des Chromatins, die sie durchmachen, beobachten. Ancel ist der einzige, der sich ausführlich mit dieser Frage be- schäftigt hat. Er hat die Ausbildung der Geschlechtszellen folgendermaßen erklärt: Einige von den Kernen des Keimepithels nehmen schon in dem ersten Aeinus an Größe zu, verändern allmählich die Anordnung ihres Clrro- !) Ältere Forscher wie Platner, Keferstein, Duval, die sich mit der Ent- stehung der männlichen Geschlechtselemente beschäftigt haben, lassen die Spermato- gonien aus den Nährzellen — centralen Mutterzellen Kefersteins — durch Knospung entstehen. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 323 matins und nachdem sie eine gewisse Größe erreicht haben, fallen sie ins Lumen der Drüse, wo sie sich weiter teilen und die Spermatogonien er- zeugen. Nachdem diese Spermatogonien das Lumen der Drüse ausgefüllt haben und einige schon inSpermatocyten umgewandelt sind, fangen einige Zellen von Keimepithel an sich in Nährzellen umzubilden. Gleichzeitig aber mit der Bildung der Nährzellen hört die Umbildung der Keimepithel- zellen in Spermatogonien auf. Haben sich einmal die Nährzellen aus- gebildet, dann verwandelt sich das indifferente Keimepithel nur mehr in weibliche Elemente. Nach Angel bilden sich also die jungen Spermatogonien nur kurze Zeit nach dem Ausschlüpfen der jungen Schnecken, dann entstehen die Nährzellen, und wenn diese schon ausgebildet sind, dann entstehen aus dem Keimepithel nur Eizellen und keine Spermatogonien mehr. Die Bildung der Eizellen dauert also fast das ganze Leben der Schnecke. Weil die männlichen Geschlechtselemente früher ausgebildet sind als die weiblichen, darum werden sie auch früher reif und verlassen die Zwitter- drüse früher als die weiblichen. Zum Schluß bleiben in der Drüse nur Eizellen. Die Ursache, warum die indifferenten Keimzellen einmal Sperma- togonien und das andre Mal Eizellen liefern, schreibt Ancel, wie leicht verständlich, den Nährzellen zu, weil erst nach ihrer Ausbildung die Ei- zellen entstehen; er hat aber seine Aufmerksamkeit nicht auf eine alte Zwitterdrüse gerichtet. Wenn wir eine Zwitterdrüse während der Begattung untersuchen, finden wir in ihr nicht, wie man entsprechend der Annahme einer Pro- tandrie erwarten sollte, nur Eier, sondern auch junge Spermatogonien. Ancel selbst hat auch diese jungen Spermatogonien beobachtet. Er schreibt: «Chez un certain nombre d 'Helix adultes possedant des glandes genitales normales, nous avons retrouve . . . des groupes de spermatogo- nies bien developpees et rempla^ant les ovocytes. » Er meint aber, daß diese Erscheinung eine Anomalie sei. Meine Beobachtungen an der alten Zwitterdrüse haben mir aber gezeigt, daß im Gegenteil das Vorhandensein von jungen Spermatogonien in einer alten Zwitterdrüse von Helix arbustorum eine ganz normale Er- scheinung ist. Solche jungen Spermatogonien findet man immer in der Zwitterdrüse und ihre Ausbildung aus dem Keimepithel kann man in allen Entwicklungsstadien der Drüse verfolgen. Aber auch umgekehrt, in einer sehr jungen Zwitterdrüse, wo sich im Lumen nur erst Sper- matogonien befinden, findet man an den Wänden auch gut erkennbare Eizellen. 324 Iw. Buresck Alles das zeigt, außer der direkten Beobachtung der Umwandlung der Keimzellen in Geschlechtszellen, daß in der Zwitterdrüse sich nicht zuerst Spermatogonien, dann Nährzellen und erst dann die Eizellen bilden, sondern daß diese drei Elemente gleichzeitig aus dem Keimepithel ent- stehen. Die Ausbildung dieser Elemente erfolgt fortwährend und daher finden wir auch in der Zwitterdrüse immer die Geschlechtselemente fast in allen Stadien ihrer Entwicklung. Diese Umbildungsvorgänge der Keimepithelzellen in Gcschlechts- Textfig. 1. o o o zellen können wir graphisch in einem Schema (Textfig. 1), ähnlich wie das von Ancel gegebene, aber anders gedeutet, folgenderweise darstellen : Die vertikale Reihe von Zellen stellt die indifferent aussehenden Zellen des Keimepithels dar, welche sich gar nicht voneinander unterscheiden lassen. Manche von diesen Zellen, oder besser gesagt, von diesen Kernen, weil das Epithel ein Syncytium ist, gleichgültig welcher, z. B. m nimmt allmählich an Größe zu, verändert die Anordnung seines Chromatins und erreicht schließlich ein bestimmtes Stadium, das wir indifferente Ge- schlechtszelle nennen wollen. Nachdem dieses Stadium erreicht ist, Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulnionaten. I. 325 löst sich die Zelle von der Wand ab, fällt ins Lumen der Drüse, wo sie sich zu teilen beginnt und als Resultat viele Spermatogonien liefert. Auf einer andern Stelle nimmt eine indifferente Keimzelle w ebenso allmählich an Größe zu, macht dieselben Veränderungen durch, wie die Zelle m und erreicht auch das Stadium, das wir indifferente Geschlechts- zelle genannt haben. Wenn diese Zelle aber dieses Stadium erreicht hat, löst sie sich nicht von der Wand ab, sondern bleibt an ihrer Stelle, nimmt weiter an Größe zu, teilt sich dabei nicht und wird als Resultat zu einer Eizelle. An einer dritten Stelle des Keimepithels nimmt der Kern einer Zelle n an Größe zu, zerstückelt schon früh sein Chromatin, ist charakteri- siert durch starke Färbbarkeit und ohne sich zu teilen ergibt er als Re- sultat eine Nährzelle, welche immer ihre körnchenartige Chromatin- anordnung behält. Diese Umbildung der indifferenten Keimzellen in männliche und weibliche Geschlechtselemente erfolgt an verschiedenen Stellen der Drüse und zwar gleichzeitig, nicht nacheinander, wie es Ancel beschrieben hat. Die Fig. 1, Taf. XXX, illustriert wie die indifferenten Keimkerne sich umbilden, um das Stadium zu erreichen, das wir indifferente Ge- schlechtszelle genannt haben. Die indifferenten Keimkerne sind sehr klein (4x6 /<), fast immer oval, mit stark färbbarem Chromatin, das in größeren Klumpen ange- ordnet ist. Fig. 4 stellt diese Kerne in normalem, ruhendem Zustande dar. Bei ihrer Umwandlung in Geschlechtszellen verdichtet sich ge- wöhnlich das Chromatin an einer Stelle und bildet einen Nucleolus. Der Kern nimmt allmählich an Größe zu, auch der Nucleolus, und schließ- lich erreicht der Kern ein Stadium von 7 u mit einem großen Nucleolus in der Mitte und unregelmäßiger Anordnung der Chromatinklumpen. Dieses Stadium ist das Stadium der indifferenten Geschlechts- zelle (Fig. 1, 6). Nachdem das Stadium der indifferenten Geschlechtszelle erreicht ist, konzentriert ihr Kern, wenn die betreffende Zelle bestimmt ist ein männ- liches Geschlechtselement zu geben, einen Teil von Plasma um sich, löst sich von der Wand ab und fällt ins Lumen der Drüse. Hier nennen wir diese Zelle dann Spermatogonie. Diese Spermatogonie, auf Fig. 2 dar- gestellt, ist mit einer dünnen Schicht von Plasma umhüllt, der Kern ist vollständig rund, mit einem sehr deutlichen Nucleolus versehen. Solche Spermatogonien, welche wir Spermatogonien I. Ordnung nennen wollen, findet man immer in der Zwitterdrüse und gewöhnlich sind sie nicht weit von der Wand der Drüse gelegen. Diese Spermatogonien I. Ordnung Archiv f. Zellforschung. VII. 22 326 Iw. Buresch geben durch Teilung viele Zellen, welche viel kleiner und ganz verschieden von den Spermatogonien I. Ordnung sind. Bei dieser Teilung ist die Zahl der Chromosomen wahrscheinlich 48. Es ist schwer 48 Chromosomen nachzuweisen, bei günstiger Lage ist es aber nicht schwer mehr als 40 Chro- mosomen zu zählen. Bei Spermatocvten kann man jedoch leicht mit Sicherheit 24 Chromosomen naehweisen. Als Resultat der Teilung der Spermatogonien I. Ordnung gibt es Haufen von Zellen, welche gewöhnlich dicht nebeneinander gedrängt und traubenartig miteinander verbunden sind (Fig. 3). Diese Zellen sind noch immer Spermatogonien, welche wir Spermatogonien II. Ordnung nennen wollen1). Ihre eigenartige Anordnung zeigt, daß sie durch rasch auf- einander folgende Teilungen entstanden sind. Diese Spermatogonien sind sehr verschieden von den Spermatogonien I. Ordnung. Sie sind kleiner (6 — 7 /<), ihre Kerne besitzen in ruhendem Zustande fein ver- teiltes Chromatin mit drei, zwei oder einem stark färbbaren Nucleolus. Die Autoren, welche richtig die Spermatogonien erkannt haben, bezeichnen diese Elemente als die jüngsten in der Zwitterdrüse. Sie sind immer in größerer Menge in der Drüse vorhanden, dagegen sind die Spermatogo- nien I. Ordnung immer in geringerer Zahl. Wenn man die direkte Ent- stehung der letzteren aus dem Keimepithel nicht verfolgen kann, so könnte man in Zweifel sein, ob wirklich diese Elemente die jüngsten sind. Diese Unsicherheit verschwindet aber auch dadurch, daß in einer sehr jungen Zwitterdrüse die ersten Zellelemente, welche man in ihrem Lumen findet, eben diese Spermatogonien I. Ordnung sind und keine andern. Die Spermatogonien II. Ordnung bilden durch Anwachsen die Spenna- toc-yten und diese durch zwei nacheinander folgende Teilungen die Sperma- tiden, dann die Spermien. Diese Vorgänge hat Soos (1910) ausführlich bei Helix arbustorum beschrieben und darum wollen wir nicht näher darauf eingehen. Ganz anders ist die Entwicklung der weiblichen Geschlechtselemente. Eine indifferente Keimzelle, welche bestimmt ist, ein weibliches Ge- schlechtselement zu bilden, erleidet im Anfang dieselben Veränderungen wie jene, welche ein männliches Geschlechtselement zu geben bestimmt ist (Fig. 4, 5, 6). Diese Veränderungen führen sie zum Stadium der indifferenten Geschlechtszelle, welches ganz dasselbe ist wie bei den männ- lichen Geschlechtselementen (Fig. 6). Bis zu diesem Stadium unter- scheiden sich die beiden Elemente in ihrer Entwicklung überhaupt nicht. D Diese Spermatogonien II. Ordnung sind nicht die Spermatogonien II. Ord- nung Axcels, der mit diesem Namen die Spermatocyten bezeichnet. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 327 Gleich nach diesem Moment aber ist die Entwicklung der weiblichen Geschlechtselemente vollständig verschieden von der der männlichen. Die indifferente Geschlechtszelle, welche bestimmt ist ein Ei zu geben, löst sich nicht vom Keimepithel los, sondern bleibt in ihm, um weiter an Größe zuzunehmen. Ihr Kern wird immer größer und größer, teilt sich jedoch nicht, um ihn grenzt sich ein größerer Teil von Plasma ab und in dieser Weise geht die indifferente Geschlechtszelle direkt, ohne sich vorher zu teilen, nur durch Anwachsen, in eine Ovoeyte über. Bei diesem Wachstum macht der Kern einige unwesentliche Veränderungen durch (Fig. 7, 8, 9), der große Nucleolus bildet sich in einen Doppelnucleolus um, so wie es ausführlich Angel (1902) bei Helix, Lams (1910) bei Arion beschrieben haben. Schließlich erreicht die Ovoeyte eine Größe von etwa 36 u, mit Kern von 13 //, in welchem ein großer Plastinnucleolus (Fig. 9) liegt. In solchem Zustand wandert die Ovoeyte aus der Zwitter- drüse aus, um im Zwittergang oder Uterus die Reifeteilungen durch- zumachen. Wir sehen also, daß die Eizelle bei ihrer Entwicklung bis zum Moment der Reifeteilungen, in unserm Falle durch die ganze Zeit des Aufenthalts in der Zwitterdrüse, keine Teilungen durchmacht. In ihrer Entwicklung können wir keine Stadien unterscheiden, die wir Ovogonien nennen könn- ten. Von Anfang an ist die Eizelle immer in Wachstumsperiode. Das Stadium der indifferenten Geschlechtszelle ist sehr wichtig, weil bis zu diesem Stadium die beiden Geschlechtszellen sich vollkommen gleich entwickeln. Erst nach diesem Stadium können wir unterscheiden, ob die Zelle männlich oder weiblich wird. »In diesem Punkt muß sich also, wie Goldsckmidt (1910, S. 36) sagt, die indifferente Geschlechts- zelle entscheiden, ob sie nach männlicher oder weiblicher Richtung weiter- gehen will«. Ob aber eine indifferente Geschlechtszelle sich in männlicher oder weiblicher Richtung weiter entwickeln wird, das können wir schon sehr früh sagen, nämlich nach der Lage dieser Zelle näher oder weiter von einer Nährzelle. Wenn wir auf einem Präparat der Zwitterdrüse sorgfältig die gut bemerkbaren Ovocyten besichtigen, so finden wir neben den Ovocyten, selbst neben den jüngsten, immer eine oder mehrere Nährzellen. Diese Abhängigkeit zwischen Ei- und Nährzellen ist sehr charakteristisch und wir können eine Nährzelle ohne eine nebenstehende Eizelle finden, aber nie eine Eizelle ohne eine dicht danebenstehende Nährzelle. Die Nährzelle ist auch eine umgebildete Keimepithelzelle, welche ähnlich wie die Eizelle sich nicht teilt, sondern immer wächst. Ihr Plasma- 22* 328 Iw. Burescli leib ist nicht scharf abgetrennt. Wenn die Zelle im Keimepithel liegt, können wir nicht ihre Grenze erkennen (Taf. XXX, Fig. 5, 6, 7). Nur wenn sie ins Lumen der Drüse gefallen ist, können wir gut einen Saum von Plasma um den Kern unterscheiden. Sehr charakteristisch ist der bis 15 a große Kern der Nährzelle. Sein in Brocken verteiltes Chromatin deutet auf eine starke Tätigkeit. Die Nährzelle nimmt aus den Wänden der Drüse Nahrungsmaterial, bildet dasselbe um, um es der Geschlechts- zelle zu übergeben. Diese ihre Funktion ist ausführlich von Prowazek (1902), Ancel (1902), Lams (1910) u. a. besprochen. Mit ihrer Entstehung direkt aus einer Keimzelle hat sich de Bruyne (1902) bei verschiedenen Gastropoden eingehend beschäftigt. Die Abhängigkeit der Eizelle von der Nährzelle ist sehr charakte- ristisch. Wie wir schon gesagt haben, ist die Eizelle immer von einer Nährzelle begleitet. Ähnliche Abhängigkeit ist auch in der Geschlechts- drüse andrer Tiere beobachtet, besonders auffallend ist sie beim herma- phroditischen Wurm Ophryotrocha puerilis (Korschelt, Braem, 1894). Hier lösen sich aber die beiden Zellen schon früh vom Keimepithel ab, und beide zusammen flottieren in der Leibeshöhle. Auf Grund dieser Abhängigkeit zwischen Ei- und Nährzelle können wir sagen, daß die günstigen oder ungünstigen Ernährungsbedingungen der sich entwickelnden Keimzelle die Ursachen sind, die sie zwingen, nach männlicher oder weiblicher Richtung sich zu entwickeln. Wenn die indifferente Keimzelle bei ihrer Umwandlung in die Geschlechtszelle, in dem Stadium, das wir indifferente Geschlechtszelle genannt haben, mit viel Nahrungsmaterial versehen ist, d. h. wenn neben ihr eine Nährzelle liegt, so löst sie sich nicht von ihrer Stelle los, sondern nimmt stark an Größe zu und geht, ohne sich zu teilen, in eine Eizelle über. Wenn da- gegen die indifferente Geschlechtszelle in ungünstiger Lage zum Nahrungs- material sich befindet, wenn also neben ihr keine Nährzelle liegt, so löst sie sich vom Keimepithel ab, fällt mit sehr wenig Plasma versehen ins Lumen der Drüse, wo sie sich weiter teilt und mehrere Spermatogonicn erzeugt. Die Abhängigkeit zwischen Nährzellen und Eizellen wird noch stärker ausgeprägt durch Bildung der Follikelwand. Die Follikelwand ist eine plasmatische Membran, welche die Ovocyte umschließt und auf der Wand der Drüse befestigt (Taf. XXIX, Fw, Taf. XXX, Fig. 8, 9). Sie dient dazu, der Eizelle die Nahrung, welche die Nährzelle liefert, zu übermitteln. Sie hat dieselbe Struktur wie das Keimepithel und besitzt auch Kerne, die sich gar nicht von den Kernen des Keimepithels unterscheiden lassen. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 329 Nach Rouzaud (1885), Platner (1886a), Obst (1899), Prowazek (1901) dienen die Follikelzellen der Eizelle als Nahrung und werden auch von der letzteren verzehrt. Sie haben auch diese Zellen innerhalb der Ovo- cyte gefunden. Die Angaben dieser Autoren sind aber nicht richtig. Ancel (1902) und Lams (1910) haben schon gezeigt, daß nie eine Follikel- zelle im Innern der Ovocyte zu finden ist. Der Fehler der oben genannten Autoren beruht auf dem Umstand, daß sie ihre Beobachtungen an de- generierenden Ovocyten gemacht haben. Bei dieser Degeneration ver- liert die Ovocyte ihre rundliche Form und scharfe Kontier und scheint die Follikelkerne zu umschließen. Dabei entstehen bei einer degenerie- renden Ovocyte stark mit Eisen-Hämatoxylin färbbare Einschlüsse, Textfig. 2. welche aussehen wie ins Plasma der Ovocyte hineingezogene Follikel- kerne. Zu denselben Forgerungen ist auch Mirabella (1903) bei Helix aspersa gekommen. Um die richtige Beschaffenheit der Follikelwand und ihre Bedeutung zu erkennen, müssen wir ihre Ausbildung verfolgen. Schon sehr früh nach dem Stadium der indifferenten Geschlechts- zelle sendet die nebenliegende Nährzelle ihren Plasmaleib über die Ovo- cyte und grenzt sie vom Lumen der Drüse ab. In solchem Zustand be- steht die Follikelwand nur aus der Nährzelle und ihrem Plasmaleib, wie es auf Taf. XXX, Fig. 9, abgebildet ist. Diese plasmatische Follikel- wand ermöglicht der Nährzelle, das Nahrungsmaterial von allen Seiten der Eizelle zu übergeben. Nach Ausbildung der Follikelmembran wächst die Ovocyte stark an und bei diesem Wachstum verbreitert sie sich in einer Richtung, welche gewöhnlich der Nährzelle entgegengesetzt ist. Eine solche in Ausdehnung 330 Iw. Buresch sich befindende Eizelle ist fast immer auf einer Seite keilförmig zuge- spitzt (Fig. 8, 9). Mit diesem keilförmigen Ende schiebt sich die Zelle vorwärts, entweder unter dem Keimepithel oder oberhalb desselben. Wenn die Ovocyte sich über das Keimepithel verbreitet, dann bleibt die Follikelwand ohne Kerne, nur mit dem Kern der Nährzelle, der ge- wöhnlich neben der Ovocyte liegt. In diesem Falle bleibt die Follikel- wand dieselbe wie im Anfang nur aus der Nähr zelle gebildete strukturlose Hülle. Das Keimepithel bleibt dabei unter der Ovocyte hegen (Textfig. 2). Wenn die Ovocyte bei ihrem Wachstum sich unter das Keimepithel hineinzieht, dann kommt dieses über die Ovocyte zu hegen und bildet nun zusammen mit der Nährzelle die Fohikelwand. In diesem Fähe besitzt die Fohikelwand Kerne, welche aber nicht aus dem Kern der Textfig. 3. Nährzehe gebildet sind, sondern die Kerne des Keimepithels darstehen. Unter der Ovocyte findet man dann kein Keimepithel, die Ovocyte ist direkt auf der Pleura der Drüse befestigt (Textfig. 3). Es sind auch andre Modifikationen möglich. Die Ovocyte kann sich auch unter eine Nährzehe hineinziehen, dann kommt dieselbe auf die Eizehe zu hegen und nicht neben sie, wie es gewöhnlich der Fall ist. Oder die Ovocyte kann sich anfangs unter dem Keimepithel und dann oberhalb desselben verbreiten. Oder zwei Nähr zehen können die Fohikel- wand bilden 'u. a. Die Keimepithelzellen, welche sich an der Follikel wandbildung be- teiligt haben, bilden sich dann später gewöhnlich in Nährzehen um. Eine andre Besonderheit, welche bei der Entwicklung der Eizehe auffällt, ist der Umstand, daß diese Zehe bis zu den Reifeteilungen sich überhaupt nicht teilt. Untersuchungen über die Zwitterdriise der Pulmonaten. I. 331 In dem Umstand, daß sich die Eizelle nicht teilt, müssen wir eine besondere Ersparung der Tätigkeit der Zwitterdrüse bemerken. Die Teilung der Ovogonien hat im allgemeinen den Zweck, die Menge der Eier zu vergrößern, was im Zusammenhang mit der Erhaltung der Art steht. Bei Helix ist aber die Arterhaltung durch viele andre Einrichtungen garantiert, z. B. die Schale der Eier, die direkte Entwicklung, die feste Schale der Schnecke u. a. Darum legen auch die Helix- Alten eine kleine Zahl von Eiern ab, z. B. Helix arbustorum nicht mehr als 80 Eier. Diese Eier besitzen eine derbe Schale, die oft stark mit Kalziumkarbonat im- prägniert ist und welche die Eier vor Austrocknung schützt. Diese Ein- richtung wird noch verbessert durch den Umstand, daß die Eier in tief in der Erde ausgegrabene Nester abgelegt und dann sorgfältig bedeckt werden. Diese Einrichtungen geben die Möglichkeit, daß der größte Teil der Eier zur Entwicklung kommt. Die Entwicklung der Eier ist direkt, die junge Schnecke verläßt das Ei schon vollentwickelt, mit einer Schale versehen, welche sie auch vor äußeren Schädlichkeiten schützt. Alle diese Schutzvorrichtungen der Eier und der jungen Schnecken garantieren die Erhaltung der Art und darum ist auch eine große Menge von Eiern nicht nötig. Weil andrerseits die Entwicklung direkt ist und die jungen Schnecken die Eier vollentwickelt verlassen, müssen diese Eier auch mit viel Nahrungsmaterial versehen sein, welches diese direkte Entwicklung ga- rantieren kann. Um das zu verwirklichen, müssen die Eier sehr groß sein, was eben bei Helix der Fall ist, und sie müssen an einer Stelle liegen, an der sie reichlich ernährt werden können, nämlich neben einer Nährzelle. Eine große Zahl von solchen Eiern kann sich aber nicht in der Zwitterdrüse entwickeln. Daher muß ihre Zahl reduziert werden, was durch vollständigen Mangel der Ovogonienteilung geschieht. Wir werden später sehen, daß auch diese Deduktion nicht genügt und daß viele Ovocyten degenerieren, um Platz nur für einige wenige zu geben, welche dann stark auswachsen und schließlich abgelegt werden. Im Gegensatz hierzu ist die Zahl der Spermien eine ungeheure. Das ist durch den Umstand bedingt, daß alle Helix-Aiten nur kurze Zeit leben, so Helix arbustorum, nur 1 x/2 Jahr, und in dieser Zeit nur einmal geschlechtsreif und fähig sind Eier abzulegen. Wegen dieses Umstandes muß die Schnecke in der kurzen Geschlechtsreifeperiode fähig sein, mehrere Male nacheinander die Kopulation zustande zu bringen und in dieser Weise möglichst viele Individuen zu befruchten. Um dies fertig zu bringen, muß die Schnecke eine große Menge von Spermien besitzen, welche durch besondere Einrichtungen in Portionen entleert werden können. Die un- 332 Iw. Buresck geheiire Menge der Spermien wird erreicht durch die mehrmalige Teilung der Spermatogonien und durch Bildung reifer Spermien fast durch das ganze Leben der Schnecke. Der zweite Umstand wird verwirklicht durch Bildung mehrerer Spermatophoren, welche in kurzer Zeit nacheinander gebildet werden können und portionsweise das Sperma entleeren. Diese Frage wollen wir später noch weiter erörtern. Eine indifferente Zelle also, welche sich in weiblicher Richtung weiter- entwickelt, macht außer den Reifeteilungen keine andre Teilungen durch und infolgedessen ergibt sie als Resultat nur ein Ei. Im Gegensatz hierzu erfährt eine indifferente Keimzelle, welche sich in männlicher Richtung entwickelt, mehrmalige Teilungen, zuerst die Teilungen als Spermatogonie, dann die Reifeteilungen und als Resultat entstehen mehrere Spermien. VI. Die Geschlechtsmetamorphose. Wir haben verfolgt, wie die Zwitterdrüse entsteht, wie sich das Keimepithel ausbildet und wie aus ihm die Geschlechtselemente entstehen. Jetzt sollten wir die Geschlechtselemente weiter in ihrer Entwicklung verfolgen, nämlich die Spermatogenese und die Ovogenese. Über Ovo- genese und Spermatogenese bei Pulmonaten ist schon sehr Mel gearbeitet worden, wie wir es schon beim Überblick der Literatur gesehen haben. Ich möchte nur die Arbeiten von Bolles Lee (1897 — 1904) und Soos (1910) über die Spermatogenese und die von Ancel (1902) und Lams (1910) über die Ovogenese erwähnen. Uns interessiert mehr eine andere Frage, nämlich die Geschlechts- metamorphose, d. h. in welchem Zustande sich die Zwitterdrüse befindet in verschiedenen Momenten ihrer Entwicklung. Wenn wir die Zwitterdrüse einer sehr jungen Schnecke einige Tage nach dem Ausschlüpfen betrachten, so finden wir sie nur aus einigen Acini gebildet, welche fast hohl sind oder nur wenige Spermatogonien besitzen, die eben aus dem Keimepithel herausgefallen sind. Ihrer Struktur nach sind es Spermatogonien I. Ordnung. Ln Keimepithel können wir unterscheiden viele Keimkerne in Umwandlung in indifferente Geschlechts- zellen begriffen und einige, die schon dieses Stadium überschritten haben und die ersten Merkmale der jungen Ovocvte zeigen. In einer ein wenig älteren Drüse, von einer ungefähr 3 Wochen alten Schnecke, finden wir im Lumen der schon in größerer Zahl vorhandenen Acini eine Menge von Spermatogonien, welche hauptsächlich die von uns beschriebenen Spermatogonien II. Ordnung darstellen und welche durch Teilung aus den Spermatogonien I. Ordnung entstanden sind. Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 333 Auf den Wänden der Acini finden wir dann schon große Ovocyten, aber auch einige in sehr- jungem Zustand. In einer noch älteren Drüse, von einer l1/2 — 2 Monate alten Schnecke, finden wir die Acini überfüllt mit Spermatogonien I. und II. Ordnung und Spermatocyten, einige schon in Reifeteilungen. Noch später finden wir schon reife Spermien und gemeinsam mit diesen auch alle jüngeren Stadien. Dieser Zustand der Zwitterdrüse, der auf Taf. I abgebildet ist, bleibt dann immer derselbe bis zur Begattung. Bis zu dieser Zeit kann man immer die Bildung neuer Spermatogonien und Eizellen be- obachten. Die fortwährende Bildung neuer Spermatogonien und Eizellen fast das ganze Leben der Schnecke hindurch hat die fortwährende Vergröße- rung der Menge der fertigen Spermien und Eier zur Folge. In Wirklich- keit ist es aber so nur für die männlichen Geschlechtselemente und nicht für die weiblichen. Wir haben schon gesagt, daß die Schnecke nicht mehr als 80 Eier ablegt und auch in einer schon reifen Zwitterdrüse finden wir nur eine geringe Zahl von Ovocyten. Diese geringe Zahl der Ovocyten ist eine Folge des Mangels des Ovogonienstadiums. Aber auch nicht alle aus dem Keimepithel entstandenen Ovocyten gelangen ziu- Reife. Ein großer Teil von ihnen degeneriert noch in der Wachstumsperiode. Diese De- generation vernichtet ständig die älteren Ovocyten, um Platz für die jüngeren zu schaffen. Bei dieser Degeneration entstehen zuerst im Plasma stark mit Eisen- hämatoxylin färbbare Klumpen, Fädchen oder sternartige Gebilde, die Ovocyte verliert ihre ovale Form, wird unregelmäßig und löst sich schließ- lich von der Wand ab, fällt ins Lumen der Drüse, wo die Degeneration weiter geht. Viele von den Autoren, welche sich mit der Ovogenese der Pulmonaten beschäftigten, beschreiben sehr oft im Plasma der Ovocyte verschieden- artige, mit Eisenhämatoxylin sich färbende Gebilde, welche sie als Mito- c-hondrien, Pseudochromosomen, Ergastoplasma bezeichnen. Ihre Zeich- nungen aber zeigen oft, daß alle diese Gebilde nicht nach einer normalen Ovocyte, sondern nach einer in Degeneration befindlichen beschrieben sind und infolgedessen keine mitochondrialen, sondern degenerative Ge- bilde darstellen. (Z. B. Hexschen 1903, Fig. 3, 4, 6, 7 für H. pomatia\ Fig. 10 für L. stagnalis.) Die normale ausgewachsene Ovocyte besitzt immer eine gut ab- gerundete Form, ihr Plasma ist feinkörnig mit ganz feinen mit Eisen- 334 Iw. Buresch hämatoxylin schwarz sich färbenden Körnchen, besitzt aber nie andre Gebilde, welche diese gleichartige Struktur stören könnten. Die Degeneration einer gewissen Zahl der Eizellen ist eine normale Erscheinung, und man kann sie fast auf jedem Präparat verfolgen. Die gelben Körnchen, als Rest der Degeneration, werden von den männlichen Geschlechtselementen, welche im Lumen der Drüse sich entwickeln, als Nahrung benutzt. Eine solche Degeneration ist nicht nur bei Helix, sondern auch bei andern Gastropoden sehr oft beschrieben. Wir haben schon gesagt, daß sie in Zusammenhang mit der geringeren Zahl der Eier stellt, welche ihrerseits verschiedene Einrichtungen besitzen, um die Entwicklung der Schnecke zu garantieren. Diese Abhängigkeit ist besonders stark aus- geprägt bei den lebendiggebärenden Arten wie Paludim vivipara, wo die Eier und auch die jungen Schnecken bis zu ihrer vollen Entwicklung vollständig im Körper der Mutter geschützt sind. Von dieser Art sagt Popo ff (1907), daß »eine außerordentlich große Zahl von den in Ent- wicklung begriffenen Eiern degeneriert und nur eine sehr geringe Zahl zur Reifung gelangt«. Das aus der Degeneration entstandene Material dient auch hier wie bei Helix als Nahrung der wenigen gebliebenen Ge- schlechtszellen. Für die männlichen Geschlechtszellen in der Zwitterdrüse von Helix kommt eine solche Degeneration nicht vor. Alle Spermatogonien erreichen bei ihrer Entwicklung das Endresultat, die reifen Spermien. Weil in der Zwitterdrüse sich immer neue und neue Spermatogonien bilden, wird auch die Menge der Spermien immer größer. Schon in einer 3 Monate alten Schnecke können wir reife Spermien finden und dann später sehen wir immer solche Spermien in der Zwitterdrüse. Die ausgebildeten Spermien gleiten, nachdem sie das Lumen der Drüse ausgefüllt haben, in den Zwittergang, wo sie sich das ganze Jahr hindurch sammeln. Während der Begattung gelangen diese Spermien in die Penistasche, wo sie nach- einander mehrere Spermatophoren bilden. VII. Wie die Geschlechtselemente nach außen gelangen. Bevor wir diese Frage erörtern, müssen wir kurz an den Bau des gesamten Geschlechtsapparats erinnern, um die weiteren Erscheinungen bei der Befruchtung leichter zu erklären. Zur Erleichterung geben wir eine Abbildung dieses Apparats (Textfig. 4). Der Geschlechtsapparat besteht aus einer Zwitterdrüse (Zd), die in der Leber eingebettet ist, einem Zwittergang (Zg). einem Uterus (Ut), Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 335 von dessen Ende sich das Vas deferens ( Vd ) abzweigt und einem Flagellum (Fl), welches zusammen mit dem Vas deferens in die Penistasche (Pt) mündet. Ferner gehört zum Geschlechtsapparat eine Eiweißdrüse (Ed), ein Receptaculum seminis (Rs), welches die Spermien bei der Begattung aufnimmt, ein Receptaculumstiel (Rst) und ein Liebespfeilsack (Lps) Textfig. 4. mit seinen fingerförmigen Drüsen (Fd), deren Funktion bis jetzt nicht bekannt ist. Penis, Liebespfeilsack, Uterus und Receptaculumstiel münden alle in ein Atrium (Atr). Der Geschlechtsapparat funktioniert nun so: Die Spermien sammeln sich im Zwittergang. Von dort gleiten sie, während der Begattung, durch den Uterus und das Vas deferens in die Penistasche. Die Spermien werden hier von einer gallertartigen Substanz, die sich im Flagellum bildet, umhüllt und so entsteht die Spermatophore, deren Form einen Abguß 33(5 Iw. Buiesch des oberen Teiles der Penistasche darstellt. Die Spermatophore wird mittels des Penis bei der Begattung in das Receptaculum einer andern Schnecke überführt. Hier löst sich die Hülle der Spermatophore auf. Die Spermien werden frei und wandern zum Uterus zurück. Im obersten Teil des Uterus findet die Befruchtung der Eier statt. Die Eier machen ihre Reifeteilungen noch im Zwittergang oder im Anfang des Uterus durch, bei Arion empiricorum noch in der Zwitter- drüse selbst. Die reifen Eier müssen im Anfang denselben Weg passieren wie die Spermien, um nach außen zu gelangen. Man könnte also annehmen, daß eine Selbstbefruchtung möglich ist. Doch findet eine solche direkte Selbstbefruchtung nicht statt und eine Begattung von zwei Individuen ist fast immer nötig. Man könnte ferner die Annahme machen, daß die aus einer und derselben Zwitterdrüse stammenden Eier und Spermien sich abstoßen und indifferent gegeneinander sind, wie es auch bei andern zwitterigen Tieren nachgewiesen ist, z. B. bei Tunicaten von Morgan (1905). Es gibt aber Beobachtungen, welche zeigen, daß auch bei Pul- monaten eine Selbstbefruchtung möglich ist. So hat Ziegeler (1908) beobachtet, wie eine isolierte Limnaea stagnalis Eier abgelegt hat, von welchen später junge Schnecken ausschlüpften. Eine von diesen isoliert hat ebenso Eier abgelegt. Es gibt in der Literatur zahlreiche solche Mit- teilungen, auch über andre Arten, z. B. Planorlis (Chadwick, 1903). Sie zeigen, daß wirklich eine Selbstbefruchtung bei den genannten Gat- tungen möglich ist, und daß die in demselben Tier entstandenen Spermien und Eier gegeneinander nicht indifferent sind. Wir müssen aber gleich bemerken, daß alle diese Angaben sich auf die Basommatophoren Pulmo- naten erstrecken, also auf solche, wo die beiden Geschlechtsöffnungen nicht gemeinsam wie bei Stylommatophoren Helix und Arion, sondern getrennt nach außen münden. Der letzte Umstand erlaubt eine Selbst- begattung und wirklich ist eine solche bei Basommatophoren Pulmonaten beobachtet. K. v. Baer beobachtete (Simroth, 1900) »wie eine Lim- naea den Penis in die eigne Vulva einführte«, also eine Selbstbegattung. Solche Selbstbegattung ist bei Stylommatophoren Pulmonaten nie be- obachtet und auch die Beschaffenheit des Penis und die Mündung des- selben vor dem Uterus erlaubt sie nicht. Um die Erscheinungen der Befruchtung und hauptsächlich die Un- möglichkeit einer direkten Selbstbefruchtung zu erklären, habe ich be- sondere Aufmerksamkeit auf die Zwitterdrüse und den gesamten Ge- schlechtsapparat während und nach der Begattung bis zur Eiablage gerichtet. Wir haben schon gesehen, daß gleich vor der Begattung der Zwitter- Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 337 gang dicht mit Spermien erfüllt ist. In dieser Zeit sind auch die andern Teile des Geschlechtsapparats aufgeschwollen und hauptsächlich die Penistasche und das Flagellum. In solchem Zustande befindet sich eine Schnecke, welche einen Partner zur Begattung sucht. Ist ein solcher gefunden, beginnt das sogenannte Liebesspiel, das ausführlich von Meisen- heimer (1907) beschrieben worden ist. Während des Liebesspiels ge- langen die Spermien aus dem Zwittergang in die Penistasche, wo sich die Spermatophoren bilden. Bei der Begattung wird die Spermatophore mittels des Penis in das Receptaculum seminis des Partners übergeführt. Eine Schnecke kann mehrere Spermatoplioren ausbilden und auch mehrere Male nacheinander in Begattung treten. Eine neue Spermato- phore kann in einigen Stunden gebildet werden. Ich habe z. B. beob- achtet, wie eine Helix arbustorum, die zusammen mit 40 andern Exem- plaren gezüchtet war, am 20. Mai 1911, zweimal die Begattung ausgeführt hat, am 21. Mai noch einmal und am 22. Mai von neuem mit einem von den ersten Exemplaren. Auch andre Forscher haben sehr oft mehr- malige Begattung bei Helix pomatia beobachtet. Meisenheimer (1907) hat auch mehrere Spermatophoren im Receptaculum seminis gefunden, was auch zeigt, daß die Begattung mehrere Male erfolgt. Wir haben schon erklärt, daß die Fähigkeit der wenig beweglichen Schnecke, möglichst viele Individuen in kurzer Zeit zu befruchten, in Zusammenhang mit der Erhaltung der Art steht. Nach der letzten Begattung ruht die Schnecke einige Tage aus (10 — 15), um dann das Nest für ihre Eier zu graben. Während dieser Zeit und auch schon gleich während der Begattung erfolgen in der Zwitterdrüse sehr wichtige und eigenartige Veränderungen, welche eine klare Vorstellung davon geben, warum die aus derselben Zwitterdrüse stammenden Sper- mien und Eier sich nicht miteinander vereinigen. Wenn man die Präparate, welche von der Zwitterdrüse nach dem Liebesspiel bis zum Eiablegen ge- wonnen waren, beobachtet, so bemerkt man leicht starke degenerative Veränderungen in dieser Drüse. Schon während des Liebesspiels beginnt das Keimepithel der Drüse zu degenerieren. Das Plasma dieses Epithels beginnt allmählich zu zerfallen, dann zerfallen auch die Kerne und während des Eiablegens ist das Keimepithel vollständig zerstört. Man findet in solchem Zustande, der auf Fig. 10, Taf. XXX, abgebildet ist, kein Keim- epithel mehr, es zerfällt vollständig in kleine gelbe Körnchen, welche sich mit Osmiumsäure schwarz färben und wahrscheinlich Fetttröpfchen sind. Diese Degeneration hat wichtige Veränderungen zur Folge. Gleich nach dem Auftreten der Degeneration hört die Bildung neuer Geschlechts- elemente auf, weil es kein Epithel mehr gibt, von dem sie sich bilden könnten. 338 Iw. Buresch Nach der Zerstörung des Keimepithels ergreift die Degeneration auch die noch in der Zwitterdrüse sich befindenden Spermatogonien und Sperma- tocyten. Die Spermien, welche sich in diesem Moment noch in der Drüse befinden, gelangen noch durch den Zwittergang in die Penistasche, wo sie eine neue Spermatophore bilden können. Neue Spermatogonien ent- wickeln sich aber nicht mehr. In dieser Weise wird die Zwitterdrüse, der Zwittergang und der Uterus von den männlichen Geschlechtselementen befreit und wenn sich noch einige dort befinden, sind sie immer in Degeneration begriffen. Gleichzeitig aber mit der vollständigen Zerstörung des Keimepithels wird auch die Follikelwand, welche die Eier umschließt, und welche dieselbe Beschaffenheit wie das Keimepithel hat, zerstört, so daß die Eier frei ins Lumen der Zwitterdrüse zu liegen kommen, ohne aber von der Degeneration angegriffen zu werden. Mit viel Nährmaterial versorgt, welches von der Degeneration des Keimepithels und der männlichen Geschlechtszellen entsteht, nehmen die Ovocyten stark an Größe zu und durch den Zwittergang, der schon frei von Spermien ist, gelangen sie in den Uterus. Auf ihrem Wege machen sie die Beifeteilungen durch. Die Befreiung der ausgewachsenen Ovocyten von ihrer Follikelhülle ist von großer Bedeutung für solche Arten, wo die Reifeteilungen in der Zwitterdrüse selbst stattfinden, z. B. bei Arion empiricorum. In diesem Falle ist die Follikelwand die einzige Scheidewand zwischen den reifen Spermien und reifen Eiern. Wenn diese Wand nicht existierte, könnte eine Vereinigung der Spermien mit den aus derselben Zwitterdrüse stam- menden Eiern ganz gut möglich scheinen. Eine solche Vereinigung findet aber nicht statt, weil erst nach der Vernichtung der männlichen Geschlechtselemente durch die Degeneration auch die Eier von der Follikelwand befreit werden. Man kann auf einer Serie von Präparaten, die von einer Zwitterdrüse in der Zeit zwischen Begattung und Eiablage gewonnen sind, Schritt für Schritt die Degeneration verfolgen und auch alle Erscheinungen, welche diese Degeneration begleiten, bis zur vollen Zerstörung des Keimepithels und zum Freiwerden der Eier. Gleichzeitig mit dem Vernichten der männlichen Geschlechtselemente in der Zwitterdrüse, gleiten die im Zwittergang angesammelten Spermien in das Vas deferens und die Penistasche, so daß auch der Uterus und der Zwittergang frei von Spermien bleiben. In dieser Zeit ist auch die Be- gattung vollendet und das Receptaculum seminis enthält schon eine oder mehrere Spermatophoren. Sie lösen sich auf, und die Spermien legen den freien Weg zu der Zwitterdrüse zurück. Auf ihrem Wege begegnen Untersuchungen über die Zwitterdrüse der Pulmonaten. I. 339 die Spermien den reifen Eiern und befruchten sie. Diese Befruchtung erfolgt bei Helix arbustorum im obersten Teil des Uterus, bei Arion em~ piricorum auch in der Zwitterdrüse selbst. Wenn man für die Stylommatophoren Pulmonaten annimmt, daß eine Selbstbegattung möglich ist, wie es bei Basommatophoren der Fall ist, d. h. wenn man annimmt, daß die Schnecke mittels des Penis die Spermatophore in ihr eigenes Receptaculum seminis überführen kann, dann ist bei demselben Verlauf der Degenerationserscheinungen eine Selbstbefruchtung ganz gut möglich. Bei den Stylommatophoren Helix und Arion kann eine Selbstbegattung nicht stattfinden, darum ist auch eine Selbstbefruchtung nicht möglich; bei den Basommatophoren aber erlaubt die getrennte Mündung der Geschlechtsöffnungen eine Selbst- begattung und darum ist eine Selbstbefruchtung möglich. Die Degeneration der männlichen Geschlechtselemente ist auch von andern Forschern gesehen worden und namentlich von solchen, welche Textfig. 5. sich mit der Ovogenese beschäftigten; niemand konnte ihr aber eine besondere Wichtigkeit zuschreiben. Nur Pere (1889) hat die Vermutung ausgesprochen, daß diese Degeneration in Zusammenhang mit dem Aus- treten der Eier aus der Zwitterdrüse steht. Man sieht aus diesen Untersuchungen, daß Helix arbustorum nicht so einfach protandrisch ist wie es bei vielen anderen Tieren (Ophryotrocha, Tyrrhena, Hesione, Myzostoma ) der Fall ist, wo sich wirklich zuerst die männlichen und dann die weiblichen Geschlechtselemente entwickeln und wo die Geschlechtsdrüse wirklich zuerst als männliches Keimorgan und dann als weibliches funktioniert. In unserem Falle entstehen und ent- wickeln sich die beiden Geschlechtselemente gleichzeitig und nur zum 340 Iw. Buresch Schluß ist es die Degeneration, welche die männlichen Geschlechtselemente vernichtet und dadurch eine direkte Selbstbefruchtung unmöglich macht. Schematisch können wir die Veränderungen der Zwitterdrüse von Helix arbustorum folgendermaßen darstellen (Textfig. 5): Das Dreieck AHJ stellt die Entwicklung dieser Drüse durch das ganze Bestehen ihrer Funktion dar. Die Zone ABC ist der indifferente Zustand bis zur Aus- bildung des Keimepithels. CBDE die Zone der Differenzierung der männlichen und weiblichen Geschlechtszellen. EDFG die Degeneration der männlichen Geschlechtszellen. GFHJ die Zone des alleinigen Über- bleibens der weiblichen Geschlechtszellen. Bei solchen Arten, welche mehrere Jahre leben und welche jedes Jahr einmal Eier zu legen fähig sind, wird das Keimepithel wahrschein- lich jedes Jahr wieder regeneriert. München, den 1. Juli 1911. Literaturverzeichnis. Ancel, P. 1902. Histogenese et structure de la glande hermaphrodite d’Helix po- matia. Arch. Biol. Tom. XIX. 1903. Sur le determinisme cyto-sexuel des gametes. Arch. Zool. Exper. Tom. I. Babor, J. 1894. Über den Cyclus der Geschlechtsentwicklung der Stylomatophoren. Verh. d. Zool. Ges. 4. Vers. 1898. Ein Beitrag zur Geschlechtsmetamorphose. Verh. K. K. zool. bot. Ges. Wien. Bergmann, W. 1903. Über das spätere Schicksal der Zwitterdriise von Hesione sicula. Zool. Anz. Bd. XXVI. Bloomfield, V. 1881. The Development of the Spermatozoa. Quart. Journ. Micr. 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Sämtliche Figuren sind nach Präparaten gezeichnet, die mit ZENKERscher Flüssig- keit fixiert und mit Eisenhämatoxylin nach Heidenhain gefärbt waren. Fig. 1 — 7 mit Zeiss, Ölimm. 1/12, Komp. Oc. 8; Fig. 8 u. 9 — Obj. D. Oc. 6; Fig. 10 — Obj. C. Oc. 6. Fig. 1, 4, 5, 6. Umbildung des indifferenten Keimkemes (Kpk.) im Kern der indifferenten Geschlechtszelle ( igz ). Fig. 2. Die aus dem Keimepithel herausgefallene indifferente Geschlechtszelle, jetzt Spermatogonie I. Ordnung genannt. Fig. 3. Spermatogonien II. Ordnung, entstanden aus der Teilung der Sperma- togonie I. Ordnung. Fig. 7, 8, 9. Weitere Umbildungen der Ovocyte. Bildung der Follikelwand (Eie). Nz = Nährzelle. Fig. 10. Degeneration der männlichen Geschlechtselemente vor der Eiablage. Das Keimepithel ist vollständig zerstört. * 23* Studien über die Gestalt der Zelle. III. Untersuchungen über die Kontraktilität des Vortieellinenstiels. Von N. K. Koltzoff. Mit 12 Textfiguren. Inhalt. - Seite Einleitung.,. 345 Erster Teil. Statik des Vortieellinenstiels 347 Kapitel 1. Bau 347 § 1. Einleitende Bemerkungen 347 § 2. Äußere Hülle 349 § 3. Innere Hülle 350 § 4. Kinoplasma und Thekoplasma 351 § 5. Skeletfibrillen 354 Kapitel 2. Gleichgewichtsbedingungen des Vortieellinenstiels 357 Zweiter Teil. Dynamik des Vortieellinenstiels 360 Kapitel 1. Rolle des osmotischen Druckes 360 Kapitel 2. Rolle der chemischen Zusammensetzung des Seewassers . . . 367 § 1. Einleitende Bemerkungen 367 § 2. Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen 371 a) Erste Serie von Experimenten: Wirkung der dem Seewasser isosmotischen Lösungen von NaCl 373 b ) Zweite Serie von Experimenten : Wirkung der Zusätze von See- wasser zu NaCl-Lösungen 377 c) Dritte Serie von Experimenten : Wirkung der Ca- Ionen in NaCl- Lösungen 379 d) Vierte Serie von Experimenten: Wirkung der Mg- Ionen in NaCl-Lösungen 383 e) Fünfte Serie von Experimenten: Wirkung der Sr-, Ba- und Hg- Ionen in NaCl-Lösungen 385 f) Sechste Serie von Experimenten: Wirkung der K- Ionen in NaCl-Lösungen 388 Studien über die Gestalt der Zelle. 111. 345 Seite g) Siebente Serie von Experimenten: Wirkung von dem See- wasser isosmotischen KCl-Lösungen, reiner und mit Zusätzen von Ca und Mg 389 h) Achte Serie von Experimenten: Wirkung der dem Set wasser isosmotischen Lösungen von CaCl2 und MgClo 391 i) Neunte Serie von Experimenten: Bedeutung der Anionen 394 k) Ergebnisse 397 § 3. Wirkung der Ca- und Mg-Ionen auf die Kontraktilität des Stieles und der Wimpern 401 § 4. Das Problem der »physiologischen« Lösung und die Analyse von Kochsalz nach der biologischen Methode 411 Schluß 419 Einleitung. Im ersten Teil meiner »Studien über die Gestalt der Zelle«1) wurde von mir folgendes cytologiselies Problem erörtert: auf welche Weise be- stehen in der Zelle die Merkmale des flüssigen und festen Aggregatzustandes nebeneinander, d. h. wie ist es möglich, daß bei den zweifellos flüssigen Eigenschaften des Protoplasmas die Zellen eine konstante, häufig sogar äußerst komplizierte äußere Form aufweisen? Die von mir vertretene Lösung dieser Frage ist folgende: eine jede Zelle oder ein jeder Teil einer Zelle, deren äußere Gestalt von der Kugelform abweicht, besitzt ein festes Skelet, welches dem flüssigen Protoplasma eine bestimmte äußere Form verleiht. Das Zellskelet kann durch eine ununterbrochene Mem- bran, wie bei den Pflanzenzellen, oder ein inneres festes Gerüst (viele Protozoen) vertreten sein, oder dasselbe baut sich aus elastischen dehn- baren Fasern auf. Im Kopf verschiedener Spermien2) stieß ich auf ein Objekt, an dem sich die Bedeutung der Fasern als Skelet ohne jegliche Beziehung derselben zur Kontraktilität der völlig unbeweglichen Spermien- köpfe besonders überzeugend nachweisen ließ. Ich warnte vor dem Bestreben gewisser Cytologen, eine jede Faser als kontraktiles Element zu deuten und stellte die Behauptung auf, eine jede kontraktile Faser der Zehe müsse ihrerseits einen Doppelcharakter zeigen und sich aus flüssigem Protoplasma und einem festen Skelet aufbauen. Um meine Idee zu veranschaulichen, suchte ich an dem Beispiel des kontraktilen Vorticehenstiels3) zu zeigen, auf welche Weise wir uns den Bau und die Funktionen der wirklich kontraktilen Zellfibrillen zu denken haben. 1) Archiv für mikr. Anatomie. Bd. LXVII. 1906. 2) Archiv für Zellforschung. Bd. II. 1908. 3) Archiv für mikr. Anatomie. Bd. LXVII. S. 539 ff. 346 N. K. Koltzoff Ich bediente mich dabei jedoch nicht eigner Untersuchungen, son- dern der ausführlichsten in der Literatur vorhandenen Daten von G. Extz1). Nachdem ich in meinen Untersuchungen, die hauptsächlich den Bau der Spermien behandelten, nachgewiesen hatte, daß den Zellfibrillen in gewissen Fällen eine ausschließlich formbestimmende Bedeutung als Zell- skelet zukommt, und nachdem eben dieses Prinzip in einer ganzen Reihe ausgezeichneter Untersuchungen Goldschmidts2) und dessen Schüler zur Erklärung des Skelets der Muskel-, Nerven- und Flimmerzellen An- wendung gefunden hatte, beschloß ich meine Aufmerksamkeit nun einem komplizierteren Falle des Baues kontraktiler Fibrillen zuzuwenden und als solchen wählte ich ein Objekt, das mir schon früher auf Grund fremder Untersuchungen zur Veranschaulichung meiner Theorie gedient hatte. Beim selbständigen Studium sah ich mich genötigt die ExTZsche Be- schreibung der Struktur des Vorticellenstiels in gewissen Beziehungen zu ändern und infolgedessen erwies sich auch die Deutung der Funktionen desselben in mancher Hinsicht als unzulänglich. Ebenso habe ich mich von der Richtigkeit der Einwände R. Goldschmidts; der sich mit meiner damaligen Auffassung der Myoneme der Infusorien (Arch. f. Zellforsch. Bd. IV. S. 100) nicht einverstanden erklärt, überzeugen können. Doch bleibt das Grundprinzip der von mir jetzt vertretenen Deutung dasselbe: der Vorticellenstiel besteht aus flüssigem Protoplasma und einem festen Skelet; das Protoplasma kontrahiert sich, d. h. dasselbe nähert sich der für einen jeden Flüssigkeitstropfen typischen sphärischen Form, während das Skelet die äußere Form der Kontraktion bedingt. Trotzdem die Vorticellinen hauptsächlich Süßwasserbewohner sind, so wählte ich doch als Objekt für meine Untersuchungen die marinen Formen. Hierzu veranlaßte mich die Möglichkeit, mich der von mir ausgearbeiteten Methode der Veränderung der osmotischen Druckverhält- nisse zu bedienen, eine Methode, die mir bei meinen früheren Unter- suchungen besonders gute Dienste zur Aufklärung des feineren Baues der Zelle geleistet hatte. Diese Methode ergab mir denn auch wirklich handgreifliche Resultate und gestattete es mir, mich der Fixierungs-, Färbe- und Schnittmethoden gänzlich zu enthalten. !) Math, und naturwiss. Berichte aus Ungarn. Bd. X. 1893. 2) R. Goldschmidt. 1. Lebensgeschichte der Mastigamöben. Arch. f. Pro- tistenkunde. Suppl. T. 1907. 2. Das Skelet der Muskelzelle von Ascaris. Arch. f. Zellforschung. Bd. IV. 3. Sind die Neurofibrillen das leitende Element des Nerven- systems? Sitzber. Ges. Morph, und Phys. München 1910. 4. Das Nervensystem von Ascaris. Festschrift f. R. Hertwig. Bd. II. 1910. Studien über die Gestalt dev Zelle. III. 347 Unter den marinen Vorticellinen erwies sich als das geeignetste Untersuchungsobjekt Zoothamnium alternans, dessen zahlreiche Kolonien ich fast täglich während meines Aufenthalts in Neapel (Januar 1910) und Villefranehe s/M. (Juni — Juli 1910) erhalten konnte. Einen bevorzugten Fundort dieses hübschen und für Experimente so geeigneten Organismus bieten die Zweige der verschiedenen litoralen Bryozoen ( Bugula , Zoo- hothrium u. a.). Außerdem wurde von mir die Struktur des Stieles von Zoothamnium mucedo , welches das Chitin von Idothea und andern Crusta- ceen stellenweise dicht bedeckt, ebenso wie verschiedene Arten Vorticella untersucht, doch eignen sich diese Formen viel weniger für die Experi- mentierung. Bei der weiteren Besprechung wird hauptsächlich von Z. alternans die Rede sein und jedesmal, wenn eine andre Form gemeint ist, werde ich dies besonders hervorheben. Meine Beschreibung teile ich in zwei Abschnitte ein. Im ersten Teil bildet den Stoff der Besprechung der Bau und die Gleichgewichts- bedingungen des Vorticellenstiels, im zweiten eine Reihe von Experi- menten, welche die Frage von den diesen Mechanismus in Bewegung setzenden Kräften im Auge haben. Der erste Teil kann auf diese Weise die Überschrift Statik, der zweite Dynamik des Vorticellinenstiels führen. Erster Teil. Statik des Vorticellinenstiels. Kapitel 1. Bau. § 1. Die Kolonie von Zoothamnium alternans hat das Aussehen einer etwa 1 mm langen Feder, dessen Basalende sich der Unterlage an- heftet. Der Proximalteil des Stammes besitzt keine Seitenzweige. Die- selben sitzen erst vom zweiten Drittel des Stammes an in zwei Reihen, wobei die rechten Aste mit den linken abwechseln. An den Seitenästen sitzen in zwei ebenfalls abwechselnden Reihen die Köpfe. Die Kontrak- tion findet in der ganzen Kolonie annähernd gleichzeitig statt, wobei sich anfangs meist erst die Köpfe der distalen Äste schließen, doch greift die Bewegung schnell, sich in proximaler Richtung fortpflanzend, auf den ganzen Stamm über. Der Hauptstamm krümmt sich wellenförmig zu- sammen, wobei die Wellenkämme den Abgangsstellen der Seitenäste, abwechselnd der rechten und linken Seite entsprechen. Gleichzeitig krümmt sich der Stamm spiralförmig. In gleicher Weise findet auch die Zusammenkriimmung der Seitenäste statt. Besonders anschaulich ver- 348 N. K. Koltzoff läuft dieser Prozeß im unteren Drittel des Stammes, wo die Seitenäste die wenigen hier auftretenden wellenförmigen Falten, zuweilen einer einzigen Knickung, nicht verdunkeln; der unterste Teil des Stammes ist nicht kontraktil. Ihrer ganzen Länge nach (außer dem untersten nicht kontraktilen Abschnitt) ist die Struktur des Stammes und der Seitenäste die gleiche. Das allgemeine Schema des Baues ist folgendes: Der Stiel besteht aus einer äußeren hohlen, durchsichtigen Hülle (Fig. 1 e), in dessen Kanal der Achsenfaden oder das sogenannte Myonem frei hängt. Das letztere stellt ein kompliziertes Gebilde dar und bestellt seinerseits aus der inneren Hülle (i), die von Protoplasma ausgefüllt wird; das letztere ist in zwei Schichten differenziert: die äußere körnige Plasmaschicht bezeichne ich als Thekoplasma ( t ), den stark lichtbrechen- den Achsialstrang als Kinoplasma (fc). An der Grenze zwischen Theko- und Kinoplasma fassen feine Längsfibrillen (/) Stellung. Die beiden Hüllen, die äußere und innere, bilden zusammen mit den Fibrillen das feste Skelet, während das Tlieko- und Kinoplasma sich im flüssigen Aggre- gatzustande befinden. "Weiter unten, bei Erörterung dieser fünf Struktur- elemente des Stieles, werden wir den Kachweis dieser Behauptungen führen. § 2. Die äußere Hülle stellt eine, augenscheinlich als cuticuläres Excret des Protoplasmas entstehende dünnwandige Bohre dar, die nur im Stiel auftritt und in keinerlei Beziehung zu der die äußerste Schicht des Kopfes bildenden Pellieula steht. Bei den Vorticellinen mit nicht kontraktilem Stiel (z. B. Epistylis ) entspricht der letztere in toto der äußeren Hülle von Zoothamnium u. a. In chemischer Beziehung ist der die Hülle bildende Stoff außerordentlich resistent; derselbe ist weder in starken Laugelösungen (10% und 30% KOH), noch in rauchenden mine- ralischen Säuren (H4S02, HCl, HN03) in der Zeit von 1/2 bis 1 Stunde löslich. Der postmortalen Fäulnis und Zerfall widersteht von allen Be- standteilen die äußere Hülle am längsten. Wahrscheinlich gehört der die Hülle bildende Stoff seiner chemischen Beschaffenheit nach zu der Gruppe der Albuminoide oder Albumoide, aus denen sich die meisten an der Bildung des Zellskelets teilnehmenden Stoffe zusammensetzen (Kol- lagen, Elastin, Keratin, Plastin, Zentralin, Betic-ulin usw.). Seinem physikalischen Charakter nach stellt die äußere Hülle augen- scheinlich einen festen Körper mit bestimmter Form dar. Im natürlichen Zustande zeigt dieselbe die Gestalt einer geraden cylindrischen Bohre. Wenn sie während der Kontraktion des Stieles eine mehr oder weniger gekrümmte Spiralform aufweist, so ist dies eine, wie wir weiter unten nach- weisen werden, durch die Kontraktion des Myonems veranlaßte gezwungene Stellung. Sobald die Einwirkung des letzteren aufgehoben wird, streckt Studien über die Gestalt der Zelle. III. 349 sich die äußere Hülle aus und kehrt dank ihrer Elastizität in ihren früheren Zustand zurück. Bei Zerstörung des Myonems streckt sich die äußere Fig. 1. Der untere Teil des Hauptstammes von Zoothamnium alternans mit zwei Nebenästen. e 1= äußere Hülle; i = innere Hülle; t = Thekoplasma; k = Kinoplasma;' /=|Skeletfibrillen. Hülle endgültig gerade und bewahrt lange Zeit über diesen Zustand un- verändert. Die feste 'Wandung der äußeren Hülle nimmt nur einen ge- ringen Teil des Raumes zwischen dem äußeren Umriß des Stieles und dem Myonem ein. Dies wird durch zweierlei Tatsachen bestätigt. Erstens 350 X. K. Koltzoff verändert bei der Kontraktion des Vorticellenstiels das Myonem unge- hindert seine Stellung innerhalb der Höhlung der äußeren Hülle und liegt an den Biegungen der Oberfläche beinahe ganz an. Zweitens bildet die äußere Hülle an den stärktsen Biegnngsstellen während der Kon- traktion des Stieles tiefe Falten, deren Dimensionen nicht mit der Vor- stellung von einer auch nur einigermaßen bedeutenden Mächtigkeit der Hüllenwandungen in Einklang steht (Fig. 1). Was die feinere Struktur der äußeren Hülle anbetrifft, so erscheint dieselbe in einigen Fällen als völlig homogen und durchsichtig. Unter gewissen Bedingungen gibt sich jedoch in der Hülle bei verschiedenen Vorticellinen eine Längsstreifung und bisweilen auch eine feine, von der oben erwähnten Faltung verschiedene Kingelung zu erkennen. Ich ver- füge über keinerlei Daten, die mir gestatten würden, diese Längsstreifung und Querstrichelung als Ausdruck einer verborgenen Wabenstruktur zu deuten. Wodurch wird nun der Zwischenraum zwischen der äußeren Hülle und dem Myonem ausgefüllt? Jedenfalls muß eine Flüssigkeit vorliegen, da sich das Myonem in diesem Kaum frei bewegt. Gewisse Autoren be- zeichnen diese Flüssigkeit als Marksubstanz des Stieles, während sie die äußere Hülle als Rindensubstanz ansprechen. Doch scheint es mir be- deutend wahrscheinlicher, daß der Zwischenraum zwischen der äußeren Hülle und dem Myonem einfach von Seewasser ausgefüllt wird. Bei Veränderungen des osmotischen Druckes im umgebenden Seewasser näm- lich, ebenso wie bei Veränderung der chemischen Zusammensetzung des- selben erleidet die äußere Hülle keinerlei Umwandlungen (z. B. Schrump- fung oder Quellung unabhängig vom Zustand des Myonems). Als das natürlichste erscheint mir deshalb die Voraussetzung, daß die äußere Hülle sowohl dem Wasser, als den in demselben gelösten mineralischen Salzen bzw. Ionen, freien Durchtritt gewährt und in dieser Hinsicht durch- aus mit der Cellulosenmembran der Pflanzenzellen übereinstimmt. Diese Voraussetzung erscheint um so wahrscheinlicher, wenn wir in Betracht ziehen, daß die Hülle morphologisch augenscheinlich mit den »Chitin «- bechern übereinstimmen, in welche sich die den gestielten Vorticellinen nahe stehenden Cothurnia zurückziehen können; in die Höhlung dieser Becher hat aber das Seewasser freien Zutritt. § 3. Die innere Hülle oder Hülle des Myonems spielt in bezug auf die Plasmateile des Myonems dieselbe Rolle wie die Pellicula in bezug zum Protoplasma des Kopfes. Ebenso wie die Pellicula schmiegt sich auch die Hülle des Myonems dem Protoplasma innig an und dehnt sich bzw. komprimiert sich in hyper- und hypotonischen Lösungen zusammen Studien über die Gestalt der Zelle. III. 351 mit derselben, wobei sie sich in letzterem Falle zusammenfaltet. Doch wie in gewissen Fällen, z. B. unter dem Einfluß von Saponin, sich die Pellicula als Membran vom Protoplasmakörper abheben kann (von Pra- vazek), so kann auch die Hülle des Myonems sich besonders anschaulich offenbaren, wenn deren protoplasmatischer Inhalt ausfließt oder in Tropfen zerfällt, wie dies weiter unten näher zur Besprechung gelangen soll (vgl. Fig. 2a, 3, 4a). In beiden Fällen ist dies jedoch schon eine postmortale Erscheinung, die durch den Verlust der für die lebende Pellicula und Myonemhülle bezeichnende Semipermeabilität eingeleitet wird. Bei der erwähnten Abhebung der inneren Hülle tritt der Charakter derselben als festes Skeletgebilde von bestimmter Form deutlich zutage. Im natürlichen Zustande stellt dieselbe eine ebensolche gerade cylindrische Röhre wie die äußere Hülle dar, nur übertrifft sie die letztere ein wenig an Länge. Die Folge eines solchen Längenunterschieds ist, daß bei völlig ausgestrecktem Stiel die innere Hülle meistens nicht eine gerade Stellung längs der Achse der äußeren einnimmt, sondern deutlich spiralig gewunden erscheint. In chemischer Beziehung ist die innere Hülle der Wirkung starker Laugelösungen und mineralischer Säuren gegenüber nahezu ebenso wider- standsfähig wie die äußere. In in Fäulnis übergegangenen Kulturen trifft man häufig Stiele, in denen nur die beiden Hüllen erhalten geblieben sind, doch finden sich auch solche vor, die nur mehr die äußere Hülle bewahrt haben. Eine feinere Struktur der inneren Hülle konnte ich nicht erkennen. Häufig lassen sich besonders an Biegungsstellen und in hypertonischen Lösungen Längs- und Querstrichelungen wahrnehmen; bei aufmerksamerer Betrachtung erweisen sich diese Strukturen jedoch als Falten, ein Resultat der Schrumpfung des Stieles (Fig. 10a u. 105). § 4. Kinoplasma und Thekoplasma. Das die innere Hülle aus- füllende Protoplasma zerfällt in zwei scharf abgegrenzte Schichten. Das Markplasma des Stieles ist homogen und glänzend; an den Seitenästen und an jungen Exemplaren von Z. alternans, ebenso wie in den Stielen von Vorticella füllt dasselbe fast das ganze Lumen der inneren Hülle aus. Ein eingehenderes Studium zeigt jedoch auch hier, daß dasselbe von der Hülle durch eine feine Schicht Thekoplasmas geschieden wird. Auf der den unteren Teil des Stieles von Z. alternans wiedergebenden Abbildung (Fig. 1) erreicht die Rindenschicht des Thekoplasmas eine recht bedeu- tende Mächtigkeit ; hier ist auch die charakteristische Eigenart des Theko- plasmas, deren körnige Struktur wiedergegeben. Nach der Färbungs- 352 X. K. Koltzoff fähigkeit dieser Körner spricht Faure-Fremiet1) sie als Mitoehondrien an. was mir keineswegs sicher gestellt scheint. Bei genauerer Betrachtung der Abbildung erkennt man. daß an manchen Stellen das Theko- und Kinoplasma in zwei Streifen nebeneinander hegen, deren jeder mit einer Seite der Hülle gewissermaßen anliegt. Und da die Streifen des Kino- und Thekoplasmas dabei an jeder Biegung des Stieles ihre Stellung wech- seln, so könnte es leicht scheinen, daß wir es hier tatsächlich mit zwei spiralig umeinander gewundenen Fäden zu tun haben. Bei Yorticella und jungen Exemplaren von Zoothamnium, bei denen das Thekoplasma im Verhältnis zum Kinoplasma eine sehr geringe Ausbildung erreicht, erscheint dasselbe als eine einzige Reihe von Körnern, welche sich um den glänzenden Kinoplasmafaden herumschlingt. Doch läßt auch hier fast ein jeder Stiel erkennen, daß vereinzelte Körner aus der Reihe heraus- treten und über die ganze Oberfläche sich verstreuen. Und im unteren Abschnitt des Stammes von Z. alternans lehrt die direkte Beobachtung, besonders während der verschiedenen Kontraktionsmomente des Stieles, daß das Kinoplasma an keiner einzigen Stelle der Hülle unmittelbar an- liegt. Da jedoch bei geringerer Dicke des Stieles das Bild viel an Deut- lichkeit einbüßt, so wird es verständlich, daß Extz im Myonem der Yorti- cellinen zwei verschiedene Fäden unterscheidet: das körnige Axonem (entspricht meinem Thekoplasma) und das homogene Spasmonem (ent- spricht meinem Kinoplasma). Wenn eine ganze Reihe von Merkmalen (Fortbewegung der Körnchen, häufig Vacuolen) zweifellos auf den ersten Blick den flüssigen Aggregat- zustand des Thekoplasmas offenbart, so erscheint es als das natürlichste, das Kinoplasma als feste elastische Faser aufzufassen, worauf auch deren glatte Umrisse hinweisen. Nichtsdestoweniger besitzen wir unzweifelhafte Beweise des flüssigen Aggregatzustandes desselben. Erstens läßt sich durch Herabsetzung des osmotischen Druckes in hypotonischen Lösungen eine deutliche Vacuolisierung des Kinoplasmas erzielen. Anfangs tritt an der betreffenden Stelle die erste völlig kugelförmige Yaeuole auf. die beinahe den ganzen Querdurclimesser des Kinoplasmas ausfüllen kann; weiter kann eine zweite Yaeuole entstehen, wobei beide nun einen Druck aufeinander ausüben und durch eine flache Scheidewand getrennt werden; weiter eine dritte usf. (Fig. 9 u. 11). Bei Überführung in eine isosmotische Lösung verschwinden die Vacuolen. Die Kontraktilität bleibt während der Bildung der Vacuolen die normale, wenn die Hypotonie der Lösung nicht allzu bedeutend war. J) Axcli. de l'anatomie micr. 1910. PI. XIX. Fig. 18. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 353 / y > ■■ Als zweiter überzeugender Beweis des flüssigen Aggregatzustandes des Kinoplasmas dient folgendes: unter der Einwirkung der verschieden- artigsten äußeren Einflüsse (doppelt und mehr verdünntes Seewasser, stark konzentriertes Seewasser, dem Seewasser isosmotische Lö- Fig. 2. sungen von NaCl, KCl u. a. m.) a b zerfällt die Kinoplasmasäule in eine Reihe kugelförmiger Tropfen (Fig. 2 u. 3). In Abhängigkeit von den den Zerfall veranlassen- den Umständen können die Tropfen einen größeren oder ge- ringeren Durchmesser zeigen. Die kleinen Tropfen sind kugel- förmig, bei ihrer Vergrößerung nehmen sie eine abgeplattete Ge- stalt an, da sie im engen Raum der Myonemhiille nicht Platz finden; letztere bläst sich meist an den Stellen der Tropfenbil- dung auf und zieht sich dagegen in den Zwischenräumen zwischen I \ den Tropfen zusammen. Das Kinoplasma bewahrt bei seinem - ^ Zerfall in Tropfen durchaus sein früheres Aussehen und keinerlei Hinweise darauf, daß dabei irgend tiefgehende Umwandlungen in der ■ chemischen Zusammen- setzung und im Aggregatzustande stattfinden, lassen sich fest- stellen: genau auf dieselbe Weise würde unter gewissen Bedingun- gen der Zerfall einer beliebigen Flüssigkeitssäule vor sich gehen, z. B. einer Quecksilbersäule oder eines zähen Sirupfadens. Was das Thekoplasma anbetrifft, so fließt dasselbe, dem Druck der Tropfen nachgebend, in alle freien Zwischen- räume hinein und wird dabei stark vacuolisiert. Der besprochene Zer- fall des Kinoplasmas tritt unter gewissen Bedingungen mit absoluter Zwei verschiedene Typen des Zerfalls des Kinoplasmas bei 7. . nltemnns. a = vollständiger; 6 = unvollstän- diger Zerfall. 354 N. K. Koltzoff Gewißheit ein; dieser Prozeß liegt der Mehrzahl von Experimenten, welche den Stoff des zweiten Teiles meiner Arbeit liefern, zugrunde. Die Fähigkeit der Vacuolisierung und des Zerfalls in Tropfen schließt den Gedanken an einen festen Aggregatzustand des Kinoplasmas völlig aus. Das einzige Merkmal, das der Anerkennung des Kinoplasmas als Flüssigkeit, widerspricht, sind die ebenen Umrisse der Kinoplasmasäule. In den Fällen, wo das Thekoplasma eine nur geringe Ausbildung erreicht, ließen sich diese glatten Umrisse noch durch die zusammenhaltende Wir- kung der Myonemhülle erklären; im Basalabschnitt des Stammes von 7j. alternans, wo das Thekoplasma stark entwickelt ist, kann eine solche Erklärung jedoch nicht Anwendung finden. Doch hier sind die Umrisse schon nicht mehr so eben: die Kino- plasmasäule erweitert sich bald, bald verschmälert sie sich wieder und zeigt keineswegs das Aussehen eines regelmäßigen Cylinders. Doch zer- fällt sie unter natürlichen Bedingun- gen auch hier nicht in Tropfen; die diesen Zerfall verhindernde Ursache liegt augenscheinlich in den an der Oberfläche des Kinoplasmas angeord- neten Skeletfibrillen. Fig. 3. b a Die Entstehung des Tropfens beim Zerfall des Kinoplasmas. In a ist die Trennungsstelle von einer allmählich wachsenden Vacuole eingenom- men. In b ist das Ende des Kinoplasmasäulchens vor der Trennung verdickt. §5. Die Skeletfibrillen ziehen sich in der Grenzschicht des Kino- plasmas die ganze Länge des Stieles entlang. Dieselben verlaufen nahezu parallel zueinander, wobei sie mehr oder weniger der Längsachse des Stieles entlang ziehen, doch eine gewisse Tendenz offenbaren sich spiralig zu krümmen. Jede einzelne Faser eine größere Strecke zu verfolgen ist sehr schwierig, doch traf ich in der Mitte des Stieles nie auf freie Faser- enden oder auf Verzweigungen derselben. Bei der Beobachtung muß vor einer Verwechslung der Skeletfasern mit den Längsfalten der Myonem- hülle, die unter der Wirkung hypotonischer Lösungen auftreten, gewarnt werden (Fig. 10 a u. b). Bei Einzelformen, deren Köpfe sich von denen in den Kolonien von Zoothamnium alternans in keiner Beziehung unterscheiden und die wahr- scheinlich das Stammindividuum einer künftigen Kolonie darstellen, Studien über die Gestalt der Zelle. III. 355 konnte ich die Beobachtung machen, daß eine der Fasern sich durch seinen Durchmesser scharf von den in diesem Stadium kaum erkennbaren übrigen Fasern hervorhob. Die dickere Faser nimmt hier eine ganz be- stimmte Stellung an jener Seite des Kinoplasmas ein, welcher die Körner- reihe des Thekoplasmas gegenüberliegt. An den Biegungen nimmt die Fig. 4. Fig. 5. Fig. 4. Beim Zerfall des Kinoplasmas in a sind die Skeletfibrillen am unteren Ende des Tropfens intakt geblieben, am oberen Ende aber wahrscheinlich alle außer zwei intakt gebliebenen zerrissen. Fig. 5 Spindelförmige Gestalt der Tropfen wird von der Richtung der Skeletfibrillen bestimmt. Faser an der verkürzten Seite, näher zur äußeren Hülle des Stieles Stellung, während der körnige Teil des Thekoplasmas zur längeren Seite zurücktritt und weiter von der äußeren Hülle entfernt ist. An unveränderten lebenden Stämmen erwachsener Kolonien von Z. alternans konnte ich keine solchen besonders dicken Fasern entdecken ; sie scheinen alle ungefähr gleich dick zu sein. Doch ist es keineswegs unmöglich, daß solche dickere Fasern auch hier vorhanden sind, wenig- stens lassen sich Spuren derselben in solchen Stielen erkennen, deren Kinoplasma in Tropfen zerfallen ist. Bei einem solchen Zerfall kann das 356 X. K. Koltzoff Schicksal der Skeletfibrillen ein verschiedenes sein. In manchen Fällen zerreißen die Fibrillen und ihre Enden ragen an verschiedenen Stellen hervor und verleihen der oberen und unteren Fläche der Kinoplasma- tropfen ein etwas unebenes Aussehen (Fig. 4). In andern Fällen findet ein solches Zerreißen nicht statt, und statt dessen treten die Fibrillen Fig. 6. Zwischen zwei Kinoplasmatropfen nehmen die innere Hülle nnd die intakt gebliebenen Fibrillen eine Schraubengestalt an. Fig. 7. Bewegung des Stieles an der Stelle unvollständiger Trennung von zwei Kinoplasmatropfen. Fig. 8. Das proximale Ende des Stieles von Z. alternans. in den Zwischenräumen zwischen den Kinoplasmatropfen, hier im Thekoplasma eingebettet, in ein feines, nicht leicht zu bemerkendes Bündel zusammen. Die Kinoplasmatropfen können dabei eine fast spindelförmige Gestalt annehmen und an ihrer Oberfläche lassen sich spiralig zusammengewundene Parallelfasern erkennen (Fig. 5). Endlich kann der Fall eintreten, daß die meisten Fasern beim Zer- fall des Kinoplasmas in Tropfen zerreißen, während einige ihr Los nicht teilen, ganz bleiben und sich in Form eines feinen Faserbündels von Tropfen Studien über die Gestalt der Zelle. III. 357 zu Tropfen hinziehen; häufig läßt sich dann auch am Tropfen die Fort- setzung dieses Fadens erkennen, der sich hier ununterbrochen über eine Reihe von Tropfen erstreckt. Ob wir es nun hier mit einer einzigen dickeren Faser oder aber mit einem wirklichen Faserbündel zu tun haben, diese Frage läßt sich nur schwer beantworten. Für letzteres spricht der Umstand, daß in gewissen Fällen (Fig. G) der Faden zwischen den Tropfen ein schraubenförmiges Aussehen annimmt, was entschieden den Eindruck macht, als wenn eine Faser des Bündels kürzer wäre als die andern. Wenn beim Zerfall des Kinoplasmas die Skeletfibrillen intakt bleiben, so können zwei nebeneinander liegende Kinoplasmatropfen durch eine Brücke ver- bunden bleiben; an dieser Stelle bemerkt man gewöhnlich eine Biegung des Stieles (Fig. 7). Jedenfalls, wenn während des Zerfalls des Kinoplasmas in Tropfen die Fibrillen auch ganz unversehrt bleiben, so geht doch die Kontraktilität des Myonems in diesem Moment verloren, was ganz unzweideutig darauf hinweist, daß die Fibrillen lediglich Skeletelemente, keinesfalls aber kon- traktile Gebilde darstellen. Von Interesse ist die Beteiligung der Skeletfibrillen an der An- heftung des Proximalendes des Myonems (Fig. 8). Wie ich schon oben darauf hinwies, ist das Proximalende des Stieles von Z. alternans nicht kontraktil. Das Myonem endigt bedeutend höher, wobei die Myonem- hülle sich der inneren Fläche der äußeren Hülle des Stieles anheftet. Das Kinoplasma endigt oberhalb dieser Anheftungsstelle, während die Skeletfasern aus dem Kinoplasma hervortreten, um sich zu einem kegel- förmigen Büschel zu vereinigen, dessen Spitze sich der Verbindungsstelle zwischen äußerer und innerer Hülle anheftet. Dieses außerhalb des Kinoplasmas liegende Bündel von Skeletfasern ist, wie die Beobachtung lehrt, nicht kontraktil, was wiederum als Bestätigung dessen dient, daß diese Fasern ausschließlich Skeletelemente darstellen und über keinerlei selbständige Kontraktilität verfügen. Kapitel 2. Gleichgewichtsbedingungen des Vorticellinenstiels. So sehen wir denn, daß alle drei festen Skeletbildungen — beide Hüllen und das Faserbündel — in ihrem natürlichen Zustande eine ge- streckte Gestalt besitzen. Wenn es gelingen würde, das flüssige Kino- und Thekoplasma so aufzulösen, daß die physikalischen Eigenschaften des Skelets unverändert blieben, so würde die äußere Hülle als regel- mäßige cylinderförmige Röhre erscheinen, deren Achse entlang eine ebensolche, nur dünnere und längere Röhre (von der Anheftungsstelle am Proximalende gerechnet) — die Myonemhülle — verlaufen würde, Archiv f. Zellforschung. VII. 24 358 N. K. Koltzoff während im Innern der letzteren sieh ein Büschel gerader Fibrillen, die ihrerseits augenscheinlich ein wenig länger wären als die innere Hülle, erkennen ließe. Da die Distalenden beider Hüllen und des Faserbündels auf einem Niveau (Basis des Kopfes) ihren Abschluß finden, so würde die innere Hülle sich als schwach spiralig gewunden erweisen; das gleiche würde auch innerhalb der letzteren mit den Fibrillen der Fall sein. Mit einem Wort, wenn wir uns das Kino- und Thekoplasma weggeschafft denken, so würden sich die Skeletelemente des Stieles in einer dem aus- gestreckten Zustande des lebenden Stieles nahezu entsprechenden Lage fixiert erweisen. Doch im lebenden Stiel, selbst bei völliger Streckung desselben, befinden sich die Skeletelemente selbstverständlich nicht in ihrer natürlichen, sondern in einer gezwungenen Lage. Denn die innere Hülle wird von einer Flüssigkeit ausgefüllt, welche dank der Oberflächen- spannung und dem osmotischen Druck bestrebt ist, ihre Oberfläche auf ein mögliches Minimum zu reduzieren und Kugelform anzunehmen; die innere Hülle wirkt diesem Bestreben entgegen, wird jedoch selbst ausgedehnt und verkürzt sich infolgedessen. Der Kraft der Oberflächen- spannung des flüssigen Inhalts des Myonems S und desjenigen des osmo- tischen Druckes P, welche dahin strebt, dem ganzen Mvonem Kugel- form zu verleihen, wird von der Elastizitätskraft der inneren Hülle (E^ und der Skeletfibrillen (Ef) die Wage gehalten, da diese zu ihrem natür- lichen, gestreckten Zustande zurückzukehren streben. Nehmen wir den Fall, wenn die äußere Hülle ganz ausgestreckt ist und innerhalb derselben die ebenfalls ausgestreckte innere Hülle verläuft, so bedeutet dies, daß die äußere Hülle sich in ihrem natürlichen Zustand befindet und die Gleich- gewichtsbedingungen lassen sich dann durch folgende Formel zum Aus- druck bringen : S + P = Ei + E,. Setzen wir nun aber voraus, daß unter dem Einfluß der einen oder andern Ursachen die Oberflächenspannung ( S) oder der osmotische Druck (P) des Tlieko- und Kinoplasmas zugenommen hat. In diesem Falle wird sich das Myonem der angestrebten Kugelform schon etwas nähern, d. li. dasselbe wird sich verkürzen und verbreitern, kurz »kontrahieren«; die Myonemhülle wird sich dabei ausdehnen und ihre Elastizität anwachsen, ebenso wie der Widerstand der Skeletfibrillen. Wenn bei der Kontraktion das Myonem kürzer wird als die äußere Hülle, so wird auch diese aus ihrem Ruhezustand gebracht und wird sich dabei wellenförmig zusammen- falten oder in Form einer Spirale zusammenrollen, mit je nach dem Grade der Kontraktion des Myonems mehr oder weniger steilen Windungen. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 359 Ziehen wir durch eine dünne Kautschukröhre eine ausgezogene Gurnmi- schnur, so wird sich sowohl die erstere, als auch die in derselben einge- schlossene letztere spiralförmig zusammenrollen, und zwar in entgegen- gesetzten Richtungen, und wir erhalten ein Modell eines zusamniengerollten Vorticellinenstiels, wobei die Röhre die Rolle der äußeren Hülle, die Schnur die des Myonems spielen wird ; die Spannung der inneren Schnur wird der Oberflächenspannung und dem osmotischen Druck des Kino- und Thekoplasmas entsprechen S' + P' -&t + E'e + E\ (wo E'e den Elastizitätswiderstand der äußeren Hülle kennzeichnet). Wir können annehmen, daß die Oberflächenspannung des Kino- und Thekoplasmas ( S ), ebenso wie der osmotische Druck (P), denen eine unbegrenzte Anzahl von Bedeutungen entspricht, sich ununterbrochen ändern können. In diesem Falle wird der Vorticellenstiel eine ebenso unbegrenzte Anzahl von Gleichgewichtsstadien aufweisen, da bei einer jeden Veränderung in der Oberflächenspannung oder dem osmotischen Druck S' + P\ bzw. S" + P" ganz automatisch ein neuer Wert für den Elastizitätswiderstand der Skeletbildungen geschaffen wird: E',- + E'f + E'e, bzw. E"{ + E"f + E" e usw. Andrerseits ist es möglich, daß gewisse Werte für P und besonders für S einen maximalen eventuell mini- malen oder besonders stabilen Charakter zeigen und dadurch die Zahl der möglichen Gleichgewichtszustände entsprechend eingeschränkt wird. Bei der im Leben des Zoolhamnium größtmöglichen Bedeutung des Wertes S + P findet das Maximum von Kontraktion, bei der kleinsten die völlige Ausstreckung des Stieles statt. Bis jetzt war bei Betrachtung der Gleichgewichtsbedingungen des Vorticellinenstiels nur von der Oberflächenspannung und dem osmotischen Druck des ganzen flüssigen Inhalts des Myonems die Rede, ohne jeden Unterschied zwischen Kino- und Thekoplasma. In Wirklichkeit ist S aus zwei verschiedenen Größen zusammengesetzt: 1. a — die Spannung an der Oberfläche Kinoplasma — Thekoplasma und 2. s — an der Ober- fläche Thekoplasma — innere Hülle (welche letztere mit Seewasser durch- tränkt ist). Nach dem Benetzungsgesetz wird Thekoplasma als dünne Schicht zwischen Kinoplasma und innerer Hülle nur dann sich ausbreiten, wenn o + s < 2, wo 2 = Oberflächenspannung zwischen Kinoplasma und innerer Hülle. In diesen Grenzen können g und s unabhängig variieren mit einem und demselben Resultat. Es kann wohl, z. B., die Oberflächen- spannung a (Kinoplasma-Thekoplasma) allein variieren und bei ihrer Verkleinerung wird der ganze Stiel sich ausstrecken, bei ihrer Vergröße- 24* X. K. Koltzoff 3(50 rung zusammenziehen ; im letzteren Fall darf nur a nicht größer werden als 2' — s, sonst erfolgt die Zerstörung der äußeren Thekoplasmaschicht. Es ändert sicher nichts in unsrer obigen Darstellung, wenn wir annehmen, daß s undP ständige Größe haben und nur o allein variiert; dann wird unsre Formel so heißen: P + s + (P = E^ + EJ + E”. Wir werden unten Beweise anführen, daß in Wirklichkeit gerade diese Formel zutrifft. Es bleibt uns übrig zu erklären, bei welchen Gleichgewichtszuständen das Zerfließen des Protoplasmas in Tropfen vorkommt. Die Ursache dieses Vorgangs ist augenscheinlich darin zu suchen, daß die Ober- flächenspannung an der Grenze zwischen Theko- und Kinoplasma, mög- licherweise auch der osmotische Druck1) in letzterem, über die Grenze hinaus zunimmt, bei welcher die Elastizität der inneren Hülle und der Skeletfasern die Flüssigkeitssäule zusammenzuhalten imstande ist. Auf diese Weise gelangen wir durch das Studium der Gleichgewichts- bedingungen des Vorticellinenstiels zur Überzeugung, daß dank den strukturellen Eigenarten des Stieles, dank dem Skelet desselben, eine Veränderung im osmotischen Druck und der Oberflächenspannung des Kino- und Thekoplasmas (oder nur des ersteren) zur Kontraktion, bzw. Streckung des Stieles, mit all den komplizierten Eigenarten dieser Be- wegung, führen muß. Es bleibt nun die Frage offen, ob bei der Kontraktion wirklich eine Veränderung des osmotischen Druckes oder der Oberflächen- spannung stattfindet. Diese Frage wollen wir im zweiten Teil der vor- liegenden Arbeit zu lösen suchen. Zweiter Teil. Dynamik des Vorticellinenstiels. Kapitel 1. Kölle des osmotischen Druckes. Wie ich im folgenden Kapitel nachweisen werde, kann eine Verände- rung in der chemischen Zusammensetzung des Seewassers, selbst eine quantitativ ganz minimale, eine plötzliche scharfe Änderung der Ober- flächenspannung des Kinoplasmas veranlassen. Infolgedessen läßt sich in den Experimenten mit der Wirkung des osmotischen Druckes das See- 0 Die Frage von der Beteiligung des osmotischen Druckes in diesem Prozeß soll im zweiten Teil näher zur Besprechung kommen. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 361 wasser nicht durch isosmotische Lösungen weder von Elektrolyten, noch von Anelektrolyten ersetzen. Für das Studium des Einflusses des osmo- tischen Druckes in seiner reinen Bedeutung lassen sich nur verdünnte oder konzentrierte Seewasserlösungen ohne jegliche Veränderung der chemischen Zusammensetzung desselben, verwenden. Bei Verdünnung des Seewassers durch destilliertes findet wahrscheinlich keine chemische Veränderung statt; bei Konzentration des Seewassers durch Verdampfen desselben dagegen zur Erzielung hypertonischer Lösungen, gewinnt das Wasser eine Säurereaktion, die naturgemäß einen großen Einfluß auf die Oberflächenspannung ausübt. Die Reaktion läßt sich durch vorsichtiges Zusetzen von KaOH neutralisieren, doch wird die Reinheit des Experi- ments dadurch doch herabgesetzt und infolgedessen eignen sich stark (z. B. doppelt) durch Kochen konzentrierte Lösungen von Seewasser doch wenig für die Experimentierung. Jedenfalls muß sowohl das verdünnte, als auch das konzentrierte Seewasser gut mit Luft durchgeschüttelt werden, um eine möglichst vollständige Durchlüftung zu erzielen. Die Experimentierung mit dem Einfluß des osmotischen Druckes wurde auf zweierlei Weise ausgeführt. Erstens wurden zum Studium der Folgen eines raschen Wechsels des osmotischen Druckes Schalen mit 10 — 15 ccm gut durchlüfteten ver- dünnten (bzw. konzentrierten) Seewassers bereitgestellt und die unbe- schädigten Kolonien von Z. alternans oder Bryozoenstöcke mit solchen Kolonien in dieselben übertragen; die Objekte wurden nach mehreren, bzw. nach 24 Stunden durchgesehen. Zweitens wurden zum Zweck des eingehenden Studiums der Folgen eines plötzlichen oder allmählichen Wechsels des osmotischen Druckes unter das Deckglas zu den darunter befindlichen Vorticellen die einen oder andern Lösungen tropfenweise zugesetzt, wobei sich der ganze Prozeß die ganze Zeit über unter dem Mikroskop verfolgen ließ. Als Beispiel will ich hier einige dieser Experimente schildern. 1. Experiment. 1. VII. 10. 11 U. Vm. Bryozoenstöcke mit Kolonien von Z. alternans sind in neun Gläsern untergebracht mit normalem Seewasser (1), mit verdünntem Seewasser (0,8; 0,6; 0,4; 0.2; 0.1; 0,05) und mit konzentriertem Seewasser (1,5; 1,2; d. h. ein Gemisch von normalem Seewasser mit einem ebensolchen Quantum doppelt konzen- triertem Seewasser und Seewasser 8 ccm + doppelt konz. Seew. 2 ccm). Nach 22 1 /2 Stun- den (2. VII. 10, 91/2U. Vm.) durchgesehen, wobei sich erwiesen im Seewasser 1 ; 0,8 und 0.6 alle Kolonien lebend, normal, die Stiele im Ruhezustand, bei Reizung kontraktil; die Köpfe unversehrt, geöffnet, die Wimpern in Bewegung. Im Seewasser 0,4 die meisten Kolonien (etwa 2/3) abgestorben mit dunkel gewordenen Köpfen und zerfallenem Kino- 362 X. Iv. Koltzoff plasma; die übrigen lebend, normal und kontraktil. Übergänge zwischen beiden sind nicht zu entdecken, häufig nebeneinander eine lebende und eine abgestorbene Kolonie; folglich erklärt sich der Unterschied in den Folgen nicht durch die Stelle und andere äußere Umstände. Im Seewasser 0,2 sind fast alle Kolonien abgestorben, die Köpfe abgefallen, im Stiel das Kinoplasma in Tropfen zerfallen; eine große und zwei bis drei junge Kolonien sind jedoch am Leben geblieben, die eine Hälfte des Stieles hat ihre Kontraktilität bewahrt, die andre ist in Tropfen zerfallen. Im Seewasser 0.1 sind sämtliche Kolonien abgestorben, das Kinoplasma in Tropfen zerfallen. Im Seewasser 0,05 sind alle Kolonien abgestorben, doch fünf Köpfe der einen Kolonie sind am Leben geblieben, sind geöffnet und ihre Wimpern in Bewegung, während das Kinoplasma des Stieles trotzdem in Tropfen zerfallen ist. Im Seewasser 1.2 und 1,5 sind alle abgestorben, das Kinoplasma in Tropfen zer- fallen. Zur Kontrolle wurden diese beiden Experimente mit konzentriertem Seewasser, das bei der Lackmusprobe sauer reagierte, den folgenden Tag nochmals wiederholt, wobei gleichzeitig auch die Wirkung von Seewasser, welches durch Verdampfung doppelt konzentriert und dann mit destilliertem Wasser bis zur ursprünglichen Stärke des Seewassers 1 verdünnt wurde, geprüft. Es erwies sich, daß in diesem künstlich zu- bereiteten Seewasser 1, ebenso wie in 1,5 und 1,2 die Vorticellen nicht am Leben bleiben und die Stiele zerfallen. Das eben beschriebene Experiment bringt uns zur Überzeugung, daß eine starke Verdünnung des Seewassers (beinahe um das doppelte) selbst bei plötzlicher Einwirkung keinen Einfluß auf die Kontraktilität des Vorticellenstiels ausübt; die Frage von der Wirkung eines erhöhten osmotischen Druckes muß dagegen fürs erste noch als offenstehend an- gesehen werden. 2. Experiment. 19. VI. 10. Unter dem Mikroskop befindet sich unter dem Deckglase in Seewasser eine junge Kolonie von Zootliamnium mit zwei Köpfen, a) Es werden einige Tropfen verdünnten Seewassers 0,6 unter dem Deckglas durchfließen gelassen — mehrere krampf- artige Kontraktionen; nach 5 Minuten streckt sich der Stiel aus und nimmt eine ruhige Stellung ein. wobei er auf Stöße durch Kontraktion reagiert, b) Es wird Seew. 0.3 unter das Deckglas gebracht — keine Veränderungen, c) Seew. 0,15 — die Köpfe beginnen anzuschwellen, doch bleibt der Wimpernbesatz unversehrt und führt hin und wieder Flimmerbewegungen aus. d) Seew. 0,075 — die Köpfe quellen noch stärker an und nähern sich der Kugelfonn. Im Stiel quillt das Myonem, speziell die Kino- plasmasäule an; an einer Stelle tritt im Kinoplasma eine anfangs kugelförmige, bei ihrer weiteren Vergrößerung sich ausstreckende Vacuole auf. Auf einen Reiz reagiert der Stiel durch normale Kontraktion (Fig. 9b). e) Seew. 0,05. Hinter und vor der bereits erwähnten Vacuole treten neue Vacuolen auf; sämtliche Vacuolen blasen sich beim Auf quellen desMyonems auf; die Kontraktilität ist normal (Fig. 9c). f) Seew. 0,04. dann g) Seew. 0,025. Das Myonem quillt auf, die Vacuolen im Kinoplasma blasen sich auf, die Kontraktilität des Stieles ist eine normale. Im Thekoplasma treten Vacuolen auf (Fig. 9 d). h) Destilliertes Wasser. Nach einer Reihe energischer Kontraktionen des Stieles verschwinden die Vacuolen im Kinoplasma fast ganz. Die Kontraktilität des Stieles bleibt eine normale (Fig. 9e). i) Von neuem wird unter das Deckglas nor- Studien über die Gestalt der Zelle. III. 363 males Seewasser 1 gebracht. Die Köpfe sind außerordentlich zusammengeschrumpft, geöffnet, die Wimpern sind bewegungslos vorgestreckt. Der Stiel rollt sich spiralförmig zusammen und bleibt lange Zeit über im Zustand der maximalen Kontraktion. Die äußere Hülle bleibt unverändert (gewährt den Salzen augenscheinlich freien Durchtritt!); das Myonem ist stark zusammengeschrumpft, die Hülle desselben zeigt Schrumpfungs- falten (für Salze im ersten Augenblick impermeabel!); nach und nach rollt sich der Stiel wieder auf. k) Erst verdünntes Seewasser 0,2, dann destilliertes Wasser. Die Köpfe blasen sich auf. das Myonem quillt bis zu seinen früheren Dimensionen an, der Stiel reagiert schwach auf äußere Reize. 1) Seewasser 1. Von neuem starke Schrumpfung der Köpfe; der Stiel rollt sich spiralförmig zusammen, das Myonem ist verschmälert; nach Verlauf mehrerer Minuten beginnt an einem Ende der Kinoplasmasäule der Zer- fall in Tropfen, wobei sich bei der Bildung eines jeden Tropfens der entsprechende a Fig. 9. b c d e f Vacuolisierung des Kinoplasmas in einem lebenden kontraktionsfälligem Stiele von Z. altemans unter dem Einfluß einer hypotonischen Lösung, Abschnitt des Stieles ausstreckt, m) Destilliertes Wasser. Die ganze Kinoplasma- säule zerfällt in Tropfen; der Stiel streckt sich gerade aus, die Köpfe werden abgeworfen. Das von uns eben verfolgte Experiment, das viele Male von mir mit gleichem Erfolg wiederholt wurde, gestattet uns eine Reihe von Tatsachen, von denen bereits im vorhergehenden Teil dieser Arbeit die Rede war, festzustellen, und zwar: 1. das Kinoplasma befindet sich in einem flüssigen Aggregatzustande; 2. die äußere Hülle gewährt nicht nur dem Wasser, sondern auch den Salzen freien Durchtritt; 3. die innere Hülle stellt eine im ersten Moment semipermeable Membran dar. Unter diesen Bedingungen erscheint das Aufquellen des Myonems und die Vacuolisierung des Kino- plasmas unter dem Einfluß hypotonischer Lösungen durchaus natürlich. Doch muß hier besonders auf einen äußerst wichtigen Umstand hinge- wiesen werden: die Vacuolisierung des Kinoplasmas wirkt nicht auf die Kontraktilität des Stieles ein, sie verändert weder die Energie, noch die Form dieser Erscheinung. Da dieser Tatsache eine außerordentlich wichtige theoretische Bedeutung zukommt, so scheint 364 X. Iv. Koltzoff es mir geboten, hier noch einige Abbildungen zur Darstellung zu bringen, wo das Kinoplasma unter dem Einfluß hypotonischer Seewasserlösungen stark vaeuolisiert ist und die Stiele ihre normale Kontraktilität trotz- dem doch nicht eingebüßt haben (Fig. 11). Da die Wirkung hypertonischer Lösungen durch die oben ange- führten Experimente nicht aufgeklärt wurde, so will ich noch zwei solche Experimente beschreiben. 3. Experimen t. 20. VI. 10. In einer offenen Schale mit Seewasser sind zwei Stämme von Z. alternans untergebracht. Am folgenden Tage erweist sich das Wasser um die Hälfte Fig. 10. Die Falten der inneren Hülle, welche in hypertonischer Lösung entstehen (a, i), verschwinden bei Wirkung der hypotonischen Lösung (c). verdunstet, doch beide Kolonien sind am Leben gebbeben, die Stämme sind unversehrt, trotzdem die größte Mehrzahl der Köpfe abgeworfen sind. Die Myoneme sind zusammen- geschrumpft, die innere Hülle zeigt deutbche Längsfalten, die sich mit den Skeletfasern keinesfabs verwechseln lassen (Fig. 10a). Trotzdem ist die Kontraktihtät eine normale gebbeben und bei einer mäßig starken Kontraktion verschwinden die Falten nicht völhg, sondern sammeln sich webenförmig (Fig. 10b). a) Unter das Deckglas wird Studien über die Gestalt der Zelle. III. 365 verdünntes Seewasser 0,6, dann 0,4 gebracht. Starke Quellung, die Falten glätten sich und verschwinden (Fig. 10c). Trotz der bedeutenden Deformation ist die Kon- traktion bei äußeren Reizen eine normale, b) Seew. 1. Das Myonem ist viel dünner geworden, jetzt dasselbe Aussehen wie bei a; deutliche Längsfalten, c) Seew. 0,4. Eine Reihe energischer Kontraktionen ; das Myonem quillt auf wie bei a. d) Seew. 0,25. Zunehmende Quellung des Myonems. e) Seew. 0,2. Einige Köpfe werden zerstört, das Myonem zerfällt bei manchen Individuen in Tropfen. In den unversehrten Myo- nemen deutliche Vacuolisierung im Innern des Kinoplasmas (Fig. 11b u. c), während in den oberen Schichten die Skeletfibrillen deutlich erkennbar bleiben (Fig. 11a u. b). f) Seew. 0,05. In den Myonemen, in denen sich die eben erwähnte Vacuolisierung beobachten ließ, findet eine energische Kontraktion des Kinoplasmas statt, die Stiele Fig. 11. a b e Drei optische Durchschnitte eines Stieles in hypotonischer Lösung: bei oberer Stellung der Mikrometerschraube ( a ) sind Skeletfibrillen sichtbar. bleiben 2 — 3 Minuten in diesem Zustande und strecken sich dann langsam bei gleich- zeitigem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Dieses Experiment kann uns davon überzeugen, daß in hypertonischen Lösungen das Wasser aus dem Myonem (dem Kinoplasma) ausgezogen wird, wobei sich die innere Hülle in Längsfalten legt. Für uns ist es von Wichtigkeit festzustellen, daß die Bildung von Falten an der Oberfläche des Thekoplasmas und die Entwässerung des Kinoplasmas und Thekoplasmas keinen merklichen Einfluß auf die Kontraktilität des Stieles ausübt. 4. Experiment. 22. VI. 10. Die Z. alternans befinden sich unter dem Deckglas in Seewasser 1. a) Unter dem Deckglase fließt Seewasser konzentriert 2 (saure Reaktion) durch. Der Stiel büßt seine Kontraktilität nicht ein, doch findet die Kontraktion träger und schwä- cher statt. Das Myonem hat an Dicke zugenommen, die Hülle desselben zeigt ring- förmige Falten, b) Seew. 1. Mehrere energische Kontraktionen; das Myonem ist etwas angequollen, die Querfalten sind noch erkennbar, c) Konzentriertes Seew. 2. 366 X. K. Koltzoff Von neuem scharf ansgeprägte Querfaltung der Myonemhülle. Kontraktilität nahezu normal. d) Seew. 0,5. Der Stiel rollt sich momentan zusammen und verharrt mehrere Minuten lang in diesem Zustand, streckt sich dann aber gleichzeitig mit dem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Auf diese Weise kann sieh beim Ausziehen des Wassers aus dem Myonem in hypertonischen Lösungen die Hülle desselben nicht nur in Längs- (Fig. 10«), sondern auch in ringförmige Falten Zusammenlegen. Die im Seewasser 2 stattfindende Herabsetzung der Kontraktilität findet ihre Erklärung wenigstens zum Teil in der sauren Reaktion desselben. Fassen wir nun die Resultate der beschriebenen Experimente zu- sammen. Wir haben gesehen, daß sich die Vorticellinen leicht selbst einer plötzlichen Herabsetzung des osmotischen Druckes anpassen, und bei allmählicher Einwirkung sich sowohl an Süßwasser, als auch an doppelt konzentriertes Seewasser gewöhnen können. Dieses Resultat ist keines- wegs unerwartet zu nennen, da wir ein und denselben Arten sowohl im Süß-, als auch im Seewasser begegnen. Andrerseits lebt Z. alternans an flachen Stellen nahe der Oberfläche, wo das Wasser bei starken Regen- güssen leicht brackig wird. Von großer Wichtigkeit ist der Umstand, daß die Veränderung des osmotischen Druckes fast ohne Einfluß auf die Kontraktilität des Stieles bleibt. Weder die Faltenbildung der Myonemhülle in hypertonischen Lösungen, noch die Vacuolisierung des Kinoplasmas in verdünntem Seewasser wirken störend auf die normale Kontraktion ein. Von be- sonderer Bedeutung ist der Umstand, daß die Vacuolen fast den ganzen Umfang des Kinoplasmas einnehmen können, doch solange noch eine feine Außenschicht desselben unversehrt bleibt, bewahrt das Myonem sein früheres Kontraktionsvermögen. Augenscheinlich spielen weder die Veränderungen im osmotischen Druck, noch das Quellen des Protoplas- mas bei der Kontraktion des Kinoplasmas eine wesentliche Rolle. In- folgedessen lassen sich die Kontraktionstheorien, die auf den Quellungs- erscheinungen basieren, für den Vortieellinenstiel nicht in Anwendung bringen. Würde die Ursache der Kontraktion des Myonems in der Quel- lung der ENGELMANXsc-hen Inotagmen liegen, so würden die sowohl im Kino-, als im Thekoplasma unter dem Einfluß hypotonischer Lösungen auftretenden Vacuolen durch Verminderung der Anzahl der Inotagmen auf der betreffenden Strecke eine unordentliche Störung der Kontraktion des Stieles veranlassen. Andrerseits faltet sich die Myonemhülle in hypertonischen Lösungen zusammen, wobei die Oberfläche des Thekoplasmas bedeutend vergrößert Studien über die Gestalt der Zelle. III. 367 wird, doch übt auch dies nicht den geringsten Einfluß auf die Kontrak- tilität des Stieles aus. Folglich spielt die Oberflächenspannung des Theko- plasmas im Kontraktionsprozeß des Vorticellinenstiels eine höchstens ganz untergeordnete Rolle. Wir können daraus den Schluß ziehen: Die Ursache der Kontraktion des Vorticellinenstiels liegt in der Veränderung der Oberflächenspannung an der Grenze zwischen Kino- und Thekoplasma. Kapitel 2. Rolle der chemischen Zusammensetzung des Seewassers. § 1. Einleitende Bemerkungen. Steht die Kontraktion des Vorticellinenstiels von der Veränderung der Oberflächenspannung des Kinoplasmas in Abhängigkeit, so tritt uns die Frage entgegen, durch welche Ursachen wird eine Veränderung der Oberflächenspannung hervorgerufen? Wir wissen, daß die Oberflächen- spannung an der Grenze zweier Flüssigkeiten oder an der Grenze zwischen einer Flüssigkeit und einem festen Körper von der Temperatur, dem Druck, den elektrolytischen Erscheinungen und der Adsorption der verschiedenen chemischen Stoffe in Abhängigkeit steht. Unter den Bedingungen meiner Arbeit schien es mir am gebotensten, eben die Abhängigkeit der Ober- flächenspannung des Kinoplasmas von der Adsorption zu verfolgen. In unserm Falle haben wir es mit zwei miteinander in Kontakt stehen- den Flüssigkeiten zu tun — dem Kino- und Thekoplasma — , wobei die Oberflächenspannung an ihrer Grenze eine außerordentliche Veränder- lichkeit besitzt, fast augenblicklich bis zum Maximum bei der Kontraktion ansteigt und ziemlich allmählich bei der Streckung des Stieles bis aufs Minimum herabsinkt. Denken wir uns folgendes Modell: in der (dem Thekoplasma entsprechenden) Flüssigkeit A ist ein Tropfen der Flüssig- keit B mit gleichem specifischem Gewicht suspendiert, die nur durch die hohe Veränderlichkeit ihrer Oberflächenspannung hervortritt (entspricht dem Kinoplasma). Denken wir uns weiter, daß dieser Tropfen B an einem Büschel elastischer Fasern suspendiert ist, die bei einem Minimum der Oberflächenspannung B ausgestreckt sind und sich bei Erhöhung der Oberflächenspannung von B der kugeligen Oberfläche anschmiegen. Auf diese Weise wird der Tropfen B die Gestalt einer Kugel oder eine mehr oder weniger gestreckte Spindel- oder cylinderförmige Gestalt, in Ab- hängigkeit von der Intensität der Oberflächenspannung, annehmen. Denken wir uns nun in der Flüssigkeit A verschiedene chemische Stoffe gelöst. Hier sind drei Fälle möglich: 1. Der lösbare Stoff übt gar keinen Einfluß auf die Oberflächen- 363 N. K. Ivolczoff Spannung aus (homoiotone Substanz nach der Terminologie Micha- elis’1)). Die Lösung dieses Stoffes in A ruft keinerlei Veränderungen in B hervor. 2. Die gelöste Substanz setzt die Oberflächenspannung zwischen A und B herab (bathotone Substanz Michaelis’); in diesem Falle streckt sich bei Lösung dieses Stoffes in A der Tropfen B um so mehr, je höher die Konzentration der Lösung ist. Doch sind selbst außerordent- lich schwache Lösungen imstande, die Oberflächenspannung bedeutend herabzusetzen, da die die Oberflächenspannung vermindernden Stoffe, von der Oberfläche angezogen, adsorbiert werden. Lösen wir z. B. in der Flüssigkeit A eine unbedeutende Menge des einen oder andern Anilin- farbstoffs (die häufig die Fähigkeit besitzen, die Oberflächenspannung bedeutend herabzusetzen), so wird sich der Tropfen B nicht nur strecken, sondern auch an seiner Oberfläche färben, während die Lösung A ihre Färbung verliert. 3. Wenn die in A lösliche Substanz die Oberflächenspannung erhöht (gypsotone Substanz), so verkürzt sich der Tropfen B und nähert sich der Kugelform. Doch ist in diesem Falle die Wirkung selbst stark konzentrierter Lösungen meist eine unbedeutende. Die gypsotone Sub- stanz wird nämlich nicht nur nicht von der Oberfläche angezogen, sondern die Konzentration der Lösung ist in der Oberflächenschicht sogar eine geringere als im umgebenden Medium. Die die Oberflächenspannung erhöhenden Stoffe werden negativ adsorbiert. Sind in der Flüssigkeit A mehrere Stoffe in Lösung, so werden, ceteris paribus, diejenigen am stärksten adsorbiert, die die Oberflächenspannung am meisten herab- setzen. Xehmen wir nun den Fall, in der Flüssigkeit A ist ein Stoff gelöst, der die Oberflächenspannung stark vermindert, und der Tropfen B hat sich ausgestreckt. Um die Zusammenballung dieses Tropfens zu einer Kugel zu erzielen, genügt es nun keineswegs, in der Flüssigkeit A einen gvpsotonen Stoff zu lösen, denn derselbe wird negativ adsorbiert. Wir kommen schneller zum Ziel, wenn es uns gelingt, den bathotonen Stoff von der Oberfläche B, z. B. durch Überführung desselben in eine unlösliche Verbindung oder in eine Verbindung, die negativ adsorbiert wird, zu entziehen. Wenn wir über die Mittel einer solchen Reaktion verfügen würden, so würde unser Modell des kontraktilen Kinoplasmas ein besonders erschöpfendes sein. Wir lösen in A einen bathotonen x) L. Michaelis. Dynamik der Oberflächen. Eine Einführung üi biologische Oberflächestudien. 1909. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 369 Stoff — B streckt sich aus; führen unseren Stoff in einen unlöslichen Zustand über — B kontrahiert sich; von neuem lösen wir eine gewisse Menge des adsorbiert werdenden Stoffes auf — B streckt sich von neuem usw. Wenn der gelöste Stoff die Oberfläche B langsam erreicht und schnell in einen untätigen Zustand übergeführt werden kann, so wird das Modell ein besonders vollständiges sein. Die im Vorticellinenstiel herrschenden Beziehungen sind in einem Punkt bedeutend komplizierter als in unserm Modell: wir haben nicht die Möglichkeit in das Thekoplasma (entsprechend unsrer Flüssigkeit A) einen beliebigen chemischen Stoff einzuführen, da die Hülle des Theko- plasmas, bei ihrer völligen Durchlässigkeit für Wasser, den einen der im Wasser gelösten Stoffen gar keinen Durchtritt gewährt, während sie für die andern in stärkerem oder geringerem Grade permeabel ist, bei größerer oder geringerer D.ffusionsgeschwindigkeit. Mit welchen Ursachen diese Elektivfähigkeit des Thekoplasmas (wie auch eines jeden andern Proto- plasmas) in Zusammenhang steht, ist uns bis jetzt nicht genau bekannt. Overton hat, bekanntlich, die Meinung vertreten, daß jede Zelle mit Lipoidhülle bedeckt ist und deswegen nur solche Stoffe in das Proto- plasma einzudringen vermögen, welche lipoidlöslich ( = fettlöslich) sind. Da aber anorganische Salze lipoidunlöslich sind, so können sie nach Overton nicht ins Protoplasma eindringen. Diese OvERTONsche Theorie, welche besonders von R. Hörer geschützt wurde, steht aber in schroffem Gegensatz zur ganzen Physiologie der Pflanzenernährung und so wurde sie von den meisten Botanikern abgelelmt, teilweise auch widerlegt ('s. be- sonders W. Ruhland, Beiträge zur Kenntnis der Permeabilität der Plasma- haut. Jahrbücher für wiss. Botanik, Bd. XL VI, 1909, wo die Literatur der Frage zusammengestellt ist). Andrerseits sind auch von zoolo- gischer Seite mehrere Tatsachen festgestellt, welche beweisen, daß in gewissen Fällen anorganische Salze (sei cs in Gestalt indifferenter Molekeln, oder Ionen) in das Protoplasma einzudringen vermögen und eine wichtige Rolle im Leben der tierischen Zelle spielen. So wies in der ersten Linie C. Herbst nach, daß das in Entwicklung begriffene Seeigelei sich ebenso von anorganischen Salzen »nährt«, wie ein pflanzlicher Organismus. Entscheidende Bedeutung haben auch die wichtigsten Untersuchungen Jacques Loebs und dessen Schule über die Abhängigkeit der Kontraktilität und Nervenleitung von dem Einfluß der Na-, K-, Ca- und Mg-Ionen. Bei meinen unten dargelegten Experimenten bin ich ebenso zur Ansicht gekommen, daß diese und andre anorganische Ionen mehr oder weniger schnell ins Protoplasma des Zoothamnium- Stieles eindringen und bei dessen Kontraktilität eine sehr wichtige Rolle spielen. So ist die Over- 370 X. K. Koltzoff TONsche Theorie zu diesem Falle auch nicht anwendbar. Viel wahrschein- licher erscheint mir der Gedankengang, welcher in den Arbeiten von J. Traube1) besonders dargelegt ist. Es soll die Oberflächenspannung beim Durchdringen verschiedener Stoffe ins Protoplasma eine wichtige Bedeutung haben. Es erscheint mir wirklich selbstverständlich, daß die Oberfläche des Protoplasmas sich homoiotonen, bathotonen und gypso- tonen Stoffen gegenüber nicht gleich verhalten kann, selbst wenn diese Stoffe so ausgewählt wären, daß ihre Löslichkeit in der Oberfläclien- schicht des Protoplasmas die gleiche wäre. Das Seewasser stellt eine Lösung verschiedener anorganischer Salze dar. C. Herbst wandte bei seinen Experimenten über die Entwicklung der Seeigeleier mit Erfolg anstatt Seewassers folgende künstliche Lösung an: 3% NaCl; 0,08 KCl; 0^66% MgS04; 0,13 CaCl2 + NaHC03 bis zu neu- traler Reaktion, und wir können, wenigstens vorläufig, bei unserm Studium der physiologischen Wirkung des Seewassers uns eben an diese Salze, bzw. Ionen halten. Es wäre von großer Wichtigkeit, ehe vir an die phy- siologischen Experimente herantreten, sich über die physikalischen Eigen- schaften dieser Salze Klarheit zu verschaffen. Soweit mir jedoch bekannt, verfügen wir nur über ganz oberflächliche und zum Teil widersprechende Angaben über die Adsorption der oben erwähnten Salze. Nach Freund- lich2), der natürlich als große Autorität auf diesem Gebiet gelten muß, sind die Angaben über die Adsorption der Salze »noch recht widerspruchs- voll und schwer zu deuten«. Die Adsorption der wässerigen Lösungen anorganischer Salze wird meistens bestimmt durch in denselben suspen- dierten Kohlenstaub, Kreide, Kaolin, zerstäubte Metalloxyde, Metalle, Filtrierpapier usw. Die Experimentierungsbedingungen sind hier so be- schaffen, daß man sich auf die Genauigkeit der erhaltenen Werte nicht völlig verlassen kann. Es kann deshalb nicht wundernehmen, wenn z. B. in bezug auf Chlornatrium die verschiedenen Autoren zu abweichen- den Resultaten gelangen. Nach Morawitz wird NaCl gar nicht adsor- biert und erscheint auf diese Weise als homoiotoner Stoff. Nach LaGERGREEN wird NaCl negativ adsorbiert, erweist sich folglich als gypsotoner Stoff. Nach van Bemmelen und Ewans dagegen wird NaCl positiv adsorbiert und ist demnach ein bathotoner Stoff. Laut den Untersuchungen Ewans kann die positive Adsorption stark dissoziierter Salzlösungen bei stärkerer Konzentration sich in eine negative verwandeln, D Archiv für gesammte Phys. Bd. CY, CXXIII, CXXXII, CXL (1904 — 1911). Verli. der deutschen Physik. Ges. Bd. X. (1908) u. a. 2) H. Freundlich, Kapillarchemie. Eine Darstellung der Chemie der Kolloide und verwandter Gebiete. Leipzig 1909. S. 165 u. f. Studien über die Gestalt der Zelle. 111. 371 wodurch sich möglicherweise die widersprechenden Resultate Lagergreens, der mit stärkeren, annähernd normalen Lösungen arbeitete, erklären. Wenn die physikalischen Angaben in bezug auf ein bestimmtes Salz einander so widersprechen, so wissen wir noch weniger über die relative Adsorption verschiedener Salze; wir können uns deshalb im physiolo- gischen Experiment noch keineswegs durch die physikalischen Daten leiten lassen. Es erscheint keineswegs ausgeschlossen, daß wir die um- fassendste Beleuchtung dieser Frage gerade auf dem Wege des physiologi- schen Experiments erzielen werden, verdanken wir doch die Kenntnis der Grundprinzipien der physikalischen Chemie eben den physiologischen Untersuchungen über den osmotischen Druck! Ich bin keineswegs geneigt zu glauben, daß die genauen Daten über die Adsorption der anorganischen Salze das Resultat meiner, unten zu besprechenden Experimente bilden. Nur als eine Hypothese kann natür- lich die oben ausgeführte Auffassung betrachtet werden, nach welcher die Geradestreckung des Vorticellinenstiels durch die Adsorption batho- toner Stoffe an der Kinoplasmaoberfläche veranlaßt wird und die Kontraktion des Stieles das Resultat einer chemischen Reaktion, die diesen Stoff wieder fortschafft, bildet. Doch spielte diese Vorstellung für mich die Rolle einer Arbeitshypothese, die mir gewisse Fragestellungen und eine Kombinierung des aus den Experimenten resultierenden Tat- sachenmaterials gestattete. Die tatsächlichen Resultate meiner Experimente lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Erstens erweist es sich, daß bei Ersatz des Seewassers durch isotonische Lösungen eines oder mehrerer anorganischer Salze in kürzerer oder längerer Frist der Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen ein- tritt, wobei der bis zum Zerfall des Kinoplasmas verstrichene Zeitraum für ein jedes Salz einen konstanten Wert repräsentiert. Die Gegenüber- stellung der erhaltenen Werte gibt uns die Möglichkeit, die Wirkung der verschiedenen Salze und Ionen miteinander zu vergleichen. Zweitens wird durch das Vorhandensein oder Fehlen der einen oder andern Salze, bzw. Ionen, in der umgebenden Lösung der Charakter der Kontraktion des Stieles bestimmt, und zwar in erster Linie die Anzahl der Kontraktionen pro Minute, was eine innigere Beziehung zwischen Kontraktilität und bestimmten Salzen — Ionen erkennen läßt. Infolgedessen teile ich auch im weiteren dieses Kapitel in zwei Abschnitte § 2. Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Vom morphologischen Standpunkt wurde dieser Vorgang bereits im ersten Kapitel eingehend geschildert. Unter dem Einfluß verschiedener 372 N. K. Koltzoff anormaler Bedingungen stirbt die Vorticelle ab, wobei sicli der Stiel ster- bend zusammenrollt. Unter gewissen Umständen, z. B. unter dem Ein- fluß der verschiedenen Fixierungsflüssigkeiten, bleibt der Stiel zusammen- gewunden; in andern Fällen streckt er sich nach Verlauf einer gewissen Zeit stoßweise aus : an dem einen oder andern Ende oder in der Mitte be- ginnend reißen sich, einer nach dem andern, Tropfen vom Kinoplasma los und im Moment des Freiwerdens desselben streckt sich der betreffende Abschnitt des Stieles in stoßweiser Bewegung aus und büßt seine Kon- traktilität für immer ein. Ein jeder Tropfen nimmt den Raum einer halben Spiralwindung ein, d. h. er liegt im Stamm zwischen zwei benach- barten Seitenästen, in den letzteren zwischen je zwei Köpfen, wobei der Riß zwischen den Tropfen der Abgangsstelle der Seitenäste, bzw. der Köpfe, entspricht. In Abhängigkeit von den Bedingungen variiert auch der Prozeß des Zerfalls des Kinoplasmas. Der eine oder andre Teil des Vorgangs — die admortale Kontraktion oder der Zerfall in Tropfen — kann sich mehr oder weniger verzögern. Es tritt sogar der Fall ein, daß beide Prozesse fast gleichzeitig vor sich gehen, wobei im ganzen absterbenden Stamm nur eine Kontraktionsknickung auftritt: dieselbe bildet sich an irgend- einem, einem Seitenast entsprechenden Punkt des Stammes, streckt sich darauf gerade aus, wobei vom Kinoplasma ein Tropfen losreißt; bald entsteht in nächster Nachbarschaft eine neue Knickung, ein neuer Tropfen wird losgerissen usw. Es können wohl kaum ernste Zweifel entstehen, daß die Ursache der admortalen Kontraktion und des Zerfalls des Kinoplasmas in Tropfen prinzipiell dieselbe ist, wie die der Kontraktilität, nämlich die Veränderung der Oberflächenspannung zwischen Theko- und Kinoplasma. Die Ober- flächenspannung während der Kontraktion ist wahrscheinlich die näm- liche, wie bei der maximalen intravitalen Kontraktion; nur ist die ad- mortale Kontraktion eine irreversible Reaktion, und wird folglich durch irgend ganz besondere, chemische oder physikalische, Vorgänge hervor- gerufen. Eine weitere Erhöhung der Oberflächenspannung hat den Zer- fall der Flüssigkeitssäule in Tropfen zur Folge, was gleichfalls eine irre- versible Reaktion darstellt. Man könnte glauben, diese Erhöhung der Oberflächenspannung sei nur eine Fortsetzung des Prozesses, der das Auftreten der Kontraktionswelle hervorruft. Da jedoch unter gewissen Bedingungen der Stiel in zusammengerolltem Zustande fixiert werden kann, so erscheint die Annahme mehr begründet, daß dem Zerfall in Tropfen ein neuer chemischer oder physikalischer Prozeß, der aufgehalten werden kann, zugrunde liegt. Die weiter unten zu besprechenden Ex- Studien über die Gestalt der Zelle. III. 373 perimente haben den Zweck zu verfolgen, welchen Schwankungen die Periode der Kontraktionswelle in Abhängigkeit von der chemischen Be- schaffenheit des umgebenden Mediums unterworfen ist, und unter welchen chemischen Bedingungen der Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen ver- hindert werden kann. a) Erste Serie von Experimenten. Wirkung dem Seewasser isosmotischer NaCl-Lösung. Eine weitverbreitete Ansicht ist die, daß das Chlornatrium einen indifferenten Stoff darstellt, der sich am besten für eine physiologische Lösung, d. h. eine solche Lösung, die den osmotischen Druck auf der nötigen Höhe erhält, ohne irgendeine chemische Wirkung auszuüben, eignet. Dabei wird vorausgesetzt, das Chlornatrium besitze nicht die Fähigkeit, die semipermeable Hülle des Protoplasmas zu durchdringen. Doch wird der bis zur neuesten Zeit allgemein anerkannte Glaube an die Indifferenz isosmotischer NaCl-Lösungen dem Protoplasma gegen- über, ein Glaube, der auch eine praktische Anwendung darin fand, daß die »physiologische« NaCl-Lösung von den Ärzten in großen Mengen in das Blut des Kranken eingeführt wird, heutzutage stark in Zweifel gezogen. Jacques Loeb und dessen Schule bestehen darauf, daß NaCl in gewissen Fällen eine geradezu giftige, den Tod der Zelle herbeiführende Wirkung ausübt. Um die NaCl-Lösung zu einer wirklich »physiologischen« zu machen, genügt es nicht, daß dieselbe der Flüssigkeit, welche unter nor- malen Bedingungen die lebende Zelle umgibt, isosmotisch ist; es bedarf noch eines Zusatzes der einen oder andern chemischen Bestandteile, Ca, K usw. (Lösung Bingers). Um diesen Widerspruch aufzuklären, brachte ich Zoothamnium- Kolonien in dem Seewasser isosmotische NaCl-Lösungen. Ich bediente mich hierzu des chemisch reinen Chlornatriums der Firma Merck in Darmstadt und stellte aus demselben eine normale Lösung her. Bekanntlich bezeichnet man als eine normale eine solche Lösung, in welcher in 1 Liter so viele Gramm des betreffenden Stoffes enthalten sind, wie AVasserstoffeinheiten im Molekel desselben. Das NaCl-Molekel entspricht 56,5 Wasserstoffeinheiten, folglich wird die normale Lösung eine 5,65%ige sein. Gewöhnlich nimmt man an, daß dem Seewasser auf 1/2 oder 3/5 verdünnte normale Lösungen solcher Elektrolyten isotonisch sind, deren Molekeln, wie bei NaCl, in der Lösung in zwei Ionen zerfallen. Ich hielt es für überflüssig, den osmotischen Druck des Seewassers für Villefranche s /M. genau zu bestimmen, da die im vorhergehenden Kapitel besprochenen Experimente zur Genüge nachweisen, daß selbst bedeutende Abweichungen von der Isotonie keinen wesentlichen Einfluß auf die A^orticellen ausüben. Archiv f. Zellforschung. VII. 25 374 N. K Koltzoff In Anbetracht dessen, daß ich in bezng auf die Unschädlichkeit hypotoni- scher Lösungen über besonders überzeugende Daten verfügte, wählte ich von den zwei in Frage kommenden Werten den geringeren und bediente mich in der Regel der um die Hälfte verdünnten normalen NaCl-Lösung (1/2-no. NaCl). In den Fällen, wo ich die etwas stärkere Lösung 3/5-no. NaCl benutzte, konnte ich keinen Unterschied feststellen. 5. und 6. Experiment. 28. VI. 10. Mein erstes Experiment wurde auf folgende Weise unternommen. Ich brachte mehrere Stämme von Z. alternans in ein Uhrgläschen mit 0,5-no. NaCl. Xach Verlauf einer halben Stunde erweisen sich alle Köpfe als losgerissen, in den Seiten- ästen ist das Kinoplasma in Tropfen zerfallen, der Hauptstamm ist spiralig zusammen- gerollt. Zur Kontrolle dieses Experiments (am selben Tage) wurde ein kräftiges unver- sehrtes Exemplar von Z. alternans in einem großen Tropfen Seewassers auf einen Ob- jektträger gebracht und ununterbrochen unter dem Mikroskop beobachtet. Die Vorticelle befand sich in einem etwas erregten Zustande und reagierte auf die geringsten Stöße durch mehrmalige Kontraktion pro Minute. Nach Verlauf von 15 Minuten keinerlei Veränderungen. Um 12 U. 45 Min. wurde der Stock nach Abspülen in 0,6-no. NaCl in einen großen Tropfen dieser Lösung übertragen. Im Laufe der 3 ersten Minuten erhöhte Kontraktilität, dann völlige Einstellung der Bewegungen; ein Kopf nach dem andern wird abgeworfen; nach und nach rollt sich der Stiel in admortaler Kontraktion zusammen, streckt sich dann unter gleichzeitigem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen gerade. 12 U. 55 Min. ist das ganze Kinoplasma zerfallen (diesen Moment werde ich der Kürze halber im folgenden mit f bezeichnen). Ich habe diese Experimente mehrmals auf die verschiedenartigste Weise wiederholt, doch stets mit dem gleichen Resultat: die in dem Seewasser isosmotische NaCl -Lösungen übertragenen Vorticellen starben ab; vorher wurden einige Köpfe stark vaeuolisiert, bliesen sich auf und wurden abgeworfen, der Stiel büßte seine Reizbarkeit ein, rollte sich in admortaler Kontraktion zusammen und streckte sich dann aus, mit gleich- zeitigem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Die ganz unter denselben Bedingungen in Seewasser untergebrachten Kontrollexemplare (in Uhr- gläsern, in offenen Tropfen auf dem Objektträger, bzw. unter dem Deck- glas) erlitten im Laufe desselben Zeitraums keinerlei Veränderungen. Um meinen Experimenten einen qualitativen Charakter zu verleihen, arbeitete ich folgende Form derselben aus. Mehrere Stöcke von Z. alter- nans wurden (nach Abspülen) in einen großen Tropfen 0,5 — 0,6-no. NaCl gebracht und mit einem Deckglase bedeckt. Unter diesen Bedingungen blieben die Stöcke im Seewasser im Laufe mehrerer Tage nicht nur am Leben, sondern ganz normal, natürlich wenn sie in der feuchten Kammer vor dem Austrocknen geschützt waren. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 375 7. Experiment. 5. VII. 10. 10 U. 50 Min. Vm. Fünf Exemplare von Z. altermns (A, B, C, D, E) sind in 0,5-no. NaCl untergebracht. Nach einer Reihe energischer Kontraktionen hören die Bewegungen auf, doch reagieren die Tiere auf Stöße durch Kontraktion. 10 U. 58 Min. An allen Exemplaren ist ein oder mehrere Köpfe abgestoßen. 11 U. 2 Min. A fast völlig kopflos, bei den übrigen die Köpfe aufgebläht. Admortale Kon- traktion des Stammes und Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. 11 U. 5 Min. B f, C, D und E noch am Leben, ausgestreckt, reagieren schwach auf Reize. 11 U. 10 Min. Im oberen Teil der Stämme D und E ist das Kinoplasma in Tropfen zerfallen, die untere, durch die Kontraktionsknickung getrennte Hälfte ist noch gestreckt, reagiert jedoch nicht mehr auf Stöße. C noch kontraktil, schwach reizbar. 11 U. 15 Min. Die Stämme C und E in völliger admortaler Kontraktion ; der Stamm D in seinem unteren Teil noch gestreckt. 11 U. 20 Min. C f. 11 U. 25 Min. E f. 11 U. 35 Min. D in admortaler Kontraktion und f. Im eben geschilderten Experiment tritt die Ablösung der aufge- blähten Köpfe gleichzeitig bei allen fünf Exemplaren ein — nach 8 Min. nach der Übertragung in NaCl; das Eintreten des Zerfalls des Kinoplas- mas schwankt jedoch zwischen 12 Min. {Ä) und 45 Min. (D) — im Mittel 27 Min. Fraglich ist nun: womit hängt diese Verschiedenheit zusammen, mit der individuellen Eigenart der Stöcke oder damit, daß sich dieselben in verschiedenen Bedingungen befanden? Die eine oder andre Kolonie kann nicht genügend vom Seewasser befreit unter das Deckglas gelangen. Um dies zu vermeiden, muß die Abspülung in NaCl eine besonders sorgfältige sein. Ich stellte meist vier bis fünf Uhrgläser mit je 5 — 10 ccm der NaCl- Lösung bereit und übertrug mit der Pipette die für das Experiment be- stimmten Kolonien nacheinander aus einem dieser Gläser in das andre, wobei ich jedesmal so wenig wie möglich von der Flüssigkeit mit der Pipette aufnahm und nach Übertragung des Objekts in die Lösung dieselbe jedesmal sorgfältig umrührte. Doch muß man dabei im Auge behalten, daß diese ganze Operation so schnell wie möglich vorgenommen werden muß, da die Wirkung von NaCl noch vor Ablauf der ersten 10 Min. sich fühlbar macht. Wenn man sich an diese Vorsichtsmaßregel hält, kann man einförmigere Resultate in jedem einzelnen Experiment erzielen, doch bei Vergleich der Resultate zweier Experimente tritt stets eine größere oder geringere Verschiedenheit zutage, was die Richtigkeit der Annahme, daß diese Verschiedenheit nicht so sehr von der individuellen Beschaffenheit der Stöcke, als von den Bedingungen, denen sie ausgesetzt sind, abhängt, bestätigt. Von den zahlreichen Experimenten, die von einer besonders sorgfältigen Abspülung begleitet wurden, will ich die Resultate zweier von verschiedenem Zahlenwert in Form einer Tabelle zusammenstellen. 25* 376 N. K. Koltzoff 8. Experiment. 5. VII. 10. 2 U. 30 Min. sind acht Kolonien von Z. alternans in 0,5-NaCl gebracht. Bis zum Abfallen des ersten Kopfes Bis f A zwischen 6 und 9 Min. etwa 17 Min. B 5 Min. » 16 » C 5 » 16 Min. D zwischen 6 und 9 Min. 13 » E 5 Min. etwa 22 Min. F 5 » 13 Min. G zwischen 6 und 9 Min. 13 » H > 6 » 9 » 14 » Mittel etwa 6 — 7 Min. 15—16 Min. Da es nicht möglich ist, bei einer größeren Anzahl untersuchter Exemplare die- selben gleichzeitig zu verfolgen und auf diese Weise genau den Moment der Ablösung des ersten Kopfes und des Zerfalls des Kinoplasmas festzustellen, sehe ich mich ge- nötigt, diesen Moment annähernd anzugeben und die Zahlen mit »zwischen« oder»etwa« zu bezeichnen. 9. Experiment. 7. VII. 10. 11 U. 17 Min. Vm. Vier Exemplare sind in 0,5-no. NaCl gebracht. Bis zum Abfallen des ersten Kopfes Bis zum Zerfall des Kinoplasmas f A 18 Min. 23 Min. B 13 » 34 » C 13 » 23 » D 18 » 23 » Mittel 15,5 Min. 26 Min. Die Resultate der Experimente 8 und 9 können als äußerste Werte für die Wirkung von NaCl angesehen werden. Je vollständiger und schneller es gelingt das Seewasser wegzuspülen, desto schneller macht sich die giftige Wirkung des NaCl fühlbar1). D Meine späteren Untersuchungen (vom Jahre 1911) haben festgestellt, daß die Ursache dieses Unterschieds hauptsächlich in der Temperaturdifferenz liegt, da die Steigung der Temperatur auf 10° C die Reaktionsgeschwindigkeit ungefähr verdoppelt. Bemerkung beim Druck. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 377 b) Zweite Serie von Experimenten. Wirkung der Zusätze von Seewasser zur NaCl-Lösung. Die giftige Wirkung des Chlornatriums erscheint immer auf den ersten Blick paradox und nichts ist natürlicher, als nach einem Fehler in den Experimentsbedingungen zu suchen. Vielleicht liegt die Ursache des Absterbens der Vorticellen nicht im Ersatz der Seewassersalze durch chemisch reines Chlornatrium, sondern im Wechsel der Reaktion oder der Menge von 0 und CO2 in der Lösung? Die Reaktion der Lösungen war jedoch bei ihrer Prüfung durch Lackmuspapier eine ebenso neutrale wie die des Seewassers. Durch Schütteln der Lösung mit Luft wird eine durchaus vollständige Durchlüftung erzielt. Möglicherweise war das Salz durch irgendeinen zufälligen Zusatz vergiftet? Um diese und ähnliche Fragen aus dem Wege zu schaffen, unter- nahm ich eine Reihe folgender Experimente. In der NaCl-Lösung, die eine giftige Wirkung auf die Vorticellen ausübte, wurde eine geringe Menge Seewasser hinzugefügt und die Vorticellen wurden dann in diese Mischung gebracht. Würde das Absterben der Tiere in der NaCl-Lösung durch eine der oben erwähnten Ursachen hervorgerufen, so könnte ein unbedeutender Zusatz von See wasser die giftige Wirkung der NaCl- Lösung wohl kaum abschwächen. 10. Experiment. 1. VII. 10. Mehrere Kolonien von Z. mucedo sind in eine Mischung von 10 ccm 0,5-no. NaCl + 10 ccm Seewasser gebracht ( 1 /2 Seewasser). Am folgenden Tage er- wiesen sich sämtliche Vorticellen am Leben und normal; die Kontraktion ist normal, die Stöcke reagieren auf Reize, die Wimpern der Köpfe sind in Arbeit. Im Kontroll- experiment erwiesen sich die gleichzeitig in 20 ccm 0,5-no. NaCl gebrachten Stöcke am folgenden Morgen als abgestorben; sämtliche Köpfe waren abgeworfen, das Kinoplasma in Tropfen zerfallen. 11. Experiment. 5. VIII. 10. 11 U. 47 Min. Fünf Exemplare von Z. alternans sind unter dem Deckglase in eine Mischung von 4 Teil. 0,5-no. NaCl + 1 Teil Seewasser (1/5 Seewasser) gebracht. 12 U. 10 Min. Alle Stöcke normal, die Köpfe unversehrt, die Wimpern der meisten in Arbeit. 12 U. 20 Min. Bei allen haben sich die Köpfe zusammengezogen, die Wimpern sind nur im Pharynx in Tätigkeit. Die Stiele sind ausgestreckt, reagieren auf Reize jedoch durch energische Kontraktion. 12 U. 35 Min. Bei B und C mehrere Köpfe abgeworfen. 12 U. 40 Min. Bei E ein Kopf abgefallen. An A haben sich viele Köpfe von neuem geöffnet und die Wimpern sind in Arbeit begriffen. 1 U. 10 Min. D hat viele Köpfe verloren, in admortaler Kontraktion. 1 U. 12 Min. Df. 1 U. 30 Min. Ef . B ist bei Reizen in seinem mittleren Drittel noch kontraktionsfähig, in den beiden äußeren ist das Kinoplasma in Tropfen zerfallen. C hat fast alle Köpfe eingebüßt. 378 N. K. Koltzoff der Stiel ist jedoch noch unversehrt und reagiert auf Reize. 2 U. B f. An C ist der größte Teil des Stieles zerfallen, das Oberende desselben ist jedoch noch unversehrt. 2 U.5 Min. Cf. 3 U. 15 Min. A ist noch unverändert, die Wimpern arbeiten normal. 4 U. A hat einen Kopf verloren. 4 U. 20 Min. A in admortaler Kontraktion. 4 U. 40 Min. A f. Bis zum Verlust des ersten Kopfes Bis t A 253 Min. 293 Min. B 48 . 133 » C 48 > 138 » D 83 > 85 » E 53 > 103 » Mittel 97 Min. 150 Min. 12. Experiment. 5. VII. 10. 12 U. 15 Min. Fünf Kolonien von Z. alternans (nach sorgfältigem Ausspülen) in eine Mischung von 10 Teil. 0,5-no. NaCl + 0,5 Teil. Seewasser {1/2o See- wasser) gebracht. Zwei Kolonien haben sich unter dem Deckglase befreit und sind deshalb nicht mit in Betracht gezogen. Der Zerfall des Kinoplasmas findet noch etwa 4 Stunden teilweise unter Einfluß eines zufälligen Druckes auf das Deckgläschen, etwa nach 3V2 Stunden nach Anfang des Experiments, statt. Bis zum Verlust des ersten Kopfes Bis f A 165 Min. 235 Min. B 185 » 225 . C — 225 » 13. Experiment. 5. VII. 10. 4 U. 45 Min. Vier Kolonien von Z. alternans sind in 10 ccm 0,5-NaCl + 3 Tropfen = 0,1 ccm Seewasser (1/i0o Seewasser) gebracht. Das Experiment mußte nach 1 1 ,/2 Stunden unbeendet unterbrochen werden, wobei zwei Kolonien noch am Leben und mit unversehrten Stämmen blieben. Bis zum Verlust des ersten Kopfes Bis f A 15 Min. ) 90 Min. B 10 > 20 • C 15 » ) 90 . D 10 » 65 > Studien über die Gestalt der Zelle. III. 379 Die Resultate der eben besprochenen Serie von Experimenten lassen an Klarheit nichts zu wünschen übrig. Der Zusatz einer ganz minimalen Menge von Seewasser übt einen ganz ausgesprochenen Einfluß auf die giftigen Eigenschaften der NaCl-Lösung aus: statt der üblichen 15 bis 20 Min. in der reinen NaCl-Lösung bleiben die Vorticellinenstiele bei einem Zusatz von nur 1% Seewasser länger als l1/2 Stunden erhalten. Dieser Umstand betont vor allem die Notwendigkeit eines sorgfältigen Ab- spülens des Seewassers zur Bestimmung der Wirkung der reinen NaCl- Lösung und wirft einiges Licht auf die etwas bunten Resultate bei Fehlen eines solchen Abspülens. Zweitens ist es sicher, daß die giftigen Eigen- schaften der reinen NaCl-Lösung nicht von der Reaktion der Lösung oder von der Menge C02 und 0 abhängig sind, da ein l%iger Zusatz von Seewasser keine wesentliche Veränderung dieser Werte verursachen kann. Eine Wirkung übt augenscheinlich die chemische Zusammensetzung des Seewassers aus, mit welchem in die NaCl-Lösung Ionen von K, Ca, Mg, S04 und C02 hineingebracht werden. Das Fehlen der einen oder andern dieser Ionen veranlaßt augenscheinlich die giftige Wirkung von NaCl. Um die Frage zu lösen, welche dieser Ionen die giftige Wirkung von NaCl aufheben, stellte ich eine Reihe von Experimenten an, indem ich der dem Seewasser isosmotischen NaCl-Lösung verschiedene Zusätze gleichfalls isosmotischer Lösungen verschiedener Salze beifügte und die Wirkung dieser Mischungen auf die Vorticellen studierte. Die erste Gruppe bilden die Experimente, welche die Wirkung der Kationen von Ca, Mg, K usw., die in Form von Chlorsalzen hinzugesetzt wurden, er- hellen sollten. Die zweite Gruppe bilden die Experimente über die Wirkung der verschiedenen Anionen. c) Dritte Serie von Experimenten: Wirkung der Ca-Ionen in der NaCl-Lösung. Die Lösungen wurden folgendermaßen zubereitet. Ich benutzte eine normale Lösung des MERCKSchen Chlorcalciums (pro analysi) und fügte die eine oder andre Menge derselben der 0,5-no. NaCl-Lösung hinzu, wobei ich in dem Falle, wenn der osmotische Druck der Lösung dabei wesentlich erhöht wurde, dieselbe mit destilliertem Wasser verdünnte. Die Stärke der Mischung wird weiter unten in Beziehung zum Ca-Gehalt in Teilen der normalen CaCl2 angegeben. Alles zum Experiment verwandte Geschirr wurde sorgfältig mit destilliertem Wasser abgespült. Die Lösung wurde durch Schütteln natürlich durchlüftet. Vor Übertragung der Objekte in Tropfen der Versuchsflüssigkeit unter das Deckglas, wurden dieselben 380 N. K. Koltzoff nacheinander in fünf Uhrgläsern (etwa 5 ccm) in derselben Lösung ab- gespült, wobei sie aus einem Glase in das andre mit einem möglichst geringen Quantum der Flüssigkeit übertragen wurden, wonach die Flüssig- keit sorgfältig umgerührt wurde. Setzen wrir voraus, daß bei der Über- tragung der Objekte aus dem Seewasser in 5 ccm der Lösung in die letztere 0,05 ccm Seewasser mit herübergebracht wurde, daß dasselbe bei der Übertragung in jedes neue Glas der Fall ist, so erhalten wir im fünften Glase, bei jedesmaliger völliger Durchmischung einen Zusatz von 10-io Seewasser. Eine solche Reinheit zu erreichen ist allerdings wohl kaum möglich: eine völlige Durchmischung ist kaum zu erwarten, besonders da das Seewasser im Zwischenraum zwischen der äußeren Hülle und dem Myonem der Stiele, ebenso wie möglicherweise auch in den kontraktilen Vacuolen der Vorticellen zurückgehalten wird. Infolgedessen kann es kaum wunderbar erscheinen, daß die Zahlenwerte sowohl in dieser, als auch in den beiden vorhergehenden und in allen folgenden Serien von Experimenten innerhalb jedes einzelnen Experiments variieren, ebenso wie die mittleren Werte in zwei parallelen Experimenten etwas verschieden sind. Doch sind diese Unterschiede nicht besonders erheblich und infolge- dessen sind die für jedes Experiment erhaltenen mittleren Werte durch- aus miteinander vergleichbar. Ich gebe zuerst in der nebenstehenden Tabelle eine allgemeine Übersicht über alle diesbezüglichen Experimente und gehe dann näher auf einige derselben ein. 14. — 23. Experiment. Wirkung der Ca - Ionen in der NaCl-Lösung. Nr. des Experiments Datum Konzentration d. CaCl» in Teilen der no. -Lösung Anzahl der Stöcke Zeit bis zum Zerfall des Kinoplasmas, in Minuten a) Einzelne Stöcke | b) Mittel 14 9. VII. 0,2 6 50, 75, 97, 98, 155, 200 110 15 22. VII. 0,1 8 60, 70, 75, 85, 85, 105, 180, 195 107 16 7. VII. 0.04 5 110, 110, 140, 140, 140 128 17 7. VII. 0.03 5 95, 100, 100, 110, 110 103 18 6. VII. 0,025 6 90, 90, 95, 105, 113, 170 109 19 6. VII. 0,025 5 150, 160, 160, 170, 175 163 20 22. VII. 0.01 12 30, 55, 55, 60, 80, 80, 95, 102, 120, 123, 127, 128 88 21 23. VII. 0,001 8 57, 70, 80, 100, 106, 117, 117, 150 98 22 9. VII. 0,0005 6 85, 130, 145, 145, 145, > 145 133 23 11. VII. 0,0001 6 10, 14, 14, 16, 16, 20 15 Zur Erläuterung dieser Tabelle benötigt es einiger Bemerkungen. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 381 19. Experiment. Sowohl der Mittelwert (163), als auch die für die einzelnen Stöcke erhaltenen Werte sind verhältnismäßig hoch, was zur Vermutung Anlaß geben kann, daß eine Übertragung von Seewasser stattgefunden hat; diese Voraussetzung erscheint um so wahrscheinlicher, als in diesem Experiment das Seewasser nur in zwei, statt der sonst üblichen vier Zwischenlösungen abgespült wurde. Als direkter Beweis dient der Umstand, daß an mehreren Kolonien während dieses Experiments die Wim- pern lange Zeit über ihre Arbeit nicht einstellten. Im folgenden Kapitel werden wir sehen, daß das Schlagen der Wimpern nur bei Vorhandensein von Mg-Ionen möglich wird, die hier augenscheinlich nur aus dem Seewasser herstammen können. Das 20. Experiment ergibt buntere Resultate als die übrigen. In die Augen fallend sind die Werte: 30, 55, 55. Diese drei Zahlen beziehen sich auf bei der Loslösung ein wenig beschädigte Stöcke. Es wäre wohl richtiger, dieselben ganz aus den Resultaten des Experiments auszuschließen und dann würde der Mittelwert von 88 bis auf 102 anwachsen. Während des Experiments hielt ich es für überflüssig, die im folgenden Kapitel zu erörternden genaueren Beobachtungen über das Verhalten dieser nicht völlig normalen Stöcke anzustellen, doch hier nehme ich die betreffenden Zahlenwerte trotzdem auf, um mich näher an meine Tagebücher zu halten. 22. Experiment. Zur Erklärung der ziemlich hohen Werte muß ich Fol- gendes erwähnen: während des Experiments trat die schwache Konzentration des Ca in einem frühen und völligen Verlust aller Köpfe zutage. Während der zweiten Hälfte des Experiments bleiben fast nur die nackten Stiele übrig, die sich jedoch kontrahieren und auf äußere Reize reagieren. Die admortale Kontraktion tritt auch früh ein, im Mittel nach 15 Minuten, doch verläuft f und der Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen äußerst langsam. Bei einer höheren Konzentration des Ca tritt der Zerfall in Tropfen bedeutend früher, und zwar nach Verlauf von 2 — 10 Minuten ein und nur im 21. Ex- periment, welches gleichfalls eine sehr schwache Lösung betrifft (0,001), ließ sich die- selbe Erscheinung beobachten, nämlich eine dauernde (im Mittel 18 Minuten, in einzelnen Fällen von 5 — 65 Minuten dauernde) admortale Kontraktion der völlig nackten Stiele. 23. Experiment. Die für diese äußerst schwache Lösung (0,0001-no. CaCl2) erhaltenen Werte unterscheiden sich kaum von den für reine NaCl-Lösung erzielten. Ein gewisser Unterschied in den Resultaten des Experiments ließ sich jedoch trotzdem erkennen. Im Gegensatz zur Wirkung der reinen NaCl-Lösung wurden hier sämtliche Köpfe verhältnismäßig früh (im Mittel 7 Minuten nach Beginn des Experiments) ab- geworfen und es trat die admortale Kontraktion ein, die sich bedeutender als gewöhn- lich in die Länge zog (7 — 13 Minuten). Auf diese Weise erscheinen das völlige Nackt- werden der Stiele und die lange Dauer der admortalen Kontraktion, auf die wir in den zwei vorhergehenden Experimenten hinwiesen, als für schwache Ca-Lösungen charakte- ristische Erscheinungen, selbst in dem Falle, wenn der Ca-Zusatz zur NaCl-Lösung ein allzu geringer ist, um auf die allgemeine Lebensdauer des Zooihamnium einen wesent- lichen Einfluß auszuüben. Wenn wir die Ergebnisse dieser Reihe von Experimenten zusammen- fassen, so gelangen wir zu folgendem Schluß: der Zusatz von CaCl2 vermindert in schroffem Grade die giftigen Eigenschaften der reinen NaCl-Lösung. Aus den neun, verschiedene Konzentrationen von CaCl2 (von 0,2-no. bis 0,0005-no.) betreffenden Experimenten er- halten wir für die mittlere Dauer bis zum Zerfall des Kinoplasmas in ■$Sr-ßr 382 N. K. Koltzoff Fi g. 12 v=10- v= 5 — © - © © © v=1 0,01 no 0,03 no 0,1 no — t— 0,2no Einfluß der Konzentration der Ca-Ionen in NaCl-Lösung auf die Geschwindigkeit des Kinoplasmazerfalle bei Z. alter» atu. Oben rechts die Kurve, welche den Zusammenhang zwischen Konzentra*ion und Ad- sorption zeigt (Freundlich, Kapillarchemie, S. 5üj. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 383 Tropfen einen Wert von 115 Minuten, statt der 15 — 26 Minuten, die wir als äußerste Werte für die Wirkung der reinen NaCl-Lösung ange- nommen haben. Schwankungen dieses Mittelwerts von 115 Minuten nach beiden Richtungen lassen sich sowohl in schwächeren, als auch in stärkeren Lösungen erkennen, wobei selbst die geringste der erhaltenen Zahlen (88 Min.) sich schroff von der größten in der Reihe der Experi- mente mit reinen NaCl-Lösungen (26 Min.) abhebt. Besondere Aufmerksamkeit erfordert der Umstand, daß eine ver- zögernde Wirkung schon äußerst schwachen CaCl2-Lösungen (0,0005-no.) zukommt, in denen der Zerfall der Molekeln in Ionen schon als ein mehr oder weniger vollständiger angesehen werden darf. Daraus geht deutlich hervor, daß wir es hier nicht mit einer chemischen Wirkung des CaCl2, sondern mit der Wirkung der Ca-Ionen zu tun haben. Unter den vorhandenen Experimentsbedingungen liegt keine Mög- lichkeit vor, die Abhängigkeit der verzögernden Wirkung der Ca-Ionen von der Konzentration dieser Ionen in den Lösungen von 0,2-no. bis 0,0005-no. nachzuweisen. Augenscheinlich ist zur völligen Entfaltung der Wirkung des Ca das Vorhandensein in der Lösung nur einer gewissen minimalen Anzahl von Ca-Ionen notwendig. Die Vermehrung dieser Anzahl in stärker konzentrierten Lösungen übt keinen augenfälligen Einfluß aus, während eine Herabsetzung unter das Minimum (bis0,0001-no.) die verzögernde Wirkung des Ca ganz aufhebt, wobei die verzögernde Wirkung des Ca jedoch am längsten in der Dauer der admortalen Kon- traktion bis zum Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen zutage tritt. Die Beziehung zwischen der Konzentration des Ca und der verzögernden Wirkung der Lösung ist durch das Diagramm Fig. 12 S. 382 veran- schaulicht, bei dessen Konstruktion auf der Abszisse die Konzentration, auf der Ordinate die mittlere Geschwindigkeit des Zerfallprozesses des Kinoplasmas in Tropfen im betreffenden Experiment eingetragen wurde. Um die Geschwindigkeitswerte zu bekommen, wurde als willkürliche Einheit eine solche Geschwindigkeit erwählt, mit welcher der Zerfalls- prozeß 6 Stunden = 360 Minuten dauert. Wenn wir diese Größe als Einheit annehmen, so wird z. B. in dem Experiment Kr. 14 die mittlere 360 360 Geschwindigkeit v = — - = 3,3; in dem Experiment Nr. 23 v = = 24usw. 1 1 U J.0 d) Vierte Serie von Experimenten: Einfluß der Mg-Ionen in der NaCl-Lösung. Zur Anfertigung der normalen MgCl2-Lösung bezog ich von der Firma Merck das kristallinische Salz MgCl26H20; in Hinsicht auf diese 384 N. K. Koltzoff Formel wurde auch die Berechnung der Lösung ausgeführt. Es ist wohl möglich, daß die auf diese Weise hergestellte normale Lösung eine etwas herabgesetzte Konzentration besaß. Doch konnte dies nicht wesentlich auf die Exaktheit der Experimente einwirken, da dieser Umstand auf den osmotischen Druck der ganzen Lösung nur einen ganz minimalen Einfluß haben konnte; ich nehme an, daß eine 0,4-no. MgCl2-Lösung dem Seewasser isotonisch ist, doch hat man dies nur bei Anwendung der stärksten Lösung, 0,1-no. MgCl2 und höher, im Auge zu behalten. 24. — 29. Experiment. Wirkung der Mg-Ionen in der NaCl-Lösung. Nr. des Experi- ments Datum Konzentration d. MgCb in Teilen der no.-Lösung Anzahl der Stöcke Zeit bis znm Zerfall des Kinoplasn in Minuten a) Einzelne Stöcke l&S, b) Mittel 24 26. VII. 10 0,1 11 45, 65, 65, 68, 75, 75, 75, 115, 121, 140, 195 94 25 11. VII. 10 0,03 8 105, 125, 180, 180, 180, 180, 195, >195. 168 26 12. VII. 10 0,01 7 125, 125, 155, 295, 295, 390 230 27 26. VII. 10 0,01 8 60, 70, 110, 110 88 28 11. VII. 10 0,003 6 52, 52, 75, 125, 125, 125 92 29 12. VII. 10 0,001 7 23, 36, 38, 68, 68, 68, 68 53 Anmerkung. 25. Experiment, Das Experiment mußte nach 195 Minuten unterbrochen werden, als einer der Stöcke noch ein mehr oder weniger normales Aussehen zeigte. 26. Experiment. Beim Experiment war besonders das frühzeitige Abwerfen der Mehrzahl der Köpfe bemerkenswert, welches lange vor dem Verlust der normalen Kontraktilität seitens der Stiele stattfand. Bis zum Verlust aller Köpfe verliefen vom Beginn des Experiments 90 — 215 Minuten, im Mittel 137 Minuten. Die Dauer der admortalen Kontraktion war gleichfalls sein: verzögert — bis zu 45 Minuten, wodurch zum größten Teil die Höhe des Mittelwerts (230) bedingt wird. Bei einem Exemplar, bei dem sich die Kontraktion bereits nach 215 Minuten einstellte, war das Kinoplasma noch nach 24 Stunden nicht in Tropfen zerfallen; dieses Exemplar konnte bei der Be- stimmung des Mittelwerts gar nicht in Berechnung gezogen werden. 27. Experiment. Vier von den Versuchsstöcken erstarrten in admortaler Kontraktion und der Zerfall ihres Kinoplasmas in Tropfen blieb aus. Zur Charakteristik der in diesem Experiment erzielten Resultate können die Zahlenwerte des bis zum Eintritt der admortalen Kontraktion verstrichenen Zeitraumes dienen : 60, 60, 60, 60, 60, 75, 90, 110 = im Mittel 72 Minuten. 28. Experiment. Sehr frühzeitig (bei allen Exemplaren nach Verlauf von 20 Minuten nach Beginn des Experiments) sind fast alle Köpfe abgeworfen. Die admor- tale Kontraktion tritt nach 32 — 60 Minuten, im Mittel nach 44 Minuten ein. Die Zeit- dauer der admortalen Kontraktion bis zum völligen Zerfall des Kinoplasmas ist eine sein: bedeutende: von 20 — 70 Minuten, im Mittel 48 Minuten. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 385 29. Experiment. Sämtliche Kolonien verlieren ihre Köpfe nach 20 — 25 Mi- nuten. Dauer der Kontraktion keine so bedeutende wie in den Experimenten 26, 28, 29. Die Resultate der Experimente mit dem Einfluß der Mg-Ionen auf die für die Vorticellen giftigen Eigenschaften der NaCl-Lösungen decken sich, was die Zahlenwerte anbetrifft, nahezu mit denen der vorhergehenden Serie. Fiir die sechs, die MgCl2-Lösungen von 0,1 bis 0,001-no. betreffen- den Experimente erhalten wir ein Mittel von 121 Minuten — der Zeit- raum bis zum Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Augenfällig sind jedoch die größeren Schwankungen in den Resultaten: Maximum — 230 Minuten, Minimum — 53 Minuten. Doch auch dieses, die schwächste der erprobten MgCl2-Lösungen betreffende Minimum ist doppelt so hoch wie das Maximum bei Einwirkung der reinen NaCl-Lösung (26 Min.). Die Herabsetzung der Konzentration des Mg bis auf 0,01 und darunter hat einen frühen Verlust der Köpfe und die Verzögerung der Dauer der admortalen Kontraktion zur Folge. In den Experimenten mit Ca ließen sich diese beiden Erscheinungen erst bei einer Herabsetzung der Kon- zentration bis auf 0,001-no. und darunter erkennen. e) Fünfte Serie von Experimenten: Wirkung der Sr-, Ba- und Hg-Ionen in der NaCl-Lösung. Die Ca- und Mg-Ionen bilden einen gewöhnlichen natürlichen Be- standteil des Seewassers. Wir haben gesehen, daß bereits eine ganz minimale Anzahl dieser Ionen die giftige Wirkung des NaCl — des Haupt- bestandteils des Seewassers — bedeutend abschwächt. Die Frage er- scheint nur natürlich, ob nicht die Ca- und Mg-Ionen in ihrer hemmenden Wirkung durch andre zweiwertige Kationen, die des Sr, Ba, Hg usw. ersetzt werden können. Unter den Bedingungen, in denen ich arbeitete, war die Auswahl der chemisch reinen Salze eine ziemlich beschränkte. Erst zum Schluß meines Aufenthalts in Villefranche gelang es mir, reines SrCl2 zu bekommen und meine Zeit war zu knapp gemessen, um eine genügende Anzahl von Zahlenwerten zu erhalten. Ich konnte mich nur qualitativ davon überzeugen, daß eine 0,01-no. und stärkere Lösungen dieses Salzes eine hemmende Wirkung auf die giftigen Eigenschaften des NaCl ausüben. Auf Grund gewisser komplimentärer Merkmale erweist sich die Wirkung der Sr-Ionen mit derjenigen der Mg-Ionen als überein- stimmend. Besonders verlockend erschien es mir, die Wirkung der Ba- und Hg-Ionen auszuprobieren. Die Chlorverbindungen dieser Metalle haben in starken Lösungen eine sehr giftige Wirkung auf die Vorticellen, wie auch überhaupt auf alle lebenden Zellen. Beim Absterben in diesen 386 N. K. Koltzoff starken Lösungen quillt das Kinoplasma des Stieles auf, der Stiel rollt sieh zusammen und wird in diesem Zustande fixiert. Augenscheinlich hat das Kinoplasma beim Gerinnen des Eiweißes Zeit, in den Gelzustand vor dem Zerfallen überzugehen. Um die hemmende Wirkung der Ba- und Hg-Ionen zu studieren, ist die Verwendung äußerst schwacher Lösungen notwendig. 30. Experiment. 12. VII. 10. 4 U. 5 Min. Xm. Vier Stöcke von Z. allernans werden nach Aus- spiilen in vier Zwischenbädem in 0,5-no. XaCl + 0,01-no. BaCl2 gebracht. 4 U. 20 Min. Die Stöcke reagieren bereits nicht mehr auf äußere Reize, die Stämme der einen Kolo- nien befinden sich im Zustand der Diastole, die der andern in dem der Systole. Die Köpfe sind aufgequollen und weisen große Vacuolen auf. Die Wimperarbeit ist ein- gestellt. An A und D sind mehrere Köpfe abgefallen. 4 U. 30 Min. A, C und D haben fast alle Köpfe verloren, an B sind dieselben jedoch noch alle vorhanden. Bei allen vier Kolonien hat die admortale Kontraktion bereits eingesetzt, es haben sich Kon- traktionsknickungen gebildet, die sich langsam verschieben, wobei vom Kinoplasma sich ein Tropfen nach dem andern ablöst. 5 U. 10 Min. Cf. 5 U. 20 Min. A f. 5 U. 40 Min. — bei B. und D die letzten Spuren der Kontraktionswelle. 5 U. 43 Min. D f . Bei B ist die letzte Kontraktionsknickung unausgestreckt geblieben. 31. Experiment. 13. VII. 10. 1 U. 30 Min. Vier Kolonien von Z. alternans sind nach Abspülen in vier Zwischenbädem in 0,5-no. XaCl + 0,001-no. BaCl2 gebracht. 1 U. 45 Min. Sämt- liche Kolonien haben ihre Köpfe abgeworfen, sind unbeweglich. Bei C und D beginnt die Kontraktionswelle sich geltend zu machen. 2 U. D f. Bei A und B beginnt die Kontraktion der Seitenäste. 2 U. 40 Min. Bei A. B und C ist das Kinoplasma in einem Teile des Stammes in Tropfen zerfallen, einige Knickungen sind jedoch noch vorhanden. 3 U. 5 Min. — ohne Veränderung. 32. Experiment. 13. VII. 10. 9 U. 53. Min Vm. Fünf Kolonien sind nach vier Zwischenbädem in 0,5-no. XaCl + 0,0001-no. BaCl2 gebracht. 10 U. Vm. Die Stiele aller Exemplare sind noch unversehrt, bei manchen Kolonien noch kontraktil ; alle haben sie mehrere Köpfe verloren. 10 U. 10 Min. Alle Köpfe sind abgeworfen, bei sämtlichen treten Kontrak- tionsknickungen auf. 10 U. 18 Min. D f . 10 U. 35 Min. Cf, Bf. Bei A und E die letzten Kontraktionsknickungen. 10 U. 42 Min. A f. 10 U. 47 Min. E f. Nr. des Anzahl Konzentrat. Zeit bis zum Abfallen des Zeit bis zum Begin n der Zeit bis zum Zerfall de Experi- der d. BaCle- ersten Kopfes in Minuten Kontraktion in Minuten Kinoplasmas in Minute ments Stöcke Lösung für d. einzeln. Kolon. Mittel für d. einzeln. Kolon. Mittel für d. einzeln. Kolon. Mit 30. 4 0,01 10. 15, 25, 65 25 25, 25, 25. 25 25 65, 75. 98, >120 )8( 31. 4 0,001 15, 15, 15, 15 15 30, andre ) 95 - 32. 5 0,0001 7. 7, 7. 7, 7 7 14, 17,17,17,17 16 25, 42, 42, 50, 54 4: Stadien über die Gestalt der Zelle. III. 387 Fassen wir die Resultate dieser Experimente mit dem Ba zusammen, so erkennen wir, daß die Anwesenheit dieser zweiwertigen Ionen in der NaCl-Lösung den Moment des Eintretens der admortalen Kontraktion so gut wie gar nicht verschiebt. Doch folgt in der reinen NaCl-Lösung auf die Kontraktion der Zerfall des Kinoplasmas äußerst bald, nach 1 — 2 Minuten. Hier gewinnt dieser Prozeß dagegen den Charakter einer langsam fortschreitenden Kontraktionswelle und wird stark verzögert; in manchen Fällen zerfällt ein Teil des Kinoplasmas unter der Einwirkung- stärkerer Ba-Lösungen (0,001 und darüber) nicht in Tropfen, sondern bleibt im Kontraktionsstadium. Es ist von Interesse, daß ein Zusatz einer Lösung 0,0001-no. BaCl2 schon einen deutlich spürbaren Einfluß ausübt und den Prozeß des Zerfalls des Kinoplasmas fast um das Doppelte verlängert (im Mittel 43 Min., statt 16 — 26 Min. in reiner NaCl-Lösung). Um die hemmende Wirkung der Hg-Ionen zu studieren, muß man noch verdünntere Lösungen anwenden. Schon ein Zusatz von 0,0001-no. HgCl2 zu 0,5-no. NaCl tötet die Vorticellen vor Ablauf einiger Minuten, wobei die Köpfe abfallen und die Stiele sich stark zusammenrollen und in diesem Zustande, augenscheinlich infolge des Gerinnens der Proto- plasmaeiweiße, verbleiben. Bei einer weiteren Verminderung der Kon- zentration von HgCl2 bis auf 0,00003-no. und 0,00001-no. kommt die chemische Wirkung des Sublimats — das Gerinnen der Eiweiße — augen- scheinlich nicht mehr zur Geltung und der Zerfall des Kinoplasmas nach der admortalen Kontraktion wird in den meisten Fällen dadurch nur verzögert. Anzahl Konzentrat. Zeit bis zum Abfallen des Zeit bis zum Beginn der Zeit bis zum Zerfall des Datum d.Kolo- d. HgClj- ersten Kopfes in Minuten Kontraktion in Minuten Kinoplasmas in Minuten nien Lösung für einzelne Kolon. Mittel für einzelne Kolon. Mittel für einzelne Kolon. Mittel 13. VII. 5 0,00003 10. 10, 10, 10, 10 10 10, 10, 15, 15, 25 15 28, 31, 43, >45, 34 )45 13. VII. 2 0,00001 8. 15 11 15, 35 25 25, 50 37 Die Verzögerung des Zerfallprozesses des Kinoplasmas durch den Zusatz von Ba- und Hg-Ionen zu der NaCl-Lösung gemahnt sehr an die- selbe Wirkung der sehr verdünnten Lösungen der Ca- und Mg-Ionen. Wir haben aus den Experimenten 20, 23 für das Ca und Experiment 26, 28 und 24 für Mg erkannt, daß bei der Wirkung solcher NaCl-Lösungen, deren Ca- und Mg-Zusätze ein bestimmtes Minimum nicht erreichen. 388 N. K. Koltzoff gerade eine solche Verzögerung der Periode der admortalen Kontraktion die augenfälligste Erscheinung ist, wie wir sie unter dem Einfluß schwacher Ba- und Hg-Lösungen auftreten sehen. f) Sechste Serie von Experimenten: Wirkung der K-Ionen in NaCl-Lösungen. Die Experimente wurden mit Chlorkalium, das gleichfalls von der Firma Merk bezogen war, angestellt und auf dieselbe Weise ausgeführt wie die der drei vorhergehenden Serien. Im Gegensatz zu den Ca- und Mg-Ionen, ebenso wie zu denen des Sr, Ba und Hg verzögern geringe Zusätze von K-Ionen zu der NaCl- Lösung nicht nur das Eintreten der admortalen Kontraktion nicht, son- dern sie wirken sogar beschleunigend auf diese Prozesse. Im ersten Experiment (35. Experiment) untersuchte ich die Wirkung der Lösung 0,5-no. NaCl + 0,001 KCl. Ich brauchte 10 Minuten, um sechs Kolonien von Z. alternans in fünf Zwischenbädern auszuwaschen. Bei der Untersuchung in der letzten Waschlösung, also 10 Minuten nach Be- ginn des Experiments, erwies sich bei vieren das Kinoplasma der Stiele als bereits zerfallen, die beiden übrigen Stöcke waren noch am Leben, trotzdem sie bereits alle Köpfe eingebüßt hatten, doch waren die Stiele noch unversehrt. Nach 2 — 3 Minuten trat die Kontraktion der Stiele auch dieser beiden Kolonien ein; bei der einen zerfiel das Kinoplasma gleich darauf in Tropfen, bei der andern dauerte die Kontraktion 10 Minuten lang. Bei keinem einzigen Versuch mit reiner NaCl-Lösung konnte ich einen so frühzeitigen Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen erzielen. Die Resultate des zweiten Experiments (36. Experiment) sind noch augenfälliger. 14. VII., 2 U. 40 Min. brachte ich sechs Kolonien von Z. alternans in 0,5-no. NaCl + 0,01-no. KCl, wobei ich bemüht war die Ausspülung in den fünf Zwischenbädern möglichst rasch zu erledigen. Schon bei der Überführung in die zweite dieser Lösungen konnte ich unter der Lupe die beginnende Kontraktion konstatieren. Als ich nach Verlauf von 6 Minuten (2 U. 46 Min.) die Durchmusterung unter dem Mikroskop in Angriff nahm, waren sämtliche Kolonien bereits abgestorben, die Köpfe abgefallen, das Kinoplasma in Tropfen zerfallen. Dieses Experiment wurde von mir in der gleichen Weise mit ganz demselben Erfolg mehrmals wiederholt, wobei die Stiele sämtlicher Stöcke in der größten Mehrheit der Fälle noch vor Beginn der Beobachtung zerfallen waren. Um den Beginn des Prozesses beobachten zu können, mußten die Experimente primitiver gestaltet werden: und zwar muß man Studien über die Gestalt der Zelle. 111. 389 die Kolonie unter dem Deckglase in Seewasser unterbringen und die bereit- gehaltene Lösung unter das Deckglas fließen lassen. 37. E x p e r i m e n t. 14. VII. 3 U. 35 Min. Vier Kolonien von Z. altemam sind in Seewasser unter das Deckglas gebracht. Unter letzteres läßt man die Lösung 0,5-no. NaCl + 0,01-no. KCl fließen. Intensive Kontraktion, die Bewegungen werden eingestellt, die Köpfe abgeworfen. 3 U. 42 Min. Df. 3 U. 45 Min. A, B. C in admor- taler Kontraktion, kopflos. 3 U. 50 Min. A f , C f. 3 U. 55 Min. B f. Auf diese Weise ist, trotzdem das Experiment durch den zweifellos vorhandenen Zusatz von Seewasser weniger exakte Resultate ergibt, die mittlere Zeitdauer bis zum Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen (14 Min.) geringer als bei Einwirkung der reinen NaCl-Lösung. Die K-Ionen üben in der NaCl-Lösung eine den Ca- und Mg-Ionen entgegengesetzte Wirkung aus. g) Siebente Serie von Experimenten: Wirkung dem Seewasser isosmotischer KCl-Lösungen, reiner und mit Zusätzen von Ca-, Mg- und Sr-Ionen. Da die K-Ionen den NaCl-Lösungen keine Gegenwirkung zeigten, so liegt der Gedanke nahe, alle oben besprochenen Reihen von Experi- menten zu wiederholen und nur die Grundlösung von NaCl durch eine KCl-Lösung zu ersetzen. Die erzielten Resultate stimmen jedenfalls in hohem Grade mit den vorhergehenden überein. 38. E x p e r i m e n t. 17. VII. 2 U. 10 Mn. Fünf Kolonien von Z. altemans sind, nach Auswaschen in fünf Zwischenbädera, in 0,5-no. KCl gebracht. 2 U. 19 Min. Die Köpfe noch unversehrt, die Stiele kontraktil. 2 U. 21 Min. Die Köpfe aller Kolo- nien beginnen abzufallen. 2 U. 30 Min. In allen Kolonien beginnt die Kontraktion und nach Verlauf einiger Sekunden zerfällt das Kinoplasma in Tropfen und der Stiel streckt sich aus. Auf diese Weise lassen sich keinerlei wesentliche Unterschiede zwischen der Wirkung dem Seewasser isosmotischer reiner NaCl-Lösungen und ebensolchen KCl-Lösungen erkennen. Die Wirkung der Ca-Ionen in der KCl-Lösung. Nr. des Experi- ments Datum Konzentration d. CaCl_> in Teilen der no.-Lösnng Anzahl der Stöcke Zeit bis zum Zerfall des Kinoplasmas, in Minuten a) für die einzelnen Kolonien ' b| Mittel 39 16. VII. 10 0.1 10 (60), (60), 75, 89, 130, 155, 165, ) 180, ) 180, ) 180 >127 40 15. VII. 10 0,01 7 63, 88, 115, 118, 122, 189, 195 127 41 21. VII. 10 0,001 14 17, 17, 22, 22, 25, 25, 32, 32, 36, 47, 57, 57, 57, 83 38 Archiv f. Zellforschung. VII. 26 390 K. K. Koltzoff A n m e r k u n g. 39. Experimen t. Als das Experiment nach Ablauf von 3 Stunden unter- brochen werden mußte, waren drei Kolonien noch völlig normal. Andrerseits befanden sich die zwei Kolonien, die die geringsten Werte (60) ergaben, in anormalen Bedingungen — außerhalb des Deckglases, wo sie der Austrocknung ausgesetzt waren. Der Mittel- wert muß demgemäß etwas höher berechnet werden. Die admortale Kontraktion findet bald ihren Abschluß (nach etwa 1/2 Minute) im Zerfall des Kinoplasmas. 41. Experiment. Ganz unzweideutig tritt hier die ungenügende Anzahl der Ca-Ionen zur völligen Hemmung zutage. Der mittlere Zeitraum bis zum Abfallen des ersten Kopfes etwa 18 Minuten, bis zum Beginn der admortalen Kontraktion 27 Mi- nuten, die Dauer der admortalen Kontraktion 6 — 30 Minuten. Alle diese Werte sind bedeutend höher als für reine KCl-Lösung. Wirkung der Mg-Ionen in der KCl-Lösung. Nr. des Experiments Datum Konzentration d. MgCü in Bruch- teilen der no.- ' Lösung Anzahl der Ko- lonien Zeit bis znm Zerfall des Kinoplasmas in Minuten a) für die einzelnen Kolonien ' b) Mittel 42 16. VII. 0,1 9 55, 90, 100, 120, 130, 135, 150. 175 121 43 15. VII. 0,01 9 25, 40, 45, 53. 60. 65, 68, 80, 80, 80 57 44 21. VII. 0,001 8 sechs (11; 15, 20 <12 Anmerkung. 42. Experiment. Bis zum Abwerfen des ersten Kopfes 50 — 120 Minuten, im Mittel 86 Minuten, bis zum Beginn der Kontraktion 50 — 125 Minuten, im Mittel 106 Minuten. Die Kontraktion ist deutlich verzögert, sie dauert 5 — 15 Minuten. 43. Experiment. Bis zum Abwerfen des ersten Kopfes etwa 10 Minuten. Die admortale Kontraktion verzögert. 44. Experiment. Die Wirkung der Mg-Ionen ist garnicht zu bemerken. Obwohl ich über eine geringere Anzahl von Beobachtungen über die Wirkung der Ca- und Mg-Ionen in KCl-Lösungen, als in bezug auf NaCH- Lösungen verfüge, so tritt die völlige Übereinstimmung der Resultate doch klar genug hervor. Für Zusätze von 0,01 — 0,1 Ca zur KCl-Lösung ist der Zeitraum bis zum Zerfall des Kinoplasmas = 127 Minuten und nähert sich dem Mittel der neun Experimente mit NaCl + CaCl2 = 115 Minuten. Für den Zusatz von 0,1 Mg ist der Zeitraum bis zum Zerfall des Kinoplasmas = 121 Minuten; zufälligerweise stimmt diese Zahl völlig mit dem Mittel aus den sechs Experimenten mit Zusätzen von Mg-Ionen zu NaCl-Lösungen überein. Der Ersatz in der Grundlösung des Chlornatriums durch Chlorkalium macht sich nur in einer Beziehung bemerkbar. Die Zusätze von Ca- und Mg-Ionen müssen in KCl-Lösungen größer sein als in NaCl-Lösungen. Hier ist die verzögernde Wirkung von 0,001-no. CaCl2 schon abgeschwächt Studien über die Gestalt der Zelle. III. 391 und kommt hauptsächlich in der Ausdehnung der admortalen Kontraktion zum Ausdruck; bei NaCl übt dagegen schon ein Zusatz von 0,0005-no. CaCl2 eine vollständig schützende Wirkung aus. Zusätze von 0,01-no. Mg zu KCl zeigt eine ebenso abgeschwächte Wirkung wie Zusätze von 0,001 Mg zur NaCl-Lösung; ein Zusatz von 0,001 Mg zur KCl-Lösung ist ganz wirkungslos. h) Achte Serie von Experimenten: Wirkung dem See wasser isosmotischer CaCl2-, MgCl2-, LiCl-, NH4C1-Lösungen. Geringe Zusätze von Ca- und Mg-Ionen zu NaCl- und KCl-Lösungen verzögern die zerstörende Wirkung der letzteren. Natürlich genügt dies noch nicht, um a priori zu erwarten, daß reine CaCl2- und MgCl2-Lösungen ganz frei von jeder giftigen Wirkung sein müssen. J. Loeb, dessen Er- gebnisse so nahe mit den oben besprochenen Daten über die giftige Wir- kung des NaCl und über den Antagonismus zwischen den Na- und K- Ionen einer- und Ca- und Mg-Ionen andrerseits übereinstimmen, neigt der Annahme zu, daß auch die reinen CaCl2- und MgCl. -Lösungen gleich- falls eine giftige Wirkung ausüben, daß jedoch ihr schädlicher Einfluß durch die Gegenwart der ihnen entgegenwirkenden Na und K aufge- hoben wird. Um dem Seewasser isosmotische CaCl2- und MgCL-Lösungen anzu- fertigen, bediente ich mich einer 0,4-no. -Lösung dieser Salze (in bezug auf die entwässerten Salze berechnet). Nach Abspülen in mehreren Zwischenlösungen wurden die Kolonien entweder unter dem Deckglase in der feuchten Kammer oder in verschlossenen Glasschalen untergebracht. 45. Experiment. 1. VII. 10. Vier große'; Kolonien von Z. mucedo in 20 ccm 0,4 no. CaCl2-Lösung untergebracht. Nach Verlauf von 24 Stunden ist der eine Stock abgestorben und das Kinoplasma desselben zerfallen. Drei sind noch am Leben, die Stiele in periodischer Kontraktion begriffen, hauptsächlich jedoch im Zustande der Systole. 46. E x p e r i m e n t. 1. VII. 10. 4 U. 17 Min. Drei Kolonien von Z. mucedo sind in 0,4-no. CaCl2 unter dem Deckgläschen untergebracht. Während der ersten Minuten — Systole; dann strecken sich die Stiele und kontrahieren periodisch, wobei sie während der Systole zu einer Verzögerung neigen. Die Nacht über bleiben die Gläser in der feuchten Kammer. 2. VII. 10. 11 U. M. Viele Kolonien in ausgezeich- netem Zustande mit unversehrten, wenn auch eingezogenen Köpfen. Selbst an den- jenigen Stöcken, an welchen die Mehrzahl der Köpfe beschädigt oder ganz abgeworfen ist, sind die Stiele meistens am Leben und haben ihre normale Kontraktilität bewahrt. 3. VII. 10. Idem. 4. VII. 10. 12 U. Mittags. Sämtliche Kolonien sind abgestorben; bei vielen ist das Kinoplasma der Stiele nicht zerfallen. 47. E x p e r i m e n t. 1. VII. 10. 4 U. 45 Min. Nm. Zwei große und drei kleinere Kolonien von Z. alternans sind unter das Deckglas in 0,4 no CaCL-Lösung gebracht. 26* 392 N. K. Koltzoff Zeigen die Tendenz im Zustande der Systole sich aufzuhalten. 2. VII. IO1/» U. Ym. Nach der in der feuchten Kammer verbrachten Nacht sind sämtliche Kolonien in aus- gezeichnetem Zustande, kontrahieren periodisch. Die Köpfe sind eingezogen, die Wimperbewegung eingestellt. 3. VII. 2 U. Nm. Alle fünf Kolonien mit unversehrtem Kinoplasma. Die Reizbarkeit ist ein wenig herabgesetzt, doch reagiert eine große (A) und zwei der kleinen Kolonien (C u. D) noch deutlich auf Stöße ; die andre größere Kolonie hat ihre Kontraktilität eingebüßt; die letzte kleinere Kolonie (E) verhält sich Stößen gegenüber lange Zeit über indifferent, kontrahiert daim jedoch plötzlich und bleibt in diesem Zustande 30 Minuten lang, streckt sich dann jedoch wieder. 4. VII. Beide große Kolonien (A. u B) sind abgestorben und ihr Kinoplasma zerfallen. Die klei- neren Kolonien dagegen sind noch am Leben und haben ihre Kontraktilität bewahrt. Ihre Stiele sind unversehrt. 48. Experiment. 11. VII. 10. 11 U. 50 Min. Ym. Acht Kolonien von Z. alter nans und eine Kolonie von Z. mucedo sind unter das Deckglas in 0,4-no. CaCl»- Lösung gebracht. Kontrahieren und bleiben im Zustande der Systole, zucken häufig zusammen, strecken sich jedoch nicht ganz aus. Im Laufe einer Stunde werfen alle einige Köpfe ab (nach Verlauf von 15, 15, 15, 40, 40, 50, 50, 55 Minuten). Nach Ablauf einer Stunde strecken sich sämtliche Kolonien ganz aus, kontrahieren jedoch noch häufig energisch (drei bis achtmal in der Minute). Das Abfallen neuer Köpfe hat aufgehört. Die Köpfe quellen nicht auf wie in NaCl, sondern schrumpfen im Gegenteil zusammen, augenscheinlich infolge der Exosmose. Erst nach Verlauf von 3 Stunden stirbt eine der Kolonien ab und das Kinoplasma derselben zerfällt. Dasselbe Schicksal erreicht auch die übrigen Kolonien von Z. allernans während der nächsten 4 Stunden, während Z. mucedo noch nach Ablauf von 24 Stunden sein natürliches Aussehen bewahrt. Die Periode der admortalen Kontraktion ist eine kurze. Die Anzahl der Minuten bis zum Zerfall des Kinoplasmas im Tropfen ist für Z. alternans: 190, 240 — 290, 315, 315, 425, 430, 430, im Mittel 317 Minuten. 49. Experiment. 1. VII. 10. 3 U. Nm. Mehrere Kolonien von Z. mucedo sind in 5%iger Lösung kristallinischen MgS04 (stark hypotonische Lösung!) unter dem Deckglas untergebracht. In vielen Köpfen treten Blasen auf. 3 U. 05 Min. 8%ige MgS04-Lösung wird unter das Deckglas gebracht: Idem. — Unter dem Deckglase — Seewasser: Sämtliche Kolonien haben sich erholt und sind normal. 4 U. 03 Min. 12%ige Lösung MgS04 krist. : Nach kurzer Zeit nehmen die Kolonien ein normales Aussehen an, die Stiele sind gestreckt, kontrahieren selten. Die Köpfe sind geöffnet, die Wimpern arbeiten. Die Nacht über bleiben die Gläser in der feuchten Kammer. 2. VII. 11 U. 30 Min. Vm. Dasselbe Bild. Viele Köpfe geöffnet, die Wimpern schlagen. Die Stiele gestreckt, reagieren auf Reize hin und wieder durch Kontraktion. 50. Experiment. 12. VII. 10. 2 U. 30 Min. Nm. Elf Kolonien von Z. aller - nans und eine von Z. mucedo sind in 0,4-no. MgCl2 gebracht. Während 3 Stunden sind die Kolonien normal, viele Köpfe geöffnet, die Wimpern schlagen. Die Stiele sind meist gestreckt, kontrahieren hin und wieder. 6 U. Nm. wird die Beobachtung ein- gestellt, wobei nur zwei Kolonien von Z. alternans abgestorben sind. Die übrigen sind am Leben, doch hat das Schlagen der Wimpern aufgehört. 13. VII. 10. 12 U. Mittags. Während der Nacht sind alle Kolonien abgestorben. Während in Gegenwart von NaCl selbst bedeutende Zusätze von Ca und Mg (0,1 und 0,2-no.) die giftige Wirkung des Na nur im selben Grade aufhalten, wie bedeutend verdünntere Lösungen, bleiben in reinen, Studien über die Gestalt der Zelle. III. 393 dem Seewasser isotonischen Lösungen von CaCl2 und MgCl2 (ebenso wie MgS04) die Zoothamnen bedeutend länger, selbst während mehrerer Tage, am Leben. Da der längeren Dauer dm’ Experimente die Unmöglichkeit einer Fütterung und die Schwierigkeit den Gasaustauseh aufrecht zu erhalten, störend in den Weg treten, konnte ich keine ganz genauen Zahlenwerte erhalten und es fällt mir daher schwer, eine befriedigende Erklärung der gewissen Buntheit der Resultate zn geben. Was NHjCl und LiCl anbetrifft, so stände a priori zu erwarten, daß ihre Wirkung mit derjenigen von NaCl und KCl übereinstimmt. Für ^'H4C1 wird diese Voraussetzung bestätigt. 1 51. E x p e r i m e n t. 29. VII. 10. 1 U. 35 Min. Elf Kolonien von Z. alternans sind in 0,5-no. NH4C1 nach Abspülen in fünf Zwischenlösungen untergebracht. Bis zum Abwerfen des ersten Kopfes verlaufen: 10, 12, 15, 15, 16, 16, 16, 16, 17, 17, 17 — im Mittel etwa 15 Min. Bis zum Beginn der admortalen Kontraktion : 15, 15, 16, 16, 16, 16, 18, 18, 18, 18, 25 — im Mittel etwa 17 Min. Bis zum Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen: 19, 20, 20, 20, 20, 20, 20, 25, 25, 30, 30 — im Mittel etwa 22 Min. Das Experiment mit Chlorlithium ergab weniger mit der Wirkung von K und Na übereinstimmende Resultate. 52. Experiment. 29. VII. 10. 2 U. 40 Min. Sieben Kolonien von Z. alter- nans sind nach Abspülen in fünf Zwischenlösungen in 0,5-no. LiCl gebracht. Bis zum Abwerfen des ersten Kopfes Na >Rb ^>NH4 )> Cs Li ]>Sr ^>Mg ^>Ca. Die Geschwindigkeit 394 X. K. Koltzoff i) Neunte Serie von Experimenten: die Rolle der Anionen. In den vorhergehenden Experimenten bedienten wir uns stets der Chlorverbindungen verschiedener Metalle und studierten die Wirkung der Katione. Spielen nun auch die Anione irgendeine Rolle im Zerfalls- prozeß des Kinoplasmas in Tropfen? Um der Lösung dieser Frage näher- zutreten, untersuchte ich in erster Linie die Wirkung verschiedener Natriumsalze auf Zoothamnium in dem Seewasser isosmotischer Lösungen. Die Wirkung des 0,5-no. NaN03 stimmte am nächsten mit derjenigen des 0,5-no. NaCl überein. Nach Verlauf von 8 Minuten beginnen sämt- liche Kolonien ihre Köpfe abzuwerfen und die Kontraktilität verschwindet. Nach Ablauf von 10 — 12 Minuten tritt die admortale Kontraktion ein, die einen sehr raschen Verlauf nimmt und gleich darauf strecken sich die Stiele mit Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen (Experiment 53 — 25. VII. 10). Die giftige Wirkung des NaN03 kann durch den Zusatz vonCa(N03)2 gehemmt werden. ^ 54. E x p e r i m e n t. 25. VII. 10. 1 U. 22 Min. Acht Kolonien von Z. alternans sind nach Abspiilen in fünf Zwischenlösungen in 0,5-no. NaN03 + 0,01-no. Ca(N03)2 gebracht. 1 U. 50 Min. Alle noch kontraktil, die Köpfe unversehrt, eingezogen oder entfaltet, die Wimpern schlagen nicht. 2 U. 10 Min. Sieben Kolonien haben einige Köpfe abgeworfen. 2 U. 20 Min. stirbt die erste Kolonie ab und das Kinoplasma zerfällt in Tropfen. Kurze admortale Kontraktion. Der ersten folgen sechs Kolonien, die achte bleibt jedoch noch lange am Leben; der erste Kopf derselben wird um 4 U. 25 Min. abge- worfen, auf denselben folgen bald alle übrigen. Doch noch um 5 U. 45 Min., als das Experiment unterbrochen werden mußte, reagierte der nackte Stamm immer noch durch Kontraktion auf Reize und das Kinoplasma blieb unversehrt. Bis zum j vergehen 58, 83, 83, 87, 120, 130, ]>200 Min. Nehmen wir die letzte Größe = 200 an, so erhalten wir ein Mittel von 105 Min., was dem Resultat der Experimente mit den Chloraten (Mittel 115 Min.) nahe kommt. Ein ganz andres Bild ergibt die Übertragung von Z. alternans aus dem Seewasser in NaF, NaJ, Na2C03, Na_S04, Na3H3C607-Lösungen. 55. Experiment. 25. VII. 10. 11 U. 25 Min. f Z. alternans ist in 0,5-no. NaF gebracht. 11 U. 45 Min. sämtliche in unbeweglicher Kontraktion mit stark zusammen- gerollten Stielen. Die Köpfe sind nicht abgeworfen, zeigen jedoch große Blasen. Im Laufe vieler Stunden bleibt das Bild unverändert. Die Zoothamnien sind fixiert. des Zerfalls des Kinoplasmas in isosmotisclien Lösungen von Clüoriden dieser Kationen nimmt nach der bezeichneten Reihe von K bis Ca allmählich ab. Durch Zusatz kleiner Mengen Chlorides eines weiter stehenden Kations wird die Reaktionsgeschwindigkeit vermindert, kann aber nicht kleiner werden, als in reiner Lösung Chlorides des zuge- setzten Kations. Diese Experimente werden später ausführlich veröffentlicht. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 395 56. E x p e r i m e n t. 27. VII. 10. 11 U. 35 Min. Vm. Acht Exemplare von Z. alternans sind in 0,5-no. NaF + 0,01-no. MgCl2 gebracht. 11 U. 45 Min. Sämtliche in unbeweglicher Kontraktion mit stark zusammengerolltem Stiel. Die Köpfe unversehrt, ausgestreckt und geöffnet, mit hervorgestreckten Wimpern. Ungeheuer große Vacuolen. Die Kerne treten deutlich hervor. Fixiert! 57. E x p e r i m e n t. 25. VII. 10. 10 U. 35 Min. Vier Exemplare von Z. alter- nans in 0,5-no. NaJ. 10 U. 45 Min. Alle unbeweglich. Einige wenige Köpfe sind ab- geworfen; die übrig gebliebenen mit großen Vacuolen versehen. Die Stiele sind in haibausgestrecktem Zustande fixiert mit deutlich ausgeprägter Kontraktionswelle. 58. Experiment. 25. VII. 10. 3 U. 20 Min. Nm. Fünf Kolonien von Z. alternans , in 0,35-no. Na2S0+ übertragen. 3 U. 30 Min. Alle Kolonien bewegungslos, reagieren auf keinerlei Reize ; die Köpfe geöffnet, die Wimpern hervorgestreckt, schlagen nicht. Vacuolen sind nicht vorhanden1). 3 U. 45 Min. Am oberen Ende sämtlicher Stiele hat sich eine Kontraktionsknickung gebildet. Die Köpfe sind noch vorhanden, doch stark durch große Vacuolen verunstaltet, die Wimpern sind verschwunden. Die Kontraktions welle im Stiel ist deutlicher ausgeprägt. 4 U. 20 Min. Ein Teil des Kino- plasmas sämtlicher Kolonien ist zerfallen, doch überall lassen sich noch Kontraktions- knickungen erkennen. 5 U. 10 Min. Der Zerfall des Kinoplasmas hat immer noch nicht seinen Abschluß erreicht. 59. E x p e r i m e n t. 27. VII. 10 3 U. 15 Min. Fünf Kolonien von Z. alternans in 0,35-no. Na2S04 + 0,01 MgS04 übertragen. 3 U. 30 Min. Die Stämme gestreckt bewegungslos, reagieren nicht auf Reize. Die Köpfe geöffnet, gestreckt mit hervor- ragenden, unbeweglichen Wimpern. 3 U. 45 Min. Bei E der Stamm in Kontraktion; die Köpfe aufgequollen, die Wimpern werden abgeworfen, im Innern große Vacuolen. Bald erreichen auch die übrigen Stöcke denselben Zustand und bleiben in demselben längere Zeit über, werden fixiert. Völlige Kontraktion nach Verlauf von 30, 40, 43, 50, 55 Min. — im Mittel 45 Min. 60. Experiment. 27. VII. 10. 1 U. 40 Min. Acht Kolonien von Z. alternans sind in 0,35-no. Na2S04 + 0,01-no. CaCl2 (Niederschlag!) gebracht. 1 U. 53 Min. Die Stämme gestreckt, bewegungslos, reagieren nicht auf Reize. Die Köpfe ausgestreckt, geöffnet, mit unbeweglich hervorragenden Wimpern. 2 U. Nm. Bei allen Kolonien tritt am Oberende die Kontraktionswelle auf, die sich allmählich über den ganzen Stiel fortpflanzt. An manchen Stellen, an den Seitenästen oder am Unterende des Stieles tritt der Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen ein, doch der Hauptteil des Stieles wird in zusammengerolltem Zustande fixiert. Die Köpfe erscheinen verunstaltet, blähen sich auf, verlieren ihren Wimpembesatz, doch nur wenige fallen ganz ab. Nach Ver- lauf von 20 — 25 Minuten alle in Kontraktion. 61. Experiment. 30. VII. 10. 1 U. 45 Min. Drei Kolonien von Z. alternans werden in 3,5-no. Na2C03 gebracht. Intensive Kontraktion, dann Streckung. Die Köpfe sind ausgestreckt, doch geschlossen. 2 U. Bei A und C beginnt die Kontraktions- welle. 2 U. 13 Min. A und C in völliger Kontraktion, an B tritt eine Kontraktions- knickung auf. Der Kontraktionszustand ist dauernd. 2 U. 45 Min. Unter das Deck- glas 0,35 MgCl2. Keinerlei Veränderungen! Ein Zerfall des Kinoplasmas findet nicht statt. x) Bei Wiederholung des Experiments wurde Zoothamnium in Sublimat fixiert, was tadellose Präparate ergab: die Köpfe waren geöffnet, die Stiele ausgestreckt. 396 X. K. Koltzoff 62. Experiment. 30. VII. 10. 11 U. 55 Min. Sieben Kolonien von Z. aUernans sind in 0,25 Na3H5C607 übertragen. 11 U. 5 Min. Alle Kolonien bewegungslos, reagieren nicht auf Reize. Am Oberende der Stiele setzt die Kontraktion ein. 11 U. 30 Min. Die Kontraktion der Stämme nimmt zu, allmählich entstehen neue Knickungen. 11 U. 40 Min. Alle Kolonien in völliger Kontraktion. Die ganze Zeit über wird keine autonome Bewegung beobachtet. 12 U. 10 Min. Alle im selben Zustande. Unter den Rand des Deckglases lasse ich 0,35-no. MgCl2 fließen — im Lauf von 5 Minuten strecken sicht sämtliche Stämme mit gleichzeitigem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Die eben besprochene Serie von Experimenten ist natürlich bei weitem nicht vollständig. Ich hatte eine viel zu geringe Anzahl von Salzen, auf deren Reinheit ich mich hätte verlassen können, in Händen, und außerdem war auch meine Zeit allzu knapp gemessen, da diese Experi- mente zum Schluß meines Aufenthalts in Yillefranche ausgeführt wurden. In erster Linie lassen sich sämtliche untersuchte Anionen in zwei Gruppen einteilen, von denen die eine CI und N03 bilden, während in die andere F, J, C03, S04, H5C607 unterzubringen sind. Die Anionen der zweiten Gruppe unterscheiden sich scharf durch die geringe Löslichkeit ihrer Ca-Verbindungen, während CaCl2 und Ca(N03)2 leicht in Lösung übergehen. Möglicherweise läßt sich auch die Verschiedenheit der phy- siologischen Wirkung beider Gruppen von Anionen durch die verschiedene Löslichkeit ihrer Ca-Verbindungen erklären. Schon bei Vergleichung der Wirkung der verschiedenen Kationen haben wir Gelegenheit gehabt uns davon zu überzeugen, daß der Prozeß des Absterbens des Vorticellinenstiels in zwei unabhängige Phasen zer- fällt. Anfangs tritt die admortale Kontraktion ein; weiter zerfällt un- mittelbar darauf oder nach Verlauf einer gewissen Zeit das Kinoplasma in Tropfen und der Stiel streckt sich gerade. Unter dem Einfluß von NaCl und NaN03 verläuft die admortale Kontraktion sehr rasch und führt in kurzer Zeit zum völligen Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Die Na- Verbindungen der Anionen der zweiten Gruppe (die schwer lös- liche Ca-Salze ergeben) rufen gleichfalls bald die admortale Kontraktion hervor, doch wird der Zerfallsprozeß des Kinoplasmas in Tropfen verzögert, ja er kann selbst ganz wegfallen, so daß der Stiel in zusammengerolltem Zustande fixiert wird. Der Zusatz von Ca-Salzen hat hier die Bildung eines Niederschlags zur Folge und übt keine wesentliche Wirkung auf das Endresultat aus (Experiment 58). Der Zusatz von MgS04 zu Na2S04 (Experiment 57) verzögert das Eintreten der admortalen Kontraktion ein wenig, während die Verzögerung des Zerfalls des Kinoplasmas in Tropfen in diesem Experiment dieselbe bleibt, wie bei Fehlen von Mg. Die eben besprochene Reihe von Experimenten weist besonders deutlich nach, daß wir es in der admortalen Kontraktion mit einer Studien über die Gestalt der Zelle. III. 397 andern Erscheinung zu tun haben, als die übliche Systole, die mit der Diastole abwechselt. Die admortale Kontraktion ist bereits eine irreversible Reaktion. Die Übertragung der unter dem Einfluß von Na2C03 in Kontraktion erstanden Kolonien in reine MgCl2-Lösung (61. Experiment) kann diesen Stöcken ihr normales Aussehen bereits nicht mehr zurückverleihen. Ebenso erfolglos bleibt die Überführung in reines Seewasser. In bezug auf die Verzögerung des Zerfalls des Kinoplasmas in Tropfen erscheint folgende Erwägung auf den ersten Blick als die natürlichste. Die Lösungen vonNaJ, NaF, Na2S04, Na2C03 und Na3H5C607 »fixieren« die Stiele ebenso wie starke Sublimatlösungen und andre Fixierungs- flüssigkeiten, die ein Gerinnen des Protoplasmas veranlassen, d. h. die Bildung eines neuen festen und dauerhaften Skelets hervorrufen, welches den Stiel im zusammengerollten Zustande fixiert. Möglicherweise findet in gewissen der eben besprochenen Fälle tatsächlich eine solche Fixierung, d. h. eine Verwandlung der Sole des Protoplasmas in Gele, statt. Doch ist dies jedenfalls nicht immer der Fall: das 62. Experiment z. B. läßt sich nicht auf diese Weise erklären. Unter dem Einfluß des Trinatrium- citrats erreichen die Stiele bald den Zustand der admortalen Kontraktion und erstarren in demselben, wobei ein Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen überhaupt nicht eintritt. Die Übertragung in MgCl2 ruft dagegen den sofortigen völligen Zerfall des Kinoplasmas hervor. Folglich kann von einem Ausfallen eines festen neugebildeten Skelets hier nicht die Rede sein, da dasselbe die Bildung von Tropfen verhindern würde, sondern der Prozeß wird hier nur aufgehalten und kann durch die Einwirkung des MgCl2 wieder beschleunigt werden. Leider verfüge ich über keine Experi- mente, welche den Nachweis führen könnten, ob das wirksame Moment hier im Kation Mg oder im Anion CI zu suchen ist1). k) Ergebnisse. Aus allen im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Experimenten läßt sich ersehen, daß bei Ersatz des Seewassers durch Lösungen ver- schiedener Elektrolyten früher oder später ein »Absterben« des Stieles, r) Bemerkung beim Druck. Die oben ausgesprochene Meinung, daß die Teilung der Anionen in zwei Gruppen (Ca-fällende und nicht fällende) eine mcht zufällige ist, sondern dem Wesen der Sache entspricht, wird durch meine neueren Experimente des Jahres 1911 bestätigt. Ich habe die Wirkung des essigsauren und milchsauren Natriums untersucht und gefunden, daß diese zwei Anionen derselben Gruppe wie CI und N03 angehören: ich habe das vorausgesehen, da milchsaures und essigsaures Calcium im Wasser ungefähr ebenso gut, wie CaCl2 und Ca(N03)2 löslich sind. 398 X. K. Koltzoff d. h. die admortale Kontraktion eintritt, die, im Gegensatz zu der nor- malen Systole, eine irreversible Reaktion ist; auf diese Erscheinung kann ein Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen folgen (doch kann letzterer auch gehemmt werden). Alle untersuchten Kationen lassen sich in zwei antagonistisch wirkende Gruppen einteilen. Der ersten gehören Na, K, NH4 und teilweise Li an, deren Chloride in reinen wässerigen Lösungen in kurzer Zeit das Ab- sterben des Stieles veranlassen. Die zweite Gruppe bilden Mg, Ca und wahrscheinlich Sr; in wässerigen Lösungen ihrer Chloride bleiben die Stiele lange Zeit über am Leben, so daß es schwer fällt die Zeitdauer genau festzustellen, da für eine so lange Dauer alle übrigen schädlichen Einflüsse nicht völlig wegzuschaffen sind. Infolgedessen läßt sich nur ein einseitiger Antagonismus zwischen beiden Gruppen feststellen. Die Kationen der zweiten Gruppe schwächen die zerstörende Wirkung von NaCl und KCl ab, der Einfluß geringer Zusätze der Kationen der ersten Gruppe zu MgCl2 und CaCl2-Lösungen läßt sich jedoch nicht fest- stellen. Die untersuchten Anionen teilen sich gleichfalls in zwei Gruppen ein. Die erstere bilden CI und N03, deren Calciumverbindungen leicht in wässerige Lösung übergehen, die zweite S04, C03, J, F, H5C607, welche schwerlösliche Ca-Salze geben. Die Lösungen der Na- Verbindungen der Anionen der ersten Gruppe verursachen den Zerfall des Kinoplasmas unmittelbar nach der admortalen Kontraktion. Die Anionen der zweiten Gruppe veranlassen in Na- Verbindungen in kurzer Zeit eine admortale Kontraktion, verzögern jedoch den Zerfall des Kinoplasmas. Die von mir angestellten Versuche lassen keinen Antagonismus zwischen den beiden Gruppen von Anionen erkennen. Dies sind die faktischen Ergebnisse der in diesem Kapitel besprochenen Experimente. Hier könnte man die Schilderung abschließen, doch ziehe ich vor den Versuch zu machen, diese Tatsachen theoretisch zu begründen und weise darauf hin, daß der im weiteren dargestellten Hypothese nur die Bedeutung einer Arbeitshypothese zukommt. Ihr Zweck ist nur die Fragestellung bei weiteren Ivontrollexperimenten. Welche Ursachen rufen die admortale Kontraktion hervor? Dieselbe ist bis zu einem solchen Grade der normalen Systole ähnlich, daß kein Grund vorliegt, hier die im ersten Kapitel dieses Abschnitts gegebene Erklärung zurückzunehmen: die Ursache der admortalen Kontraktion liegt in der Erhöhung der Oberflächenspannung zwischen Kinoplasma und Thekoplasma. Doch während bei der normalen Systole die Erhöhung der Oberflächenspannung eine reversible Reaktion ist, beruht die die Studien über die Gestalt der Zelle. III. 399 admortale Kontraktion hervorrufende Erhöhung derselben auf einer tief- greifenden Veränderung der Oberfläc-henschicht, wahrscheinlich auf einer irreversiblen chemischen Umwandlung des ganzen Thekoplasmas. Wenn wir beobachten, wie bald in reinen Lösungen der Na-, K- usw. Salze die admortale Kontraktion eintritt, so drängt sich unwillkürlich als Erstes der Gedanke auf, daß dies mit dem Eindringen dieser Kationen in das Thekoplasma zusammenhängt. Bei Einwirkung reiner NaCl-, KCl- usw. -Lösungen treten in den Köpfen der Vorticellen in kurzer Zeit Vacuolen auf: dieselben wachsen bald an und die Köpfe quellen auf • — deutliche Endosmose! — augenscheinlich dringt irgendeine Substanz in das Innere durch; wahrscheinlich sind dies die entsprechenden Kationen bzw. Salze, die eine bestimmte Wassermenge mit sich ziehen. Möglicher- weise gehen diese Kationen chemische Verbindungen mit den Proto- plasmaalbuminen ein, denaturieren dieselben, wodurch die Oberflächen- spannung zwischen Theko- und Kinoplasma erhöht wird und der Stiel sich in admortaler Kontraktion zusammenkrümmt. Bei dieser chemischen Reaktion bleibt der flüssige Aggregatzustand des Kinoplasmas und Theko- plasmas unverändert: das Kinoplasma bewahrt seine Fähigkeit in Tropfen zu zerfallen, während das Thekoplasma vaeuolisiert wird. Im Gegensatz zum Na und K veranlassen reine Lösungen der Chloride deren Antagonisten nicht nur keinerlei Quellung des Kopfes, sondern meist sogar deren Streckung und Schrumpfung (besonders bemerkbar bei Einwirkung von Sr und Mg). Hier findet augenscheinlich eine Exosmose statt — irgendwelche Stoffe wandern aus dem Protoplasma der Köpfe aus; möglicherweise sind dies die Ionen von Na und K, die in diesem Experiment im umgebenden Medium fehlen. Wie läßt es sich nun erklären, daß so minimale Zusätze von Ca und Mg das Eindringen der Na- und K-Ionen in das Thekoplasma verhindern ? Hier müssen wir uns das, was oben von der Adsorption gesagt wurde, ins Gedächtnis zurückrufen. Wenn von zwei Stoffen der eine die Ober- flächenspannung an der Grenze zweier Flüssigkeiten A und B stärker herabsetzt als der andre, so wird derselbe an der Oberfläche adsorbiert und kann sich hier in größerer Menge ansammeln, trotzdem die um- gebende Lösung eine außerordentlich schwache ist. Lassen wir die hypo- thetische Voraussetzung gelten, daß die Ca- und Mg-Ionen die Ober- flächenspannung stärker herabsetzen als die Na- und K-Ionen. Dann wird es verständlich, weshalb aus dem eine genügende Menge Ca- und Mg-Ionen enthaltenden Seewasser die Na- und K-Ionen nicht in größerer Anzahl in das Protoplasma einzudringen vermögen oder weniger rasch eindringen, dessen Oberfläche vom Ca und Mg eingenommen wird. 400 N. K. Koltzoff Entfernen wir jedoeli ans der umgebenden Lösung diese »Schutz «-Ionen, so dringen K und Na in das Protoplasma ein und veranlassen hier eine anormale irreversible Reaktion. Wir verfügen über einen wichtigen Hinweis darauf, daß die hem- mende Wirkung der Kationen Ca und Mg in NaCl- und KCl-Lösungen sich auf die Fähigkeit dieser Kationen zurückfuhren läßt, die Oberflächen- spannung herabzusetzen und folglich bei der Adsorption vor dem Na und K bevorzugt zu werden und das Eindringen der letzteren in das Protoplasma zu verhindern oder wenigstens zu verzögern. Äußerst be- zeichnend ist die die Beziehungen zwischen der Konzentration der Ca- Ionen und deren hemmenden Einfluß auf NaCl-Lösungen (vgl. dritte Serie von Experimenten, S. 382 und Fig. 12) wiedergebende Kurve. An derselben läßt sich ein schroffes Senken bei der minimalsten Konzentration (zwischen 0,0001 und 0,0005-no.) erkennen; weiter zieht sich die Linie fast horizontal. Diese Kurve stimmt mit der von Freundlich (Ka- pillarchemie, S. 59) als für die Oberflächenspannung der Mischungen zweier Stoffe charakteristisch angeführten überein (diese letztere Kurve ist auf Fig. 12 rechts oben wiedergegeben). Auf der Ordinate A wird die Oberflächenspannung ( C ) des einen Stoffes, auf der B die des andern, auf den dazwischenliegenden die Werte für die Oberflächenspannung der Mischungen beider Stoffe eingetragen, während die Veränderungen der Konzentration auf der Abszisse AB vermerkt werden. Auf unsrer, die hemmende Wirkung der Ca-Ionen in 0,5-no. NaCl wiedergebender Kurve (Fig. 12) ist auf der Abszisse die no. -Konzentration des Ca in den unter- suchten Mischungen (von 0,0001 bis0,2-no.) eingetragen, auf der Ordinate A die mittlere Geschwindigkeit des Kinoplasmazerfalls bei Z. alternans in reinen NaCl-Lösungen (=15 Minuten), auf der Ordinate B die ent- sprechenden Werte für Zusätze von 0,2-no. Ca, auf den Zwischenordinaten die entsprechenden Werte für die andern untersuchten Mischungen. Von größter Wichtigkeit ist der Umstand, daß die geringsten Zusätze von Ca die bedeutendsten Resultate ergeben. Diese Erscheinung läßt sich nur in dem Sinne deuten, daß das Calcium im Vergleich zum Natrium die Oberflächenspannung tatsächlich hcrabsetzt, in Übereinstimmung mit dem GiBBSschen Lehrsatz, daß »eine kleine Menge eines gelösten Stoffes wohl die Oberflächenspannung stark erniedrigen, sie aber nicht stark erhöhen kann. « (Freundlich, Kapillarchemie, S. 57.) So gelangen wir zu dem Schluß, daß in den Experimenten mit den Lösungen von Elektrolyten die admortale Kontrak- tion infolge des Eindringens von Na-,K-, NH4- usw. -Ionen in das Thekoplasma verursacht wird, wodurch letzteres eine Studien über die Gestalt der Zelle. III. 401 irreversible chemische Umwandlung erleidet und die Ober- flächenspannung zwischen demselben und dem Kinoplasma eine gewisse Höhe erreicht. Das Eindringen der betreffen- den Kationen wird verzögert, wenn die Oberflächenschicht aus der umgebenden Lösung Ca-, Mg- und Sr-Ionen adsorbiert, die die Oberflächenspannung im Vergleich zu den Na-, K- und NH4-Ionen herabsetzen. Außer dem Eindringen von Na, K usw. können natürlich auch ganz andre Ursachen eine irreversible chemische Umwandlung des Theko- plasmas hervorrufen, die ihrerseits eine Erhöhung der Oberflächenspannung des Kinoplasmas und die admortale Kontraktion zur Folge hat: ver- schiedene Fixierungsmethoden, stark hypotonische Lösungen usw. Der Zerfall des Kionplasmas in Tropfen, der auf die admortale Kon- traktion folgen kann, läßt sich augenscheinlich auf eine weitere Erhöhung der Oberflächenspannung des Kinoplasmas zurückführen, die durch irgendeinen besonderen chemischen Prozeß an der Oberfläche veranlaßt wird. Dieser Vorgang wird bei Vorhandensein von Anionen, die un- lösliche Ca-Salze bilden, oder von Zusätzen zum NaCl und KCl solcher minimaler Mengen von Ca oder Mg, die nicht genügend sind, um die ad- mortale Kontraktion zu verhindern, aufgehalten; eine gleiche Wirkung zeigen auch minimale Zusätze von Ba (0,0001-no.) und Hg (0,000001-no.). Doch verfüge ich nicht über eine ausreichende Anzahl von Beobachtungen, um den Versuch zu wagen, auch diese Erscheinungen miteinander in Be- ziehung zu bringen. § 3. Einfluß der Ca- und Mg-Ionen auf die Kontraktilität des Stieles und der Wimpern. Die im vorhergehenden Abschnitt angeführten Zahlen beziehen sich ausschließlich auf die admortalen oder postmortalen irreversiblen Reak- tionen: auf die admortale Kontraktion und den Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen. Nun schien es mir aber von großem Interesse zu sein, solche Zahlenwerte zu erhalten, welche die einen oder andern intravitalen Pro- zesse zu kennzeichnen imstande wären. Es erwies sich, daß sich die Kontraktilität des Stieles durch die Anzahl selbständiger Kontraktionen pro Minute charakterisieren läßt. Unter normalen Lebensbedingungen im Seewasser kontrahiert eine völlig unversehrtes Zoothamnium unregelmäßig, hauptsächlich unter dem Einfluß äußerer Reize. Bisweilen bleiben die Stiele eine längere Zeit über, viele Minuten lang, völlig ausgestreckt; der eine oder andre äußere Reiz: die Berührung mit irgendeinem Gegen- stand, ein Stoß usw. führt eine einmalige oder wiederholte Kontraktion 402 N. K. Koltzoff herbei, wobei diese Kontraktionen zuweilen während, einer ganzen Reihe von Minuten sieh in regelmäßiger Folge ein- bis fünfmal pro Minute periodisch wiederholen; nach Aufhebung des Reizes tritt darauf von neuem ein Ruhezustand ein. Es lassen sich nun solche Bedingungen schaffen, daß ein beständiger und bestimmter Reiz ununterbrochen auf die Vorticelle einwirkt, z. B. durch Übertragung derselben aus dem Seewasser in eine isosmotische Lösung irgendeines Stoffes. In gewissen Fällen lassen sich dadurch mehr oder weniger regelmäßige selbständige Kontraktionen des Stieles erzielen, die bis zum Tode, d. h. dem Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen, fortdauern; die Anzahl dieser Kontraktionen läßt sich bestimmen und bei einer genügenden Menge von Beobachtungen die durchschnittliche Anzahl von selbständigen Kontraktionen pro Minute berechnen, welche für die Wirkung der betreffenden Lösung auf die Kontraktilität bezeich- nend ist. Durch wiederholte Experimente läßt sich die Beziehung zwischen diesen Zahlenwerten und der chemischen Zusammensetzung der Lösung feststellen, wie ich dies weiter unten näher ausführen werde. In Gegen- wart der einen Kationen steigt die Zahl der selbständigen Kontraktionen im Mittel bis 4 — 5, in Gegenwart andrer sinkt dieselbe unter 1. In ge- wissen Fällen findet gar keine Kontraktion des Stieles statt, wobei der- selbe entweder im Stadium der Systole oder der Diastole verharrt. Be- merkenswerterweise werden die Bewegungen der Wimpern ganz anders reguliert als die des Stieles — dieselben büßen ihre Bewegungsfähigkeit mit besonderer Leichtigkeit ein und stehen in solchen Lösungen völlig still, die eine besonders energische Kontraktilität des Stieles veranlassen, und schlagen andrerseits in solchen, in denen selbständige Kontraktionen des Stieles selten sind. Um eine Reihe wirklich deutlicher Zahlenwerte zu erhalten, ist es jedoch notwendig, die Beobachtung in der betreffenden Lösung mehr oder weniger lange fortzusetzen. Erstens vergehen die ersten 5 — 10 Mi- nuten mit dem Auswaschen in den Uhrgläsern ; wenn dann die Zootliamnien in den letzten Tropfen unter das Deckglas übertragen werden, müssen sich dieselben erst eine Weile erholen, um den Einfluß der mechanischen Reize aufzuheben. Es ist deshalb nicht möglich, die Kontraktilität von Zoo- thamnium in dem Seewasser isosmotischen NaCl-, KCl- und KH4C1-Lö- sungen durch genaue Zahlenwerte zu charakterisieren. Die Wirkung dieser Lösungen auf die Kontraktilität läßt sich nur in allgemeinen Zügen folgendermaßen schildern. Während der ersten Minuten nach Über- tragung in die reinen Lösungen befanden sich die Stöcke in einem dauernden Reizzustande: die einen kontrahieren viele Male (bis 15 pro Minute), andre verhalten sich ruhiger. Einige Kolonien gehen von dem stark ausge- Studien über die Gestalt der Zelle. III. 403 prägten Reizzustande — Tetanusstadium — fast unmerklich zum Stadium der admortalen Kontraktion über; andre machen erst einen gewissen Ruhezustand durch und verharren die letzten Minuten vor der Kontrak- tion im Stadium einer ruhigen Diastole. Die Köpfe sind in allen ge- nannten Lösungen meist von Anfang an geschlossen, das Peristom ist eingezogen, die Arbeit der Wimpern eingestellt oder dieselben schlagen nur im Schlund, wo sie augenscheinlich vor dem direkten Einfluß der Lösung geschützt sind. NaN03 übt dieselbe Wirkung auf die Kontraktilität aus wie NaCl, während die andern Natronsalze, mit denen Beobachtungen angestellt wurden, einen etwas abweichenden Einfluß haben. In Lösungen von NaF, NaJ, Na2C03, Na2S04 und Na3H5CG07 verlieren die Stiele sehr bald ihre Kontraktilität und befinden sich schon vom Moment des Be- ginns der Beobachtung im Stadium der unbeweglichen Diastole, das mehr oder weniger unmerklich in die admortale Kontraktion übergeht. Die Köpfe bleiben in diesen Lösungen bisweilen ausgestreckt und zur Hälfte oder selbst ganz geöffnet. Die Wimpern können aus den geöffneten Köpfen hervorragen, sind jedoch völlig unbeweglich. Besonders augen- fällig ist in dieser Beziehung die Wirkung von Na2S04: der Stamm und sämtliche Äste sind geradegestreckt, alle Köpfe gestreckt, geöffnet und die Wimpern ragen hervor — kurz, das Bild einer völligen Erschlaffung, die augenscheinlich durch eine minimale Oberflächenspannung bedingt wird, und völliger Regungslosigkeit. Weder Kokain, noch irgendein andres mir bekanntes Narcoticum lähmen in einem solchen Grade jegliche Bewegungsfähigkeit von Z. alternans wie 0,4-no. Na2S04. Diese Regungslosigkeit ist eine dauernde — ich fixierte solche gelähmte Zoo- fhamnium in Sublimat und erzielte geradezu ideale Präparate. Im Gegensatz zu den beschriebenen Fällen läßt sich in Lösungen von MgCl2 und CaCl2, ebenso wie in solchen von NaCl und KCl mit Zusätzen von Mg und Ca eine regelmäßige autonome Kontraktilität bei Z. alternans feststellen, wobei sich der Kontraktionsmodus in Mg- scharf von dem in Ca-Lösung unterscheidet. Die für die Charakteristik der Kontrak- tilität notwendigen Zahlenwerte erzielte ich auf folgende Weise: ich suchte die für das Experiment bestimmten Kolonien so unter dem Deckglas anzuordnen, daß sich alle in zwei bis drei Sehfeldern in Gruppen zu zwei bis fünf unterbringen ließen. Befinden sich nun im Sehfeld des Mikroskops bis zu fünf Kolonien, so läßt sich die Zahl der Kontraktionen einer jeden mit der Uhr in der Hand zählen und jede Minute anschreiben. Nachdem ich auf diese Weise den Kontraktionscharakter der einen Gruppe im Laufe mehrerer Minuten registriert hatte, ging ich zur zweiten und dritten 404 N. K. Koltzoff über, um dann wieder zur ersten zurückzukekren. Auf diese Weise gelang es, unter günstigen Umständen im Lauf einer Stunde bis zu 20 Minuten Beobaelitungszeit an jede Kolonie zu verwenden, und zwar während verschiedener Perioden ihres Lebens unter künstlich veränderten Be- dingungen. Verfügte ich nun über 100 und selbst mehr solcher Zahlen, von denen eine jede die Anzahl autonomer Kontraktionen irgendeines Individuum pro Minute wiedergab, so ließ sich schon leicht die mittlere Anzahl von Kontraktionen pro Minute, die für die betreffende Lösung bezeichnend ist, finden. Die Resultate meiner Berechnungen werde ich in Form von Tabellen wiedergeben; um jedoch eine konkretere Darstellung meiner Methode zu geben und den Kontraktionstypus in Ca- und Mg-Lösungen deutlicher zu veranschaulichen, werde ich zwei meiner Experimente eingehender schildern. 20. Experiment. 22. VII. 10. 10 U. 30 Min. Vm. sind mehrere Stöcke in 0,5-no. NaCl + 0,01-CaCl2 gebracht. Eingehende Beobachtungen über die Kontraktilität werden an acht derselben, B, C, D, E, F, G, H, J angestellt. Am Beginn der Beobach- tung befinden sich dieselben hauptsächlich im Stadium der Systole, beginnen sich kaum zu strecken, um gleich wieder von neuem zu kontrahieren. Nach einer kurzen Weile entfalten sich die meisten Kolonien bis zu völliger Diastole, kontrahieren jedoch noch bis fünf und mehr mal pro Minute. Einzelne Kolonien jedoch, die besonders häufig kontrahieren, erreichen auch so nicht eine völlige Diastole. Die Köpfe sind zum größten Teü kontrahiert, mit eingezogenem Peristom und Wimpern, von denen nur die des Schlundes noch kurze Zeit nach Beginn des Experiments fortfahren zu schlagen. Anzahl der Kontraktionen pro Minute: 10 ü. 50 Min. bis 59 Min. C 4 E 8 D 10 F 5 11 U. 00 Min. bis 09 Min. E 7 F 5 G 12 H 7 11 U. 18 Min. bis 22 Min. J 5 1 1 U. 25 Min. bis 29 Min. B 6 C 5 E 3 3 3 9 2 6 8 9 8 9 9 9 6 6-594 4 5 5 4 4 5 4 9 9 8 9 15 6 6 6 7 5 7 4 4 3 7 6 4 2 4 5 6 2 5 13 3 4 9 8 9 10 5 9 5 . 5 3 6 10 8 9 8 7 3 7 6 7 4 6 4 3 3 4 4 9 7 4 7 11 U. 45 Min. B in Kontraktion. 11 U. 51 Min. bis 12 U. C 1 E 3 F 4 G 5 H 10 11 U. 50 Min. B j. 4 4 5 5 4 4 3 8 15 9 0 2 1 0 3 2 4 5 4 2 1 1 3 9 6 3 7 2 7 8 10 5 5 6 Verliert viele Köpfe und f. 2 4 7 5 4 8 10 6 1 3 3 9 Studien über die Gestalt der Zelle. III. 405 12 U. 01 Min. D in Kontraktion. 12 U. 05 Min. D f. 12 U. 02 Min. bis 11 Min. F5354533232 G7 6565 5 8965 E4032154112 C6350433430 L2 U. 15 Min. E 3, 2, 2, 0 .... 0, 2, 4; G 9, 6, 7, 7 4, 9, 6. 12 U. 30 Min. F f. 12 U. 33 Min. E f. 12 U. 37 Min. C f. 12 U. 38 Min. G f. Die allgemeinen Resultate dieses Experiments lassen sich durch folgende Tabelle wiedergeben : Anzahl von Beobachtungsminuten Zahl der gezählten Kontraktionen Durchschnittliche Anzahl von Kontraktionen pro Minute B 5 26 5,2 C 35 111 3.2 D 10 80 8 E 52 199 3,8 F 40 188 4,7 G 37 272 7,3 H 13 100 7,7 I 5 25 5 Mittel Summe 197 Summe 1001 5,15 42. E x p e r i m e n t. 16. VII. 10. 10 U. Vm. Mehrere Kolonien von Z. alternans sind in 0,5-no. KCl + 0,1-no. MgCl2 gebracht. Beobachtungen werden an acht Stöcken angestellt. Die Stiele der meisten sind in ruhigem ausgestrecktem Zustande, kon- trahieren hin und wieder und strecken sich dami wieder bis zu völliger Diastole aus. Die Köpfe sind ausgestreckt, geöffnet, die Wimpern zum größten Teil hervor- gestreckt und sclrlagen in vielen Fällen energisch (besonders an den aboralen Wimper- kränzen der großen Köpfe). Notiert wurde die Zahl von Kontraktionen pro Minute für jede der beobachteten Kolonien (die Unterbrechungen in der Beobachtung be- zeichne ich durch eine Reihe von Punkten). A: 1, 2, 0, 1, 1, 3, 0, 3, 1, 0 ... . 1. 1, 0, 1, 2, 3, 0, 2, 1, 0 .... f 11 U. 40 Min. B: 2, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 3, 1, 2, 0 0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 2, 2, 0 1, 0, 0, 0, 0, 0, f 12 U. 15 Min. C: 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0 0, 0, 0, 0, 0, 0, f 12 U. 30 Min. D: 3, 0, 1, 0, 2, 0, 1, 1, 0, 0, 2, 1 0, 2, 0, 1, 0 0, 0, 0 f 11 U. 30 Min. Archiv f. Zellforschung. VII. 27 406 N. K. Koltzoff E: 1, 0, 1, 0, 0, 3, 2, 0, 0, 0, 0, 0, .... 0, 3, 1, 0, 0 .... 0, 0 ... . 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 f 11 U. 55 Min. F: 2, 0, 1, 1, 0, 0, 4, 3, 2, 1, 0, 6 ... . 1, 0, 2, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 3 ... . 0, 0, 0, 7, 0, 3, 1, 0, 0, 0 ... . 0, 1, 0, 0, 1. G: 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1 ... . 0, 4, 0, 5, 0, 0, 4, 3, 1, 3 ... . 0, 2, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0 ... . 0, 0, 0, 0, f 12 U. 10 Min. H: 1, 0, 0, 1, C, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1 0, 4, 10, 10, 10, 10, 7, 7, 3, 3 0,1, 0, 0, 0. 0, 0, 0, 0. 0 0, 0. C, 0 .... f 12 U. 45 Min. Bemerkenswert ist die Zahlenreihe für die Kontraktionen der Kolo- nie H. Nach den gleichförmig geringen Zahlen 0 und 1 treten plötzlich so hohe Zahlen wie 4, 10, 10 usw. auf. Augenscheinlich haben wir es hier mit dem Einfluß eines zufälligen äußeren Reizes zu tun, der hier dieselbe Wirkung ausübt wie unter natürlichen Bedingungen im Seewasser. Wenn wir eine richtigere Vorstellung von den autonomen Kontraktionen ge- winnen wollen, so müssen wir bei Berechnung der Mittelwerte diese hohen Zahlen ganz fallen lassen. Die allgemeinen Resultate dieses Experiments lassen sich durch folgende Tabelle veranschaulichen Anzahl von Beobachtungsminuten Zahl der gezählten Kontraktionen Durchschnittliche Anzahl von Kontraktionen pro Minute A 20 23 1,1 B 26 20 0.8 C 26 6 0,2 D 14 11 0,8 E 29 11 0,4 F 37 41 1,1 G 37 26 0,7 H 37 (bzw. 28} 72 (bzw. 5) 1,9 (bzw. 0,2) 226 bzw. 217 210 bzw. 143 0,9 bzw. 0,65 Nachdem ich an zwei Beispielen gezeigt habe, auf welche Weise ich die durchschnittlichen Zahlenwerte, die für die autonome Kontraktilität in der betreffenden Lösung bezeichnend sind, erhalten habe, will ich die genauesten der von mir erzielten Resultate in zwei Tabellen wieder - geben. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 407 Einfluß des Ca auf die Kontraktilität. Nr. des Experi- ments Datum Lösung Anzahl von Kolonien Anzahl von Beobach- tungs- minuten Zahl der ge- zählten Kon- traktionen Durchschnitt- liche Anzahl von Kontrak- tionen pro Minute 15 22. VII. 10 NaCl + 0,1-no. CaClo 8 138 508 3,7 20 22. VII. 10 NaCl 4-0,01-no. CaClo 8 197 1001 5,1 21 23. VII. 10 NaCl -+- 0,001-no. CaClo 8 119 206 1,7 39 16. VII. 10 KCl + 0,1-no. CaClo 8 157 406 2,6 40 15. VII. 10 KCl -(- 0,01-CaCB 8 155 144 2,9 Mittel 3.2 Einfluß des Big auf die Kontraktilität. Xr. des Experi- ments Datura Lösung Anzahl von Kolonien Anzahl von Minutenbe- obachtungen Zahl der ge- zählten Kon- traktionen Durchschnitts- zahl von Kon- traktionen pro% Minute 26. VII. 10 NaCl + 0,1-no. MgClo 9 in 97 0,9 12. VII. 10 NaCl + 0,01-no. MgCl2 6 62 14 0,2 16. VII. 10 KCl -+- 0,1-no. MgClo 8 226 210 0,9 15. VII. 10 KCl + 0,01-no. MgClo 7 93 23 0,2 Mittel 0,5 Aus unseren Experimenten läßt sich auf diese Weise der Kontraktilitätstypus für Calcium- und Magniumlösungen feststellen. In reinen CaCl2 -Lösungen1) oder in Lösungen von NaCl, bzw. KCl mit einem Zusatz von Ca erreichen die -Stiele erst einen Zustand von tetanischer Systole mit einer großen Anzahl von Kontraktionen pro Minute. Nach Verlauf einer gewissen Zeit tritt eine gewisse Ruhe ein. Bei vielen In- dividuen macht sich zwischen den Kontraktionen bereits eine völlige Diastole bemerkbar, doch sind die Kontrak- tionen noch häufig, im Durchschnitt 3,2 pro Minute. Die autonome Kontraktilität nimmt gewöhnlich an Intensität bis zur admortalen Kontraktion, in die der Stamm bisweilen D Ich verfüge nicht über eine genügende Zahl von Beobachtungen, um die durch- schnittliche Anzahl von Kontraktionen pro Minute in reinen CaCl2- und MgCl2-Lösungen zu bestimmen, doch stimmen die vorhandenen Zahlen und Beobachtungen völlig mit den Resultaten der eingehender studierten Experimente überein, wo Ca und Mg nur als Zusätze zu NaCl- oder KCl-Lösungen figurieren. 27* 408 N. K. Koltzoff unmittelbar von der tetanisclien Systole übergeht, nicht ab. Die Köpfe befinden sich von Anfang an im Kontrak- tionszustande mit eingezogenen Stirnfeldern. Wenn sich auch bisweilen eine Flimmerbewegung bemerkbar macht, so betrifft dies nur den Schlund: die Peristomwimpern und die aboralen arbeiten nicht. In reinen MgCl2-Lösungen oder in NaCl-, bzw. KCl-Lösungen mit einem Mg-Zusatz verharren die Stämme der Kolonien von Anfang an oder nach einer kurzen Reizperiode haupt- sächlich im Stadium einer ruhigen Diastole. Die autonome Kontraktilität ist eine im Verhältnis zu der in Calciumlösun- gen geringe (im Durchschnitt eine Kontraktion pro Minute). Die Köpfe strecken sich nach Ablauf der kurzen anfänglichen Reizperiode aus und schrumpfen selbst ein wenig unter dem Einfluß der Endosmose. Die Stirnfelder und das Peristom werden ausgestülpt, die Wimpern sind hervorgestreckt und arbeiten. Der Unterschied zwischen dem Kontraktionstypus in Ca- und Mg- Lösungen ist ein so augenfälliger, daß es gewöhnlich nicht schwer fällt, nach dem Kontraktionsmodus zu bestimmen, ob sich die Vorticelle in einer MgCl2- oder CaCl2-Lösung befindet; auf diese Weise lassen sich selbst äußerst geringe (0,01-no. und weniger) Zusätze von Ca und Mg zum KaCl erkennen. Im folgenden Abschnitt werden vir Gelegenheit haben zu sehen, daß man sich auch in der Praxis dieser Methode zur chemischen Analyse von Kochsalz bedienen kann. Wie ist nun dieser Unterschied des Einflusses von Mg und Ca auf die Kontraktilität zu erklären? Hier müssen wir natürlich wieder unsre Arbeitshypothese zur Hilfe heranziehen. Wir nahmen an, das Ca und Mg würde von der Oberfläche des Kino- plasmas adsorbiert, was eine Herabsetzung der Oberflächenspannung und eine Erschlaffung, d. h. Streckung des Stieles zur Folge hat. Auf welche Weise kann nun aber eine Kontraktion stattfinden? Dies kann durch Extrahieren des Ca (bzw. Mg) aus der Oberfläche, z. B. durch Entstehen irgendeiner nicht dissoziierenden oder unlösbaren Ca-Vcrbindung zustande kommen. In der Ca-haltigen Lösung streckt sich der Stiel deshalb, weil dieses Ion an der Oberfläche des Kinoplasmas adsorbiert wird. Doch gehen im Kinoplasma oder (noch wahrscheinlicher) im Thekoplasma irgend chemische Prozesse vor sich, im Zusammenhang mit welchen nach Ablauf einer gewissen bestimmten Vorbereitungsperiode das Ca von der Oberfläche des Kinoplasmas extrahiert wird, die Oberflächenspannung Studien über die Gestalt der Zelle. III. 409 des letzteren anwächst und der Stiel kontrahiert. Im nächsten Moment dringen die Ca-Ionen aus der Lösung in das Thekoplasma ein, werden an der Oberfläche des Kinoplasmas adsorbiert und der Stiel streckt sich von neuem schneller oder langsamer, in Abhängigkeit von der Diffusions- geschwindigkeit des Ca. Zu dieser Zeit finden im Thekoplasma von neuem die einleitenden chemischen Vorgänge statt, welche, nachdem sie eine gewisse Intensität erreicht haben, durch Extraktion der freien Ca-Ionen von der Oberfläche des Kinoplasmas eine Erhöhung der Oberflächen- spannung und eine Kontraktion des Stieles veranlassen. In Lösungen, die nur Ca und CI oder außerdem noch Na (bzw. K) enthalten, verlaufen die chemischen Reaktionen im Thekoplasma, welche die Extraktion des Ca von der Oberfläche des Kinoplasmas einleiten, ununterbrochen und schnell: kaum beginnt die Streckung des Stieles infolge der Adsorption des Ca aus dem Medium, so setzt auch die Extraktion des Ca durch das Thekoplasma ein. Unter diesen Umständen tritt der Zustand einer » titanischen Systole« des Stieles ein, der nun 5 — 12 und mehr mal pro Minute zusammenzuckt, wie sich dies besonders häufig in 0,4-no. CaCl2 beobachten läßt. Der Umstand, daß eine solche autonome Kontraktilität im Seewasser fehlt, findet seine Erklärung wahrscheinlich im Vorhanden- sein andrer Ionen, welche scheinbar einen hemmenden Einfluß auf die Extraktion des Ca einleitenden chemischen Vorgänge ausüben. Es scheint mir von größtem Interesse und gut möglich zu sein, eine Reihe von Experimenten anzustellen, welche die Rolle des Anion S04 auf- zuklären imstande wären. Wir haben bereits im vorhergehenden Abschnitt gesehen, daß das Mg, ähnlich wie das Ca, adsorbiert wird und die Oberflächenspannung herabsetzt. Dafür zeugt auch die deutliche Tendenz des Stieles zur Diastole in MgCl2-Lösungen. Geben wir jedoch einmal zu, die Kontraktion des Stieles würde durch einen chemischen Prozeß bedingt, der das Ion, dessen Adsorption die Oberflächenspannung des Kinoplasmas herabsetzt, aus der Lösung auszieht, so wird es klar, daß bei Ersatz des Calciums durch Magni- um die autonome Kontraktilität eine schroffe Veränderung erfahren muß. Im Thekoplasma von Z. alternans ist wahrscheinlich auch ein solcher chemischer Prozeß möglich, der die Extraktion des Mg von der Oberfläche des Kinoplasmas einleitet, nur verläuft diese Reaktion bedeutend lang- samer als der entsprechende Vorgang mit Ca und die autonome Kontrak- tilität wird im Experiment mit dem Mg durch die Zahl 0,5, statt der durchschnittlichen Größe für Ca 3,2 mal pro Minute, gekennzeichnet. Bemerkenswert ist die specifische Wirkung des Mg auf die Wimper- bewegung, die bei Ersatz des Mg durch Ca eingestellt wird. Ich bin 410 N. K. Koltzoff nicht imstande, ein Bild des dem Bau der Wimpern von Zoothamnium alternans zugrunde liegenden Mechanismus zu entwerfen, doch bestehen dieselben zweifellos aus einer festen Skeletfaser und flüssigem Proto- plasma, das dieselbe umgibt und in hypotonischen Lösungen sich zu einem kugelförmigen Tropfen aufbläht; der Unterschied zwischen den zwei Protoplasmaarten, bzw. dem Kinoplasma und dem Thekoplasma, ebenso wie die theoretisch wahrscheinliche Kompliziertheit des Skelets ließ sich bei der Kleinheit des Beobachtungsobjekts nicht erkennen. Doch kann man in Übereinstimmung mit den Verhältnissen im Stiel an- nehmen, daß auch hier die Streckung der Wimper durch die Erhöhung der Oberflächenspannung des Protoplasmas unter dem Einfluß der Ad- sorption des Ca oder Mg bedingt wird, während es zur Kontraktion, zum »Schlagen« der Wimper der Extraktion des betreffenden Iones von der Oberfläche bedarf. Und eben in dieser letzteren chemischen Reaktion kommt der Unterschied zwischen der Wimper und dem Stiel besonders deutlich zum Ausdruck: im Kinoplasma des Stieles findet, natürlich infolge der bestimmten chemischen Zusammensetzung desselben, hauptsächlich die Extraktion des Ca statt, während das Protoplasma der Wimper nur die Fähigkeit besitzt, das Mg zu extrahieren und bei Vorhandensein nur des Ca die Wimpern unbeweglich bleiben1). 0 Mit J. Loeb und in Übereinstimmung mit den oben ausgeführten Erwä- gungen kann man voraussetzen, daß der Muskelkontraktion der Metazoa ein seinem Wesen nach ebensolcher Wechsel von Ionen zugrunde hegt wie in unserm Falle bei Zoothamnium. In den Einzelheiten lassen sich natürlich Abweichungen erwarten, und vor allen Dingen würde ich die Existenz solcher Muskeln für wahrscheinlich halten, deren Kontraktilität nur durch Wanderung der Ca-Ionen, nicht aber der Mg-Ionen be- dingt wird, gibt es doch viel mehr unlösliche Ca- als Mg-Salze ! Mir scheint, eben in diesem Umstande hegt die Erklärung für die längst bekannte anästhesierende Wirkung der Magniumsalze : das Mg wird von der Oberfläche des kontraktilen Protoplasmas adsor- biert, die Muskehi erschlaffen und hören auf zu kontrahieren, da das Mg nicht von der Oberfläche extrahiert werden kann. Es wird gewöhnlich empfohlen zur Anästhesierung von Seetieren nach und nach eine geringe Menge des Magniumsalzes dem Wasser zu- zusetzen; dabei wird das Ca allmählich an der Oberfläche durch Mg ersetzt und die Kontraktilität wird ebenso allmählich aufgehoben. Da mir eine solche allmähliche Einwirkung theoretisch überflüssig erschien, so übertrug ich die Tiere direkt in dem Seewasser isosmotische MgCL- oder MgS04-Lösungen. Der Erfolg übertraf meine Erwartungen. Actinien, Korallen, Medusen, Bryozoen, Nemertinen und verschiedene andre Tiere büßten ihre Kontraktilität völlig ein und ließen sich nach kurzem Auf- enthalt in der Lösung mit Leichtigkeit fixieren. Ich übergab diese Methode zwecks einer eingehenderen Bearbeitung Herrn Dr. Timofeeff, der dieselbe zur Fixierung der verschiedensten Form anwandte und in verschiedenen Fällen etwas modifizierte. Die Ergebnisse der Untersuchungen Dr. Timofeeffs werden im Bericht des russischen zoolo- gischen Laboratoriums in Villefranche s./M. für 1911 veröffentlicht werden. Studien über die Gestalt des Zelle. III. 411 In reinen Lösungen von NaCl, KCl, LiCl, NH4C1 machen sich anfangs Kontraktionen des Stieles bemerkbar. Möglicherweise liegt die Ursache dieser Kontraktionen in den Ca (bzw. Mg)-Resten, die trotz dem Abspülen zwischen der äußeren und inneren Hülle oder im Kinoplasma zurück bleiben; ist dieser Vorrat aufgebraucht, so hören die Kontraktionen auf. Doch kann man auch voraussetzen, daß die Reaktion, dank welcher das Ca und Mg von der Oberfläche des Kinoplasmas durch das Thekoplasma extrahiert wird, auch mit andern Kationen denkbar ist, so mit Na, Li, K, NH4; setzen wir nur voraus, diese Reaktion bestände in einer Verbindung des Kations mit den Eiweißstoffen. In diesem Falle tritt der Unterschied von der Kontraktilität in Calcium- und Magniumlösungen nur darin zutage, daß die Kationen, die wenigen adsorbiert werden und die Oberflächen- spannung weniger herabsetzen, auch eine langsamere und unvollständigere Streckung des Stieles veranlassen; eben dies findet in Wirklichkeit statt. Wenn eine jede Kontraktion des Stieles von der Bildung einer un- löslichen oder undissoziierbaren Calciumverbindung und jedes Schlagen einer Wimper von der Bildung einer ebensolchen Magniumverbindung be- dingt wird, so müßten im Protoplasma der Vorticelle zuletzt Anhäufungen unlöslicher Verbindungen auftreten. Wir sehen nun daß es in Wirklich- keit nicht selten zur Bildung solcher Einschlüsse kommt. Im Proto- plasma der Vorticellinen, Paramaecien, Stylonichien und vieler andrer Infusorien machen sich häufig umfangreiche Ablagerungen sogenannter »excretorischer« Kristalle bemerkbar, die gewöhnlich als aus oxalsaurem Calcium oder Calcium-, bisweilen Magniumphosphat bestehend angesehen werden. Die Entstehung dieser Kristalle gilt bis heute als rätselhaft und wurden dieselben meist als irgendwelche Produkte des Stoffwechsels be- trachtet. Augenscheinlich werden diese Bildungen auf die eine oder andre Weise unter gewissen Umständen aus der Zelle entfernt: Individuen ein und derselben Art strotzen dazwischen von Kristallen, während sie in andern Fällen ganz frei von denselben sind. § 4. Das Problem der »physiologischen« Lösung und die Analyse des Kochsalzes nach der biologischen Methode. Die chemische Grundlage der Kontraktilität des Vorticellinenstiels kann natürlich noch nicht als in den Grenzen des der Experimentierung Zugänglichen aufgeklärt gelten, ehe die Rolle eines jeden Bestandteils des Seewassers verfolgt worden und das Rezept einer «physiologischen« Lösung geschaffen ist, in welcher die Kontraktion völlig normal verläuft und die keine admortale Kontraktion veranlaßt. Es muß die Frage ge- löst werden, welche Bestandteile des Seewassers ohne Schaden für die 412 N. K. Koltzoff Kontraktilität der Vorticellen weggelassen werden können und welchen Einfluß die Entfernung der für das Leben der Vorticelle notwendigen Ionen ausübt. Kurz, in bezug auf Zootliamnium muß noch die ganze Arbeit ausgeführt werden, die K. Herbst in seiner klassischen Unter- suchung in bezug auf das in Entwicklung begriffene Seeigelei vorge- nommen hat. Ich beabsichtige dies auch in bezug auf die Süßwasser- infusorien zu versuchen, für die noch erst eine besondere Untersuchungs- methodik geschaffen werden muß, und erachte es daher für möglich, die Ergebnisse meiner bisherigen Untersuchungen an Meeresformen zu ver- öffentlichen, ohne die Frage von der »physiologischen« Lösung beant- wortet zu haben. Aus den oben geschilderten Experimenten geht klar hervor, daß einen notwendigen Bestandteil einer solchen physiologischen Lösung Ca und Mg bilden; in Lösungen ihrer Chloride bleibt Zoothamnium lange Zeit über am Leben, doch bei Fehlen von Ca kontrahiert der Stiel nur schwach, während bei Fehlen von Mg die Wimperarbeit eingestellt wird. Für S04 haben wir gleichfalls (allerdings nur rein hypothetisch) eine bestimmte Funktion — einen hemmenden Einfluß auf die allzuhohe Kontraktilität in CaCl2 — vorausgesetzt. Spielt nun bei der Kontraktilität das Na und K irgendwelche Bolle? Kann das CI ohne Schaden durch N03 ersetzt werden, welches ist die Bedeutung von C02, 0 usw.? Welche Wirkung haben Ionen H und OH? Alle diese Fragen können endgültig erst durch eine Reihe neuer Experimente gelöst werden. In Anbetracht dessen, daß viele Arten der Vorticellinen sowohl im See-, als auch im Süßwasser leben können, erscheint es wahrscheinlich, daß sich für diese Tiere eine solche »physiologische« Lösung hersteilen läßt, in welcher, wie in Süßwasser, die Kationen Ca und Mg die Haupt- rolle spielen, während die Kationen K und Na entweder ganz fehlen oder einen minimalen (im Verhältnis zu Ca und Mg) Zusatz bilden. Doch wird die Herstellung einer solchen Lösung noch nicht die andre Frage beseitigen: welche Ionen und in welcher Menge müssen einer 0,5-no.- Lösung von NaCl zugesetzt werden, damit das auf diese Weise erhaltene künstliche Seewasser für das Leben und die Kontraktilität von Z. alter- nans geeignet sei. Wir haben gesehen, daß Zusätze von Ca oder Mg das Absterben der Vorticellen nur verzögert, nicht aber ganz aufhält. Augen- scheinlich bedarf es der einen oder andern Kombination von Ionen, welche das Protoplasma vor dem schädlichen Einfluß des NaCl »schützen« (nach der Bezeichnung Loebs) soll. Dies wird die zweite »physiologische« Lösung für die Vorticellen sein, die sich von der oben besprochenen »phy- siologischen« Lösung ebenso scharf unterscheidet, wie das Seewasser vom Studien über die Gestalt der Zelle. III. 413 Süßwasser nicht nur durch seinen osmotischen Druck, sondern auch seinen Salzgehalt. In bezug auf das Blut und die Gewebe des Menschen ist natürlich die Mehrzahl der Physiologen sich wohl bewußt, daß die dem Blut isos- motische 0,9%ige NaCl-Lösung keineswegs eine »physiologische« ist und daß es, um diese Lösung der physiologischen zu nähern, eines geringen Zusatzes von Ca, K, und vielleicht auch andrer Ionen bedarf (Ringer- sche Lösung). Trotzdem diese Tatsache mit genügender Sicherheit fest- gestellt ist, führen die Ärzte in die Blutgefäße des lebenden Menschen bisweilen ungeheure Mengen dieser quasi »physiologischen« NaCl-Lösung ein. Glücklicherweise wird die schädliche Wirkung einer solchen Operation bis zu einem gewissen Grade dadurch abgeschwächt, daß man sich meistens (doch keineswegs immer und häufiger jedenfalls nicht nach Vorschrift des Arztes, vielleicht sogar der ausdrücklichen Vorschrift zuwider) statt des NaCl des »Kochsalzes« bedient, das selbst in gereinigtem Zustande stets Zusätze von Ca, Mg, S04 usw. enthält. Da ich in Z. alternans ein für die chemische Zusammensetzung des Salzgehalts der umgebenden Lösung äußerst empfindliches Objekt zur Verfügung hatte, so beschloß ich, die physiologische Wirkung der verschiedenen Kochsalzarten zu versuchen und die von mir durch die vorhergehenden Experimente er- zielten Resultate zu einer chemischen Analyse des Kochsalzes zu ver- wenden, wann auch nicht einer quantitativen, so doch einer qualitativen. Untersucht wurde von mir die physiologische Wirkung folgender acht Salzsorten, die ich zum Teil an Ort und Stelle bekommen konnte (die Experimente wurden in Villefranche s/M. im russischen zoologischen Laboratorium angestellt), teils mir aus Kissingen und Moskau kommen ließ. A. Französisches weißes Tischsalz. Villefranche. B. Französisches graues Kochsalz — Sei gros von Felix Potin — Nizza. C. Deutsches wTeißes Tischsalz aus Kissingen. D und E. Deutsches grobkörniges graues Kochsalz aus Kissingen. F. Russisches grobkörniges graues Kochsalz aus Moskau. G. Russisches Tischsalz von R. Köhler, Moskau (Aufschrift: »Chlor- natrium«). H. Patentiertes Tischsalz Sei Cerebos, Paris. Schon die beiden ersten untersuchten französischen Salzsorten, die in Nizza und Umgebung benutzt werden, zeigten bedeutende Verschieden- heiten. Das gereinigte, völlig trockene und weiße Tischsalz näherte sich seiner physiologischen Wirkung nach in der Tat dem chemisch reinen 414 N. K. Koltzoff NaCl mehr als irgendeine andre der von mir geprüften Salzsorten. Die in eine 3%ige Lösung dieses Salzes übertragenen acht Exemplare hatten bereits nach Verlauf von 10 — 12 Minuten ihre Köpfe abgeworfen und befanden sich im Zustand der admortalen Kontraktion, wie sich dies auch in reiner NaCl-Lösung beobachten läßt. Doch war das Stadium der admortalen Kontraktion ein wenig verzögert und dauerte bei den verschiedenen Individuen von 5 — 6 Minuten, so daß der Zerfall des ganzen KinoplaSmas in Tropfen nach 16, 17, 17, 17, 17, 21, 42, 42, im Mittel nach 23,5 Minuten notiert werden konnte. Eine gewisse Verlängerung des Stadiums der admortalen Kontraktion weist möglicherweise auf einen Zusatz von Ca hin, doch ist davon jedenfalls nur ein ganz minimales Quantum vorhanden, zwischen 0,0001-no. und 0,0005-no. (vgl. 22. und 23. Experiment); wird die Verzögerung der admortalen Kontraktion durch einen Zusatz von Mg veranlaßt, so ist derselbe geringer als 0,001-no. (vgl. 29. Experiment), da in einer so schwachen Lösung von MgCl2, wie in unserm Salz A, eine Flimmerbewegung nicht stattfindet. In der 3%igen Lösung von Kochsalz B (Sei gros), das in Form von leicht grauen Kristallen von 3 — 5 mm im Durchmesser in den Handel kommt, bleiben die Zoothamnien länger am Leben. Nach Verlauf von 20 Minuten sind die Köpfe aller sechs Kolonien noch unversehrt, aus- gestreckt, wenn auch geschlossen; die Wimpern schlagen nicht. Die Stämme sind zum größten Teil im Stadium der Diastole, kontrahieren jedoch häufig, bei einer Kolonie tetanisch vibrierende Systole. In 34 Be- obachtungsminuten wurden 114 Kontraktionen gezählt, im Mittel 3,3 Kontraktionen pro Minute. Bis zum Eintritt der admortalen Kontrak- tion verfließen 22, 30, 30, 32, 45, 45 = im Mittel 34 Minuten, die Dauer der admortalen Kontraktion ist 8 — 70 Minuten, bis zum völligen Zerfall des Kinoplasmas in Tropfen vergehen 32, 38, 44, 47, 90, 115 Minuten = im Mittel 61 Minuten. Die Anzahl von autonomen Kontraktionen (3,3 mal pro Minute) weist auf das Vorhandensein von Ca hin, doch ist die Lebensdauer bis zum Zerfall in Tropfen etwas geringer als in den meisten meiner Experi- mente mit NaCl + Ca. Besonders bemerkenswert ist die lange Dauer der admortalen Kontraktion (im Mittel 27 Minuten), was auf einen un- genügenden Zusatz von Ca hindeutet. Soviel man sich auf die in der Tabelle S. 380 zusammengestellten Experimente verlassen kann, schwankt der wahrscheinliche Zusatz von CaCl2 zu unsrer 3%igen Kochsalzlösung B zwischen 0,0001-no. und 0,0005-no. Hinweise auf das Vorhandensein von Mg bietet weder die Geschwindigkeit der autonomen Kontraktionen, noch die Bewegung der Wimpern. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 415 In dem mir aus Kissingen zugesandten Salz C ist zweifellos Mg ent- halten, was an der Bewegung der Wimpern, die noch nach Verlauf von 3 Stunden nicht eingestellt ist, deutlich erkennbar ist. In der 3%igen Lösung dieses Salzes tritt nach einer kurzen Reizperiode, während welcher sich die Stämme der meisten Kolonien im Zustande der tetanischen Systole mit 8 — 18 Zuckungen pro Minute befinden, eine Ruheperiode ein, wobei die Mehrzahl von Individuen hauptsächlich im Stadium der Diastole verharrt und nur 1,5 mal pro Minute kontrahiert. Diese Zahl ist jedoch für den Kontraktionstypus für Mg trotzdem eine allzu hohe und läßt das Vorhandensein eines Mg- und Ca-Zusatzes voraussetzen. Doch weist schon die bedeutende Lebensdauer bis zum Zerfall in Tropfen darauf hin, daß wir es hier mit einer komplizierten Lösung zu tun haben, die der »physiologischen« schon näher steht als die Mischung von MgCl2 und NaCl. Bei sechs Stöcken trat der Zerfall des 'Kinoplasmas nach 130, 160, 190, 240, 260, 260 = im Mittel nach 207 Minuten ein, während der siebente noch nach 300 Minuten am Leben war und kontrahierte. Ich halte es für möglich, daß außer dem Na, Mg, Ca und CI noch andre Ionen in dieser Lösung enthalten waren (S04?). Der Zusatz von Mg ist nicht geringer als 0,01-no., der von Ca nicht geringer als 0,001-no. (schwächere Lösungen von Ca lassen den Kontraktilitätstypus für Ca weniger deutlich zutage treten). Das Salz D, gleichfalls aus Kissingen, unterscheidet sich schon seinem Aussehen nach scharf von dem Salz C. Es ist dies grobkörniges, kristal- linisches Küchensalz, von grauer Farbe und etwas feucht, was auf das Vorhandensein von MgCl2 hinweist. Seiner physiologischen Wirkung nach nähert sich dieses Salz jedoch dem Salz C. Die Wimpern sämt- licher Individuen schlagen lange Zeit, bei einer Kolonie läßt sich noch nach Verlauf von 200 Minuten eine Flimmerbewegung erkennen. Der Stiel kontrahiert etwas ruhiger als im Salz C, doch ist die autonome Kontrak- tilität doch eine höhere als beim Kontraktionstypus für Mg — 1,2 Kon- traktionen pro Minute. Augenscheinlich ist ein Zusatz von Ca vorhanden. Ebenso wie für das Salz C müssen wir auch hier eine kompliziertere Kom- bination von Ionen in der Lösung voraussetzen, die die Lösung der »phy- siologischen« näher bringt: von sechs Exemplaren blieben zwei 50 und 75 Minuten am Leben (bis zum Zerfall des Kinoplasmas), während die andern noch nach 200 Minuten (bis zur Unterbrechung des Experiments) ein gutes Aussehen zeigten und einige die Wimpernarbeit noch nicht eingestellt hatten und kontrahierten, trotzdem ein Teil der Köpfe schon abgeworfen war. »Küchensalz« E, ebenfalls aus Kissingen, ähnelt seinem Aussehen 416 N. K. Koltzoff nach dem Salz D, ist jedoch trockener. In physiologischer Hinsicht ist der Unterschied jedoch ein äußerst interessanter: Zoothamnium alternans stellt in einer 3%igen Lösung dieses Salzes die Wimpernarbeit am Peri- stom ein1) — folglich ist in der Lösung entweder gar kein Mg vorhanden oder der Mg-Gehalt erreicht nicht 0,001-no., da in einer so schwachen Mg- Lösung die Wimpernbewegung von Zoothamnium alternans bereits aufhört. Die Mg-Armut der Lösung übt jedoch keinen Einfluß aus die Lebens- dauer aus. Alle Kolonien (ihrer waren acht), außer einer, die früher starb, starben mit Zerfall des Kinoplasmas erst nach 160 Minuten ab, als das Deckglas zufällig verschoben wurde; sonst hätten die Stöcke vielleicht noch länger leben können. Von allen untersuchten Salzsorten nähert sich dieses Salz E seiner physiologischen Wirkung nach am meisten der Mischung NaCl + CaCl2 (nicht unter 0,01-no.): die autonome Kontrak- tilität ist eine äußerst hohe und drückt sich durch die Zahl 3,7 aus, wobei alle Kolonien gleichmäßig kontraktil sind. Von den zwei mir aus Moskau zugesandten Salzsorten erwies sich das grobkörnige, kristallinische, trockene Kochsalz F als das reinere. Im Salz F gingen die Kolonien bald zugrunde nach 20, 20, 24, 29, 30, 30, 40, 55 = im Mittel 31 Minuten. Alle Köpfe sind von Anfang an geschlossen, die Wimpern unbeweglich, folglich fehlt das Mg gänzlich oder fast ganz. Einige Stämme vibrieren ein wenig, doch sind dies augenscheinlich die letzten Kontraktionen, die sich auch in chemisch reinem NaCl bemerkbar machen. Eine gewisse Verlängerung der Periode bis zum Absterben muß einem Ca-Zusatz in den Grenzen von 0,0001-no. bis 0,0005-no. oder einem Mg-Zusatz unter 0,001-no. zugeschrieben werden. Das Tischsalz R. Köhlers kommt in Schachteln mit der Aufschrift »Chlornatrium« in den Handel. Es unterliegt jedoch nicht dem geringsten Zweifel, daß wir es mit einem bei weitem nicht chemisch reinen Präparat zu tun haben, sondern mit einer komplizierten Mischung, an deren Zu- sammensetzung Magnium, wahrscheinlich auch Ca und andre Ionen teil- nehmen. Eine 3%ige Lösung dieses Salzes F gibt eine recht gute »phy- siologische« Lösung für die Vorticellinen ; von sieben Kolonien starben fünf mit Zerfall des Kinoplasmas fast gleichzeitig nach Verlauf von 260 bis 265 Minuten, während zwei noch nach 380 Minuten kontraktionsfähig waren, trotzdem sie alle Köpfe abgeworfen hatten. Die Kontraktilität — 1,1 mal pro Minute — kann am ehesten als Calciumkontraktilität be- zeichnet werden, die nur durch die Anwesenheit andrer Ionen abgeschwächt !) Bei Vorticella schlagen die Wimpern, doch sind die Bedingungen ihrer Kon- traktion, ihrer Wimperbewegung und ihres Zerfalls in Tropfen überhaupt ganz andre und habe ich dieselben nicht eingehender studiert. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 417 ist. Das Vorhandensein von Mg unterliegt keinem Zweifel, denn die Wimpern arbeiten außerordentlich lange: eine Wimpernbewegung läßt sich noch nach 3 Stunden nach Übertragung in die Lösung erkennen. Aul' diese Weise kommt das Köhlersche Salz den Kissingenschen Salzen C und D sehr nahe und bleibt nicht hinter denselben als »physiologische Lösung für Vorticellen« zurück. Von allen von mir untersuchten Salzsorten eignet sich das Pariser patentierte Salz Sei Cerebos, das sowohl in Deutschland, als auch in Rußland im Handel ist, am besten für eine »physiologische Lösung für Vorticellinen«. Dieses Salz wird aufschriftgemäß auf künstlichem Wege hergestellt. Bei Auflösung dieses Salzes bildet sich ein Nieder- schlag, der für die Experimente durch Filtrieren entfernt werden muß. In einem mit 3%iger Lösung dieses Salzes angefüllten Gefäße, kann Z. alternans einen Tag lang ausdauern. Unter dem Deckglase blieben vier Exemplare bei meinem Experiment 315, 340, 400, 400 = im Mittel 364 Minuten am Leben, wobei die Kontraktion erst 10 — 15 Minuten vor dem Zerfall des Kinoplasmas einsetzte, während der erste Kopf nach Verlauf von 115, 115, 280, 280 = im Mittel 147 Minuten abgewrorfen wurde. Das Vorhandensein von Mg unterliegt keinem Zweifel — die Wimpern arbeiten gut und ein Schlagen derselben läßt sich noch nach Verlauf von 235 Minuten erkennen. Während der 314 Beobachtungs- minuten wurden 423 Kontraktionen, im Durchschnitt 1,4 Kontraktionen pro Minute gezählt, was dem Calciumtypus, der unsrer Hypothese nach von andren Ionen (SO4) verdunkelt wird, entspricht1). Die Ergebnisse unsrer Analyse lassen sich durch folgende Tabelle veranschaulichen (S. 418). Ich hatte die Absicht, die in der letzten Kolumne dieser Tabelle zusammengestellten Angaben durch eine chemische Analyse zu kontrol- lieren. Bei der unbedeutenden Menge einer jeden Salzsorte, die mir zur Verfügung stand, erwies sich dies als schwer ausführbar. Die Unterschei- dung von unbedeutenden Mengen von Mg und Ca ist bei weitem keine leichte Aufgabe. Nachdem ich mich daraufhin mit einigen Chemikern beratschlagt hatte, beschloß ich deshalb von meinem Vorhaben abzustehen. Doch wenn ohne Kontrolle die Genauigkeit der chemischen Analyse des Kochsalzes mit Hilfe meiner Methode fraglich erscheinen kann, so kann wohl die Tauglichkeit der letzteren zur physiologischen Analyse kaum angezweifelt werden. Die oben besprochenen Experimente be- 1) Anmerkung beim Druck. Nach den mir von der Fabrikverwaltung liebens- würdig mitgeteilten Resultaten der chemischen Analyse ist der Ca-Gehalt in Sei Cerebos wirklich auffallend groß; Mg und S04 sind auch vorhanden. 418 N. K. Koltzoff weisen augenfällig genug, daß die verschiedenen Kochsalzsorten eine ganz verschiedene Wirkung auf die lebende Zelle ausüben: in der Lö- sung des einen Salzes bleiben die Zoothamnien weniger als eine halbe Stunde, in einer andern über 6 Stun- den am Leben; in einem Falle büßen die Wimpern, sobald sie mit dem Salz in Berührung kommen, ihre Arbeitsfähigkeit ein, im andern schlagen sie stundenlang. Die be- sprochenen Salzsorten lassen sich in zwei Gruppen einteilen: zu der ersten gehören die Salze, deren Lösungen sich der für die Vorti- cellen »physiologischen« nähern und welche außer einem genügenden Quantum Mg und Ca wahrscheinlich noch andre Ionen enthalten (C,D, G und H). Die andre bilden die übrigen vier Salzsorten (A, B, E und F); diese Salze halten die Flimmerbewegung der Wimpern auf, sind entweder arm an Mg, oder enthalten dieses Ion garnicht; zu dieser Gruppe gehören auch die ge- nügend Ca enthaltenden (E), die Ca- armen (B), oder selbst nur Spuren von Ca aufweisenden Salz- sorten, wie das Salz A, das dem che- misch reinen NaCl nahekommt. Die Unterschiede in den Koch- salzsorten werden sowohl durch den Fundort, als auch vom Rei- nigungsverfahren bedingt. Das vom physiologischen Gesichtspunkt aus so überaus wichtige Mg wird nach Möglichkeit entfernt, damit das Salz nicht feucht wird, und auf Studien über die Gestalt der Zelle. III. 419 diese Weise werden häufig die überaus wichtigen Vorzüge des rohen, ungereinigten Salzes ganz aufgehoben. Wir haben natürlich noch keineswegs die Berechtigung die für die Vorticellinen gewonnenen Resultate auch für andre Zellen, z. B. für die des Menschen, in Anwendung zu bringen; möglicherweise üben die Ca-, Mg- u. a. Ionen auf die Erythrocyten des Menschen eine ganz andre Wirkung aus als auf die Vorticellen, doch ist es wohl kaum zweifelhaft, daß die Wirkung der verschiedenen Kochsalzsorten auch in diesem Falle jedenfalls eine verschiedene sein muß. Die Physiologen und Ärzte sollten nicht glauben, es genüge das chemisch reine NaCl durch Kochsalz zu ersetzen, um eine »physiologische« Lösung zu erhalten. Es ist wichtig die passende Salzsorte zu wählen, denn der Unterschied zwischen dem französischen Tischsalz und dem Köhlerschen Moskauer Salz ist ein sehr bedeutender. Überhaupt harrt die Frage von der Einführung von NaCl-Lösung oder Kochsalz in die Blutgefäße des Menschen einer eingehenden Nachunter- suchung, die zweifellos von vielen Physiologen bereits angestellt wird. Das zweckentsprechendste Verfahren bei dieser Untersuchung bestände wohl in einem Studium der Wirkung der verschiedenen Ionen auf bestimmte Zellen des menschlichen Organismus und die Ausbildung einer Methode ziun Studium dieser Wirkung auf die Erythro- und Leucocyten, die Sper- matozoen und das Fimmerepithel der verschiedenen Wirbeltiere zwecks Erzielung von ähnlichen Zahlenreihen, wie sie oben für die Vorticellen angegeben sind, scheint mir ein durchaus erreichbares Ziel. Das Studium der Wirkung dieser Ionen auf ganze Organe — Muskeln, Nerven — ergibt ein viel komplizierteres und weniger anschauliches Bild. Schluß. Wenn ich eben die Ergebnisse meiner Untersuchungen über die Kon- traktilität des Vorticellinenstiels der Öffentlichkeit übergebe, so betrachte ich dieselben doch noch keineswegs als abgeschlossen. Ich sah mich genötigt meine Experimente zu unterbrechen, ohne zu wissen, wann sich die Umstände so günstig gestalten werden, daß ich an eine Fortsetzung derselben denken kann. Es erschien mir deshalb angebracht, die von mir erzielten Resultate zu veröffentlichen, da sie auch in diesem unvoll- ständigen Zustande von Interesse sind. Doch zweifle ich keinen Augen- blick daran, daß sich an demselben Objekt und mit denselben Unter- suchungsmethoden reiche, einen tieferen Einblick in das Wesen der Kontraktilitätserscheinungen gestattende Resultate erzielen lassen. Schon eine einfache Vennehrung der Anzahl von Experimenten (z. B. mit Ca- Ionen in NaCl-Lösungen bei äußerst schwacher Konzentration zwischen 420 N. K. Koltzoff 0,001- und 0,0001-no. Ca) würde detailliertere und genauere Kurven ergeben. Zu wichtigen Resultaten müßte auch ein eingehendes Studium der Wir- kung der verschiedenen, im Seewasser enthaltenen Anionen und der Wirkung komplizierterer Kombinationen von Ionen des Seewassers, als die von mir untersuchten führen. Es gälte zu verfolgen, welchen Ein- fluß die Entfernung des einen oder andern Ions aus dem Seewasser ausübt, wie dies Herbst in seinen Experimenten mit der Entwicklung des See- igeleies in künstlichen Medien tut. Dabei ist es keineswegs notwendig, sich ausschließlich auf die im Seewrasser vorhandenen Ionen zu beschränken ; es muß im Gegenteil der Einfluß der verschiedenartigen Elektrolyten und Anelektrolyten nach Möglichkeit erschöpfend erforscht werden, ebenso wie der Einfluß der Temperatur auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Äußerst interessant wräre es, die entsprechenden Experimente mit Süßwasser an- zustellen, welches natürlich reicher an Ca- und Mg-Ionen ist als viele der von mir untersuchten Lösungen. Die von mir angewandten Me- thoden lassen sich noch sehr vervollkommnen; schon bei Benutzung von exakter destilliertem Wasser würde eine wesentliche wichtige Fehler- quelle wegfallen; eine gleichmäßige Temperatur ist ebenfalls von großer Bedeutung: alle meine Experimente wurden bei einer zwischen 20 und 25° C schwankenden Temperatur ausgeführt. Es könnte scheinen, daß der von mir für Zooihamnium geschilderte und den meisten meiner Experimente zugrunde liegende Zerfall des Kino- plasmas in Tropfen eine Ausnahmeerscheinung darstellt und deshalb einer weitgehenden allgemeinen Bedeutung entbehrt. Ich bin jedoch im Gegen- teil davon überzeugt, das dies nicht der Fall ist und daß wir es hier mit einer Erscheinung zu tun haben, die sich in der einen oder andern Weise in sämtlichen kontraktilen Fasern und vor allen Dingen in den Fibrillen vieler glatter Muskelfasern erzielen läßt. So erscheint es mir zum min- desten wahrscheinlich, daß die kontraktilen Fibrillen der Muskelzellen von Ascaris, in denen R. Goldschmidt (Arch. f. Zellf. Bd. IV. 1909) keinerlei Struktur entdeckt, tatsächlich strukturlose Säulen flüssigen Kinoplasmas darstellen, die eine bestimmte Form dank den sie um- spinnenden GoLDSCHMiDTschen Skeletfasern bewahren; diese meine Vor- aussetzung basiert auf den Abbildungen Apathys (Zeitsehr. für wiss. Mikr. Bd. X, Tab. III), wto diese Fibrillen ganz ebenso in Tropfen zer- fallen sind, wie das Kinoplasma des Vorticellenstiels. Einen ähnlichen Zerfall des Kinoplasmas kontraktiler Fasern in Tropfen, die dank der Skeletfaser eine regelmäßige Kette bilden, hatte ich Gelegenheit im Schwanz verschiedener Spermien zu beobachten und ich bin überzeugt, daß die Erforschung des Einflusses der verschiedenartigen Ionen auf die Studien über die Gestalt der Zelle. III. 421 Spermien durch reiche Resultate im Sinne der Aufklärung der Kontrak- tilitätserscheinungen gekrönt sein wird. Die Wimpern des Flimmer- epithels sind ihrer geringen Größe wegen weniger der Untersuchung zu- gänglich als der Spermienschwanz, doch ist auch hier das Vorhandensein eines festen Skelets und flüssigen Protoplasmas eine längst nachge- wiesene Tatsache; an gewissen Objekten gelang es mir, zwei Protoplasma- arten zu unterscheiden — das Thekoplasma und das kontraktile Kino- plasma, welches unter gewissen Umständen in eine Reihe durch den Skeletfaden zusammengehaltener Tropfen zerfällt. Die komplizierte Struktur der quergestreiften Muskelfaser scheint mir in erster Linie durch den komplizierten Bau ihres festen Skelets bedingt zu werden, welches an und für sich nicht kontraktil ist, jedoch durch seine Elastizität die Form der Kontraktion bedingt. In diesem Skeletgerüst sind die von Thekoplasma umgebenen Tropfen flüssigen Kinoplasmas verteilt. Infolge einer solchen Verteilung erreicht die Ober- fläche des kontraktilen Kinoplasmas bei geringem Volumen ungeheure Dimensionen. Die einzelnen Kinoplasmatropfen sind bei gestreckter Faser, dank den elastischen Eigenschaften des Skelets, in die Länge ausgezogen; bei Erhöhung der Oberflächenspannung nähern sie sich alle der Kugelform, was die Kontraktion der ganzen Faser zur Folge hat. Die Experimente J. Loebs und seiner Schule haben nachgewiesen, daß im Kontraktionsprozeß der quergestreiften Muskelfasern die Ortsver- änderung der Na-. K-, Mg- und Ca-Ionen eine wesentliche, ja ausschlag- gebende Bedeutung hat. Ich denke, es ließe sich ein solches Objekt ausfindig machen und solche Experimentierungsmethoden ausarbeiten, daß sich die hier angedeutete Hypothese über das Wesen der Kontrak- tilität auch an der quergestreiften Muskelfaser kontrollieren ließe. Die Auffassung, die ich hier als Arbeitshypothese zum Studium der Kontraktilitätserscheinungen vorlege und die in gewissen Beziehungen den Anschauungen Bernsteins, J. Loebs, T. Robertsons, Macdonalds u. a. nahe kommt, besteht in folgendem. Gleichviel, ob war es mit dem Stiel einer Vorticelle, einer Wimper, einem Spermienschwanz, einer glatten oder quergestreiften Muskelfaser zu tun haben, in allen diesen Fällen wird die Form der Kontraktion durch das für jeden einzelnen Fall typische feste Skelet bestimmt, durch welches die ungeordnete Kontraktion des flüssigen Kinoplasmas in eine geordnete Bewegung verwandelt wird. Die Ursache der Kontraktion liegt in der Steigerung der Oberflächen- spannung zwischen Kino- und Thekoplasma, was ein Kleinerwerden der Oberfläche, d. h. die Annäherung der mehr oder weniger gestreckten Kinoplasmasäulen der Kugelform zur Folge hat. Umgekehrt strecken Archiv f. Zellforschung. VII. 28 422 N. K. Koltzoff sich die Kinoplasmatropfen bei Herabsetzung der Oberflächenspannung und nehmen die eine oder andre Gestalt an in Abhängigkeit von den Elastizitätseigenschaften des Skelets. Die Veränderung der Ober- flächenspannung des Kinoplasmas steht mit der x\dsorption der einen oder andern Stoffe, in erster Linie der Ionen der Alkalien und Erdalkalien in engstem Zusammenhänge. Die Oberflächenspannung sinkt bei positiver Adsorption von Ca und Mg und steigt, wenn diese Kationen von der Ober- fläche des Kinoplasmas dadurch extrahiert werden, daß sie im Theko- plasma irgend inaktive (nicht dissoziierbare oder unlösliche) Verbindungen eingehen. Der letztere chemische Vorgang, durch welchen das Ca und Mg von der Oberfläche extrahiert werden, hat eine Erhöhung der Oberflächen- spannung und folglich einen gewissen Energieverlust zur Folge: wir haben es hier folglich mit einer exothermischen Reaktion, wahrscheinlich wohl mit einem Oxydationsprozeß, zu tun. Auf diese Weise wird die chemische Energie dieses Prozesses durch Vermittlung der Oberflächenenergie in die mechanische Kontraktionsenergie verwandelt. Das Kinoplasma ist eine der Kontraktilitätsfunktion speziell ange- paßte Protoplasmaart. Im elementarsten Sinne verfügt ein jedes flüssiges Protoplasma ebenso wie ein jeder Flüssigkeitstropfen über eine gewisse Kontraktilität, da die Gestalt eines jeden Tropfens unter dem Einfluß von Schwankungen der Oberflächenspannung Veränderungen erfährt. Die spezielle Anpassung des Kinoplasmas an die Kontraktionsfunktion besteht darin, daß die Oberflächenspannung dieser Flüssigkeiten besonders weiten Schwankungen unterworfen ist, wodurch die Kontraktionsenergie ganz besonders anwächst. Eine solche Anpassung des Kinoplasmas an die Kontraktilität kann die verschiedenartigsten Richtungen einselilagen und es ist leicht denkbar, daß wir es bei den verschiedenen Alten von kontraktilen Zellen in jedem einzelnen Falle mit einer besonderen Alt von Kinoplasma zu tun haben. Diese Differenzierung des Kinoplasmas ist eine hauptsächlich, wenn nicht ausschließlich chemische. Es liegen keinerlei Gründe vor, dem Kinoplasma irgend speeifisehe Struktur zu- zuschreiben: oben (Experiment 2 — 4, S. 360 — 361) wurde bereits nach- gewiesen, daß der normale Kontraktionscharakter des vacuolisierten Protoplasmas zu der ENGELMANNsehen Theorie der kontraktilen Ino- tagmen völlig im Widerspruch steht. Doch schon die Vacuolisierung des Kinoplasmas macht den Gedanken wahrscheinlich, daß wir es nicht mit einer homogenen Flüssigkeit, sondern mit einer Mischung zweier Flüssigkeiten mit einer Emulsion zu tun haben. Möglicherweise besitzt das Kinoplasma in diesem Falle eine Wabenstruktur, wenn es mir auch nicht geglückt ist eine solche zu entdecken. Studien über die Gestalt der Zelle. III. 423 Die Funktion des Thekoplasmas, d. h. des das Kinoplasma umgeben- den Protoplasmas, besteht in der Aufrechterhaltung des Stoffwechsels im Kinoplasma und vor allem an der Oberfläche desselben. Aus dem Theko- plasma werden an der Oberfläche des Kinoplasmas Ca, Mg und andre bathotone, die Oberflächenspannung herabsetzende, Stoffe adsorbiert. Augenscheinlich spielt sich gerade im Thekoplasma der chemische Prozeß ab, der die Extraktion der bathotonen Stoffe von der Oberfläche des Kinoplasmas veranlaßt und die Kontraktion hervorruft. Von den chemischen Eigenschaften des Kino- und Thekoplasmas, gleichwie von den Bedingungen, denen sie sich anpassen, hängt in einem jeden einzelnen Falle ab, welche Stoffe bathoton, d. h. als solche wirken, deren Austausch die Kontraktilität bedingt. Wir haben gesehen, daß für den Vorticellinenstiel das Ca als normaler bathotoner Stoff wirkt; für die Yorticellinen wimpern ist dieser Stoff augenscheinlich Mg. Es wäre keineswegs unwahrscheinlich, wenn in andern Fällen andre Kationen oder überhaupt andre Stoffe dieselbe Rolle spielen würden, wenn auch dem Ca und Mg in dieser Beziehung eine weitverbreitete Be- deutung zukommt. Als Folge einer Anzahl von Kontraktionen des Kinoplasmas muß es in der Zelle, wenigstens in vielen Fällen, zu einer Anhäufung der einen oder andern Ca-, bzw. Mg-Verbindungen kommen. In der Tat ist eine Anhäufung unlöslicher Ca-Verbindungen in der Zelle eine weit verbreitete Erscheinung. In vielen Fällen tritt das sich ablagernde Ca als beständiges Skelet auf, während es in andern nur zu einer zeitweiligen Ablagerung von unlöslichen Salzen kommt und dieselben bei Wechsel der Bedingungen aufgelöst oder aus der Zelle ausgeschieden werden: wir haben oben bereits auf die sogenannten excretorischen Kristalle vieler Infusorien hinge- wiesen, von denen das Protoplasma bald strotzt, während sie bald ganz verschwinden. Möglicherweise ließen sich mit Hilfe derselben Methoden, deren wir uns beim Studium der Kontraktilität der Yorticellinen bedient haben, auch diese Erscheinungen des Auftretens und Verschwindens der excretorischen Kristalle entziffern. Natürlich wäre dies eine äußerst dankbare Aufgabe: die Lösung derselben würde möglicherweise einiges Licht auf gewisse pathologische Störungen im Leben vieler Zellen, vor allen Dingen derjenigen des menschlichen Körpers, werfen (Arteriosclerose, Rachitis, Gicht usw.). 28* Über Kernbrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. Von M. v. Derschau (Auerbach-Hessen). Mit Tafel XXXI— XXXIII. I. Einleitung. Der Austritt ungelöster organischer Substanzen aus dem Zellenkn wird heute noch im allgemeinen zu den selteneren Fällen der Stoffwechsel- vorgänge zwischen Kern und Plasma gerechnet. Das Normale dagegen sei ein Stoffaustausch in gelöster Form auf dem Wege der Diffusion. X k m ec1) läßt das Ausstößen ungelöster Stoffe in den Riesenzellen der Het*rodero- Gallen insofern als eine Art Stoffwechsel gelten, als hierdurch ein ('her- gang von Nährmaterial aus der Nährpflanze in den Parasiten statt- findet. Immerhin hält der Autor diesen Vorgang für ungewöhnlich, da er durch die herrschenden pathologischen Umstände bedingt « i. Die Annahme einer Diffusion gelöster organisierter Substanz beruht auf der Voraussetzung einer den Kern vom Plasma trennenden stabileren Scheidegrenze, der Kernmembran. Die Frage, ob eine solche existiert oder nicht, ist heute noch ein strittiger Punkt wie in den SOer Jahren des vorigen Jahrhunderts2 3). Auf Grund neuerer Untersuchungen :!) und eigner, scheint es mir wohl als sicher zu gelten, daß in den Fällen, w D Zu vergleichen die zusammenfassenden Darlegungen von Xemec I'h> Problem der Befruchtungs Vorgänge« usw. Berlin 1910. S. 272 — 96. 2) Die von Stauffacher hierüber zusammengestellte Literatur wolle man in seiner Abhandlung »Beiträge zur Kenntnis der Kernstrukturen«, Zeitschr. f. wiss. Zoo,. Bd. XCV. Hft. 1. 1910, vergleichen. 3) Stauffacher 1. c., Knoul. »Bestehen direkte mit unseren heutigen Füll- mitteln darstellbare Verbindungen zwischen Kern und Cytoplasma?« Kin Beitr.ig z. Morph, u. Physiol. usw. (Zeitschr. f. wiss. Zool. Bd. XCV. Hft. 1. 19üü. Über Kunbviicken und Kenisubstanz in pflanzlichen Zellen. 425 scharf markierte Grenzen zwischen Kern und Plasma zu sehen waren, dieselben durch gewisse Fixiermittel künstlich hervorgerufen wurden, infolgedessen eine Scheinmembran vorgetäuscht werden konnte. Eigne Studien ließen mich im Jahre 19041) für das Vorhandensein direkter organisierter Stoffwechselbahnen zwischen Kern und Plasma eintreten. Dieser Überzeugung bin ich bis heute treu geblieben. Wenn ich die Mem- 1 iran frage damals noch in suspenso ließ, neigte ich jedoch dazu, eine perforierte Scheidegrenze anzunehmen. — Die fesselnden Beobachtungen Stauffachers2) an tierischen und pflanzlichen Zellen über die Existenz von »Kernbrücken« sowohl zwischen Kern und Plasma, als auch zwischen den Nucleolen und dem Kerngerüst •rinnern mich an eine kürzere Abhandlung des Autors aus dem Jahre 1903=*). w elche den jetzt so ausführlich behandelten Gegenstand in kleine- ••m Einrisse skizzierte. Seit dieser ersten Veröffentlichung Stauffachers festigte sich in mir die Überzeugung von ganz bestimmten Transportwegen dir Krrnsubstanz. Als ich im Jahre 19064) Beobachtungen über das Ver- halten von Linin zum Chromatin publizierte, wurde auf Stauffachers Publikation hin der Plan gefaßt, einige Wandbelege von Frittülaria iinperiuli.x photographieren zu lassen. Die Aufnahmen gelangen ziemlich gut und lieferten Bilder, welche besonders die »äußeren Kernbrücken« recht gut erkennen ließen. Ich habe mich nun entschlossen, vorliegender Abhandlung einige photographische Aufnahmen zum Nachweise der Brücken beizugeben. Wenngleich schon dem unbewaffneten Auge erkenn- bar, wird man sich doch vorteilhaft einer schwachen Lupe bedienen. Die Verbindungsstücke, welche den »Hof« in der Umgebung des Kernes durch- setzen. sind bisweilen nur schattenhaft, weil sie in einer tieferen optischen Ebene liegen. Der Vervollständigung halber konnten Zeichnungen nicht umgangen werden, doch wurde bei der Wiedergabe der jedesmaligen Strukturen möglichste Objektivität angestrebt. In einer Abhandlung ans dem Jahre 19085) widmete ich dem Austritt von Chromatin aus dem Kern besondere Berücksichtigung und beschrieb feine, den »Hof« durch - setzende Fädchen, welche die außerhalb im Plasma liegenden chromidialen 1 1 Wanderung nucleolarer Substanz während der Karyokinese usw. (Ber. Deutsch. Bot. Ges. lid. XXII. Hft. 8. 1904). *) I. c. :1i Einiges über Zell- und Kemstrukturen (Sonderabdr. a. Zeitschr. f. wiss. Zool. lid. I, XXIII. Hft. 3. 1903). 4) Uber Analogien pflanzlicher und tierischer Zellstrukturen (Beih. bot. Cen- tralbl. XXII. 2. 1907). ®i Beiträge zur pflanzl. Mitose, Centren, usw. (Sep.-Abdr. Jahrb. f. wiss. Bot. XLYI. 1. 1908. S. 106.) 426 M. v. Derscliau Körner mit den Chromosomenschleifen verbinden1). Diese Verbindungs- stücke, also mit Stauffachers Brücken identisch, erschienen mir bei der Chromatinauswanderung von Bedeutung. Allerdings legte ich damals das Hauptaugenmerk auf die basisch sich verhaltende Kernsubstanz, also das Chromatin schlechthin. Den acidophilen Bestandteil des Kernes berührte ich mehr oben hin. Auch Goldschmidt und Popoff2) scheinen an tierischen Zellkernen dieselben Überbrückungen wie Stauffacher und ich gesehen zu haben. Diese Autoren bemerken gelegentlich der Entwicklung der chromidialen Körner und Stäbchen (auch hier ist baso- phile Substanz verstanden) im Cytoplasma: . . . »noch bleibt aber der Zusammenhang mit dem Kerne kenntlich durch eine vermittelnde Ver- bindungsbrücke«. Die Beobachtung von Jcrgensen3), daß es ihm ge- lungen sei, ». . . eine Art von Fortsetzung des außerhalb des Kernes liegenden Chromidialstranges in das Innere des Kernes« festzustellen, kann vielleicht auch auf Brücken zurückgeführt werden, beziehungsweise auf die intranuclearen »achromatischen« Bahnen des Kernes. Allerdings hat Jörgensen diese Verbindung nur einmal beobachten können. W. Knoll4) hat bei den polymorphkernigen Leucocyten des Blutes und des roten Knochenmarks gesunder und kranker Menschen schon bei lebenden Zellen die äußeren Kernbrücken als feine Fäden ohne Grenze gegen den Kern hin abtretend, gesehen. Leider konnte ich einen Einblick in die Originalabhandlung des Autors nicht gewinnen, so daß ich auf das Referat der Arbeit angewiesen war. Jedenfalls drängten die Beob- achtungen Stauffachers und Knolls zu weiteren vergleichenden Studien an Pflanzenzellen. Im großen und ganzen bestätigen die gewonnenen Ergebnisse die Beobachtungen der Autoren auch für das Pflanzenreich. II. Eigne Beobachtungen. a) Technisches. Um einwandfreie Präparate zu erhalten, wurde überall da. wo es anging, lebendes Material zur Kontrolle benutzt. Für Schnittpräparate eignete sich 99y2%iger Alkohol und die verbesserte !) Man stoße sich nickt an dem Ausdruck »Chromatinkom«, es können ebensogut Tröpfchen einer labileren Masse sein. 2) »Die Karyokinese der Protozoen usw. (Abdr. a. Arch. f. Protistenk. VIII. S. 329. 1907). 3) »Beiträge zur Kenntnis der Eibildung, Reifung, Befruchtung usw. (Arch. f. Zellforsch. 4. 1910). 4) Bestehen direkte mit unseren Hilfsmitteln darstellbare Verbindungen zwischen Kern und Cytoplasma?«. (Ref. i. Centralbl. f. allgemein, und experiment. Biol. Bd. I. 11—12. 1910). Über Rembrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. 427 CAKNOY-Mischung zur Fixierung am besten. Die Gefahr also, daß Arte- facte als organisierte Bestandteile der Zelle beschrieben werden konnten, konnte als eliminiert angesehen werden. Die einzige Veränderung, die ich infolge der Abtötung beobachtete, machte sich in einer geringen Verengerung oder auch Erweiterung des Kernhofs geltend. Diese Alteration konnte jedoch den organischen Zusammenhang der einzelnen Teile nicht schädigen. Gefärbt wurde besonders mit Ehrlich-Biondi- scher Mischung sowie mit Eisenhämatoxylin, Kongorot bzw. Eosin- Toluidinblau eignet sich wegen der scharfen Differenzierung der Granula also der basichromatischen Körnchen, ebenfalls vorzüglich. Ehrlich- BiONDi-Färbung hervorragend zur Differenzierung der Kernsubstanzen, gab hier und da Versager. Dies liegt jedoch nur an der nicht ganz sorg- fältigen Vorbehandlung des Materials. Die Güte des BEXDAschen Eisen- hämatoxylinverfahrens mit Kongonachfärbung, welche auch G. Eisen1) bei Oocyten anwendete, lernte ich schon früher für Pflanzenzellen schätzen. Außer den zahlreichen Beobachtungen in vivo wurden auch intravitale Färbungen mit Neutralrot und 2%iger Methylenblaulösung vorgenommen. Trotz mancher Vorzüge lassen aber derartig behandelte Präparate doch die gewohnte Schärfe vermissen. — Zum Studium eigneten sich besonders Epidermen und protoplasmatische Wandbelege, weil sie der Mißhandlung von Messer und Paraffin nicht ausgesetzt zu werden brauchten. Jedoch wurden auch sorgfältig behandelte Serienschnitte in die Beobachtungen einbezogen. Ferner gelangten Embryosackanlagen, somatische Zellen, Pollenzellen zur Beobachtung. b) Zellen im Ruhezustände. Beobachtet man bei sehr starker Vergrößerung lebende ruhende Zellen, so läßt sich stets bei richtiger Ein- stellung des Mikroskops ein mehr oder weniger lichtbrechender Hof um den Kern wahrnehmen, der sich deutlich von dem meist sehr feinwabigen Plasma abhebt (Fig. 3- — 4). Die Kontur des Kernes ist unterbrochen und besitzt keine Spur einer kontinuierlichen Grenze gegen den Hof hin. Die Rundung wird von schattiert erscheinenden Chromatinkörperchen und helleren Partien gebildet, welche zwischen den ersteren liegen. Die Anordnung der dunkler erscheinenden Chromatinkörner zeigt einen ziemlich regelmäßig radialen Verlauf auf den Nucleolus hin. Unterein- ander sind sie durch das Kerngerüst verbunden, auch die Größe ist ziem- lich dieselbe. Nie konnte ich Verschmelzungen dieser chromatischen Körperchen in vivo beobachten, dagegen häufig in fixierten Präparaten, 1) The spermatogenesis of Batrochoseps, polymorphous cells etc. (Joum. of morph. Vol. XVII. 1900). 428 M. v. Derschau wo infolge quellender Eigenschaften der Fixierungsflüssigkeit leicht »Verklumpungen« eintreten können. Ich erinnere hier an die artifizieren- den Wirkungen der Sublimat enthaltenden Einlegeflüssigkeiten. Die radiäre Anordnung der Chromatinzüge kann durch ebenerwähnte Ver- klumpungen völlig gestört werden. Die Fühlung dieser Chromatinzüge mit dem Nucleolus wird durch »innere Brücken« hergestellt, welche ebenfalls einen Hof durch queren. Auf diese Weise erhält der Nucleolus in lebenden Zellen ein sternförmiges Äußere. Am deutlichsten tritt diese radiäre Anordnung in Kernen mit einem Nucleolus hervor und zumal, wenn dieselben rund sind. Ziemlich parallel mit den Chromatinzügen laufen nun stark lichtbrechende intranucleare Bahnen, die ebenfalls nach dem Kerninnern zu auf den Nucleolus orientiert sind. Diese hellen Züge treten am Kernrande zwischen zwei flankierenden Chromatinkörnern mit einer konisch sich verjüngenden Spitze durch den äußeren Hof hindurch und enden stets auf den Scheitel zweier Wabenwände des Plasmas. Hier kann man stets ein basophiles Körnchen beobachten. Der Kern ist daher mittels dieser Brücken gewissermaßen im Plasma suspendiert, und auf diese Art mit seiner ganzen Oberfläche in innigem organischem Zusammenhänge mit ihm. Stellt man auf verschiedene optische Ebenen ein, so kommen nach und nach eine ganze Anzahl solcher Überbrückungen zum Vorschein. Auf Schnittpräparaten sieht man nur die Brücken, welche gerade in die Schnittfläche fielen (Fig. 3, 5, 6). Sind nun mehrere Nucleolen im Kern vorhanden, wie z. B. bei Fritillaria im - perialis, so tritt die konzentrische Anordnung der Chromatinzüge, wie die der zwischen ihnen liegenden intranuclearen helleren Bahnen nicht so deutlich hervor. Jedoch kann man in den Territorien des Kernes, wo ein Nucleolus liegt, die Richtung der Chromatin- und der helleren Züge auf diesen erkennen. Für die Individualitätslehre der Chromosomen scheint mir dieser Umstand nicht unwesentlich zu sein. — An oblongen und runden Kernen laufen die Brücken auch manchmal schief durch den Hof (Fig. 11). Das »Kernbrückenendkörnchen« war an lebendem Materiale jedoch nicht immer zu sehen, vrohl aber stets an fixiertem. Die- selbe Beobachtung machte auch Kxoll1). Einseitige Tinktionen z. B. mit Eisenhämatoxylin lassen nun die helleren intranuclearen Bahnen ungefärbt, und sie erscheinen deshalb wie »ausgespart«, wie Knoll treffend bemerkt. Hierdurch entsteht ohne Zweifel eine unrichtige Auffassung über die Natur dieser »achromatischen« Teile des Kernes. Gute Doppelfärbungen, z. B. EHRLicH-BioNDi-Tinktion, zeigen diese achromatischen Bahnen D 1. c. S. 375. Über Kernbrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. 429 schön rot gefärbt, reagieren also auf den sauren Farbstoff, und kennzeichnen sie als ziemlich derbe massige Stränge. Man erhält auf diese Weise ein sehr anschauliches Bild von der Verteilung der beiden Kernsubstanzen in der Zelle. Die acidophile Substanz füllt das Innere der Nucleolen, gelangt auf das Kernreticulum und die intranuclearen Bahnen mittels der inneren Brücken, tritt in die äußeren Brücken über und gelangt von dort auf die Wände der Plasmawaben. Das Plasma färbt sich nach und nach acidophil. Basophil ist die äußere Schicht der Nucleolen, von dort gelangen basophile Körnchen auf das Kernreticulum, setzen sich gelegent- lich an den Kreuzungspunkten derselben fest und gelangen auf dem Wege der oxychromatischen Bahnen ebenfalls ins Plasma. Mit Stauffacher dürfen wir wohl annehmen, daß die basophil sich verhaltenden »Mikro- somen« des Plasmas der äußeren Schicht des Nucleolus entstammen. Daß das Oxychromatin des Plasmas identisch mit dem der Nucleolen ist, dürfte wohl sicher sein. Schon die nach den Plasmawaben hin sich konisch verjüngenden Brücken lassen mit diesem Autor ein Abströmen des Oxy- chromatins vom Kerninnern aus annehmen (Fig. 1, 8, 9, 10, 16). Bis- weilen gestatten es günstige Umstände, den Verlauf der acidophilen Sub- stanz vom Nucleolus bis zum Plasma ununterbrochen zu verfolgen. Stets kann man ein basophiles Körnchen an der Spitze der Brücke beobachten, Passiert gerade viel basisch sich verhaltende Kernsubstanz die Brücken, sowohl äußere wie innere, so färben sie sich mischfarben. Bisweilen schien es mir, als ob auch der Wabeninhalt des Plasmas acidophil reagierte, wenigstens der Färbung nach zu urteilen. Dasselbe ist von Stauffacher1) an der Umgebung des vegetativen Kernes der Pollenkörner von Lilium aoceum beobachtet worden. Die Färbung des Wabeninhalts des Plasmas mit oxychromatischer Substanz deutet auf eine völlige Durch- dringung desselben mittels zartester Fäserchen (vgl. daselbst die Fig. 54, 60, 62, 66, 79). Schon früher hatte ich über den Verteilungsmodus von Linin und Chromatin bei der Entstehung der Karyomeriten in dem Wandbelege von Fritillaria imperialis berichtet2). Zunächst prävaliert das Oxychromatin. Es häufte sich an einigen Knotenpunkten des Kerngerüstes an und bildete Lininkomplexe, also größere und kleinere Grundlagen der Nucleolen. Diese Grundlagen, von Eisex3) auch »Linosomen« genannt, vereinigen sich zu dem echten Nucleolus. Auf diesem scheidet sich dann erst das D 1. c. Fig. 29, Taf. II. 2) Über Analogien pflanzl. und tier. Zellstrukturen. (Beih. bot. Centralbl. XXII. 2. 1907.) 430 M. v. Derschau basophile Chromatin ab, das dann in der oben geschilderten Weise auf Kerngerüst und Plasmawaben verteilt wird. — Das Abströmen chroma- tischer Substanz aus dem Karyosom (Nucleolus) in den Kern in Form »schlierender« Fäden, beschreibt Moroff1) für junge Entwicklungs- zustände des Parasiten Aggregata legen. Ob nun diese Fäden vorwiegend oxychromatischer oder basophiler Natur sind, bemerkt der Autor zwar nicht, vielleicht, weil er eine scharfe Unterscheidung dieser beiden Sub- stanzen des Kernes nicht fiir zulässig hält und eben nur eine Substanz annimmt, die je nach den obwaltenden Bedürfnissen bald sauere bald basische Eigenschaften annimmt. Jedenfalls geht aus den sorgfältigen und umfangreichen Untersuchungen Moroffs hervor, daß in den Wachs- tums- und Reifungsperioden junger Aggregaten das Oxy chromatin von hervorragender Bedeutung ist. Innere Kernbrücken, vom Karyosoma ausgehend, gibt der Autor nicht an. beschreibt jedoch Kanäle der basichromatischen Rindenschicht desselben, durch welche die schlierende Masse abströmt. In Fig. 15 und 17 seiner Abhandlung lassen sich jedoch brückenartige Fortsätze vermuten. Angesichts der vorliegenden Tat- sachen glaube ich, mich dahin zusammenfassen zu können, daß dem Stoffaustausch zwischen Kern und Plasma bestimmte Bahnen dienen, auf welchen die Kernsubstanzen nach dem Orte ihrer Bestimmung gelangen können. Eine Kernmembran im hergebrachten Sinne dürfte unter solchen Umständen nicht nur völlig überflüssig erscheinen, sondern wie Knoll2) treffend bemerkt, geradezu ein Hemmnis bedeuten. Nach meiner Auffassung der Dinge dürfte deshalb die bisherige An- schauung vom Wesen des Kernes und seinem Verhalten zum Plasma dahin eine gewisse Verschiebung erfahren, daß man den Kern als einen bestimmten Plasmabezirk anzusehen hätte, der allein imstande ist, die beiden Chromatinarten hervorzubringen. Schon oben wurde bemerkt, daß die acidophile Substanz auch die Waben des Plasmas selbst durch- tränkt. Dies Phänomen ist mir schon früher an Wandbelegen von Fritil- laria aufgefallen3). Plasma und acidophile Kernmasse durchdringen sich derartig, daß bei allen sich abspielenden Lebensprozessen der Pflanzen- zelle die Funktion der sogenannten »plasmatischen Grundsubstanz« nicht mein- festzustellen ist. Man gewinnt zum mindesten den Eindruck, daß dem sauer sich verhaltenden Bestandteile des Kernes, dem Nuclein, eine !) Die bei den Cephalopoden vorkommenden Aggregata-Aiten usw. (Sep.-Abdr. a. Arcli. f. Protistenkunde. Bd. XI. 1908. S. 29). 2) 1. c. S. 375. Über Kernbrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. 431 Hauptrolle, wenn nicht die Hauptrolle bei allen vitalen Vorgängen in der pflanzlichen, wie der tierischen Zelle zufällt. c) Mitotisches. In frühen Prophasen setzt die Spindelbildung in eigenartiger Weise ein. Man bemerkt eine starke Anhäufung Oxychro- matins in denjenigen Wandungen der Plasmawaben, welche unmittelbar das »Kernbriickenendkörnchen« einschließen (Fig. 9, 11). Die unmittel- bare Umgebung des letzteren erscheint wie der Kernhof stark lichtbrechend. Besonders klare Darstellungen dieser »rädchenartigen« Gebilde hat Stauffacher1) aus den Leberzellen des menschlichen Embryos gegeben. Diese Gebilde beobachtete ich im Jahre 1906 2) und hielt sie für Körper, die den Sphären gleichzusetzen seien. Sie erscheinen übrigens an ver- schiedenen Stellen des Kernes in frühen Prophasen und lassen infolge ihrer starken Lichtbrechung leicht die irrtümliche Annahme von soliden Körpern aufkommen. Diese radartigen Anfänge der Spindelanlagen sind anfangs unregelmäßig an der Kontur des Kernes verteilt. Anfangs multi- polar, werden sie bald bis auf zwei diametral gegenüberliegende Anlagen wieder eingezogen (Fig. 11, 17). Die Bildung der bipolaren Spindel geht nim durchaus nicht immer gleichmäßig von statten (Fig. 11, 19). Während die Entwicklung des einen Spindelkomplexes schon relativ vorgeschritten ist. kann der andere noch im Stadium der rädchenartigen Anfangsbildung sich befinden. Die oxy- chromatische Masse des vorgeschrittenen Spindelkomplexes beginnt seine Kontraktilität bereits auf den Kern zu äußern. Es entsteht eine flaschen- förmige Figur, die nach dem entwickelten Spindelkomplex hin ausgezogen erscheint (Fig. 11, 19). Die Zugwirkung läßt sich sehr gut an dem Ver- lauf der intranuclearen Bahnen verfolgen, welcher in seiner Pachtung mit ersterer zusammcnfällt. Da auf dem entgegengesetzten Pol noch nicht genügend Oxychromatin behufs Spindelbildung ausgetreten ist, sehen wir daselbst .auch die eben beschriebene Zugwirkung auf den Kerninhalt noch nicht. Der weitere Ausbau des Spindelkomplexes be- steht im weiteren Abströmen von oxychromatischer und basophiler Sub- stanz auf die Wabenwände des Plasmas. Die Spindelfigur besteht also meines Erachtens aus dem oxy chromatisch durch tränkten Wabenwerk des Protoplasmas, wie ja auch Stauffacher annimmt. Das definitive charakteristische Gepräge erhält dieser Komplex erst durch die kontrak- tilen Wirkungen des Oxychromatins. Besondere fibrilläre Grundlagen, aus denen sich die Spindel herausdifferenzieren könnte, sind nicht vor- U 1. c. S. 83. 2) Über Analogien pflanzl. und tier. Zellstrukturen (Beih. bot. Centralbl. XXII, 2. 1907). 432 M. v. Derschau handen. Wir haben es lediglich mit einer lokalen morphologischen Um- gestaltung der Plasmawaben durch Kontraktion des in ihnen enthaltenen Nucleins zu tun. — Die Grundlage für die Chromosomen bilden die intra- nuclearen oxycliromatischen Bahnen, welche mittels der inneren Brücken, wie bereits erwähnt, mit den Nucleolen in Verbindung stehen. Ist nun bereits genügend viel Oxychromatin auf die Plasmawaben übergetreten, so muß sich, nach meinem Dafürhalten, dessen zusammenziehende Wir- kung mittels der äußeren Brücken auch auf den Inhalt der Nucleolen äußern. Es folgt nun ein Anschwellen dieser oxychromatischen Bahnen infolge von Aufnahme der Nucleolarsubstanz. Im weiteren Verlauf der Chromosomenbildung werden die Nucleolen bis zu einem gewissen Grade resorbiert. Schnitte von Diakinesenstadien der Pollenmutterzellen zeigen häufig noch Partikel von Nucleolen, welche an den Chromosomen haften. Die früher erwähnten Chromatinzüge des ruhenden Kernes dürften in die acidophile Grundmasse der Chromosomen ohne Veränderung ein- bezogen werden. Man sieht nämlich die Anordnung der basophilen Körner in derselben Weise erhalten, wie sie im Ruhezustände des Kernes war. Die Chromosomen selbst sind von einem helleren Hofe umgeben, an den unmittelbar die Wabenstruktur ansetzt (Fig. 20). Dieser Hof wird von oxychromatisch gefärbten Brücken durchquert, welche ziemlich regel- mäßig zwischen zwei basischen Chromatinkörnern des Chromosoms ihren Ursprung nehmen. Was nun die Anordnung der Chromosomen in der Äquatorialebene der Spindel anlangt, so walten hier ohne Zweifel Zug- kräfte recht komplizierter Art. Jedoch glaube ich, wie schon oben be- merkt, daß an dem Zustandekommen der Kern platte auch die den Chromosomen anhaftenden Nucleolen beteiligt sind. Stauffaciier1) ist derselben Ansicht. Der Autor betont: »Meiner Ansicht nach dürfte die Ordnung der färbbaren Kernbestandteile zum äquatorialen Ring in allererster Linie dem Kernkörperchen zugeschrieben werden. « Die Chromosomen sind während des ganzen Verlaufs der Kerntei- lung mittels der Brücken an die Plasmawaben gefesselt, so daß von einer autonomen Fortbewegung derselben nach den Polen nicht die Rede sein kann. Vielmehr dürften sie durch das mein- und mehr sich kontrahierende Oxychromatin der Spindelanlage, mit welcher sie ja organisch verbunden sind, an Ort und Steile gelangen. Es ist also nach den Polen verlegte Nucleolarsubstanz und zwar acidophile, welche diesen Vorgang durch- führt. Strasburger2) läßt die Chromosomen durch Verkürzung der U »Einiges über Zell- und Kernstrukturen«. (Sonderabdr. a. Zeitschr. f. wiss. Zool. LXXIII. 3. S. 370. 1903.) 2) »Die Ontogenie der Zelle seit 1875«. (Progressus, I. 1907.) Über Rembrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. 433 Zugfasern infolge von nucleolarer Substanzabgabe allmählich nach den Polen gelangen. Er scheint dabei den basichromatisch sich verhaltenden Teil der Nucleolen zu meinen. Tatsächlich tritt aber auch viel acidophile Substanz in die Nachbarschaft der Spindelpole über, in Gestalt zerstreut liegender Komplexe, welche auch basophile Körner enthalten. Diese Gruppen könnte man als »Attraktionscentren« vielleicht ansprechen, (Fig. 20 — 23). In den Ana- bzw. Telophasenstadien nehmen diese oxy- basichromatischen Ausscheidungen in das Plasma stetig zu. Vielleicht herrscht eine Beziehung zwischen der Zahl der Nucleolen des Mutter- kerns und der Zahl dieser in der Umgebung der Pole sich vorfindenden Anhäufungen. Bei sich teilenden Fritillaria- Kernen, welche oft acht bis neun Nucleolen besitzen, findet sich ungefähr dieselbe Zahl dieser Ansammlungen an den Polen wieder. Funktionell möchte ich sie als ' Attraktionscentren« betrachten und sie für junge Nucleolenanlagen halten, die Grundlagen der werdenden Tochterkerne darstellend. Auf jeden Nucleolus würden dann wieder dieselbe Anzahl von Chromosomen fallen, wie im Mutterkerne. Die Neuanlagen entsprechen vielleicht den Chromatinknoten« K. Bonnevies1). Eine genaue zahlenmäßige Über- einstimmung dieser Anlagen mit den Nucleolen des Mutterkerns ließ sich leider nicht feststellen, jedoch würde der Nachweis einer solchen sehr zu gunsten der Individualitätslehre der Chromosomen ins Gewacht fallen. — Die Chromosomen verlieren im Laufe ihrer Entwicklung die unregel- mäßigen zackigen Formen und nehmen das Aussehen von Schläuchen an. Daß sie in diesem Stadium eine festere Hülle besitzen, konnte ich an Teilungsfiguren beobachten, deren Chromosomen infolge einer Pilzinfektion ihres Inhalts völlig beraubt waren, so daß nur die leeren Hüllen übrig blieben2). d) Oxychromatin und Basichromatin in Embryosackan- lagen. Gut mit Ehrlich- BioNDischer Farbstofflösung behandelte Schnitte von Embryosackanlagen färben sich intensiv rot, während in den umgebenden somatischen Zellen des Nucellus die basophile Reaktion vor wiegt. Der Gehalt an Nuclein dieser Zellen ist sehr gering. Es lag nahe, anzunehmen, daß der gewaltige Überschuß an acidophiler Substanz nur aus nächster Umgebung stammen konnte. ( Lilium Martagon , Fritil- laria imperialis.) Bei sehr starker Vergrößerung können acidophil sich färbende Brücken der benachbarten somatischen Zellkerne beobachtet U «Chromosomenstudien III«. Arch. f. Zellf. Bd. VI. Hft. 2. S. 195. Vgl. d. Fig. 3, 14, 15, Taf. X u. XI. 1910. 2) v. Dekschau, »Über Analogien pflanzl. und tier. Zellstrukturen«. (Beih. bot. Centralbl. XXII. 2. 1907. S. 175.) 434 M. v. Derschau werden, welche das Nuclein in das Plasma und von dort durch die Zell- membran in die Embryosackmutterzelle ergießen. Dies ist natürlich nur da zu sehen, wo die Embryosackmutterzelle noch in Kontakt mit den umgebenden somatischen Zellen steht. Wir werden später sehen, wie sehr dieser so selbstverständliche Punkt bei gewöhnlich sterilen Pflanzen und sterilen Hybriden ins Gewicht fällt. In ganz junge Embryosackanlagen strömt das Nuclein mit einer gewissen Energie über, der Hauptstrom hält streng centripetale Richtung auf den primären Kern ein. Die seitlichen Verzweigungen des Nucleins verteilen sich auf die Wabenwände im Plasma. Die sogenannten »ergastoplasmatischen« Ge- bilde, die von M. und P. Bouin1) als Cytoplasmastrukturen für die E- mutterzellen bei Liliaceen beschrieben, und auch in jungen Q -Anlagen anderer Pflanzen von Dixon2), Mottier3), Juel4 5) gesehen wurden, dürften auf Plasmawaben zurückzuführen sein, die mit Oxychromatin und basichromen Körnchen durchtränkt sind. Auch die »Cytoastern« möchte ich dahin rechnen, die ja auch gewöhnlich in den jungen Phasen der Em- bryosackanlagen im Plasma zu sehen sind. Juel bemerkt, daß dieses »Faserplasma« sich auch etwas stärker als das übrige Plasma färbe. Strasburger führt diese Gebilde auf die kinoplasmatischen Fäden zurück, die in solchen Fällen besonders reichlich aufträten. Nach meinem Dafür- halten wären nun unter »Kinoplasma« Protoplasmawaben zu verstehen, die mit Oxychromatin imbibiert sind und auch basophile Körnchen aufweisen. Die durch Wärmeeinwirkung künstlich geförderte Entwicklung dieser plasmatischen Gebilde in Wurzelspitzen von Vicia faba'° ) sind wohl der Hauptsache nach Nucleinsubstanz des Kernes. Junge Embryosackanlagen sind mit der sauer sich verhaltenden Kernsubstanz der benachbarten somatischen Zellen geradezu über- schwemmt. Besonders reich an Nuclein erscheinen auch die Nucleolen des jungen Embryosackmutterzellkerns. Man gewinnt den Eindruck, als wenn überhaupt nur diese Substanz, basisch sich verhaltende Masse nur spärlich oder gar nicht einwandert. Daß das Oxychromatin überwiegt, x) Sur la presence de filaments particuliers dans le protoplasme de la cellule- mere du sac embryonnaire. Bibliographie anatomique. 1898. 2) On the Chromosomes of Liliurn l&ngiflorum. (Proceedings of the Royal Irisli Acad. 3. Ser. Vol. III. 1895. p. 716.) 3) Über das Verhalten der Kerne bei der Entwicklung des Embryosacks usw. (Jahrb. f. wiss. Bot. XXXI. 1898. S. 126.) 4) Beiträge zur Kenntnis der Tetradenteilung. I. Die Tetradenteilung in der Samenanlage von Larix. (Jahrb. f. wiss. Bot. XXXV. 1900. S. 634.) 5) Beob. v. Hottes, Ber. bei Stkasburger Über Reduktionsteilung, Spindel- bildung usw. Hist. Beitr. 1900. S. 143. Über Kernbrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. 435 kann leicht durch »Verdauungsversuche « nachgewiesen werden. Die in Wasser ausgewaschenen Schnitte von Embryosackanlagen werden für 1 — 2 Minuten in eine Mischung von Pepsin-Glyzerin und 0,2% HCl ge- bracht. Nach dem Auswraschen mit Wasser färbt man mit Eiirlich- Biondi. Die satte hellrote Färbung ist verschwunden und hat einer matten blaßroten Platz gemacht. Die Anlage zeigt nunmehr nach Entfernung des Oxychromatins auch in allen Teilen das ursprüngliche Basichromatin wieder. Ohne Zweifel dient hier die Nucleinsubstanz somatischer Zellkerne trophi- schen Zwecken und zwar zur Ausbildung des Eiappaxats. Mit dem Heran- vachsen der Anlagen während der Reifungsperiode vermindert sich der Nucleingehalt beträchtlich und scheint, nach Färbungen zu urteilen, mit der Fertigstellung des Eiapparats erschöpft zu sein. Die acidophile Tink- tion fällt jetzt sehr matt aus. Es scheint also das Kern-Nuclein die vege- tativen Prozesse des Wachstums und des Stoffwechsels zu beherrschen. Untersucht man junge Embryosackanlagen steriler Pflanzen ( Yucca, Hemerocallis ) so fällt zunächst der Mangel an Nuclein auf. Die Nucellus- zellen reagieren wie die Embryosackmutterzellen vorwiegend basichroma- tisch. Die Präparate hatten den matten Farbenton der mit Pepsin- Glyzerin behandelten. Hiermit ist nun, nach meinen Präparaten zu urteilen, stets eine Wachstumsstörung der Embryosackmutter- zelle verbunden. Letztere selbst erscheint geschrumpft und der Kon- takt der Zellmembranen mit denen der somatischen Zellen der Umgebung ist frühzeitig gelockert, so daß Intercellularräume entstehen. Bei sterilen Bastardpflanzen hat nun Tischler1) dieselbe Be- obachtung gemacht und ein Lockerwerden des und C? Archespors beobachtet. Er deutet dies Phänomen dahin, daß die Archesporzellen sowohl beim cf als auch beim L Geschlecht nicht in dem Maße zu wachsen vermögen wie die vegetativen Zellen der Umgebung. Es scheint also hier dieselbe Tatsache vorzuliegen wie bei Yucca und Hemerocallis. Die mangelnde geschlossene Verbindung der Eianlage mit den somatischen Zellen der Umgebung verhindert den Übertritt an Nuclein. Diese Erschei- nungen dürften aber ihren tieferen Grund in Vorgängen zu haben, die Lindemuth2) beobachtete. Der Autor konstatierte gewisse Wechselbezieh- ungen zwischen Blütenschaft und Zwiebel bei gewöhnlich sterilen Fflanzen- arten. Er stellte fest, daß bei Lachenalia luteola, Lilium candidum in normaler Kultur trotz sorgfältiger Bestäubung keine entwicklungsfähigen !) » Zeitstudien an sterilen Bastardpflanzen«. (Sonderabdruck a. Arcli. f. Zellf. Bd. I. Hft. I. 1908.) -) Über Samenbildung an abgeschnittenen Blütenständen einiger sonst steriler Pflanzenarten. (Ber. d. Deutsch, bot. Ges. Bd. XIV. S. 244 — 46. 1890.) 436 M. v. Derschau Samen erzielt werden konnten. Wurden jedoch Blütenschäfte dicht über der Zwiebel abgeschnitten und in Wasser gestellt, so konnte eine größere Anzahl keimfähiger Samen zur Entwicklung gebracht werden. Nach Krelage soll, wie Lind emuth bemerkt, »das Nichtreif werden « auf dem Zurückwandern der im Stengel enthaltenen Nährstoffe nach der Zwiebel beruhen, zur Kräftigung derselben durch Ablage- rung von Reservestoffen. Die Bildung von Bulbillen am Rande der Schnittfläche deutet ja auch auf eine Aufspeicherung von vorhandenem Nährmaterial hin. Diese Rückwanderung wird sich zuerst in jüngsten Pollen- und Embryosackzellen bemerkbar machen, darauf allmählich auch in den ernährenden somatischen Zellkomplexen der Umgebung. Jedenfalls müßte, um auf fortpflanzungsfähige Samen rechnen zu können, das Abschneiden der Blütenschäfte noch zu einer Zeit geschehen, wo im Nucellus noch keine Lockerung des Gewebeverbandes stattge- funden hat. Ich habe Blütenschäfte von Iris florentina, pseudacorus ,. germanica , sambucina noch lange vor Öffnung der Knospen in Wasser gestellt und sorgfältig bestäubt, aber nie einen reifen Samen erzielen können. Vielleicht hatte da schon der Abstieg der Nährstoffe nach den Rhizomen eingesetzt. In einem Falle beobachtete ich allerdings ein nachträgliches Anschwellen des Nucellus, das war aber auch alles. Das starke »Luxurieren« der vegetativen Teile von Digitalis- Hybriden fällt zeitlich mit dem resultatlosen Verlauf der Blüten zusammen. Auch hier dürfte die Sterilität auf ein frühzeitiges Abströmen von Nucleinsubstanz nach den vegetativen Teilen hin, beruhen. Wasserkulturen wären nach dieser Richtung immerhin von Interesse. — Mit beendeter Entwicklung des Eiapparats hat nun das Wachstum desselben aus vorhin erwähnten Gründen einen Stillstand erfahren. Sämtliches verfügbare Oxychromatin von Kern und Plasma wurde aufgebraucht. Da die Reifungserseheinungen des tierischen Eies mit analogen Differenzierungsvorgängen verknüpft ist, ist nach Beendigungen der ersteren ebenfalls ein vorübergehender Wachs- tumsstillstand die Folge. e) Pollenzellen. In Pollenzellen fällt, wie schon Stauffacher1) beobachtete, eine verschiedene Verteilung der basischen und der sauer sich verhaltenden Substanz in den Kernen auf. Der vegetative Kern zeigt vorwiegend basisches Verhalten, während der generative überwiegend Oxychromatin enthält. Das Verhalten ist also dasselbe, wie wir es bei den somatischen Kernen und dem Embryosackmutterzellkern in den früheren Stadien kennen gelernt haben. Der reichliche Nucleingehalt 0 1. c. S. 25. Über Kernbrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. 437 des generativen Kernes entspricht vollkommen den der tierischen Samen- zelle. Von Interesse ist hier die Lagerung der Kerne im Pollenschlauch. Im vorderen Ende liegt der vegetative, etwa da, wo die Wachstumszone des Schlauches ist. Sein Oxychromatingehalt ist gering, scheint aber zur Ausbildung des Pollenschlauchs zu genügen. In gewisser Ent- fernung hegen die beiden generativen Kerne mit reichem Nucleingehalt. Die Eizelle bedarf eben dieser Substanz zur Wiedererlangung des Wachs- tums, welches mit der Verschmelzung der beiden Geschlechtszellen von neuem anhebt. Auch der tierische Samenkern enthält vorwiegend Oxy- chromatin. Die überwiegende Verwendung von Kernnuclein bei den sexuellen Vorgängen legt die Vermutung nahe, ob nicht vielleicht diese Substanz als Vererbungsgrundlage hauptsächlich in Betracht kommt. f) Anomalien bei der Pollenbildung hybrider Pflanzen. Die Sterilität der Bastarde wurde von Juel1) und Tischler2) von der cytologischen Seite sehr sorgfältig durchforscht. Vergleiche mit den entsprechenden normal sich ab wickelnden Vorgängen ergaben eine Reihe auffallender Unregelmäßigkeiten bei der Pollenentwicklung der Hybriden. Da sie besonders die Plasmabeschaffenheit und die Kernstrukturen be- treffen, interessieren uns dieselben soweit als Beziehungen zu den Kern- substanzen hierbei in Frage kommen dürften. Juel3) bemerkt nun, daß Bastarde unter Umständen fertil sein können. Es scheine deshalb die Funktion der Fortpflanzung nicht unterdrückt zu sein, aber doch auf gewisse Hindernisse zu stoßen, welche zuweilen überwunden werden könnten. Nun, die vorher erwähnten LiNDEMUTHSchen Beobachtungen an gewöhnlich sterilen Pflanzen zeigen, daß bei frühzeitiger Eliminierung der wirkenden Hindernisse doch Fertilität erzielt werden kann. Allerdings waren die LiNDEMUTHSchen Pflanzen keine eigentlichen Hybriden, ver- hielten sich aber in normalen Verhältnissen wie diese. Da ich annehme, daß sich bei den Hybriden ebenfalls ein frühzeitiges Abströmen der Nährstoffe (Nuclein) nach den vegetativen Pflanzenteilen bemerk- bar macht, erklären sich auch die Störungen, die in einer Reihe von vor- bereitenden Erscheinungen (Pollenbildung, Embryosackbildung) , auf- treten. Auch Juel4) meint, daß die Störungen beim Verlaufe der Tetradenteilung vielleicht auf einen abweichenden Bau des hybriden x) »Beiträge zur Kenntnis der Tetradenteüung«. (Sep.-Abdr. a. Jahrb. f. wiss. Bot. XXXV. Hft.4. 1900.) 3) Zellstudien an sterilen Bastardpflanzen. (Sonderabdr. a. Arcli. f. Zellf. I. Hft. 1. 1908.) 3) 1. c. S. 638. 4) 1. c. S. 639. Archiv f. Zellforschung. VII. 29 438 M. v. Derschau Plasmas zurückgefiilirt "werden können. Dies dürfte sich mit unseren Anschauungen decken, indem gewissermaßen durch den Mangel an Oxvchromatin das Plasma einen Entartungszustand aufweist. Die Folgen kommen in den bekannten Anomalien zum Ausdruck. Diese beginnen nach Tischler1) mit dem Auftreten von Intercellularräumen zwischen den Archesporzellen ( Mirabilis jalapa x tubifl.). Der Autor erklärt dies Phänomen als einen Wachstumsstillstand der Archespor- zellen bei vorläufigem Weiterwachsen der Zellen im Umkreise. Ohne Zweifel deutet diese Erscheinung auf allmähliche Nährstoffentziehung seitens der vegetativen Teile der Pflanze hin. Bei Yucca filamentosa konnte ich mittels EiiRLicH-BioxDi-Färbung an jüngsten Embryosack- anlagen diesen Vorgang verfolgen, neben der Bildung von intercellu- laren Räumen trat eine auffallende matte Färbung des Mutter- zellplasmas ein, während die nächsthegenden somatischen Zellen noch ziemlich »unentmischtes« Plasma enthielten. Die Mutterzelle schrumpfte bald zusammen. Allmählich färbten sich auch die um- gebenden Nucelluszellen sehr matt. Derartige Anlagen zeigten eine sehr schwache Nucleinfärbung, dagegen vorwiegend basophile Tinktion. Es träte demnach das Oxychromatin in weiter zurückliegende Gewebepartien zurück. Es will mir nun scheinen, als ob die 2 generativen Anlagen unter dieser «Plasmaentmischung« früher und intensiver litten als die C? ent- sprechenden2). Die Q Anlangen liegen unmittelbarer in der Hauptstrombahn der Nährstoffe als die Antheren. Auch erreicht in hybriden Pollenkammern ein gewisser, wenn auch kleiner Prozentsatz der Pollenkörner noch normale Ausbildung. Die von Tischler beobachtete Verlangsamung der Chromo- somenverschmelzung, sowie das fehlende starke Kernwachstum vor einer Svnapsis, sind meines Erachtens nach auch auf den Mangel an Oxychro- matin im Plasma zurückzuführen. Basisches Chromatin ist in diesen Phasen gewöhnlich reichlich vorhanden. Die intranuclearen acidopliil sich verhaltenden Bahnen enthalten zu wenig Nuclein, welcher Umstand wieder der rechtzeitigen Verschmelzung der Chromosomen hinderlich wäre. Wie Tischler3) bemerkt, tritt dies Phänomen erst etwa in der Diakinese ein, ein Zeichen, daß erst nach und nach die nötige Menge der fehlenden Kernsubstanz herbeigeschafft wird. Während dieser Anormalitäten ist das Plasma vacuolig, grobkörnig. Auf frühzeitige Entziehung von Plasma- 1) 1. c. S. 39. 2) Dacegen Tischler. 1. c. S. 34. 3) 1. c. S. 63. Über Kernbrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. 439 nährstoffen deuten die von Juel1) bei Syringa rothomagensis zu Kugeln zusammengezogenen Pollenmutterzellen hin. Bei der Stammform Sy- ringa vulgaris konnte der Autor diese absterbenden Pollenmutterzellen nicht beobachten. Nicht geringeres Interesse bieten die Vorgänge bei der Spindelbildung. Juel2) stellte für Syringa rothomagensis fest, daß bei einer Anzahl in der ersten Mitose stehender Pollenmutterzellen keine Kernspindeln zur Ausbildung kommen, sondern die Teilung amitotisch erfolgte. Daneben zeigten sich Formen, wo Spindelfäden den sich durch- schnürenden Kern einschlossen. Juel3) hält wohl mit Recht diesen Teilungsmodus für eine Art Mittelform zwischen Amitose und der mito- tischen Teilung. Es war eben das zur Bildung einzelner weniger Spindel- fasern erforderliche Nuclein noch vorhanden, reichte aber nicht mehr aus zur normalen Entwicklung der Spindel. Die dabei auftretende Durch- schnürung wäre also als ein »Notbehelf« anzusehen. Auf eine Art »Läh- mungserscheinung« des im Plasma verteilten Oxychromatins wäre viel- leicht auch die Sistierung der Kern- und Zellteilung bei genügend inten- siver Chloralisierung zurückzuführen, wie sie Nemec4) für Wurzelspitzen beschreibt. Juel5) hat ohne Zweifel recht, wenn er annimmt, daß die Abnormität der Kernteilungen mehr der achromatischen (d. i. hier oxychromatischen) als der chromatischen (basophilen) Substanz beizu- messen sei. Pollenmutterzellen (S. rothomagensis ) hatten nach Juel bis- weilen einen kleinen Kern im Verhältnis zum Zellraum, und da das Plasma »hell und durchsichtig« erschien, also nährstoffarm war, konnte der Kern auch nur ungenügend ernährt sein. Die weiteren Beobachtungen des Autors bei der Bildung der Spindel, der unregelmäßige Verlauf der Fasern und ihre unvollkommene Ausbil- dung, lassen sich auf die schon des öfteren angegebene Ursache zurück- führen. Die mangelhafte Beförderung der Chromosomen steht damit ohne Zweifel in engstem Zusammenhang. In normalen Fällen, wo ein wohl entwickelter Spindelkomplex vorhanden ist, genügt die daselbst deponierte Oxychromatinmenge, infolge ihrer stetigen kontraktilen Wir- kung die Chromosomen nach den Polen zu befördern. Fehlt aber diese orientierende Kraft eben aus Mangel an dieser Substanz, so kann man schon verstehen, daß die Chromosomen nach verschiedenen Richtungen D 1. c. S. 640. 2) 1. c. S. 642. 3) 1. c. S. 642. 4) »Das Problem der Befruchtungsvorgänge und andere cytologischer Fragen«. Berlin 1910. 5) 1. c. S. 643. 29* 440 M. v. Derschau aus der Kernhöhle hinausgetrieben werden, wie es Juel1) scheiut. Tisch- ler2) beobachtete bei der heterotypen Spindel ( Mirabilis jalapa x tuUfl.), daß der von ihr eingenommene Raum ziemlich plasmaleer gewesen sei. Ferner wraren gleichzeitig die Chromosomen langgestreckt und dünn. Diese beiden Symptome deuten wieder auf den Mangel an Kernnuclein hin. Bezeichnend für die Anomalität im Verbrauch der verfügbaren Nährstoffe in sterilen Pollenkörnern ist die Schrumpfung des Inhalts mit gleichzeitigem Wachstum der Exine3). Die starke Entwicklung der- selben geht auf Kosten alles noch verfügbaren Oxychromatins im Plasma vor sich. Vielleicht eine Art »Notschutz« gegen äußere Einwirkungen. Auch habe ich in Wandbelegen von Fritillaria während der Kernteilung und Zellbildung bei Eintritt nucleinarmen Plasmas beobachten können, wie alle irgendwie verfügbaren Nährstoffe, vor allem Nuclein, zur ersten Scheidewandbildung aufgewendet wurde. Es lag also das Bestreben vor, wenigstens bei Zeiten noch einen möglichsten Abschluß nach außen hin zu bewerkstelligen. Überhaupt findet bei Anlage von Scheide- wänden in Wandbelegen, z. B. bei Fritillaria, eine ausgiebige Verwendung von Kernnuclein neben der von Basichromatin statt. Seinerzeit konnte ich bei dieser Pflanze sogar eine Näherung der Nucleolen der Tochter- kerne auf die anzulegende Scheidewand zu beobachten4). Ist natürlich nicht genügend Kernnuclein mehr disponibel, so bleiben auch die Scheide- wände unausgebildet und es entstehen z. B. nach Ausbildung der Pollen- spezialzellen ( Mirabilis jalapa x tubifl.) vierkernige Zellen5). Hinsichtlich der Teilung der Dyadenkerne ( Potentilla Tabernae- monta x rubens ) bemerkt Tischler6), daß ein Dyadenkern noch ganz un- geteilt sein kann, während der zweite die nächste Mitose vollendet hat. Ich erkläre mir diesen Umstand aus der ungleichen Verteilung des ver- fügbaren Nucleins auf beide Kerne. Auch der Umstand, daß manchmal nicht alle Chromosomen in die Dyadenkerne einbezogen werden und »versprengte Chromosomen« entstehen, dürfte dem von Juel7) beobach- teten Vorgänge entsprechen. Die ungleiche Verteilung der Chromosomen auf die Tochterkerne ergibt sich aus dem Vergleiche mit dem entsprechen- den normalen Vorgang. Ich hatte gelegentlich erwähnt, daß im letzteren 1) 1. c. S. 644. 2) 1. c. S. 43. 3) Tischler, 1. c. S. 47. 4) v. Derschau, »Wanderung nucleolarer Substanz während der Karyokinese usw.« (Ber. Deutsch, bot. Ges. XXII. Hft. 8. 1904.) 5) Tischler, 1. c. S. 44. 6) 1. c. S. 77. ’) 1. c. S. 644. Über Kembrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. 441 Falle die gesamte kontraktile oxychromatische Spindelmasse in innigem Zusammenhang mit den Chromosomen steht. Der sich äußernden Zugwirkung folgen alle Chromosomen gleichmäßig nach den beiden Polen. Ist dieser organische Zusammenhang infolge unzureichender Nucleinsub- stanz unvollkommen, so wird sich auch die Zugwirkung in verschiedener Weise äußern. Ein Teil der Chromosomen wird Zurückbleiben, ein anderer wird das Zeil erreicht haben, ehe die dritte Gruppe anlangt. g) Zur Entwicklung der Chlorophyllkörner. Seinerzeit hatte ich den organischen Zusammenhang der Pyrenoide mit den Zellkernen bei Algen nachweisen können1), und folgerte daraus auf die Abstammung der Chlorophyllkörner vom Kerne2). Es gelang mir, in Epidermen von Berberis- Blättern festzustellen, daß »Plastiden«, die an der Peripherie des Kernes lagen und organisch durch einen Kernfortsatz mit demselben verbunden waren, an ihrer Peripherie ergrünten. Schiller3) läßt die Plastiden ebenfalls aus dem Kerne unmittelbar aus Nucleolarsubstanz hervorgehen. Diese trete in das Plasma über und bilde nach entspre- chender Wandlung und Zerfall in kleinste Partikel, die Plastiden. Daß die Plastiden, Chromatophoren, Leucoplasten usw. ihren Ursprung dem Nucleolus, und zwar seinem acidophilen Teile verdanken, nehme auch ich an. Jedoch bin ich über den Gang der Chloroplastenentwicklung im speziellen zu etwas anderer Anschauung gelangt. In dem assimilieren- den Gewebe der Nucellaranlagen von Fntillaria, Tvlip'i usw., findet man häufig Zellkerne, die von zahlreichen größeren, aber auch kleineren Chlorophyllkörnern mehr oder weniger dicht umlagert sind. Es ent- stand für mich die Frage, ist dies Phänomen mehr auf eine Art »Systrophe« aus irgendwelchem Grunde zurückzuführen, oder walten hier engere Be- ziehungen zwischen Kern und Farbstoffträgern vor? Schnitte von 3—4 cm Dicke mit Ehrlich-Biondi gefärbt, ließen folgendes erkennen: In ge- ringer Entfernung vom Kerne lagern acidophil sich verhaltende Körnchen, welche mit ebenso tingiertem » Stiele « organisch mit dem Kern verbunden waren. Die «Stiele« entsprechen den schon früher beschriebenen Brücken (Fig. 12). Reaktionen mit Jodjodkalium ergaben für die Brücken und Körperchen Eiweißsubstanz. Bald lösen sich die Körnchen mit dem Reste oxychromatischen Nährstoffs vom Kerne los und sind dann unter D Beziehungen zwischen Zellkern und Pyrenoiden bei den Chlorophyceen. (Voll. Mitt. a. Ber. d. Deutsch, bot. Ges. XXVII. Hft. 3. 1909.) 2) Zur Frage eines Macronucleus der Pflanzen zelle. (Aich. f. Zellf. IV. 2/3. S. 254—64. 1910.) 3) Über die Entstehung der Plastiden aus dem Zellkern. (Sep. Abdr. Österr. bot. Zeitschrift Nr. 3. 1909.) 442 M. v. Derscliau derselben Reaktion im Plasma anzutreffen. Lebend haben sie in dieser Phase schon längst die grüne Farbe. Der Stärkegehalt nimmt mit der Abnahme der Eiweiß- Nucleinreserve zu (Fig. 12 a — g). Erwachsene Stärke- körner hatten noch eine schwache Kontur, die Eiweißreaktion zeigte (Fig. 9, 12 f.). Die Erzeugung der Chlorophyllkorngrundlagen geht ge- wöhnlich nach allen Richtungen vom Kerne aus vor sich (Fig. 12 a, b). Vor allem wird hierbei sehr viel Oxychromatin verbraucht, so daß die Kerne, da auch basisch sich verhaltende Substanz abgegeben wird, mu- sein- schwache Tinktion aufweisen, und sein- bald Zeichen des Verfalls sich einstellen (Fig. 13). Bei der Entwicklung strömt das Oxychromatin mit basichromatischen Bestandteilchen auf einen Teil des Plasmanetz- werks über, weshalb man bei starker Vergrößerung eine gewisse gitter- artige Struktur des Chlorophyllkorns erkennen kann. Auch Schmitz1) hatte ja schon an allmählich eintrocknenden Chlorophyllkörnern diese Plasmastruktur erkannt. Stauffacher2) ist völlig unabhängig von mir zu ganz denselben Auffassungen gelangt. Bei der dichten Umlagerung des Kernes seitens der Chlorophyllkörner betont der Autor, daß dem jedesmaligen abgerundeten Chlorophyllkorne eine ebensolche Einbuchtung im Kerne entspricht, die jenes genau faßt. Da dies Phänomen an Schnitten von 2 — 4 u Dicke beobachtet wurde, konnte von einer Projektion der Körner auf dem Nucleus nicht die Rede sein. Auch die Rückbildung der Kerne mit fortschreitender Entwicklung der Chlorophyllkörner fiel dem Autor auf. Dies konnte sogar bis zum völligen Verschwinden des Kernes führen. Das Korn mit seiner Verbindung (Brücke) mit dem Kern ver- gleicht Stauffacher treffend mit einer aus dem Röhrchen getriebenen Seifenblase. Die Teilung der Chlorophyllkörner im Plasma anlangend, erwähnt der Autor einen intensiv rot (acidophil) sich färbenden Punkt bei ausgewachsenen Chlorophyllkörnern. Er teile sich, aber diese Teilung gehe der des Chlorophyllkorns voraus. Zu dieser Frage konnte ich wie Stauffacher nähere morphologische Details noch nicht beifügen. Ihm schien dieses Organ ein gewisses Längenwachstum zu zeigen. Mir erschien es in Spindelform und zeigte Eiweißreaktion. h) Chondriosomen. Die Entwicklung der Chondriosomen in der pflanzlichen Zelle und ihre Beziehungen zu den Chloropiasten bzw. den Leucoplasten in der Wurzel von Pisum sativum suchte Levitzky3) nach- !) Die Chromatophoren der Algen. Verh. d. natur. Ver. d. preuß. Rheinlande 1883. 2) »Über Chloropbyllkömer und Erythrocyten. « Sep.-Abdr. a. Verh. d. Schweiz, naturf. Ges. 93. Jahresvers. Basel 1910. Bd. I. 3) »Über die Chondriosomen in pflanzlichen Zellen«. (Sonderabdr. a. d. Ber. d. Deutsch, bot. Ges. 1910. Bd. XXVIII. Hft. 10.) Über Kernbrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. 443 zuweisen. Der Autor sieht in den Chondriosornen daselbst a priori organi- sierte Bestandteile des Zellplasmas, welche die Grundlagen für Chloro- plasten und Leucoplasten abgäben. Aus der Fülle der Formenvariationen, in denen diese Gebilde im Plasma auftreten, schließt er auf weitgehende vor- bereitende Wandlungen derselben. Zunächst läßt sich gegen diese Auf- fassung einwenden, daß, für die Pflanzen wenigstens, die Chondriosornen als organisierte Gebilde noch keineswegs einwandfrei nachgewiesen sind. Levitsky behauptet zwar, daß »zurzeit an den günstigeren Objekten ebenfalls in vivo« die fadenförmigen Gebilde zu sehen seien, welche den bei denselben Pflanzenteilen beobachteten Chondriokonten vollkommen entsprächen. An lebenden Objekten gelang es mir bis jetzt noch nicht dies nachzuweisen. Ich sah im Plasma wohl hier und da stärker licht- brechende fadenartige Partien, die ich aber eher für Plasmabestandteile halten möchte, die mit Oxychromatin imprägniert waren. Auch waren diese Partien fast immer in der Form gleich. Nun färben sich aber bei dem Autor Gebilde der verschiedensten Form bei Anwendung von Eisen- hämatoxylin und dies deutet wiederum darauf hin, daß hier Körper viel- leicht von ganz heterogenen physiologischen Funktionen für Chondrio- somen angesehen wurden. Die von dem Autor beschriebenen Formen variieren derartig, daß man zu der Ansicht gelangt, es seien hier Leucoplasten, strangartige Plasmabestandteile, Stärkekörner usw. überfärbt worden. Daher viel- leicht auch die Annahme von den weitgehenden Wandlungen der Chon- driosomen. A. Meyer1) bemerkt hierzu sehr richtig, daß es für »kein protoplasmatisches und alloplasmatisches Gebilde eine spezielle Färbung gibt. « Seinerzeit hatte ich allerdings in Tapetenzellen von Iris germanica, Lilium Martagon 2) und auch in Wurzelspitzen von Vicia faba »Chondrio- somen« beobachten können, muß aber hinzufügen, daß quellende Fixier- mittel benutzt waren und mit dem alles gleich tingierenden Eisenhäma- toxylin gefärbt wurde. Daher bin ich geneigt, die pflanzlichen Chondrio- somen bis auf weiteres für Artefacte zu halten. Mit Oxychromatin im- bibierte Wabenwände des Plasmas zeigen oft feinere und derbere Struk- turen und es ist daher nicht ausgeschlossen, daß bei entsprechender Fixierung und genügender Überfärbung, z. B. ergastoplasmatische Bil- dungen in Embryosäcken recht gut »Chondriosornen« Vortäuschen konnten. J) Bemerkungen zu G. Levitzky, »Über die Chondriosornen in pflanzl. Zellen«. (Ber. d. Deutsch, bot. Ges. XXIX. Hft. 3. 1911.) 2) Wanderung nucleolarer Substanz während der Karyokinese usw. (Ber. d. Deutsch, bot. Ges. Bd. XXII. Hft. 8. 1904.) 444 M. v. Derscliau III. Ergebnisse. Es galt in diesen Ausführungen zunächst die von Stauffacher an tierischen und pflanzlichen Zellen gewonnenen Resultate weiterhin an Pflanzenzellen zu prüfen. Es gelang mir von neuem zu bestätigen, daß das »Oxychromatin« des Kernes, identisch mit Linin, Plastin, die intra- nuclearen Bahnen des Kernes füllt und vermittels bestimmter Verbin- dungsstücke zwischen Kern und Plasma auf das letztere Übertritt. Die Verbindungsstücke, »Brücken« genannt, vermitteln also einen ganz un- mittelbaren Stoffwechsel zwischen Cytoplasma und Kern. Dieses Oxy- chromatin entstammt der acidophilen Grundlage des Nucleolus; denn kontinuierliche Bahnen weisen dies bis in die Maschen des Plasmas nach. Auf diesen Transportwegen gelangt auch die basophile Substanz auf Kerngerüst und Plasmawabenwände. Infolgedessen ruhen überall da, wo basichromatische Körnchen im Plasma angetroffen werden, diese auf oxychromer Grundlage. Eine Kernmembran konnte weder in vivo noch in gut fixierten Präparaten angetroffen werden. Die Entwicklung der Spindel bedarf keiner besonderen Grundlage bzw. Substanz, aus welcher sie sich herausdifferenziert. Sie entsteht aus dem mit Oxychromatin durchtränkten Wabenwerk des Kernes und des Plasmas in dem Raume zwischen beiden Polen. Der basichromatische Anteil an der Spindel ist relativ unbedeutend. Die Beförderung der Chromosomen nach den Polen geht infolge der fortschreitenden Kontraktion des oxyehromatischen Spindelkomplexes vor sich, wobei im Verlaufe der Metaphase, Anaphase oxychromatische Komplexe mit basichromen Körnchen in das Cytoplasma ausgeschieden werden (vielleicht Attraktionscentren, Microcentren). Nicht unmöglich dürfte die Annahme sein, in diesen Anlagen die Neubildung von Nucleolen der Tochterkerne zu sehen. In Embryosackanlagen findet während deren Entwicklung analog wie im Tierreiche ein starker Verbrauch oxychroma- tischer Kernsubstanz der benachbarten somatischen Zellen statt. Mit Ausbildung der Anlagen ist auch der Gehalt an Oxychromatin aufs äußerste reduziert. Umegelmäßigkeiten in der Entwicklung des Eiapparats ge- wöhnlich steriler Pflanzen ließen sich in den hier untersuchten Fällen auf mangelhafte Plasmaernährung zurückführen. Durch Abströmen der Nährstoffe nach den vegetativen Teilen der Pflanze hin, trat durch Rück- tritt des Oxychromatins eine Entmischung des Plasmas ein. Dieselbe macht sich zuerst in den jungen Eianlagen bemerkbar. Die Folge war frühe Degeneration der Embryosackmutterzelle. Dieselbe Plasmaent- Über Rembrücken und Kernsubstanz in pflanzlichen Zellen. 445 mischung scheint die Anormalitäten bei der Pollenbildung und Embryo- sackentwicklung steriler Bastardpflanzen zu bedingen. Der Gelialt an Oxychromatin ist in normalen fertigen Eianlagen sehr gering, das Wachstum daselbst gelangt zu einem vorübergehenden Still- stand. Das zum wiedereinsetzenden Wachstum nötige Oxychromatin bringen die generativen Kerne des Pollenschlauchs mit, die, im Gegen- satz zum vegetativen Kern überreich mit diesem Kernstoff ausgestattet sind. Als Vererbungsträger scheint demnach dem Oxychromatin eine größere Bedeutung zuzukommen als dem Basichromatin. Die Chloro- phyllkörner sind keine individualisierten, im Plasma aus ihresgleichen hervorgehenden Gebilde. Sie entstehen vielmehr aus dem Oxychromatin des Kernes, welches auch die Grundlage der Leucoplasten darstellt. Sie gelangen in das Plasma, teilen sich daselbst weiter. Ob der Teilungs- apparat der Chlorophyllkörner mit einem Spindelapparat im kleinen ver- glichen werden kann, steht dahin. Jedenfalls gehen Veränderungen des- selben der Teilung des Chlorophyllkorns voraus. Die Chondriosomen sind, für die Pflanzen wenigstens, immer noch sein- fragwürdige Gebilde, deren Existenz als organisierte Bestandteile des Zelleibs noch keines- wegs nachgewiesen ist. Als Grundlagen für Chloroplasten oder Leuco- plasten jedoch sind sie nicht anzusehen, und ich persönlich halte sie für Kunstprodukte. Auerbach (Hessen), im Juni 1911. Erklärung der Abbildungen. Tafel XXXI— XXXIII. Fig. 1. Spaltöffnungszelle von Iris florentina, intra vitam. Vergr. 562. Kern- brücken, die an die Plasmawaben ansetzen. Kernmembran nicht vorhanden. Fig. 2. Kern einer Epidermiszelle von Iris florentina, intra vitam. Vergr. etwa 1000. Der Nucleolus ist von einem Hof umgeben, der von Brücken durchquert wird. Fig. 3. Kern einer Tapetenzelle von Fritillaria imperialis. Vergr. 1000. Die Brücken verlaufen schief. Am Endpunkt der Brücke ein basophiles Körnchen. Fig. 4. Epidermiszelle von Berberis vulgaris, intra vitam. Färbung mit 2% Neutralrotlösung. Vergr. 1500. Im Plasma ergrünende Chlorophyllkömer in Ver- bindung mit dem Kern. Fig. 5 — 6. Nucelluszellkerne von Tulipa Gesneriana. Vergr. 1000. Die Brücken mit dem basophilen Endkömchen. Abströmen des Oxychromatins auf die Plasma- waben. Auf den Kreuzungspunkten der Waben einige basophile Körnchen. Fig. 7. Integumentkern von Fritillaria imperialis. An einigen Brücken das Überfließen des Oxychromatins in das Plasma sichtbar. Vergr. 500. Fig. 8. Wandbelegkeme von Fritillaria imperialis. Brücken in verschiedenen Ebenen liegend. Vergr. 1000. 446 M. v. Derschau, Über Kernbrücken und Kemsubstanz in pflanzlichen Zellen. Fig. 9 u. 10. Beginn der Spindelbildung in Wandbelegkernen von FriliUaria im- perialis. Starker Austritt von Oxychromatin an dem Pole. Fig. 10. Multipolare Anlage im Beginn. Vergr. 1000. Fig. 11. Spindelanlagen an den Polen nunmehr bipolar, an dem oberen noch zurückgebliebenen Pole die rädchenähnliche Anlage. Wandbelegkern von FriliUaria imperialis. Vergr. 1500. Fig. 12. Entwicklung der Clilorophyllkörner aus dem Kerne im assimilierenden Gewebe einer Anthere von FriliUaria imperialis. Vergr. 1000. a, Austritt des Oxyclnom- matins. an der Spitze der Brücke eine oxychromatische Verdickung; b u. c, dieselbe weiter vorgeschritten; d, Chlorophyllkoni mit Beginn der Stärkeentwicklung frei im Plasma liegend; e, dasselbe weiter entwickelt; / — g, Stärkekörner mit dem Rest der Eiweiß anzeigenden Hülle. Fig. 13. Zerfallender Kern infolge starker Abgabe von Oxychromatin und Basi- chromatin bei der Chlorophyllentwicklung. FriliUaria imperialis. Vergr. 1000. Fig. 13 — 23. Mikrophotographien aus dem Wandbelege von Fritillaria imperialis, davon Fig. 15 — 23 in zwei verschiedenen optischen Ebenen aufgenommen. Fig. 13. Aktivierte Kerne, membranlos. Spiremstadium. Fig. 14. Anapliasen, Plasma gut mit Oxychromatin ernährt. Fig. 15. Wandbelegkeme, die Höfe und Brücken zeigend. Fig. 16. Aktivierte Kerne in Vorbereitung der Spindel. Austritt von Oxychro- matin und Basichromatin mittels der Brücken in das Plasma. Fig. 17 — 19. Weitere Entwicklungsstadien. Das Oxychromatin verbreitet sich besonders an den Polen in die Waben des Plasmas mittels der Brücken. Fig. 18. Allseitiger Austritt von Oxychromatin (multipolar). Fig. 19. Die intranuclearen oxycliromatisclien Bahnen folgen der Richtung des abströmenden Oxychromatins. Die Bahnen des entgegengesetzten Poles noch un- verändert. Fig. 20. Kernplattenstadium. Die Chromosomen zeigen Höfe. Brücken ver- binden sie mit den Plasmawaben. Die Brücken scheinen immer da anzusetzen, wo die verbundenen Chromatinkömer liegen. An den Polen sammeln sich sehr bedeutende Mengen Oxy- und Basichromatin an. Fig. 21 u. 22. Anapliasen. An den Polen sammeln sich mit Rückbildung der Spindel mehr und mehr oxychromatische Komplexe an. (Grundlagen der neuen Nu- cleolen?) Fig. 23. Vorgeschrittenere Anaphase. Die polaren Ansammlungen haben sich mehr voneinander isoliert. Die Konturen treten etwas schärfer hervor. Archiv ßr Zellforschung Bd.VII Taf.XXm © ? © 9%&*e i°© © © $ ;>--r T?rfa^ WUkelrr.Engelnui’ Archiv für Zellforschung. Bei. VII. * » ** f cif. XXXII. n in Leipzig, Archiv für Zellforschung. Bel. VII. Fi g. 21 D ers eh a u. Yerlfg vou Wi ■ Taf. XXXIII. Fig. 23 Leipzig. Referate. Schaxel, Jul. Die Eibildung der Meduse Pelagia noctiluca Per. et Less. Untersuchungen über die morphologischen Beziehungen der Kern- substanzen untereinander und zum Cytoplama. In: Festschrift für R. Hertwig. Bd. I. S. 169 — 212. 4 Tafeln. 1910. Die Geschichte der Ovocyten beginnt mit der Bildung eines Bukettstadiums, bei dem am gemeinsamen Aufhängepunkt der Chromosomenschleifen sich stets ein Nucleolus findet. Ein Chromatinaustritt an dieser Stelle war nicht zu beobachten. Nach der Auflösung dieser Orientierung ballen sich die Chromosomen im Centrum des Kernes immer mehr zusammen, so daß man schließlich von einigen richtigen Central- nucleolen sprechen kann (im Gegensatz zu dem daneben persistierenden exzen- trischen). Nun erst setzt eine Abgabe von Chromatin an das Eiplasma (»Emissions- stadium«) ein. Es treten nämlich Bahnen auf, die radiär von den centralen Nucleolen zur Kemmembran ziehen, wo ihre chromatischen Granulationen zu einem Klumpen an der Innenseite gestaut werden, durchtreten und außen auch noch nucleolenähnlich anliegen ( »Centrif ugie des Karyochromatins«). Mit dieser Emission setzt das Wachs- tum des Eies ein. Nachdem die Abgabe beendet ist, schwinden die Bahnen, das Chromatin der Centralnucleolen zerstreut sich wieder im Kern, wo es sich später an einzelnen Stellen zu den definitiven Tetraden kondensiert. Das Schicksal des Chromatins im Plasma ist ein dreifaches: An der Oberfläche des Eies veranlaßt es die Bildung einer Dotter- haut; ein großer Teil liefert Dotterschollen aus Fusionen von »Dotterspuren«, die »unter Sonderung von Bildungsherden und Zufuhrkanälen und proportionaler Erschöpfung von Chromatin« entstehen; der Rest bleibt als intervitellines Chromatin in Form von Mitochondrien im Reifei erhalten. Schaxel fügt diesen Tatsachen viel Theoretisches an über die Wechselbeziehungen zwischen Kern und Plasma und seine »Kinetochromidien«, das sich aber im allgemeinen in den bekannten Vorstellungen seiner Lehrer bewegt. Beachtenswert erscheinen mir seine Bemerkungen über die »organbildenden Substanzen« als mit Chromidien be- schicktem Cytoplasma; nur glaube ich, daß diese Definition der organbildenden Sub- stanzen noch zu eng ist, und einmal einer weiteren Umwandlung des Chromidiums in specifische Dottersubstanzen, Pigmente usw. Raum gegeben werden muß und ferner für diese nicht nur die vom Eikern stammenden Materialien in Anspruch genommen werden dürfen, sondern auch in weitestem Maße die von Nährzellen irgendwelcher Art 448 Referate. gelieferten Stoffe. Daß aber trotz einer solchen Auffassung eine auf die Mitochondrien begründete Vererbungshypothese im Sinne von Meves nicht zu halten ist, sieht Schaxel ein1). P. Büchner (München.) Schaxel, Julius. Das Zusammenwirken der Zellbestandteile bei der Eireifung, Furchung und ersten Organbildung der Echinodermen. In : Arch. mikr. Anat. Bd. LXXV. S. 543 — 606. 5 Taf. 1910. »Die aus den Chromosomen der letzten Vermehrungsteilung hervorgegangenen Chromatinfäden des Kernes der jungen Ovocyte kondensieren sich nach einigem Ver- harren in dem fädigen Zustand in Nucleolen, die sich zu einem einzigen persistierenden vereinigen. Der Nucleolus ist Assimilations- und Emissionscentrum des Cliromatins. Die diffuse Chromatinemission erfolgt durch die Kemmembran ohne Kuppenbildung. Das im Kern verbleibende Chromatin strömt vom Nucleolus ab, der als achromatischer Körper deformierender Vacuolisation verfällt.« Die Chromosomen sollen sich erst allmählich aus dem übrig gebliebenen nicht ins Plasma ausgetretenen Chromatin re- konstruieren. Das stimmt mit meinen Befunden am Asterias-0\ax schlecht überein, wo ich inzwischen zu jeder Zeit in der Ovocyte vom Kernplasma scharf abgegrenzte typische Tetraden fand (Bd. VI des Archivs). (Schaxel bildet nirgends in der wach- senden Ovocyte eine solche typische Tetrade ab.) »Im Zelleib wird unter Anteilnahme des Chromatins das Furchungsplasma konstituiert, wobei es entweder bei der Formierung chromatischer Kondensa bleibt (Strongylocentroius-Typus) oder zu deutoplasmatischen Ablagerungen kommt, zwischen die dann die Chromatinkondensa eingelagert sind (Echinastertypus). Während der Furchung wächst natürlich das Kern chromatin wieder an, eine Emission findet aber nicht statt. Das Chromatin des Furchungsplasmas wird all- mählich erschöpft; achromatisch wird hierbei zuerst das prospektive primäre Mesen- cliym und Entoderm. Erst nach dem Blastulastadium kommt es zu einer erneuten Chromatinemission, von dem die organbildenden Leistungen ihren Ausgang nehmen. So entsteht die Skeletsubstanz im Cytoplasma, die dann extracellulär die Strahlen bildet, unter Erschöpfung des Chromatins im Plasma. Die methodologischen Fragen, die Schaxel, wie iii seiner Pelagia-Aibeit, ein- gehend abhandelt und auf die er viel Wert legt, eignen sich wenig liier referiert zu werden. Soweit Schaxel hierbei daran erinnert, daß eine eigentliche vergleichend morpholo- gische Behandlung der Zelle im Sinne einer Morphologie der Zellkomplexe (Organe) nur auf begrenzten Gebieten betrieben werden kann (Skelet- und Bewegungsapparate der Spermien, Protozoenorganellen usw.), daß aber sonst an Stelle einer »Morphe« in der Zelle richtiger von Substanzen und Substanzveränderungen gesprochen werden muß, sagt er nichts Neues, denn daß nur eine immer innigere Verquickung von Morpho- logie und Chemie der Zellbestandteile zu einer wirklich exakten Cytologie führen kann, 1 j Der Verf. führt in die cytologische Untersuchungsweise eine Neuerung ein, von der nur zu hoffen ist, daß sie sich nicht einbürgert. Er gibt seinen Abbildungen aus ästhetischen und Deutlichkeitsgründen verschiedene Farben, die in keiner Weise denen der Präparate entsprechen. Ein solches Vorgehen, zumal wo es sich um Fragen, wie die Chromatineigenschaften der Mitochondrien, ihre Beziehungen zur Dotter- bildung usw. handelt, ist im höchsten Grade ineführend. Referate. 449 weiß jeder auf diesem Gebiet Arbeitende. Die Methoden der vergleichenden Anatomie werden aber dabei doch stets unentbehrliche und erfolgreiche Hilfsmittel zur Erkenntnis bleiben (Mitose der Protozoen und Metazoen, die Komponenten der Spermatiden, Keimbahnbestimmung und viele ähnliche Gebiete). P. Bnclmer (München). Retzius, G. Über den Bau des Eies der Echinodermen im unbefruchteten und im befruchteten Zustand. In: Biologische Untersuchungen von G. Retzius. Neue Folge. Bd. XV. Nr. 1. 1910. Bei der Entwicklung des Eies von Parechinus miliaris findet Retzius eine aus- gesprochene Filarstruktur des Plasmas, die, mit Körnchen besetzt, das Mitom darstellt und ein homogenes »Paramitom« umschließt. Das Mitom soll kein Netz, sondern ein Geflecht sein. Im Paramitom entstehen die ersten Dotterkömehen, zunächst nur in der Nähe des Kernes, umsponnen von Mitomfäden. Die Einzelbezirke fließen zu einer den Kern rund umgebenden Zone zusammen, die sich allmählich peripherwärts ver- größert, bis sie das ganze Ei erfüllt und nur eine ganz schmale Randzone frei läßt. Im reifen Ei stellt die Dottermasse gewundene Balken und Stränge dar, die um- sponnen vom Mitom, durch Paramitomräume (die durch die Fixation mehr oder weniger betont werden?) jedoch deutlich voneinander geschieden. Diese Auffassung steht natürlich in direktem Widerspruch mit der über die Struktur des Ecliinideneies wohl allgemein herrschenden (Wilson). Dadurch, daß die Mitomfäden sich von den Balken lösen und unter dem Einfluß des Centralkörpers kontrahieren, entsteht die demnach rein fibrilläre Spermastrahlung. Über die Dottermembran gelangt Retzius zu keinen befriedigenden Einblicken, die Theorien Loebs und andrer hält er für unzureichend. Eine Analyse des cytologischen Todes der Eier lehrt, daß dieser morphologisch in einer allmählichen Trennung der fibrillären und deutoplasmatisclien Substanzen besteht, die sich zu größeren und kleineren Tropfen sammeln, ohne dabei ihre eigent- liche Struktur zu verlieren. Die parthenogenetischen Versuche führen zu keiner wesentlichen Erweiterung unsrer Kenntnisse auf diesem Gebiet. Die Strahlung und die radiäre Dotterbalken- anordnung entsteht auch hier in der erwähnten Weise. Wenn Retzius die große Varia- bilität der Erscheinungen bei der künstlichen Entwicklungserregung betont, so spricht er damit eine allgemeine Erfahrung aus. — Die vergleichende Untersuchung weiterer Echiniden und Asteriden, bei denen gelegentlich die Balken weniger deutlich waren (besser fixiert?) erlaubt ihm, seine Ansichten über die Plasmastruktur zu verallgemeinern. Auch für Cölenteraten ( Aurelia , Cyanea) entschließt sich Retzius für die Filarstruktur, entgegen Schaxel (1910), der einen wabigen Bau angibt ( Pelagia ). Auch die Dotter- bildung läuft bei seinen Objekten nicht so ab, wie Schaxel will. Wie bei Parechinus entsteht der Dotter zunächst nur in einer Zone um den Kern, so daß die Querschnitte diesen mit einem Ring umgeben und das übrige Plasma frei zeigen. Ich kann für Pelagia aus eigener Anschauung einen solchen sehr clistinkten kompakten Ring um den Kern bestätigen, der aber nicht, wie Retzius dies schildert, aus definitiver deutoplasmatischer Substanz besteht, sondern nur an deren Bildung hochgradigen Anteil nimmt, um auf späten Stadien zu verschwinden. Schaxel, dem diese Verhältnisse völlig entgingen, beschreibt eine einheitliche diffuse Dotterbildung im ganzen Plasma. 450 Referate. Eier von Turbellarien (Prostheceraeus) und Nemertinen (Malacoldella), von Mol- lusken ( Pecten und Modiola), sowie von Kaninchen sollen den gleichen Bau besitzen. P. Büchner (München). Müller, Rob. Über die Eireifung bei den Alcyonaceen. In : Arch. Ges. Phys. Bd. CXXXVI. S. 141—161. 4 Textfig. 1910. Die Dotterbildung der Alcyonaceen geschieht auf Kosten eines Follikels, ohne Beteiligung des Kernes. Die Dottersubstanzen treten in gelöstem Zustand in das Ei ein und werden in Schollenform abgeschieden, wenn die Löslichkeitsgrenze derselben überschritten wird. Außerdem nimmt das Ei regelmäßig eine Nährzelle auf, die all- mählich resorbiert wird. Uber die Reifung macht Müller recht sonderbare Angaben: »Ein Analogon zur Bildung der Polkörperchen besteht nicht, die Eireifung findet ohne Reifeteilungen, ohne Reduktionsteilungen statt.« »Die mit der Eireifung ver- bundene Chromatinreduktion vollzieht sich unter Umwandlung von Idiochromatin in Trophochromatin durch Chromidien, welche in den Eikörper auswandem, der reduzierte Kernanteil wird völlig in Nucleolarsubstanz verwandelt. Dieser Anteil entspricht dem weiblichen Pronucleus.« p. Büchner (München). Senxa, Axg. Ricerclie sulT oogenesi di Tomopteris elegans Chun. In: Arch. Anat. et Embryolog. Vol. IX. Fase. 3. p. 299 — 348. 2 tav. Firenze 1910. Dons (Arch. f. Zellf., Bd. II) hatte als Grund für die Differenzierung der Ovocyte von den abortiven Ovocyten im Keimlager von Tomopteris topographische Beziehungen angegeben, die eine schlechtere Ernährung der letzteren im Gefolge haben sollten. Senna bestreitet dies, da die günstigen Ernährungsbedingungen (unmittelbarer Kon- takt der Körperflüssigkeit) beiden Zellsorten in gleichem Maße zukämen. Er glaubt, daß es sich hierbei um innere differenzierende Faktoren handelt, wofür spricht, daß un- mittelbar nach Bildung einer 8-Zellengruppe aus einer Ovogoniengruppe, eine Ovocyte sich durch einen größeren Kern auszeichnet, der die Zelle zum definitiven Ei bestimmt. Das Wachstum der abortiven Zellen ist aber zunächst, offenbar im Zusammenhang mit ihrer erhöhten Aktivität, ein bedeutenderes. Immerhin machen beide Zellsorten die Vorgänge der Tetradenbildung in völlig gleicher Weise und synchron durch. Hierbei werden die zehn Chromosomen zu fünf Tetraden zusammengefügt, jedoch im Gegen- s a t z zu Schreiners, die bekanntlich für das Objekt eine Längskonjugation eingehend beschrieben haben, durch Konjugation e n d t o e n d. Das wachsende Ei ist anfangs mit dichten basophilen Granulationen erfüllt, die bis zur Bildung des deutoplasmatischen Materials sich mehren, um dann abzunehmen und völlig zu schwinden, und die Senna als Mitochondrien bezeichnen möchte. Das Keimbläschen enthält währenddem die persistierenden Tetraden und einen großen Nucleolus, der eine Anzahl kleiner sekundärer Xucleolen abzugeben scheint. Die abortiven Zellen halten mit dem Wachstum der Eizelle nicht Schritt. Es kommt zu keiner Speicherung von Deutoplasma in ihnen, doch hält Senna wenigstens für die Zeit, in der sie noch wachsen, ihre alimentäre Bedeutung im Gegensatz zu Dons aufrecht. Die Zellgrenze zwischen Ei und Nährzellen ist nie unterbrochen, Nährströme oder ähnliche Differenzierungen fehlen ganz. Endlich sitzen sie dem Ei als degenerie- rendes Anhängsel auf. P. Büchner (München). Referate. 451 Morrill, Charles V. The Cliromosomes in the Oögenesis, Fertilization and Cleavage of Coreid Hemiptera. In: Biol. Bull. Vol. XIX. p. 79—126. 2 tabl. 1910. Ich gebe Morrills Resultate, die eine beträchtliche Lücke in der Heterochromo- somenkunde ausfüllen, wo wir uns bisher mit Wahrscheinlichkeiten und Vermutungen begnügen mußten, am besten wieder, wenn ich seine eigne Zusammenfassung zugrunde lege. Bei Arcliimerus, Anasa, Protenor ist ein unpaares Heterochromosom in den Sperma- togonien vorhanden, bei Protenor an seiner Größe leicht kenntlich. Die Ovogonien enthalten das gleiche um ein zweites Heterochromosom von gleicher Größe vermehrt (Bestätigung der Angaben von Wilson, Montgomery, Lefevre und Mc Gill). Die Tetraden der Ovocyte zeigen den Ovogonienchromosomen entsprechende Differenzen. In beiden Reifeteilungen werden im Ei alle Tetraden geteilt. Ein besonderes, nach- schleppendes Chromosom oder ähnliches gibt es hier nicht. Der weibliche Pronucleus enthält demnach die gleichen Chromosomen wie das Spermium, das ein Heterochromo- som mitführt. Bei der Befruchtung ist der Chromosomenkomplex beider Pronuclei getrennt zu studieren. Er entspricht bezüglich der Größenverhältnisse völlig dem der Spermato- bzw. Ovocytenteilung. Nucleolen fehlen in den Pronuclei. Die Chromosomen der Blastodermzellen ließen sich leicht zählen. Zwei Sorten von Embryonen konnten gefunden werden, solche mit gerader und mit ungerader Chromosomenzahl, entsprechend den Zahlen in Ovogonien und Spermatogonien, so daß man das Geschlecht durch Zählung eines ganz frühen Furchungsstadiums mit Sicherheit entscheiden kann. Die Idiochromo- somen verhalten sich in beiden Geschlechtern bei der vegetativen Zellteilung, bei der Reifeteilung, Befruchtung, Furchung wie die Autosomen. Es fehlen also auch Be- ziehungen zu Nucleolen. Morrill sieht in alledem die besten morphologischen Stützen für die WiLSON-STEVENSsche Hypothese, daß das Vorhandensein oder Fehlen gewisser Chromosomen das Geschlecht bestimme, und für die Individualitätslehre. P. Bnchner (München). Elpatiewsky, W. Die Entwicklungsgeschichte der Genitalprodukte bei Sagitta. 1. Die Entwicklung der Eier. In: Biologische Zeitschrift. Bd. I. Hft. 4. S. 338 — 367. 3 Taf. russisches Resume. Moskau 1910. Die neueren Resultate über das Keimplasma der Sagitten von Stevens, Elpa- tiewsky und mir selbst habe ich in diesem Archiv schon wiederholt referiert. Die Entwicklungsgeschichte des Eies, die nun Elpatiewsky ausführlich schildert, bringt hierzu nicht mehr viel Neues. Ich verweise auf das hierüber schon — besonders Bd. VI, Hft. 2 — Berichtete1). Neu und interessant sind Elpatiewskys Beobachtungen über die Entstehung der ersten Reifeteilung. Aus dem Kem bildete sich nach der Auflösung seiner Membran eine Anzahl zunächst völlig isolierter Teilspindeln, die in der Folge zusammenfließen zu unregelmäßig vielpoligen Figuren, wie sie Ascaris auf entsprechen- den Stadien besitzt, und schließlich einer extrem tonnenförmigen Figur den Ursprung geben, die, wie Stevens und ich sie schon beschrieben, völlig parallele Fasern besitzt. Selbst wenn es sich hier um abnorme Vorgänge handeln sollte, die ähnlichen bei Atresie x) Dort steht (S. 329) infolge eines Druckfehlers, daß meine und Stevens’ Mit- teilungen über Sagitta 1909 erschienen seien. Dies muß 1910 heißen. 452 Referate. des Säugetiereies entsprechen, bleiben die Befunde für die Centriolfrage und »Poly- energie« des Kernes von Bedeutung. Bestätigt wird das völlige Fehlen eines Längs- spaltes der pseudoreduzierten Chromosomen und deren ideale Kontinuität. Daß sie dabei ein vorübergehendes Stadium der Achromasie durchmachen (Elpatiewtsky), scheint mir nach Stevens und eigner Anschauung wenig wahrscheinlich. Das merk- würdige Netz, das das Keimepithel außen überzieht, findet auch Elpatiewsky, ebenso den Zweizellenapparat, dessen eine Zelle in die Ovocyte einwandert. Die Verbindung jeder solchen Zelle durch einen Strang mit dem Netz, die ich geschildert, kann Elpa- tiewsky sowenig wie Stevens finden. Daß diese trotzdem existiert, bin ich sicher. Die Kontinuität der eingewanderten degenerierenden Zelle durch die Keimbahn stellt Elpatiewsky mit Stevens in Abrede. Es erscheint aber schwer die Tatsachen anders zu deuten. Es findet sich bei Sagitto die ungewöhnliche Tatsache, daß ein kompli- zierter Apparat im Ei vorhanden ist, bei dem an einer genau determinierten Stelle eine und stets nur eine Zelle einwandert und zu einem stark färbbaren Klumpen degeneriert. Er findet sich im ausgewachsenen Ei, findet sich genau an der gleichen Stelle in gleicher Größe und färberischer Beschaffenheit während der Reifeteilungen, während der Befruchtung und ersten Furchung. Und weiter ist kein Zweifel mehr, daß die Keimbahn der Sagitten durch einen ebenso großen, färberisch gleichen Körper von der ersten Furche an bestimmt wird, der an genau gleicher Stelle liegt. Beide Einrichtungen sollen nichts miteinander zu tim haben! Der erste Körper soll hinausgeworfen werden und an der gleichen Stelle sofort ein neuer, äußerlich gleicher entstehen, der plasmatischer Natur ist. Inzwischen ist meine Auffassung durch die KüHNsclien Untersuchungen an Cladoceren in eindeutiger Weise bestätigt worden ! Die chromatische Gitterkugel um die Ovocytenkeme wird im Einklang mit mir und Stevens beschrieben. Bezüglich der Art ihrer Entstehung bestehen Differenzen, die zwingen, die Frage als unentschieden zu bezeichnen. P. Büchner (München). Meves, Fr. Über die Beteiligung der Plastocliondrien an der Befruch- tung des Eies von Ascaris megalocephala. In: Arch. rnikr. Anat. Bd. LXXVI. S. 683—713. 3 Taf. 1910. Schon 1891 haben die Brüder Zoja mittels der ALTMANNsclien Färbung im Ascaris- Ei verstreute Granula beobachtet, die sie als Plastidulen bezeichneten und mit den ähnlichen Granulis identifizierten, die sich in Spermien besonders in der Region um den Kern fanden. Sie haben dabei bereits als wichtig betont, daß letztere bei der Be- fruchtung im Ei ausgesät werden. Nachdem auch von andrer Seite diese Granula des Spermiums wiederholt beschrieben wurden und sie von Tketjakoff und A. Mayer geradezu als Mitocliondrien bezeichnet wurden, greift Meves diesen deutlichen Fall einer Beteiligung der Mitoehonilrien bei der Befruchtung aufs neue auf, ohne viele Details zufügen zu können. Zojas Plastidulen sind natürlich auch Mitocliondrien, sie sind mit Boveris Archoplasma identisch. Von den stark lichtbrechenden Einschlüssen des Ascaris-Eies abgesehen (den spheres hyalines und gouttelettes homogenes van Be- nedens) soll es außer den Mitochondrien nur noch ein homogenes Substrat im Ei geben. Etwa mit Abschluß der ersten Reifeteilung verlassen die väterlichen Plastocliondrien, die zunächst an die Oberfläche des Spermiums gewandert sind, dieses ganz. Ursprüng- lich größer als die Plastocliondrien des Eies, zerfallen sie hierbei in Granula, die sich nicht mehr von denen des Eies unterscheiden. Referate. 403 »Aus theoretischen Gründen muß angenommen werden, daß, nachdem die männ- lichen und weiblichen Plastocliondrien sich gemischt haben, früher oder später je ein männliches und weibliches Korn miteinander verschmelzen. Es ist nun in der Tat vielfach unverkennbar, daß die Plastocliondrien, welche nach Beendigung der ersten Richtungsteilung das Spermium umgeben, im Vergleich mit denjenigen früherer Stadien nicht unerheblich größer sind.« F. Büchner (München). Jörgensen, M. Zur Entwicklungsgeschichte des Eierstockeies von Pro- teus arujuineus (Grottenolm) [Die Wachstumsperiode]. In: Festschrift für R. Hertwig. Bd. I. S. 439—634. 13 Taf. 1910. Die Wachstumsperiode der Proteus- Ovocyte beginnt mit einer tiefgreifenden chemischen und morphologischen Umwälzung der Zelle. Waren die Ovogonien von einem basisch reagierenden Reticulum erfüllt, dem Nucleolen oft gänzlich fehlten, so ist der Keminhalt der jungen Ovocyte plötzlich fast homogen (pulverisation chroma- tique von Bouin), färbt sich mit Plasmafarbstoffen und enthält eine Anzahl basichro- matischer Nucleolen. Jörgensen bringt diese Momente mit dem Beginn einer ge- steigerten Tätigkeit der Zelle, die die Rieseneizelle zu liefern hat, in Zusammenhang, meint aber, daß es sich dabei vielleicht nur um eine historische Reminiszenz handelt, da in Bälde ein erneuter Reaktionsumschwung und eine Anreicherung von Chromatin im Bukettstadium eintritt. Seine Deutung als unterdrückte Teilung stößt in der Ovo- genese auf keine Schwierigkeiten. Denn auf diese folgt erst eine zweite Periode der chromatischen Zerstäubung im Kern, die mit der eigentlichen großen Wachstums- periode Hand in Hand geht. Vor und wählend des ersten Zerstäubungsstadiums enthält das Plasma Mito- chondrien, dessen nucleäre Herkunft abgelehnt wird. Das Bukettstadium geht aus diesem hervor, indem die Granulationen des Kernes stärker werden, die Nucleolen sich auflösen, und so beitragen, das wieder basische Spirem aufzubauen, das — durchweg längsgespalten — den Kern in Bälde erfüllt. Es folgt wie gewöhnlich eine polare Orien- tierung der längsgespaltenen, weiter kondensierten Segmente nach einem Punkte der Kemmembran. Jörgensen stimmt mit Goldschmidt, Wassilieff, Popoff, Büchner und andern überein, wenn er in diesem Zustand eine Abgabe chromatischer Substanz beschreibt. Er fand jedoch günstigere Stadien als alle seine Vorgänger, wenn er die einzelnen Chromosomenfäden unmittelbar beträchtlich weit ohne Unterbrechung ins Plasma verfolgen konnte ; Stadien, die nicht so aufzufassen sind, daß ganze distale Teile des Chromosoms entfernt werden, sondern daß jeder Faden Chromatin sezemiert und dieses Secret noch eine Zeitlang die auf seine Entstehung hinweisende Form beibehält. Die Fäden, die in einer Vacuole zunächst liegen, können noch lange beibehalten werden (entsprechend den Pseudochromosomen Heidenhains aus dem Hoden des gleichen Tieres) und nur einzelne Nucleolen abgliedem oder auch schon mehr oder minder früh in körnigen Zustand übergehen. Bezüglich der Mechanik des Zellzustandes (Anziehung der Schleifen durch ein Centriol, dessen Anwesenheit an der entsprechenden Stelle im Plasma auch durch Jörgensen und vorher schon durch Heidenhain und Lams wahr- scheinlich gemacht wurde, Auflösung der Membran durch dasselbe und so ermöglichter Austritt) stimmt der Verf. mit der vom Referenten (1910) gegebenen Darstellung völlig überein. Der gänzlich unbilligen Kritik, die von Meves an einigen, schon früher publi- zierten besonders schönen Bildern des Chromidienaustritts geübt worden war, tritt Archiv f. Zellforschung. VII. 30 454 Referate. er mit Recht gebührend entgegen. Jörgensens Überzeugung ist an diesem Punkt be- sonders wertvoll, da er sonst keineswegs ein Anhänger der Konsequenzen der Chromi- dienlehre ist. Neben dieser beschriebenen Abgabe des Chromosoms an Substanz geht mit dem Ende des Bukettstadiums noch ein zweifacher intranucleärer Chromatinverlust der Schleifen vor sich. An ihren Umbiegungsstellen kondensieren sich Nucleolen. Dadurch, daß solche »Degenerationsnucleolen« in immer größerer Zahl abschmelzen, wird dieser Teil des Kernes blaß und nucleolenerfüllt. Der übrige Teil der Schleifen gibt auf dem Wege feiner Pseudopodienbildung Substanz ab. Diese Prozesse führen zu einer maxi- malen Chromatinzerstäubung des Kernes, während der aber der polare Bau des Kernes noch an einer dauernd verschiedenen Struktur und Farbenaffinität der beiden Hälften deutlich zu erkennen ist. Die »Degenerationsnucleolen« aber rücken ringsum an die Kernperipherie und werden zu den definitiven Nucleolen des Keimbläschens. Neben ihnen treten unter der Kemmembran noch zahlreichere, viel kleinere sekundäre Nucleolen auf, die — regelmäßig verteilt — in der Folge etwas anwachsen, stets aber nebenher zu beobachten sind. Die Randnucleolen sind scharfbegrenzte Körper, mit einer chromatisch-färbbaren , Membran umgeben, bestehen von Anfang an aus zwei verschiedenen Substanzen (Chro- matm x Plastin?). Stets sind sie ziemlich innig mit der Kemmembran verbunden, so weit Jörgensens Entwicklungsstadien reichen; nie scheinen sie untereinander zu verschmelzen. Ihre wahrscheinliche Funktion liegt in der Speicherung von Stoff- wechselprodukten und der Lieferung von Fermenten, die in Beziehung zum Plasma- wachstum und der Dotterbildung stehen. Auch während des Höhepunkts der chromatischen Zerstäubung der Ovocyte sind in der Regel feinste Faserzüge aufzudecken, durch die die Kontinuität des Chromo- somas aufrecht erhalten wird. Von der Polseite her beginnen die Fasern dann wieder an Chromatizität zu gewinnen. Es geht eine allgemeine Rekonstruktion des Kern- chromatins von der Seite des Kernes aus in den alten Bahnen des Abströmens vor sich, wo außen die Chromidien (und, wie wir sehen werden, bereits deutoplasmatische Substanzen) liegen. Eine solche Zerstäubung und Neubildung des Kerninhalts der Geschlechtszelle ist bis jetzt nirgends beobachtet worden. (Es kommt eine zweite Serie von Eiern vor, bei denen auch die letzten Faserzüge schwinden. Solche rekon- struieren langsamer und diffus, bei FLEMMiNG-Fixierung sind sie an einem eignen grünen Farbton kenntlich1).) Während dieser Zeit findet ganz allgemein ein chemischer Um- schwung in der Zelle statt. Die Bukettchromosomen färbten sich mit basischen Farb- stoffen, das rekonstruierte Chromatin mit sauren Plasmafarben. Das Ende der Rekonstruktion bedeutet auch den Beginn der erneuten Chromo- somenbildung. In dem anfangs einheitlichen, oft durchweg längsgespaltenen-, Reti- culum treten sternförmige Konzentrationen auf. Es entstehen so die bekannten Bürsten- chromosomen, deren spätere Verkleinerung vor allem auf Abschmelzung chromatischer Brocken zuriickgeführt wird. Endlich wandern die Chromosomen, wie es schon Born für Triton beschrieben, in den centralen Teil des Kernes. Es besteht eine Kontinuität etwa im Sinne Ficks. Unter den Vorgängen im Plasma ist vor allem eine frühzeitige Fett- bildung (»interimistische Fettbildung«) interessant. Nach Ablauf des Bukettstadiums r) Ähnliche Differenzen in der Chromosomenkontinuität sind schon für Triton von Born beschrieben. Referate. 455 pflegt rund um den Kern, oder nur an einer Kalotte, eine wachsende Hülle von Fett- tropfen aufzutreten. Bei einem Weibchen, dessen Ovar im übrigen völlig normal war, fand sich solches Fett schon in den Ovogonien und vermehrte sich während des Bukett- stadiums enorm, derart, daß das polare Chromidium das Centrum für das anschießende Fett darstellte und dabei selbst einer regressiven Metamorphose zu Fett erlag. Auch hier umzieht die Substanz in der Folge den Kern. Stets aber beginnt dann hier wie dort eine völlige Assimilation der Substanz, so daß die definitive deutoplasmatische Substanz, soweit sie sich als Fett erweist, hiervon völlig unabhängig an der Peripherie des Eies auftritt. Die Tropfen dieser Randzone beginnen dann von innen nach außen zu (nicht der Größe nach) einem Vacuolisationsprozeß zu unterliegen, der zu einer nahezu voll- ständigen Verflüssigung führt. Daneben besteht eine eiweißartige Reservesubstanz, die sich auf kleinste Granula im Plasma zurückführen läßt. Diese häufen sich an einer in der Längsachse des Eies gelegenen Stelle zu einem dichten Konglomerate an (»Dotter- kem« 0. Schulzes bei Rana), von dem nicht ausgeschlossen ist, daß ein Centriol den Anlaß zu seiner Entstehung gibt. Zum Schluß1) einiges von den theoretischen Anschauungen des Autors. Die Er- klärung des Eiwachstums durch eine einleitende Kernplasmaspannung zugunsten des Kernes (R. Hertwig) kann Jörgensen nicht annehmen, da im Gegenteil zu Beginn der entscheidenden Periode der Kern höchst chromatinarm wird. Eine prinzipielle Durchführung zweier Chromatinsorten in der Metazoenzelle (R. Goldschmidt) ist nicht statthaft. Jörgensen schließt sich vielmehr der HERTWiGsehen Auffassung von einer nur gelegentlichen funktionellen Trennung beider Substanzen an. Die Chromi- dienlehre in ihrer weitgehenden Anwendung auf die Metazoenzelle wird abgelehnt. Das im Bukettstadium ausgetretene Chromatin aktiviert nicht etwa die Eizelle, sondern »degeneriert« und Dotter ist nicht auf Chromidien zurückzuführen. Es fehlt überhaupt jede vitellogene Substanz. Popoffs Ansicht, daß die Dotterspeicherung des Eies ein Ausdruck der physiologischen Depression dieser Zelle sei, ist irrig. In der interimistischen Fettbildung glaubt Jörgensen vielleicht eine Regulationsvorrichtung sehen zu dürfen, die den Kern vor Ernährungsstörungen schützt. P. Büchner (München). Athias, M. Les phenomenes de division d’ovule dans les follicules de de Graaf en voie d’atrösie chez le Lerot ( Eliomys quercinus L.). In: Anat. Anz. Bd. XXXIY. S. 1— 23. 9 Fig. 1909. Athias beobachtet bei Ovocyten von Eliomys stets vor den Zerfallserscheinungen die Bildung eines ersten Richtungskörpers, sehr selten die eines zweiten; die zweite Reife- teilung erleidet dann mannigfache pathologische Veränderungen, von denen nur be- sonders die von allgemeinem Interesse scheint, bei der sich an Stelle der normalen Spindel, die der Polstrahlung und der Centriolen völlig entbehrt, eine Anzahl mehr oder weniger selbständiger Teilspindeln findet; denn dies ist ja ein Zustand, der nor- malerweise häufig zur Bildung der tonnenförmigen Polspindeln führt ( Ascaris , Cyclops und Sagitta; für letztere vgl. Ref. über Elpadiewsky in diesem Heft). Eigentliche vielpolige Reifeteilungen dagegen wurden nicht beobachtet, wohl aber nach dem Vorgänge van der Strichts für Fledermäuse Karyomeritenbildung nach Abschnürung des ersten Richtungskörpers. Das weitere Schicksal der Ovocyte besteht in einem Zerfall in x) Ich übergehe die genauen Angaben über die Hüllorgane des Eies (zona radiata). JO* 456 Referate. mehrere Teilstücke, die teils kernhaltig sind, teils nicht. Ob diese Kerne auf mitotischem Wege entstanden sind, ist nicht sicher; ebensowenig weiß der Verf., ob die eventuelle par- thenogenetische Furchungsspindel nicht der zweiten Richtungsspindel entspricht, wie es die Autoren wollen, die eine Wanderung der letzteren centralwärts beobachteten. In dem Streit, ob diese zusammenhangslosen Fragmente mit parthenogenetisch entstandenen Blastomeren etwas zu tun haben (Bonnet, Sobotta, Rubaschkin contra Henneguy, Rabl, Spuler, van der Stricht, L. Loeb) neigt er zur verneinenden Partei (Bonnet usw.), obwohl die Gründe derselben wenig stichhaltig sind. Der Nachweis, daß die »erste Furchungsteilung« bloß eine centrale zweite Reifeteilung darstelle, ist für den, der die zoologische Literatur der physiologischen und experimentellen Parthenogenese kennt, keineswegs ein Gegengrund, denn auf beiden Gebieten (Brauer für Artemia und Kostanecki für Mactra) kommt Analoges vor. Auch die Vielpoligkeit und die Karyomeritenbildung sind sonst Begleiterscheinungen der parthenogenetisclien Reifung und nach der Meinung des Referenten kann der mangelhafte Gaswechsel der ausge- stoßenen Eier in gleicher Richtung die Zelle, insbesondere den Teilungsapparat, be- einflussen, wie etwa die Kohlensäurevergiftung das Asterias- Ei (vgl. meine Untersuchung hierüber in Bd. VI dieses Archivs). P. Büchner (München). Sobotta, J. und Burckhard, G. Reifung und Befruchtung des Eies der weißen Ratte. In: Anatom. Hefte. Bd. XLII. Heft 127. S. 433—497. 4 Taf. 1910. Vor der ersten Reifeteilung verkleinert sich der Ovocytenkern in hohem Grade, ohne daß die Kemmembran schon sich auflöst. Die rundlichen Tetraden ballen sich zu einem Klumpen, der sich später in die Äquatorialplatte einstellt. Die Form der ersten Reifeteilung steht zwischen einer typischen Tonnenfigur und einer echten Spindel. Die Pole sind stets offen, nie ist etwas von Centriolen zu sehen, wohl aber Anhäufungen von Mitrochondrien an diesen Stellen. Die für die Erscheinungen der künstlichen Parthenogenese nicht uninteressanten Beobachtungen Rubaschkins, van der Strichts und andrer, daß im Falle der Follikel- atresie deutliche Polstrahlungen auftreten (nach einigen sogar Centriole), konnte bestätigt werden. Die achromatische Spindelfigur entsteht auch hier wahrscheinlich aus dem Kemgerüst. Die zweite Reifeteilung des Eies trifft man im Eileiter, nachdem der erste Richtungs- körper auf rätselhafte Weise schnell verschwindet, was schon viele Autoren konstatierten. Sie ist von der ersten verschieden, fast doppelt so lang, etwas schmäler, die Fasern viel stärker. Die Form ist eine leicht S-förmige, die polaren Mitochondrien sind viel zahl- reicher. Große Differenzen, zum Teil in gleicher Richtung, hat Sobotta schon für- die Maus beschrieben, bei der jedoch die zweite Reifeteilung der ersten an Größe nachsteht. Wie bei allen bisher untersuchten Säugetieren wartet die zweite Reifeteilung im Stadium der Äquatorialplatte auf das Spermium. Von diesem tritt bei der Ratte sicher das hier sehr lange Verbindungsstück, dessen Spiralfaden nach den Beobachtungen Duesbergs aus den Mitochondrien der Spermatide gebildet wird, mit in das Ei ein. Es nimmt zu an Färbbarkeit, und läßt sich an der Spirale bis in späte Vorkernstadien verfolgen. Am hinteren Ende des Spermakopfs entsteht eine Strahlung, ausgehend von einem Diplosom. Die Rekonstruktion der beiden Vorkeme bietet nichts Besonderes; der männliche ist meist kleiner. Referate. 457 Bezüglich des Verhaltens der Chromosomen glauben die Verfasser eine völlige Übereinstimmung mit den entsprechenden Beobachtungen Duesbergs am Hoden zu finden. Bei einer Annahme einer parallelen Konjugation würde sich die erste Teilung als Reduktionsteilung, die zweite als Äquationsteilung darstellen. P. Büchner (München). Montgomery, Thos. H. jr. Are Particular Chromosomes Sex Determi- nants? In: Biol. Bull. Vol. XIX. p. 1 — 17. Nach einer kurzen Übersicht über die Geschlechtsbestimmungshypothesen, die sich an die Existenz von Heterochromosomen bisher geknüpft haben, und einige gegnerische Stimmen hierzu, trägt Montgomery eine Reihe von Punkten zusammen, die gegen die Annahme sprechen, daß einzelne Allosome als Geschlechtsdeterminanten funktionieren, Punkte, die zum Teil bereits von andern Autoren in diesem Sinne ver- wendet worden sind. 1. Montgomery, Payne und Mc Ölung haben Kombinationen von Heterochromosomen beschrieben, die gelegentlich der Samenreifung so verteilt werden, daß nicht zwei, sondern mehr Spermiensorten entstehen. 2. Einen einzigen Fall (Salomonia, Cardiff 1906) ausgenommen, hat man bei keiner Pflanze entsprechende Differenzen aufgefunden; zum mindestens handelt es sich also um keine allgemeine Erscheinung. 3. Es gibt eine Menge geschlechtlich prädeterminierte Eier (Reblaus, Rotatorien, Dinophilus, Ascarinen); Phylloxera ist nach Morgan (1909) sicher schon vor der Richtungskörperbildung sexuell determiniert. 4. Bei Parthenogenese vermögen von einem Tier beide Geschlechter erzeugt werden, ohne Befruchtung mit zweierlei Samen (Rotatorien, Aphiden, Daphniden, Phylloxera). 5. Das Ei eines hermaphroditen Tieres vermag mit einem Spermium befruchtet, zwei verschiedengeschlechtliche Keim- drüsen zu bilden. 6. Die Beobachtungen Morgans, die, eine gesonderte Wirkung der Heterochromosomen auf den Organismus vorausgesetzt, deren quantitative Unterschiede in beiden Geschlechtern als das Wesentliche erscheinen lassen, ließen sich auch so deuten, daß die Massendifferenzen des gesamten Chromosomenkomplexes das Entscheidende sind. 7. Die Hypothese vernachlässigt eine mögliche Beteiligung des Plasmas und seiner Inhaltsprodukte (Mitocliondrien) an der Geschlechtsbestimmung. 8. Die Vorstellung, die wir uns ihrgemäß von einer ganz autonomen Einwirkung ein- zelner Kernkomponenten auf den Organismus machen müßten, setzt die physiologische Einheit eines funktionierenden Kernes völlig hintan und vergißt, daß die Gesamtleistung einer Zelle, abgesehen von einer komplizierten Wechselwirkung zwischen Kern und Plasma, nur durch eine nicht minder komplizierte, aus mannigfachen Wechsel- beziehungen der Einzelteile resultierenden Tätigkeit aller Chromosomen zustande kommt. »The hypothesis is too naive, it assumes too great simplicity of the cell.« Das Resultat der Betrachtung ist das gleiche, zu dem auch ich kürzlich gelangt bin. (Zur Bedeutung der Heterochromosomen. Arch. f. Zellf. Bd. V). Wir beide zitieren den Satz Morgans: “The accessory chromosome may follow sex or be associated witli other differences that determinc sex, rather than be its sole cause”* 1). P. Büchner (München). 1) Häcker (1911) erklärt sich in seinem neuen Buche ebenfalls in diesem Sinne und gibt der Auffassung den Namen »Indexhypothese«. 458 Referate. Stevens, N. M. Further Studies on Heterocliromosomes in Mosquitos. In: Biol. Bull. Vol. XX. p. 109— 120. 28 Textfig. 1911. Die Untersuchung weiterer Dipteren hat bezüglich der Heterochromosomenver- hältnisse zu beträchtlichen Verschiedenheiten bei ganz nah verwandten Formen geführt. Bei Culex und Theobaldia hatten alle Chromosomen gleiche Kondensationstendenz und nirgends war von einer sichtbaren »geschlechtsbestimmenden« Chromosomendifferenz etwas zu beobachten. Anopheles punctipennis zeigt nun in den Ovogonienäquatorialplatten zwei Chro- mosomenpaare mit homologen Komponenten und ein Paar, das aus je zwei längeren und zwei kürzeren Komponenten zusammengesetzt ist. Im Hoden ist das so mit den Autosomen verklebte Paar ungleich groß. Culex zeigte in den Spermatocyten nur ein Plasmosom, Anopheles mit diesem verquickt einen chromatischen Körper von variabler Gestalt, meist an der Kemperipherie hegend, gelegentlich aber sich deutlich als Heterochromosomenpaar bekundend, indem er dann den Enden zweier aufgelockerter Chromosomen in Form von zwei chromatischen Nucleolen angeklebt ist. Die erste Reifeteilung trennt sie, indem sie an die beiden distalen Enden des einen Paares ange- hängt bleiben und hier deutlich noch ihre verschiedene Größe erkennen lassen. Stevens bekommt bei solchen Variationen Bedenken wegen der extremen bis- herigen Fassung der Geschlechtsbestimmungshypothese und schreibt über die Hetero- chromosomen : “possibly thev have some other meaning and are only so correlated with the sex-determining mechanism1), that they have the same distribution as the sex characters. The case of the mosquitoes certainly indicates that we must study the heterocliromosomes, apart from the idea of sex-determination, more intensively, in Order to determine if possible why we have such cliromosomes differen- tiated in some forms and not in others” (Stevens meint, daß diese Differenzierung vielleicht in direkter Beziehung zur geschlechtlich-begrenzten Vererbung gewisser Cha- raktere stehe). P. Büchner (München). Dehorne, Arm. Le mecanisme de la reduction numerique dans la sper- matogenese de Ophryotrocha puerilis Clprd.-Mecz. In: Zoolog. Anz. Bd. XXXVI. S. 209—222. Mit 16 Fig. 1910. Es ist die vierte Untersuchung des Reduktionsmodus der Ophryotrocha, die De- horne vomimmt (Korschelt 1895, Gr£goire und Deton 1906, A. und K. E. Schrei- ner 1906). Bei der vor allem wichtigen Feststellung der Normalzahl der Chromosomen kommt er zur Zahl 4. In jeder Anaphase von somatischen Zellen und Spermatogonien gibt es vier Schleifen. Jedoch schon in der Telopliase erleiden sie bei ihrer Auflockerung eine Längsspaltung, die schon die Vorbereitung für die nächste Teilung darstellt. (Andre Objekte lassen bekanntlich schon während der Anaphase am kompakten Chromosom einen Längsspalt erkennen.) Jeder »Ruhekem« enthält so deutlich individualisiert die doppelte Chromosomenzahl, die vor der nächsten Mitose durch die paarweise er- neute Konzentration nicht völlig schwindet, so daß die Prophase und Metaphase die doppelte Zahl besitzen und die wrahre Zahl nur in der Anaphase erkennbar ist. Prinzipiell das gleiche geht nun in den Spermato- ) Von mir gesperrt. Referate. 459 cyten erster Ordnung vor sich. Das leptotäne Bukettstadium besitzt acht orientierte Schlingen, die aus der Teilung der vier Chromosomenschleifen in der Telophase ent- standen sind und die sich, wie vor der somatischen Mitose allmählich wieder Zusammen- legen zu vier Schleifen, die so längsgespalten erscheinen (pachytänes Stadium). Diese kondensieren sich zu vier Dyaden, dicken Stäben, die an beiden Enden etwas haken- förmig eingebogen sind und stets zu je zweien beisammen liegen. In der Mitose wandert je eine dieser beiden Gruppen in eine Tochterzelle, so daß die erste Reifeteilung weder Längs- noch Querteilung ist und ganze Chromosomen reduziert. Die zweite Teilung teilt die Dyaden nun nach dem noch erhaltenen Längsspalt, der bei der Telophase der letzten Spermatogonienteilung entstanden war (Äquationsteilung). Das waren auch fast völlig die Resultate, zu denen Korschelt für die Ovogenese gekommen war, nur daß dieser, der als Zahl auch 8 neben 4 gelegentlich Vorkommen läßt, unmittelbar vor der ersten Reifeteilung je zwei Dyaden mit den Enden kopulieren läßt und dann von der Mitose wieder trennen. Dehornes Schilderung aber stellt einen reinen Primärtypus dar. Die beiden Schreiner dagegen und Gregoire erklärten 8 als Normalzahl, ließen natürlich längs konjugieren, dadurch reduzieren, ihre Interpretation der Verhältnisse ist « completement erronee». P. Büchner (München). Blackmann, M. W. Spermatogenesis of the Myriopods. IV. An Analysis of the Chromosome Group of Scolopendra heros. In: Biol. Bull. Vol. XIX. p. 138—158. 2 Tabl. 1910. Scolopendra heros zählt in den Spermatocyten erster Ordnung 16 Tetraden und ein univalentes accessorisches Chromosom. Die Bildung dieser Tetraden verläuft wie bei den Orthopteren nicht nur nach einem Modus, sondern es finden sich im gleichen Kern mannigfaltige Bilder, die sich in vier Gruppen scheiden lassen. Ausgangspunkt ist das end to end konjugierte, längsgespaltene Chromosomenpaar (siehe Blackmann 03, 05), das noch eine deutliche quere Marke trägt. Durch Auseinanderweichen der verklebten Enden entstehen Kreuze, durch V-förmiges Umklappen parallele Stäbe, in deren Längslinie die Chromosomengrenze fällt, durch Kondensierung ohne Bil- dung von Kreuzarme Stäben, bei denen die Chromosomengrenze quer zieht, ein Fall, der endlich durch ein zopfartiges Drehen der längsgespaltenen Hälften noch etwas kompliziert werden kann. Die Verteilung dieser Typen ist aber keineswegs willkürlich, sechs gehen nach dem ersten, je fünf nach dem zweiten und dritten. Die für viele Gruppen typische Ringbildung, die vom zweiten Fall abzuleiten ist, fehlt den Myriopoden. Blackmann vertritt das gleiche Prinzip, wie der Referent bei der Deutung der Vor- gänge im Heuschreckenhoden, wenn er nun die mannigfachen Tetradenformen der Äquatorialplatte der ersten Reifeteilung auf jene Entstehungsmöglichkeiten zurückführt, und so in ihnen die Lage der Chromosomengrenze und den Wert der Teilung erschließt. Er kommt aber dabei zu der Ansicht, daß nicht die Chromosomengrenze die Teilungs- ebene bestimmt, sondern daß in der ersten Reifeteilung fünfzehn Tetraden längsgeteilt werden (Äquationsteilung), eine scheint quer durchgeteilt zu werden (Reduktion). Das Heterochromosom geht ungeteilt in eine Zelle. Blackmann kommt zu der Auffassung, da er z. B. bei Kreuzen von der Konstitution sieht, daß eine Zugfaser bei dem rechten a, eine andre bei dem linken b ansetzt und nun die Komponenten entsprechend der Senkrechten auseinandergezogen werden. P. Büchner (München). 460 Referate. Sobotta, S. Über das Verhalten der Spermatozoen im Uterus der Säuge- tiere. Nach Befunden bei Nagetieren (Maus, Ratte u. a.). In: Zeitschr. f. Morph, u. Anthrop. Bd. XIII. S. 201 — 208. 1 Taf. 1910. Kohlbrugge hatte 1910 in der Zeitschr. f. Morph, u. Anthrop. Aufsätze über das Verhalten des männlichen Ejakulates im Uterus einer javanischen Fledermaus ver- öffentlicht, deren Inhalt Sobotta mit Recht veranlaßt, ihnen entgegenzutreten. Die Uteruswand sollte nach Kohlbrugge auf die Spermien eine anziehende Wirkung aus- üben, die Spermien sollten in dieselbe eindringen, nicht nur Epithel, sondern auch Schleimhaut durchsetzen, sich mit den mütterlichen Kernen hier vereinigen usw. ! Sobotta revidiert seine alten Angaben, die Kohlbrugge gar nicht kennt, und hält sie verändert aufrecht. Es bestehen keinerlei Beziehungen zwischen Uteruswand und Spermien. Kohlbrugge hat in Java, wo er bis vor kurzem als Arzt tätig war, sein Material nur sehr primitiv fixiert und vielleicht sind es — nach Sobotta — die schlecht fixierten Schleimhautkeme, die er für Spermienköpfe gehalten hat. P. Büchner (München). Artom, Cesare. La sistematica del genere Artemia in relazione col numero dei cromosomi delle cellule sessuali e in relazione col numero e colla grandezza delle cellule somatiche. In: Biolog. Centralblatt. Bd. XXXI. S. 104— 108. 1911. Artom hat schon früher mitgeteilt (s. Ref. in diesem Archiv), daß Artemia salina in Cagliari 42 Chromosomen besitzt und sich nie parthenogenetisch fortpflanzt im Gegensatz zu der Rasse in Capodistria mit 84 Chromosomen und parthenogenetischer Fortpflanzung. Er hat inzwischen Tiere von Capodistria in die Bedingungen von Cagliari gebracht, wobei sich die Rasseeigentümlichkeiten als konstant erwiesen. Es hat sich weiterhin die interessante Tatsache herausgestellt, daß bei der Form mit der halben Chromosomenzahl Zellen und Kerne viel kleiner, aber zahlreicher sind, als bei der mit 84, und daß hier somit die BovERisclien Sätze, die er von den klassischen Echinus- Experimenten abgeleitet hat, eine Bestätigung finden. Gates hat schon die gleichen Befunde an der Oenathera gigas gemacht (einer Mutation von 0. Lamarckiana mit doppelter Chromosomenzahl). Wie dort, glaubt Artom auch für Artemia annehmen zu dürfen, daß die »Artemia parthenogenetica « von Copodistria eine specifische Weiter- entwicklung der ursprünglichen » Artemia sexuata « darstellt, der ein systematischer Wert zukommt. P. Büchner (München). Schneider, K. C. Histologische Mitteilungen. III. Chromosomengenese. In : Festschrift f. R. Hertwig. Bd. I. S. 213 — 232. 3 Taf. Jena 1910. Schneider studiert eingehend die Chromosomenentwicklung bei der Mitose von Salamandra. Er stützt und modifiziert zum Teil die BoNNEViEschen Angaben über den Spiralbau des Chromosoms. Dieses enthält in allen Stadien der Prophase zwei parallel verlaufende Spiralen (die elementaren » Miten « Schneiders), Referate. 461 eiue Kittsubstanz vereinigt die beiden, nachdem auf frühen Prophasestadien eine paar- weise, die Mitose einleitende Funktion derselben stattgefunden hat. Die Mitose trennt die beiden »Miten«, die sich alsbald während der Anaphase oder Telopliase aufs neue zu zwei umeinander geschlungene Spiralen verdoppeln. Bonne- vies Auffassung von dem hohlcylindrischen Bau des Anaphasenchromosoms hält Schneider für irrtümlich und findet für seine Anschauung Belege in den bisherigen Angaben über Längsspalte des Chromosoms zu dieser Zeit. Die Rekonstruktion des Tochterkems soll weder durch hochgradige Vacuolisation des Chromosomas (van Beneden, Herla, Gregoire usw.) noch durch eine Art Pseudopodienbildung (Boveri) vor sich gehen, sondern durch Lockerung der Spiralen und Umwandlung in ein schein- bar diffuses Gerüst, in dem sie aber wohl immer in besonderen Strukturbezirken einander eng zugeordnet bleiben. Die zwei konjugierenden Miten der frühesten Prophase gehen unmittelbar auf sie zurück. Boveris Individualitätslehre erkennt Schneider bei solchen Befunden, die gute Figuren belegen, natürlich vollinhaltlich an. P. Büchner (München). Popoff, M. Ein Beitrag zur Chromidialfrage. Nach Untersuchungen an Musciden. In: Festschrift f. R. Hertwig. Bd. L S. 19 — 48. 3 Taf. Jena 1910. Popoff untersuchte die Fettzellen, Oenocyten und Pericardialzellen der erwach- senen Stubenfliege. In allen drei Zellensorten fanden sich Bilder, die für eine Chromatin- secretion des Kernes sprechen und sich in Reihen ordnen lassen, die von ruhenden Kernen zu solchen führen, an deren Peripherie teils im Kern, teils außerhalb chromatische Schollen liegen, die einmal durchgetreten, sich entweder diffus im Plasma zerstreuen oder (bei den Pericardialzellen) aus einer geschlossenen Kömerzone einen Ring an den Kern kondensieren. Die interessanten Bilder, die so entstehen, sind aber nur vorüber- gehend. Der Ring zerbricht in Schollen, die zum Teil peripher wandern. Die Bewegung der Chromidien ist von der Plasmastruktur und den im Plasma herrschenden Diffusions- strömen abhängig; auch ihre Form muß in Abhängigkeit von diesen Faktoren stehen. Das Schicksal der Chromidien ist stets auch in diesen Zellen das einer regressiven Meta- morphose, die zur Bildung deutoplasmatischer Substanzen führt. Popoff betont endlich den tiefgehenden Parallelismus zwischen Drüsenzellen und Geschlechtszellen, gerade auf Grand der analoge Produkte liefernden Chromidienbildung und bekennt sich zu der Richtung, die trotz Meves und Duesberg Mitochondrien, Chondriokonten, Nebenkerne usw. als sekundäre, auf Grund von Chromidien entstandene Plasma- einschlüsse hält. p. Büchner München). Erhard, H. Diplosomen und Mitosen im cilientragenden Ependym eines Haifischembryo. In: Anat. Anzeiger. Bd. XXXVIII. S. 188 bis 190. 3 Fig. 1911. Die Flimmerzellen aus der Lamina chorioidea von Acanthias besitzen deutliche Basalkörper, von denen sehr feine Fäden ins Plasma ziehen, die wohl echten Faser- wurzeln entsprechen. Unter der Basalkörperreihe liegt in einer Vacuole ein Diplosom, von dem beobachtet werden konnte, daß es der Teilung der Zelle vorsteht, während, wie gewöhnlich, die übrigen hochgradigen Differenzierungen eingeschmolzen werden. P. Büchner (München). 462 Referate. Schultze, Osk. Über die Genese der Granula in den Drüsenzellen. In: Anat. Anzeiger. Bd. XXXVIII. S. 257 — 264. Mit 2 Taf. 1911. Schultze gibt hübsche Bilder, die mit seiner Osmiumhämatoxylinmethode ge- wonnen sind, von der Parotis der Maus, vom Pankreas des Frosches, Niere vom Frosch und Maus, Zungendrüse des Frosches, bei deren Betrachtung sich ergibt, daß die Filar- struktur in den Drüsenzellen weit verbreitet ist und daß «wohl allgemein die Drüsen- granula aus den innerhalb der Filarmasse (Chondriokonten) auftretenden Plasmosomeu hervorgehen«. P. Büchner (München). Firket, J. Recherches sur la genese des fibrilles epidermiques chez le poulet. In : Anat. Anz. Bd. XXXVIII. S. 537 — 549. Mit 3 Fig. 1911. Firket schildert die histologischen Vorgänge bei der Verhornung des Hühner- schnabels. Die basale Zone der Mucosa nehmen polyedrische Zellen ein, die bei Fixation nach Meves reich an Chondriosomen ist. Diese strecken sich und werden zu welligen Fäden, je weiter die Zelle gegen die Oberfläche zu liegt. Hier ließen sie sich nun auch mit andern Fixationen darstellen. Vor der eigentlichen Verhornung ist die ganze Zelle dicht erfüllt mit meist gleichgerichtet verlaufenden Fibrillenmassen, die jetzt einen chemischen Umschwung erleiden. Anfangs basophil, werden sie acidophil. Allmählich verdecken sie sich und der ganze Zellkörper wird homogen. Im Gegensatz zu den Fibrillen an der Epidermis vieler Säugetiere, die Ranvier (1879) zum erstenmal beschrieben hat, sind die von Firket an Schnabel und Feder beobachteten auf die Zelle beschränkt, in der sie entstanden sind. Doch werden die entsprechenden Strukturen bei V ögeln und Säugern von den meisten Autoren für homolog erklärt, da sie chemisch, strukturell und in ihrem Verhalten bei der Verhornung im übrigen sich gleichen. Ihre gleiche Entstehung machen Beobachtungen Firkets an der Haut des Menschen sehr wahrscheinlich (im Einklang mit Regaud 1910). Die Strukturen reihen sich also hinsichtlich ihrer Genese den kollagenen Fibrillen, Neurofibrillen und Myofibrillen an. P. Büchner (München Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. Ein Beitrag zur physiologisch-chemischen Morphologie der Zelle. Von G. v. Kenmitz. (Aus dem Zoologischen Institut München.) Mit 9 Textfiguren und Tafel XXXIV — XXXVIII. Inhalt. Seite A. Einleitung 465 a) Vorkommen des Glykogens im allgemeinen 466 b) Vorkommen und Physiologie des Glykogens bei Ascaris 466 c) Material und Methoden 467 B. Spezielle Stoffwechselmorphologie bei Ascaris 470 I. Das Glykogen 470 a) Beschreibender Teil 470 aa) Das Glykogen beim gut ernährten Tier 470 1. Oesophagus 470 2. Darm 474 3. Muskulatur 477 aaa) Körpermuskelzellen 477 bbb) Dilatator des Chylusdarms 480 ccc) Spicular- und Bursalmuskulatur 481 4. Subcuticula 481 5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinien 481 6. Zellelemente des Kopfes 484 7. Ovarien 485 8. Hoden 487 9. ' Spicularapparat 494 10. Isolationsgewebe 495 11. Phagocytäre Organe 498 12. Cuticula 499 13. Nervensystem 500 Archiv f. Zellforschung. VII. 31 464 G. v. Kemnitz Seite bb) Das Glykogen beim Hungertier 501 1. Oesophagus 501 2. Darm 503 3. Muskulatur 503 aaa) Körpermuskelzellen £03 bbb) Dilatator des Chylusdarms 505 ccc) Spicular- und Bursalmuskulatur 505 4. Subcuticula 505 5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinitn 505 6. Zellelemente des Kopfes 506 7. Ovarien £06 8. Hoden 506 9. Spicularapparat 506 cc) Das Glykogen bei in der Kälte und im Licht gehaltenen Tieren . 506 dd) Glykogenablagerungen nach Dextroseinjektionen bei Ascaris . . 507 ee) Zur Morphologie des Glykogens bei verwandten Formen .... 508 b) Theoretischer Teil 510 aa) Das Glykogen im Mscan's-Körper 510 bb) Overtons Plasmahaut und Kohlehydratstoffwcchsel 512 cc) Form der Glykogenablagerungen und »Trägersubstanz « .... 514 dd) Glykogen und Eireife 516 ee) Glykogen und Kalkkörperchen der Tänien 517 ff) Das »Kemglykogen« 518 gg) Arnolds Untersuchungen 519 hh) Holmgrens Untersuchungen 521 ii) Glykogen und Muskelarbeit 522 II. Das Fett 523 a) Beschreibender Teil 523 aa) Morphologie des Fettes 523 1. Oesophagus, Ovarien, Hoden, Isolationsgewebe und Cuticula 524 2. Darm 524 3. Nervensystem 524 4. Muskulatur 525 5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinien 525 6. Subcuticula 525 bb) Die Beziehungen zwischen Glykogen und Fett 525 b) Theoretischer Teil 527 aa) Ist die Osmiumschwärzung im Ascaris- Körper durch Fett bedingt? 527 bb) Die Bedingungen der Osmiumschwärzung durch Fett 527 cc) Bildung und Bedeutung der Fettablagerungen 528 III. Stickstoffeinsparung durch Spermatozoenresorption des Uterusepithels bei Ascaris 531 IV. Chromidialapparat, metachromatische Stränge und Kern 534 a) Beschreibender Teil 534 aa) Die normale Ausbildung der metachromatischen Stränge .... 534 1. Oesophagus 534 2. Muskulatur 538 Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 465 Seite aaa) Körpermuskelzellen 538 bbb) Dilatator des Chylusdarms 538 ccc) Spicular- und Bursalmuskulatur 539 3. Darm 539 4. Drüscnzellen des Enddarms und Ovogonien 542 bb) Metachromatische Stränge und Organfunktion 542 cc) Beziehungen zwischen metachromatischen Strängen und Glykogen 546 1. Bei guter Ernährung 546 2. Im Hungerzustand 547 3. Bei Reizung 550 4. Nach Dextroseinjektion 550 dd) Mikrochemisches Verhalten der metachromatischen Stränge . . 551 ee) Die metachromatischen Stränge bei verwandten Formen .... 558 ff) Pseudochromidienbildung und Chromatinsynthese bei Ascaris . . 559 b) Theoretischer Teil 564 aa) Die Natur der metachromatischen Stränge 564 bb) Beziehungen zwischen Chromidialsubstanz, Kern und Kohle- hydraten bei Protozoen 571 cc) Interpretation der GoLDSCHMiDTschen Befunde durch Vejdovsky und Bilek 574 dd) Neuere Untersuchungen über die Chromidien der Metazoen . . 577 ee) Derzeitiger Stand der Lehre vom Chromidialapparat der Meta- zoenzelle 581 ff) Mechanismus der Chromidienbildung 582 gg) Chromatinsynthese und Chromidien 583 hh) Chromidien und Mitochondrien, Chondriosomen usw 585 ii) Apparato reticolare, Trophospongien und Chromidien 588 C. Schluß und Nachtrag 592 A. Einleitung. In den zahllosen Arbeiten der vergangenen Jahre, die den bekannten Nematoden Ascaris lumbricoides zum Gegenstand der Forschung haben, waren es vornehmlich zwei Richtungen, in denen die Untersuchungen sich bewegten: einmal das Studium der Reifungs- und Befruchtungs- erscheinungen, anderseits die Erforschung der Histologie des Wurmes. Die vorliegende Untersuchung bewegt sich in etwas andern Bahnen. Seit den gründlichen Untersuchungen Weinlands (1901a, b, 1902 a, b, 1903), auf die noch weiter unten eingehender zurückzukommen sein wird, sind wir mit der äußerst interessanten Physiologie von Ascaris, bei der ein Polysaccharid, das aus der Wirbeltierphysiologie und -Pathologie hin- reichend bekannte Glykogen, die Hauptrolle spielt, unterrichtet. Da nun durch Best (1906) eine Methode geschaffen wurde, die es gestattete, mikrochemisch einwandsfrei und dabei praktisch elektiv das Glykogen 31* 466 G. v. Kemnitz zur Darstellung zu bringen, schien es eine dankbare Aufgabe, zu versuchen, auf morphologischem Wege den Stoffwechsel von Ascaris etwas ein- gehender zu untersuchen, zumal da über den Gegenstand nur zwei Arbeiten vorliegen (Brault und Loeper 1904, Busch 1905), auf die noch weiter unten näher einzugehen sein wird. Da wir ferner seit längerer Zeit mikro- chemische Reagenzien besitzen, um einen zweiten, im Tierreich eine hervorragende Rolle spielenden Reservekörper, das Fett, genauer zu studieren, so war es von Interesse, die gegenseitigen Beziehungen beider Körper zu untersuchen. Schließlich mußte die Frage nach der Existenz und Natur des von Goldschmidt (05) bei Ascaris gefundenen Chromidial- apparats eine eingehende Prüfung erfahren. Von diesen Gesichtspunkten aus ergibt sich der Plan der Untersuchung von selbst. a) Vorkommen des Glykogens im allgemeinen. Das Glykogen ist bekanntlich ein Polysaccharid von unbekannter Molekulargröße. Die elementare Zusammensetzung wird nach Pflüger (1903)dureh die Formel (C6H10O5)x zum Ausdruck gebracht. Von Claude- Berxard zuerst in der Wirbeltierleber entdeckt, erkannte man bald die große Rolle, die das Glykogen nicht nur im Wirbeltierkörper, sondern auch bei den niederen Tieren spielt. So ist es bei Protozoen, Würmern, Mollusken und Arthropoden in reichlichen Mengen nachgewiesen worden (vgl. v. Fürth 1903). Während aber bei den niederen Tieren das Vor- kommen des Glykogens normalerweise an bestimmte Organe geknüpft ist (Muskulatur und Mitteldarmdrüse bei Mollusken und Arthropoden, Muskulatur und Parenchym bei Würmern), finden sich bei den Wirbel- tieren kleine Mengen von Glykogen fast in allen Organen, vornehmlich aber auch hier in Leber und Muskulatur. Ohne auf das Verhalten des Glykogens im Tierkörper im allgenieinen näher einzugehen, sei bemerkt, daß es als eine Reservesubstanz aufzufassen ist, bestimmt im Falle des Bedarfs durch saccharifizierende, diastatische Fermente in Traubenzucker übergeführt und so dem allgemeinen Stoffwechsel zugänglich gemacht zu werden. Es verhält sich demnach in allen wesentlichen Punkten ähnlich wie das Reservekohlehydrat der Pflanzen, die Stärke, weshalb man es wohl auch mit dem Namen tierische Stärke belegt hat. b) Vorkommen und Physiologie des Glykogens bei Ascaris. Wir wenden uns nunmehr zu einer kurzen Darstellung der Rolle, die das Glykogen bei Ascaris spielt. Schon Foster (1865) hatte das Vorkommen von reichlichen Glykogenmengen bei Ascaris erkannt. Nach Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 467 ihm war es besonders v. Bunge (1883, 1889), der sich mit der Physiologie dieses Wurmes beschäftigte. Aber erst Weinland (1901a, b, 1902a, b, 1903) gelang es, den eigentümlichen Stoffwechsel des Parasiten völlig aufzudecken. Weinland ermittelte zunächst den außerordentlich hohen Glykogengehalt, der fürs frische Tier 4,2 — 7,1%, für die Trockensubstanz 20 — 34% beträgt. Von größtem Interesse sind nun die Ergebnisse über die Rolle, die das Glykogen im Leben von Ascaris spielt. Weinland stellte fest, daß der Glykogengehalt des Tieres im Hungerzustand abnimmt (0,7% pro Tag) und dafür als Zersetzungsprodukte auftreten Valerian- säure und Kohlensäure (0,4% C02 und 0,3% C5H10O2). Es liegen also hier Verhältnisse vor, die die allergrößte Ähnlichkeit haben mit den bakteriellen Gärungen, wie alkoholische und besonders Buttersäuregärung, bei welch letzterer Dextrose in Buttersäure, Kohlensäure und Wasserstoff gespalten wird. Weinland hat die Kohlehydratzersetzung bei Ascaris daher auch als »tierische Gärung« bezeichnet. Äußerst interessant sind die Berechnungen über den Nutzeffekt dieser Gärung, bei der sich heraus- stellt, daß durch sie weniger als 25% der sonst bei Dextroseverbrennung im höheren Tier erzielten Kalorien für Ascaris nutzbar gemacht werden. Es liegt auf der Hand, daß eine so schlechte Ausnutzung der Nahrung nur bei einem Tier möglich ist, das wie Ascaris im Nahrungsbrei des Wirtes Überfluß an Nahrung hat. Weinland (1902a) stellte ferner fest, daß die Bildung des Glykogens bei Ascaris analog der beim höheren Tier aus Dextrose erfolgt. Nach Dextroseinjektionen konnte er während des Hungers nicht nur eine Ersparnis beim täglichen Glykogenverlust, sondern sogar einen Ansatz von Glykogen beobachten. — Ohne auf Einzelheiten einzugehen, habe ich vorstehenden Erörterungen absichtlich einen etwas breiteren Raum gegönnt, da sie einmal für unsre späteren Betrachtungen von Interesse sind, dann aber auch weil die WEiNLANDSchen Unter- suchungen in der Literatur zum Teil eine unrichtige Darstellung erfahren haben, die an dieser Stelle richtig gestellt seien. Es handelt sich hier nicht darum, daß Ascaris Sauerstoff durch Spaltung erhält (Marcus 1906, Doflein 1909), sondern im Gegenteil darum, daß wrir es bei Ascaris mit einem Tier zu tun haben, das die für seinen Haushalt nötige Energie nicht durch Oxydation wie die aeroben, sondern durch Spaltung wie die anaeroben Organismen gewinnt. c) Material und Methoden. Als Material für die vorliegenden Untersuchungen diente in erster Linie Ascaris lumbricoides. Daneben wurden zum Vergleich noch einige andre weiter unten zu erwähnende Formen untersucht. Die Tiere wurden 468 G. v. Kemnitz in der Mehrzahl der Fälle dem noch lebensfrischen Schweinedarm ent- nommen und an Ort und Stelle fixiert. Von Fixierungsflüssigkeiten konnten für die Untersuchung der Morphologie des Glykogens nur solche verwandt werden, in denen sich das Glykogen nicht löst, also nur alko- holische, keine wässerigen. Da laut Röhmann (1908) das Glykogen von 55%igem Alkohol ganz ausgefüllt wird, kommen sowohl SciiAUDixxsche wie CARNOYSche Flüssigkeit in Betracht, von denen die letztere vorzügliche Resultate gibt (die geringe Menge Essigsäure des Gemisches kommt zumal bei kalter Anwendung für eine eventuelle Inversion des Glykogens nicht in Betracht, wie Kontrollfixierungen mit absolutem Alkohol lehren). Eingebettet wurde in Paraffin (nicht wie Best (1906) vorschreibt in Celloidin). Lösungserscheinungen des Glykogens bei nachfolgender Best- scher Carminfärbung waren dabei nicht zu bemerken. Dagegen verlangt ein Punkt besondere Beachtung, nämlich das Aufkleben der Schnitte mittels Wasser. Bei den technischen Schwierigkeiten, die Ascaris bietet, ist ein Strecken der Schnitte mittels Wasser bei etwa 40 — 45 Grad un- umgänglich. (Versuche mit 50%igem Alkohol zu strecken, verliefen resultatlos.) Bei diesem Strecken mit Wasser nun kommt es — besonders bei großem Glykogengehalt — häufig vor, daß ein Teil des Glykogens in Lösung geht und sich eventuell später auf dem Objektträger nieder- schlägt, wo es dann durch Jodproben und BESTSche Carminfärbung im Verein mit Löslichkeit in Speichel leicht nachzuweisen ist. Man muß daher, wenn man in der angegebenen Weise verfährt, negativen Befund von Glykogen in den Schnitten mit Vorsicht beurteilen. — Bezüglich der Färbung kam alles darauf an, der BESTSchen Glykogenfärbung, die außer Glykogen nach Best (1906) nur noch die Kerne, Körnelung der Mastzellen, die Corpora amylacea und einige wenige hier nicht in Betracht kommende Gewebsbestandteile färbt, eine Kernfärbung vorauszuschicken. Da auch hier zunächst nur die alkoholischen Farbstofflösungen in Betracht kommen, wurde Hämacalcium nach P. Mayer versucht. Es stellte sich jedoch heraus, daß in Verbindung mit Bests Carminfärbung die Häma- calciumfärbung nicht beständig ist. Nach einigen Monaten war die Hämacalciumfärbung in den Präparaten verschwunden und an ihre Stelle diffuse Rotfärbung getreten, so daß Glykogen, Gewebe und Kerne kaum voneinander zu unterscheiden waren. Es wurde dann Eisenhämatoxylin nach Weigert-Heidenhain versucht, das aber in Verbindung mit Best nicht befriedigte. Schließlich wurde in der AVeise verfahren, daß in kon- zentriertem DELAFiELDSchem Hämatoxylin 1 — 11/2 Minuten gefärbt, hierauf in 50%igem Alkohol ausgewaschen wurde. Es resultiert eine gute Chromatinfärbung, ohne daß Lösungserscheinungen des Glykogens — Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 469 wie sich durch Kontrollfärbungen nur mit Bests Carmin feststelien ließ — zur Beobachtung kamen. Die Erscheinung, daß in der nur etwa 21% Al- kohol (einschließlich Methylalkohol, durch den Glykogen ebenfalls gefällt wird) enthaltenden konzentrierten DELAFiELD-Lösung das Glykogen an- scheinend nicht gelöst wird, findet vielleicht darin seine Erklärung, daß das Glykogen, das normalerweise durch Ammonium- und Natriumsulfat aussalzbar ist, in der konzentrierten Ammoniakalaunlösung des Dela- FiELDSchen Farbgemisches nicht in Lösung gehen kann. Man umgeht so die von Arnold (1909a) vorgeschlagenen, übrigens nach eignen Er- fahrungen sehr brauchbare, doch immerhin etwas umständliche Methode, die durch Paraffin eingebetteten Schnitte nach Paraffinextraktion mit einer dünnen Celloidinschicht zu überziehen und dann in Delafield zu färben. Auch die von Mayer (1909) jüngst angegebene Färbung des Glykogens mit Gallustinte habe ich versucht. Ich ließ mir die Substanz von Grübler u. Hollborn unter Bezugnahme auf Mayers Angaben kommen, konnte aber damit zu keinem Resultat gelangen. — Für spezielle Zwecke erwiesen sich als sehr brauchbare zum Teil vorzügliche Resultate liefernde Färbungen: die MALLORYsche Bindegewebsfärbung, Magenta-Pikroindigcarmin, Weigert-Heidenhains Hämatoxylin, Ben- das Mitochondrienfärbung, Ehrlich-Biondi-Heideniiains Gemisch u.a.m. Auf einige spezielle Technik wird noch bei den einzelnen Kapiteln ein- zugehen sein. Wenige Worte noch über die Technik der Mikroaufnahmen ; zur Verwendung gelangten die LuMiERESchen Autochromplatten. Als Licht- quelle diente eine starke Bogenlampe, als Kompensationsfilter das von Lumiere für Kopieren von Autochromplatten auf solche bei Magnesium- licht in den Handel gebrachte Gelbfilter, das, wie durch eine Reihe von Versuchen festgestellt wurde, auch bei Benutzung von Bogenlicht durch- aus farbenrichtige Bilder lieferte. Die Expositionsdauer betrug für Auf- nahmen mit Ölimmersion 5 bis 15 Sekunden, mit Trockensystemen 1 bis 5 Sekunden. Die Entwicklung und weitere Behandlung erfolgte in der von Lumiere angegebenen Weise. An dieser Stelle seien mir noch einige Worte über die Bedingungen der Fixierung für Ascaris gestattet. Alle Ascaris-U ntersueher geben übereinstimmend an, daß selbst bei gleicher Anwendung ein und desselben Fixierungsmittels das Resultat der Fixierung sehr verschieden ausfällt. Diese eigentümliche Tatsache findet vielleicht seine Erklärung in Paulis Kolloidchemischen Untersuchungen am Eiweiß (1908). Pauli fand, daß durch Zusatz von Salz- oder Zuckerlösungen zu Eiweißlösungen die Koagulationsfähigkeit der letzteren gegenüber Alkohol, Hitze usw. be- 470 G. v. Kemnitz deutend herabgesetzt wurde. Es liegt auf der Hand, daß ähnliche Ver- hältnisse bei Ascaris durch ihren hohen Glykogen- bzw. Zuckergehalt ebenfalls realisiert sein müssen, und daher die Koagulationsfähigkeit des Körpereiweißes und damit die Bedingungen für gute Fixierung herab- gesetzt werden. Der wechselnde Glykogen- bzw. Zuckergehalt der Tiere würde darnach also einen verschiedenen Ausfall der Fixierung bei gleichem Mittel bewirken, woraus sich als praktische Regel ergibt, die Tiere vor dem Fixieren ein bis zwei Tage hungern zu lassen und dadurch ihren Kohlehydratgehalt herabzusetzen. In der Tat fand ich, daß in der Regel bei geringerem Glykogengehalt das Resultat der Fixierung besser war, als bei reichlichem. B. Spezielle Stoffwecliselmorphologie hei Ascaris. I. Das Glykogen, a) Beschreibender Teil, aa) Das Glykogen beim gut ernährten Tier. Wir wollen zunächst die Morphologie des Glykogens bei gutem Er- nährungszustand betrachten und zwar sollen dabei die einzelnen Organ- systeme besonders behandelt werden, nachdem jeweils eine Schilderung des Baues des betreffenden Organs vorausgegangen ist. 1. Oesophagus. Hinsichtlich des Baues des Oesophagus können wir uns kurz fassen, da derselbe von Goldsckuidt (1905) zurückgehend zum Teil auf Schnei- der (1902) und Loos (1896) eine eingehende Darstellung gefunden hat. Von den uns hier interessierenden Zellelementen, die sich am Aufbau des Oesophagus beteiligen, kommen besonders in Betracht: 1. die Epithelmuskelzellen, 2. Die Drüsenzellen. Erstere zerfallen nach ihrer Lage in Flächen- und in Kantenzellen. Die Flächenzellen liegen den Flächen des im kontrahierten Zustand ein gleichseitig dreieckiges Prisma bildenden Oesophaguslumens auf. Ihre Zahl beträgt nach Loos 24, so daß also auf jede Seite des Prismas acht hintereinander liegende Flächenzellen entfallen. Die Kantenzellen ver- teilen sich auf die Kanten des Prismas und sind nach Loos in Sechszahl vorhanden, die in gleicher Weise zu je zwei hintereinander liegen. Diese Zahlenangaben Loos’ nachzuprüfen, lag kein Grund vor, doch scheint die Zahl der Kantenzellen um drei zu niedrig angegeben. Zellgrenzen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 471 sind zwischen den einzelnen Zellen nicht mehr vorhanden; ihre Zahl läßt sich nur aus der Zahl der Kerne erschließen. In bezug auf die Bedeutung dieser Zellen stimme ich mit den früheren Autoren (Loos, Schneider, Goldschmidt) darin überein, daß die Flächenzellen vorzüglich als Bildner der radiär angeordneten Myofibrillen, die Kantenzellen als Bildner der stützenden Elemente aufzufassen sind. Immerhin muß damit gerechnet werden, daß auch die Kantenzellen kontraktile Elemente liefern können, wie wir später sehen werden. Mit Bezug auf die Muskelfibrillen stimme ich mit Goldschmidt völlig darin überein, daß von einer Querstreifung Textfig. A. Mündung des sogenannten »Drüsenausführgangs« im vorderen Drittel des Oesophagus. derselben, wie sie von K. C. Schneider (1902) angegeben wird, keine Spur zu erkennen ist. Der GoLDSCHMiDTschen Interpretation der Schnei- DERsehen Angaben, daß die angebliche Querstreifung durch zwischen den einzelnen Muskelfibrillen in Längsreihen angeordnete Waben vorge- täuscht wird, kann daher nur beigepflichtet werden. — Das komplizierte Gerüst, das Muskelfibrillen im Verein mit Stützfibrillen, -fasern und -Schläuchen (letztere an den Kanten gelegen) und einer, der äußeren Grenzlamelle annähernd parallel laufenden gefensterten Membran bilden, läßt den Oesophagus am besten mit einem Rohr vergleichen, dessen dicke Wandung nicht massiv, sondern von einem lichten Balken- und Bälkchenwerk durchsetzt ist. Dazwischen liegen die Ausläufer der im hintersten Abschnitt des Oesophagus dicht vor dem Übergang in das 472 G. v. Kemnitz Cylinderepithel des Darmes liegenden drei großen sogenannten «Drüsen- zellen« (vgl. Abb. 32). Die Ausläufer dieser sogenannten Drüsenzellen erstrecken sich in Gestalt von laeunären, mit Gerinnsel angefüllten, einer eignen Wandung entbehrenden Räumen und Verästelungen durch den Oesophagus bis in die Gegend zwischen erstem und zweitem »Satz« der jeweils annähernd in einer Vertikalebene angeordneten drei korrespon- dierenden Flächenzellen. Natürlich finden sich diese Lacunen auch in der Umgebung der »Flächenkerne«, wie die Kerne der Flächenzellen kurz heißen mögen, wie auch Goldschmidt (1905) angibt. Im Gegensatz zn diesem Autor, der sie für prinzipiell verschieden hielt von den Ver- ästelungen der »Drüsenzellen«, muß aber festgestellt werden, daß diese Lacunen nichts andres sind als eben solche Verästelungen jener. Es fragt sich nun, ob wir es bei diesen Elementen überhaupt mit Drüsenzellen zu tun haben, was aus zweierlei Gründen verneint werden muß: 1. ent- behren diese »Drüsenzellen« — deren Grenzen übrigens ebenso wie bei den übrigen Oesophaguszellen nicht mehr sichtbar sind, — eines eignen Ausführungsgangs. Wohl findet sich im vordersten Drittel des Oeso- phagus eine Kommunikation des Lumens mit den laeunären Räumen (vgl. Textfig. A), die jedoch, wie mir scheint, nicht als Driisenausführgang bezeichnet werden darf; 2. zeigen diese »Drüsen« keinerlei funktionelle Strukturzustände, wie man das doch von Drüsen fordern müßte. Viel- leicht könnten diese Zellen als Bildner eines Teiles der stützenden Elemente des Oesophagus aufgefaßt werden, wobei es dahingestellt sein mag, ob sich die von K. C. Schneider (1902) und Goldschmidt (1905) geschilderten Stützschläuche der Kanten, oder die gefensterte Membran der Flächen, oder beide Bildungen von diesen Zellen ableiten. Die drüsige Natur jener Zellen, deren Kerne übrigens eine auffallende Ähnlichkeit mit den Kernen der drei Bildungszellen des Exkretionskanals aufweisen, muß ich jedenfalls i,n Abrede stellen, im Gegensatz zu Jägerskiöld (1894) und Loos (1896), denen allerdings gerade Ascaris lumbricoides anscheinend nicht Vorgelegen hat. Das Vorhandensein solcher Drüsen läßt sich auch nicht als physiologische Notwendigkeit postulieren, wie sich aus den eigentümlichen physiologischen Verhältnissen ergibt, wie wir noch sehen werden. Über die Natur des die laeunären Räume erfüllenden Gerinnsels vermag auch ich keine näheren Angaben zu machen. — Es bleibt nur noch kurz der Bau der uns hier interessierenden Zellkerne zu besprechen, besonders der Flächenkerne. Von dem Plasma der Kanten- und Flächen- zellen ist meist nur wenig erhalten, das sich dann um den Kern zusammen- drängt. Dicht um den Kern ist das Plasma meist zu einer besonderen konzentrisch angeordneten Zone verdichtet (Fig. 6 u. 48, Photos 11 Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 473 u. 13), die Goldschmidt (1905) ebenfalls bespricht. Doch kann diesem Autor bezüglich des wabigen Aufbaues dieser Zone nicht beigepflichtet werden. Dieselbe scheint vielmehr durch eine äußerst feinfädige Plasma- beschaffenheit bedingt. Auch in bezug auf das Tinktionsvermögen dieser Zone muß betont werden, daß dieselbe durchaus nicht immer ein stärkeres Färbevermögen besitzt als das Plasma (Goldschmidt 1905), vielmehr häufig bedeutend lichter tingiert ist als dieses, was aber selbstredend nur für die GoLDSCHMiDTSche Auffassung von der Bedeutung dieser Zone als Vermittler der stofflichen Wechselbeziehungen zwischen Kern und Plasma und des dadurch bedingten verschiedenartigen tinktoriellen Ver- haltens spricht. Wir wenden uns nunmehr zur Besprechung der Verteilung des Glyko- gens im Oesophagus. Dabei muß zunächst betont werden, daß Zellkerne ebenso wie Nervenfasern sich ausnahmslos als frei von Glykogen erwiesen. Als Hauptstapelplatz dient das Plasma der Bildungszellen, sowie die zwischen den einzelnen Muskelfibrillen befindlichen Wabenreihen. Was die Form der Glykogenablagerung im Oesophagus anlangt, sei bemerkt, daß es hier gewöhnlich diffus verteilt ist. Nur im Plasma der Bildungs- zellen finden sich gröbere Körner und Schollen (Fig. 6, 7, 29, 30 u. 60). Das Gerinnsel der laeunären Räume wird zwar auch manchmal bei Fär- bung mit Best rot gefärbt, verliert diese Färbung aber nach Speichel- behandlung nicht und gibt auch keine deutliche Jodreaktion, so daß wir es nicht als Glykogen ansprechen können. Es handelt sich nun darum, festzustellen, woher der Oesophagus den Zucker zum Aufbau des Glyko- gens bezieht. Da das Lumen in ganzer Länge von einer Cuticula aus- gekleidet wird, die sich wie bereits erwähnt, nur an einer Stelle trichter- förmig einsenkt, um hier mit den laeunären Räumen in Verbindung zu treten, so muß der Oesophagus selbst als unfähig zur Resorption be- trachtet werden. Der Zuckertransport in dies Organ muß vielmehr auf gleichem Wege wie für die Körpermuskelzellen — wie wir später sehen werden — mit Hilfe des »Isolationsgewebes« vor sich gehen. Der Durch- tritt des Zuckers in den Oesophagus selbst erfolgt dann durch die relativ dünne Grenzlamelle. Es wäre auch denkbar, daß der Zucker ohne das Isolationsgewebe zu passieren, direkt vom Darmepithel nach vorn zu in den Oesophagus geleitet würde. In jedem Falle aber erfolgt die Bil- dung des Glykogens im Oesophagus selbst. Da nun der Oesophagus mit dem Excretionssystem nicht in Verbindung steht, so muß eine besondere Ableitungseinrichtung für die bei der Spaltung des Glykogens entstehende Valeriansäure anzunehmen sein. Diese dürfte durch die laeunären Räume in Verbindung mit jener oben erwähnten trichterförmigen Einsenkung 474 G. v. Kemnitz der inneren cuticularen Oesophagusauskleidung gegeben sein, die an der tiefsten Stelle, der Spitze des Trichters, die Cuticula verliert und so eine Kommunikation mit dem Lumen des Oesophagus bedingt. 2. Darm. Bezüglich des Baues des Darmepithels können wir uns ebenfalls auf frühere Schilderungen beziehen (K. C. Schneider 1902, Goldschmidt 1905, Ehrlich 1909). Die cylindrischen Zellen, aus denen das Darmrohr sich aufbaut, sind in ganzer Darmlänge sehr gleichförmig gebaut. Das Plasma der Zellen, das im allgemeinen einen wabigen Bau nicht sehr deutlich erkennen läßt, ist von Stützfibrillen durchzogen, auf die weiter unten noch einzugehen sein wird. Basal, der den Darm vom Isolations- gewebe (Goldschmidt 1905/1906) trennenden cuticularen Grenzlamelle dicht angelagert, liegt der ein oder mehrere Nueleolen enthaltende Kern. In diese cuticulare Grenzlamelle können nach Leydig (1885), van Bommel (1895) und Goldschmidt basale Fortsätze der Epithelzellen dringen, diese sogar ganz durchsetzen. Ersteres Verhalten habe ich, wenn auch sehr selten, ebenfalls beobachtet (Fig. 14), letzteres nie. Dagegen konnte ich in einigen Fällen eine rostartige Durchbrechung der Cuticula (Fig. 38) beobachten. Häufig kann aber dies Verhalten nicht sein. Am distalen, dem Lumen zugekehrten Ende tragen die Zellen einen einer Limitans aufsitzenden Stäbchensaum (Fig. 11 — 13, 40, 41, 49). Als inkonstante Zellbestandteile sind noch zu erwähnen stark lichtbrechende Körnchen von gelblicher Farbe, die K. C. Schneider (1902), Goldschmidt (1905) und Ehrlich (1909) ebenfalls beschreiben, so wie jene funktionellen Strukturen, die Goldschmidt (1905) gleichfalls unter den Begriff des Chromidialapparats faßte. — Wenn wir uns nun dem Verhalten des Glykogens im Darmepithel zuwenden, so müssen zunächst zwei falsche Literaturangaben richtig gestellt wanden. Brault und Loeper (1904) geben an, daß sie den Darm stets frei von Glykogen gefunden haben. Was man aber von den Angaben dieser Autoren zu halten hat, geht aus ihren Mitteilungen über die Histologie von Ascaris hervor, von denen die sich auf den Darm beziehenden als Stichprobe hier folgen mögen: «II y a peu de chose ä dire du tube digestif dont les trois eouches chitineuse, epitheliale et musculaire sont absolument depourvues de glyeogene!» — Die zweite diesbezügliche Literaturangabe von Busch (1905), der im Gegensatz zu Brault und Loeper stets Glykogen im Darmepithel fand, ist in dieser Allgemeinheit ebenso unrichtig wie jene. Natürlich hängt das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Glykogen im Darm- epithel ganz vom Ernährungszustand des Tieres ab. Man kann alle Über- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 475 gänge von gänzlichem Mangel bis zu reichlicher Anhäufung von Glykogen im Darmepithel feststellen. Die Form, in der das Glykogen in den Darm- zellen abgelagert ist, richtet sich sehr nach der Menge. Bei starker An- häufung finden wir es meist in Form kleinerer und größerer Schollen (Fig. 12, 13), bei geringeren Mengen mehr faserig, Stützfibrillen adhä- rierend (Fig. 14), so daß es dann in Form feinster Stränge erscheint. Doch verteilt sich das Glykogen niemals gleichmäßig über die ganze Zelle. So bleibt der auf dem Stäbchensaum folgende, etwa ein Siebentel der ganzen Zelle ausmachende Teil stets frei von Glykogen, ebenso meist der zwischen Kern und Grenzlamelle gelegene Abschnitt, während der mittlere Teil stets die stärkste Glykogenablagerung zeigt (Fig. 12, 13, Photo 7). Frei von Glykogen fand ich außerdem stets die Grenz- lamelle selbst, den Stäbchensaum und den Kern. Letzteres im Gegensatz zu Ehrlich (1909), der ein Vorkommen von Glykogen im Kern beschreibt und abbildet. Auf die Frage, ob Glykogen im Kern vorkommt oder nicht, müssen wir noch weiter unten eingehen. Hier möge lediglich erwähnt werden, daß ich mich zwar an Hand des von Herrn Dr. Ehrlich freund- lichst zur Verfügung gestellten Originalpräparats von der Richtigkeit seiner Figur (Taf. IV, Fig. 16) überzeugen konnte, daß mir jedoch der Nachweis, daß es sich hier wirklich um Glykogen handelt, nicht mit genügender Schärfe erbracht scheint. Das mit Delafield gefärbte Prä- parat zeigt im Plasma der Zellen nirgends Glykogenfärbung; nur in einer kleinen Anzahl von Kernen findet sich der von Ehrlich abgebildete rot- gefärbte Körper. Da liegt jedenfalls der Gedanke sehr nahe, daß bei der Delafield -Färbung nicht mit genügender Vorsicht vorgegangen wurde, um Lösungserscheinungen des Glykogens zu vermeiden. Außerdem müßte in solch zweifelhaften Fällen noch auf Jod- und Speichelreaktion geprüft werden. Erst bei positivem Ausfall beider — Ehrlich hat nur die Speicheheaktion angestellt, die allerdings positiv ausfiel — kann der Beweis, daß Glykogen vorliegt, als erbracht gelten. Wenden wir uns nunmehr zu der Art und Weise, wie das Glykogen in die Darmepithelzellen gelangt, so haben wir bereits gesehen, daß sich im Stäbchensaum niemals Glykogen findet. Daraus folgt, daß das Gly- kogen erst innerhalb der Zellen gebildet wird. Man muß also annehmen, daß die Kohlehydrate im Darmlumen entweder bereits als in Wasser leicht lösliche Monosaccharide, vor allem Dextrose, vorhanden sind, oder durch saccharifizierende Fermente in solche zunächst übergeführt werden. Die Dextroselösung wird dann mit Hilfe des Stäbchensaums von den Darmzellen aufgenommen, wobei dem Stäbchensaum offenbar eine dop- pelte Funktion beizumessen ist. Einmal dürfte er infolge seiner großen 476 G. v. Kemnitz Oberfläche ähnlich wie Platinmoor als Katalysator wirken, dann aber muß man sich wohl vorstellen, daß die Zuckerlösung durch die feinen Stäbchen mittels Kapillarattraktion in die Zellen befördert wird. Wir werden weiter unten sehen, warum gerade für die Aufnahme von Zucker- lösungen durch die Zelle eine derartige Einrichtung zweckmäßig er- scheint. — Haben wir nunmehr das Eindringen des Zuckers in die Zelle verfolgt, so fragt es sich, ob wir die Synthese des Glykogens aus der auf- genommenen Dextrose sichtbar machen können. Es ist klar, daß das erst von dem Punkt an geschehen könnte, auf welchem der Polymeri- sationsvorgang mindestens bis zur Bildung von Erythrodextrin vorge- schritten ist. Denn erst dieser Körper wird — wenigstens teilweise — nach Röhmann (1906) bereits durch 44%igen Alkohol gefällt, also der Konservierung durch Caknoys Gemisch zugänglich gemacht. Ich glaube nun in einigen Fällen in der Tat den Aufbau des Glykogens beobachtet zu haben. Man könnte zwar in diesen Fällen mit einiger Berechtigung auch daran denken, daß es sich dabei um Abbau des Glykogens handelt, es wäre dies aber für uns von keinerlei Bedeutung, da dieser in der glei- chen Bahn nur rückläufig, nämlich über die verschiedenen Dextrine zu Maltose und schließlich zur Dextrose sich vollzieht. Wir müssen aber vorerst nochmals auf jene stark lichtbrechenden Körnchen zurückkommen, die K. C. Schneider (1902) beschreibt und sie — wohl fälschlich — als Excretkörner deutet, die Goldschmidt (1905) erwähnt und sie für Kah- rungströpfchen hält, »nicht aber für Secrete, etwa Zymogen, da die Zellen des Mscam-Darms ihrem Bau nach vorwiegend resorbierend sind« und die Ehrlich (1909) eingehend untersucht hat, um zu dem Resultat zu kommen, daß sie so weit »zu Haufen vereinigt in Vac-uolen beobachtet wurden, ihre Abstammung von zerfallenen Zelleinschlüssen (es handelt sich um die, bei dem von Ehrlich als ’cytoplasmatischer Degeneration4 beschriebenen Prozeß auftretenden Zelleinschlüsse. D. Ref.). als sicher gelten kann. « In verschiedenen Fällen aber versagt, wie Ehrlich selbst zugibt, diese Erklärung. Trotzdem hält Ehrlich die Körnchen aus dem gleichen Grunde wie Goldschmidt, ferner weil sie in ihrem Vorkommen viel zu selten seien, nicht für Secretkörner. Letztere Angabe trifft nach meinen Beobachtungen nicht zu, da mit Ausnahme der »Eckzellen« (Ehrlich 1909) des Darmes, die sich übrigens auch fast ausnahmslos als glykogenfrei erweisen, man nur selten Darmzellen trifft, die die Körnchen nicht besitzen. Zwar sind die Ascaris-T) arm zellen ihrem Bau nach nicht als Drüsenzellen charakterisiert, wir haben aber bereits gesehen, daß sie es — in diesem Fall also genau so wie die Leberzellen des Wirbeltiers — vermögen, aus Zucker Glykogen zu bilden. Es kann nach den Erfahrungen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 477 am höheren Tier (vgl. Abderhalden 1909) kein Zweifel darüber bestehen, daß dies mit Hilfe von Fermenten geschieht und damit ist selbstverständ- lich die Voraussetzung für eventuelle Bildung von Zymogenkörnchen gegeben. Es scheinen nun in der Tat Anzeichen dafür vorzuliegen, daß jene Körnchen beim Aufbau des Glykogens im Darmepithel eine wesent- liche Rolle spielen. Zunächst trifft man die Körnchen nur in der Zone, innerhalb welcher auch die Glykogenablagerung erfolgt (Fig. 11, 12, 14). Dann aber lassen sieh auch direkte Beziehungen der Körnchen zu den Glykogenschollen und Körnern selbst nachweisen. Fig. 11 zeigt ein solches Verhalten, das in einer Reihe von Fällen beobachtet werden konnte. Die charakteristischen Lagebeziehungen beider Zellbestandteile sind deutlich zu erkennen, ebenso die Neigung der Körnchen Glykogen- reaktion anzunehmen. Es fragt sich nun, ob wrir es bei den Körnchen mit einer Zwischenstufe im Glykogenauf- oder abbau zu tun haben. Dann müßten die Körnchen in Wasser löslich sein oder doch zum mindesten beim Erwärmen mit verdünnter Mineralsäure invertiert werden. Beides ist nicht der Fall, wrovon ich mich in einer Reihe von Versuchen über- zeugt habe. Da auch eine fettige Natur nach ihrer Unlöslichkeit in Fett lösenden Agenzien (Xylol, Chloroform, Äther) ausgeschlossen ist, bleibt keine andere Möglichkeit, als die Körnchen ihrer Natur nach als eiweiß- artige Verbindung zu betrachten. Mit Ehrlich (1909) stimme ich aber vollkommen überein, daß die Körnchen nicht als Albumose oder Pepton- granula. aufzufassen sind. Das geht auch ohne weiteres aus ihrer großen Resistenz gegen verdauende Agenzien (Pepsin und Trypsin) hervor. Es scheint mir daher wahrscheinlich, daß die Körnchen als Zymogengranula anzusprechen sind, die im Zusammenhang mit dem Auf- und Abbau des Glykogens stehen, umsomehr als ich auch wiederholt Gelegenheit hatte, in den Seitenlinien und der Subcuticula, die, wie wir gleich sehen werden, ebenfalls reichlich Glykogen enthalten, ähnliche gelbliche Körnchen in großen Mengen zu beobachten. — Auf die Frage nach dem » Chromidial- apparat« der Darmepithelzellen soll erst weiter unten eingegangen werden. 3. Muskulatur. aaa) Die Körpermuskelzellen. Die großen Körpermuskelzellen von Ascaris haben in den letzten Jahren verschiedentlich eine eingehende Darstellung gefunden, so durch K. C. Schneider (1902), Goldschmidt (1905, 1909/10) und Bilek (1909 u. 1910 b). Auf die Kontroverse Goldschmidt-Bilek, bezüglich des Chromidialapparats dieser Zellen, werden wir weiter unten einzugehen haben. Hier sollen nur die Befunde bezüglich der übrigen histologischen 478 G. v. Kemnitz Verhältnisse erörtert werden. Die Ascam-Körpermuskelzelle, die etwa die Gestalt einer Spindel hat, besteht außen aus der kontraktilen »Rinde« und enthält im Innern das Mark, das in der Mitte der längsgestreckten Zelle bruchsackartig hervorragend den Markbeutel bildet. Im Markbeutel liegt der Kern. Die kontraktile Rinde besteht aus übereinander liegenden Leisten von kontraktiler Substanz und plasmatiseher »Kittsubstanz«. In diesen Leisten liegen die Muskel- bzw. Stützfibrillen in der Weise, wie dies Apathy (1893), Bütschli (1892), K. C. Schneider (1902) und Gold- schmidt (1909/10) geschildert haben. Über den Bau des Sarcoplasmas (Marks) des Markbeutels gehen die Angaben der einzelnen Autoren weit auseinander. Während Goldschmidt mit Apathy und Bütschli dem Plasma eine Wabenstruktur zuschreibt, bestreitet dies Bileic, indem er das Plasma »nach guter Fixierung« als hyaline, »völlig homogene Masse«' bezeichnet. Beide Darstellungen sind nach meinen Beobachtungen in dieser Allgemeinheit unrichtig. Zunächst muß zwischen den Körper- muskelzellen der Kopf- und Darmregion unterschieden werden. An ersteren habe ich eine Wabenstruktur nicht unterscheiden können. Viel- mehr erscheint das Sareoplasma dieser Zellen nach Fixierung stets in granulärer Form (Fig. 22, 27). Anders verhalten sich die Körper- muskelzellen des mittleren Körperabschnitts. Hier müssen die Angaben von Apathy, Bütschli und Goldschmidt einerseits bestätigt werden, insofern der Kern umgeben ist »von einer Zone dichteren Plasmas von sehr feinschaumiger Beschaffenheit, die peripher in radiäre Zipfel sich auszieht«. In einiger Entfernung vom Kern aber mit Verschwinden eben jener Zipfel verliert das Plasma seine Wabenstruktur, worin ich mit Bilek übereinstimme. Es kann nunmehr als »hyaline Masse« (Bilek 1909) völlig homogen erscheinen, wobei freilich die »hyaline« Beschaffenheit weniger vom Plasma, als von dem ihm eingelagerten Glykogen herrührt, oder aber auch die verschiedenartigsten kleineren oder größeren »Durch- löcherungen« aufweisen, was aber nichts mit schlechter Fixierung des Plasmas zu tun hat, wie Bilek meint, wie wir gleich sehen werden. — Wir müssen nun noch kurz auf das Verhalten der Fibrillen eingehen, da auch hier zwischen Goldschmidt und Bilek erhebliche Differenzen bestehen. In allen wesentlichen Punkten muß ich dabei die Angaben Goldschmidts bestätigen, nur in einem bin ich zu einer etwas andern Anschauung als Goldschmidt gelangt. Es betrifft das das Verhalten der Skeletfibrillen des Markbeutels in der Umgebung des Kernes. Die Skeletfibrillcn ver- laufen hier innerhalb der Plasmazüge, die wie oben erwähnt, von dem feinschaumig wabigen Palsma in der Umgebung des Kernes radiär aus- strahlen, etwa in der Weise, wie dies Bilek (1909, 1910b) abbildet. Nach Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 479 diesen Abbildungen zu urteilen, kann ich Goldschmidts Meinung, daß Bilek die Fibrillen garnicht gesehen, viel mehr die Plasma ziige für solche gehalten hat, nicht beipflichten. Bileks Abbildungen stimmen im wesentlichen mit meinen Fig. 19 und 20 und Photos 2 und 4, die die Ver- hältnisse aufs deutlichste zeigen, überein. In der Umgebung des Kernes »strahlen« die Fibrillen nun nicht pinselförmig in das feinschaumige Plasma ein (Goldschmidt 1909 /10), sondern umgeben den Kern mit einem Fibrillenkörbchen, ähnlich wie Bilek dies schildert, nachdem allerdings vorher die in den Plasmazügen verlaufenden dickeren Fibrillen sich »pinselförmig« aufgesplittert haben (Photo 4). Eine wesentliche Dif- ferenz bezüglich des letzteren Punktes scheint in beiden Auffassungen aber auch nicht zu liegen, da nach Goldschmidt die Fibrillen um den Kern herum ausstrahlen, indem sie sich vielfach überkreuzen und so den Kern in eine strahlige Haube einhüllen. Die strahlige »Haube« ist eben das Fibrillenkörbchen Bileks. In allen andern Punkten kann ich, so- weit untersucht, die GoLDSCHMiDTsehe Darstellung von dem Verhalten der Skeletfibrillen in den Körpermuskelzellen nur bestätigen, besonders auch bezüglich des Austritts der Fibrillen durch die kontraktile Binde in die Subcuticula, der auf Photo 5 deutlich zu erkennen ist, worauf ich noch zurückkomme. — Etwas anders, als soeben auseinandergesetzt, verhalten sich die Fibrillen der Körpermuskelzellen der Kopfregion, die von beiden Autoren anscheinend nicht näher untersucht worden sind. Zur Bildung eines typischen Fibrillenkörbchens um den Kern kommt es hier gewöhnlich nicht. Die Fibrillen verlaufen meist in dem peripheren Abschnitt des Markbeutels (Fig. 22 u. 27). — Von der übrigen neueren diesbezüglichen Literatur sei noch als Kuriosum die Angabe Braults und Loepers (1904) erwähnt, wonach die Muskelzellen am Darm inserieren sollen! — Wir wenden uns nunmehr zur Betrachtung der Glykogenmorphologie. Es zeigt sich, daß das Sarcoplasma der Körpermuskel zellen ein Hauptstapel- platz des Glykogens ist. Der bei weitem größte Teil der Vorräte an Be- servekohlehydrat ist hier abgelagert und zwar bei gutem Ernährungs- zustand in völlig hyaliner Form (Fig. 23, 24, 59). Man kann indessen alle Übergänge finden von homogen-hyaliner Form bis zu den gröbsten »Durchlöcherungen«, was selbstredend auf Lösungserscheinungen des Glykogens zurückzuführen ist, sei es, daß an diesen Stellen Glykogen gerade gespalten wurde, sei es, daß durch Fixierung und Färbung Lösungs- erscheinungen eingetreten sind. Es liegt daher auf der Hand, daß trotz der allergrößten Durchlöcherung des Markbeutels die Zellen ausgezeichnet fixiert sein können. Die Glykogenanhäufung findet sich in gleich starker Archiv f. Zellforschung. VII. 32 480 G. v. Kemnitz Ausbildung im Sarcoplasma der eigentlichen Muskelspindel (Fig. 23, 24), hier häufig mehr in Form grober Brocken und Schollen auftretend. Von besonderem Interesse ist aber das Verhalten des Glykogens innerhalb der kontraktilen Rinde selbst. Hier findet man in reichlich ernährten Zellen, an denen keinerlei Lösungsprozesse des Glykogens eingetreten sind — was allerdings nicht allzu häufig der Fall ist — das Glykogen angeordnet in Reihen, die parallel dem Plasma- und kontraktilen Leisten verlaufen (Fig. 23, 24). Es ist nun nicht leicht zu entscheiden, in welcher von beiden Leisten die Glykogenkörnchen liegen, da bei distinkter Fär- bung der kontraktilen Leisten sowie Muskel und Stützfibrillen das Glykogen gelöst wird, umgekehrt bei Darstellung des Glykogens, nicht einmal die einzelnen Leisten, geschweige denn beiderlei Fibrillen differenziert er- scheinen. Der Sachverhalt dürfte jedoch folgender sein: Die Glykogen- körnchen hegen auf der Grenze zwischen Plasma und kontraktilen Leisten, keinesfalls jedoch innerhalb der kontraktilen- oder der Stützfibrillen. Sie können jedoch letzteren mantelartig anliegen (Fig. 22). Demnach würde dem von Goldschmidt (1909/10) beschriebenen komplizierten Stütz- fibrillensystem der Msrnns-Körpermuskelzellen außer der Stützfunktion vielleicht noch eine andre Bedeutung beizumessen sein, nämlich die für eine leichte und gleichmäßige Verteilung des Glykogens innerhalb der kontraktilen Rinde zu sorgen, da die Glykogen- bzw. Zuckerlösungen leicht an den Fibrillen adhärieren und so eine leichtere Fortleitung selbst in entferntere Teile erfahren. Daß solche Verhältnisse in den Körper- muskelzellen tatsächlich realisiert sind, davon konnte ich mich in einer großen Zahl von Fällen in Körpermuskelzellen der Kopfregion aus Hunger- tieren, in denen ein starker Glykogenverbrauch stattgefunden hatte, überzeugen. Einen solchen Fall illustriert Fig. 22. Das Sarcoplasma ist fast glykogenfrei, dagegen ist deutlich zu erkennen, wie das Glykogen an den Fibrillen adhärierend den Markbeutel durchzieht. — Der Kern selbst bleibt stets glykogenfrei, ebenso zeigt selbst in den Fällen, wo das Sarco- plasma mit Glykogen vollgepfropft ist, eine Zone um den Kern etwa von der Breite des Kerndurchmessers eine auffällige Armut an Glykogen, die sich namentlich bei weniger gut ernährten Tieren bis zu völligem Glykogen- mangel steigern kann (Fig. 16. 17, 18). bbb) Dilatator des Chylusdarms. Bezüglich des Baues der großen Muskelzellen des Schwanzendes muß auf die eingehende Darstellung, die Voltzenlogel (1902) selbst, bzw. auf den von Goldschmidt (1905) gegebenen Auszug jener Unter- suchung verwiesen werden, da ich den Angaben Voltzenlogels nichts Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 481 von Bedeutung hinzuzufügen habe. Der von zwei Zellen gebildete Dila- lator des Chylusdarms funktioniert zugleich als Compressor des Ductus ejaculatorius. Der Anordnung der stützenden Elemente dieser Zellen bin ich nicht weiter nachgegangen. Man gewinnt jedoch den Eindruck, daß sich die Stützfibrillen in diesen Zellen ähnlich den Körpermuskel- zellen der mittleren Körperregion verhalten, insofern sie den Kern eben- falls mit einem Fibrillenkörbchen umgeben, wie oben für jene auseinander- gesetzt wurde (Fig. 50). Das Glykogen findet sich in diesen Zellen be- sonders im Sarcoplasma in wechselnder Menge (Fig. 50), auch hier den Kern stets freilassend. — Bezüglich des Baues der ccc) Spicular- und Bursalmuskulatur sei ebenfalls auf die oben erwähnten Untersuchungen Voltzenlogels und Goldschmidts, sowie die Monographie Schneiders (1866) verwiesen. Sie bieten hinsichtlich der Glykogenverteilung prinzipiell die gleichen Verhältnisse wie die übrigen Muskeln. e 4. Sub cuticula. Bezüglich des Baues der Subcuticula sei auf die Arbeiten von Schnei- der (1902), Goldschmidt (1905/1906), Martini (1909), Rautiier (1907, 1909) und Jägerskiöld (1894) verwiesen, durch die der Bau der Sub- cuticula genügend bekannt geworden ist, so daß wir uns hier mit der Feststellung der Tatsache, daß auch sie (Photo 10) reichlich Glykogen, besonders in dem den Muskelzellen angrenzenden Teil enthält, begnügen können. 5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinien. Der Körper der Ascariden wird bekanntlich durch zwei in einer Höhe liegende, seitliche, sowie durch je einen dorsalen und ventralen leisten- artigen Vorsprung des subcuticularen Gewebes in vier Längsfelder geteilt. Der Aufbau dieser leistenartigen Längswülste ist verschiedentlich Gegen- stand der Untersuchung gewesen. In neuerer Zeit, besonders in den Unter- suchungen Rauthers und Martinis, vorher in den Arbeiten K. C. Schnei- ders und Goldscmidts. Bereits K. C. Schneider erkannte, daß der Bau der Seitenwülste kein einheitlicher ist. Zunächst zieht über jedem Seiten- ebenso wie über Dorsal- und Ventralwulst 1. das syncytiale Gewebe der Subcuticula weg. Dann aber beteiligen sich Zellelemente dieser letzteren am Aufbau der Seitenlinien in den 2. Zellen der Medialreihe, die keilartig bis gegen die Mitte jedes Seitenwulstes vorspringen. Dazu gesellt sich nun noch 3. das eigentliche Grundgewebe der Seitenlinien und 4. der 32* 482 G. v. Kemnitz Excretionskanal. Außer diesen vier Elementen unterschied dann Gold- schmidt (1905/1906) noch 5. die Bildungszellen gewisser Stützfibrillen, 6. das excretorische Drüsengewebe und 7. Wanderzellen. Inwieweit diese Einteilung berechtigt ist, werden wir weiter unten sehen. Hier möge nur erwähnt werden, daß Rauther (1909) sich »von einer scharfen Trennung des Grundgewebes von der Subcuticula nicht überzeugen konnte«, während Martini (1909) »keinen zwingenden Grund sieht, das excretorische Drüsen- gewebe (Goldscitmidt) vom übrigen Seitenliniengewebe zu trennen«. Die »Wanderzellen« Goldschmidts konnte dieser Autor nicht beobachten. — Was zunächst die vier erstgenannten Bestandteile betrifft, so stimme ich völlig mit den Angaben K. C. Schneiders und Goldschmidts überein, wobei es mir ziemlich belanglos erscheint, ob das Grundgewebe der Seiten- linien sich scharf von der Subcuticula unterscheiden läßt oder nicht. Die Abstammung dieses Gewebes von der Subcuticula kann keinem Zweifel unterliegen und es ist wohl Geschmackssache, ob man es als einen besonderen Bestandteil aufführen oder aber mit der Subcuticula zu einem einzigen vereinigen will. Hinsichtlich der drei weiteren Zellelemente sei bemerkt, daß das Vorkommen jener Bildungszellen bestimmter gröberer Stützfasern, von denen meist nur die sich durch besondere Größe aus- zeichnenden Kerne erhalten sind, unzweifelhaft ist, daß ich aber be- züglich der beiden übrigen Bestandteile mehr den Angaben Martinis zuneige. Typische Wanderzellen konnte ich nicht beobachten — womit freilich ihr Nichtvorhandensein nicht erwiesen ist - — und auch ich sehe keinen zwingenden Grund, das excretorische Drüsengewebe vom übrigen Seitenliniengewebe abzutrennen, weniger zwar aus morphologischen Grün- den, denn auch ich konnte eine solche Sonderung in einer Anzahl von Fällen beobachten, als aus physiologischen, wie gleich zu erläutern sein wird1). Wenn wir uns nun der Betrachtung der Glykogenmorphologie D Der Versuch Goldschmidts, eine Trennung der Seitenlinie in mediale Zell- reilie, Grund- und excretorisches Gewebe durchzuführen, ist offenbar zum guten Teil auch von entwicklungsgeschichtlichen Überlegungen aus erfolgt. Der Schichtenbau der Nematoden ist ja immer noch nicht klar, da, wenn man die Muskulatur als parietales Mesoderm auffaßt, das viscerale fehlt. Es muß also Ziegler und Goldschmidt von diesem Gesichtspunkt aus beigepflichtet werden, wenn sie die Ansicht vertreten, daß die Nematoden kein Deuterocöl, sondern ein Schizocöl besitzen. Aber auch letztere Auffassung stößt auf Schwierigkeiten, durch den von Goldschmidt erbrachten Nach- weis, daß die Nematoden kein Cölom besitzen, vielmehr der Kaum zwischen Darm, Geschlechtsorganen und Muskulatur von einem Füllgewebe »Isolationsgewebe« (Gold- schmidt) erfüllt ist. Goldschmidt ist daher geneigt, die Nematoden in die Nähe der parenchymatösen Würmer zu stellen. Er kommt zu der Auffassung, daß die mediale Zellenreihe der Seitenlinie ectodermalen, Grund- und excretorisches Gewebe dagegen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 483 in den vier Körperlängslinien zuwenden, so sei zunächst bemerkt, daß Dorsal- und Ventrallinie sich durch relative Armut an Glykogen aus- zeichnen, was seinen Grund darin hat, daß ihre Hauptmasse durch die in ihnen verlaufende Nervenstämme, die ausnahmslos frei von Glykogen bleiben, eingenommen wird. Anders die Seitenlinien. Sie bilden, wenn man von den Markbeuteln der Muskelzellen absieht, das Hauptglykogen- depot des Ascans-Körpers. Bei gut ernährten Tieren ist das gesamte Gewebe der Seitenlinien mit Glykogen vollgepfropft, dagegen erweist sich ohne Ausnahme der eigentliche Excretionskanal frei von Glykogen (Fig. 59, Photo 6). Ebenso meistens — nicht immer — eine konzen- trisch um den Excretionskanal gelegene Plasmazone (s. Goldscidiidt [1905/1906] Fig. 9), die der äußeren Wand der cuticularen Theka des Kanals nach außen aufliegt. Besonders auffallende Bilder der Glykogen- verteilung findet man häufig in dem Seitenliniengewebe auf der Höhe des Nervenrings. Das Gewebe der Seitenlinien nimmt hier einen groß- schaumigen blasigen Charakter an (Fig. 33). In den Knotenpunkten dieses Wabenwerks findet man bei geringem Glykogengehalt das restliche Glykogen meist in Form von Granula abgelagert (Fig. 33), was zur Ent- stehung äußerst instruktiver Bilder Veranlassung gibt. Der Vollständigkeit halber sei noch erwähnt, daß selbstverständlich Kerne wie Stützfibrillen ausnahmslos glykogenfrei bleiben. Die geschilderten Verhältnisse sind geeignet, die Unklarheiten über die Bedeutung der Seitenlinien zu beseitigen. Mit Recht weist Gold- schmidt (1905/1906) darauf hin, daß jene konzentrische Plasmaschicht von «glasigem Aussehen« durchaus nicht an excretorisches Driisengewebe erinnert, daß es ferner merkwürdig erscheinen müsse, daß eine Verlegung der Excretionskanäle aus der Pseudoleibeshöhle in die Seitenlinien erfolgt, was verschiedentlich entwicklungsgeschichtlich beobachtet wurde, wenn die Kanäle die Aufgabe hätten aus der Leibeshöhle Exeretstoffe auf- zunehmen. Auch die Natur des von Goldschmidt beobachteten homo- genen, stark lichtbrechenden glasigen «Secrets« findet nun seine richtige Deutung. Es ist nichts andres als das dem Seitenliniengewebe eingelagerte Glykogen. Die Kanäle der Seitenlinien sind somit keine Excretions- kanäle im allgemeinen Sinn, sie haben lediglich die Aufgabe, die durch die Zersetzung des Glykogens gebildete Valeriansäure nach außen zu leiten. Die Spaltung des Glykogens erfolgt zunächst in der konzentrisch homolog den Körpermuskelzellen mesenchymatischen Ursprung haben. Die übrigen mesenchymatischen Elemente sollen als Parenchym den Zwischenraum zwischen den einzelnen Organen erfüllen. Hierzu bemerkt Martini aber mit Recht, daß ent- wicklungsgeschichtliche Gründe für eine solche Annahme fehlen. 484 G. v. Kemnitz um den Excretionskana! gelegenen Plasmaschicht und schreitet dann in dem Maße des Bedarfs peripher fort. — Nun haben aber nach Goldschmidt (1905/1906) russische Forscher (Metalnikoff, Nassonow und Golowin) die Ansicht vertreten, daß die Seitenkanäle deshalb als Excretionsorgane aufzufassen seien, weil Farbstoffe wie carminsaures Ammoniak, Neutral- rot usw. sowie Froschblut, das in die Leibeshöhle injiziert worden war, durch die Seitenkanäle wieder ausgeschieden wurde. Da die russisch geschriebenen Originalarbeiten mir nicht Vorlagen, muß ich mich an die GoLDSCHMiDTsehe Darstellung (1905/1906) derselben halten. Darnach scheinen aber die Besultate der russischen Forscher nicht einwandfrei. Zunächst hat Metalnikoff überhaupt nur in zwei Fällen ein noch dazu recht problematisches positives Resultat mit carminsaurem Ammoniak erhalten. Nassonow, der Froschblut injizierte, fand dann >'in der Nähe der Seitengefäße im Seitenliniengewebe eine stark lichtbrechende Materie, die in der Richtung der Gefäße wanderte. Schließlich fand sie sich in den Gefäßen selbst«. Dazu ist zu bemerken, daß der Nachweis fehlt, daß jene stark lichtbrechende Materie (wahrscheinlich Glykogen), die in der Richtung der Gefäße wandert, aus dem injizierten Froschblut stammt. — Golowin findet schließlich, daß, so lange die Tiere leben (von mir gesperrt) injizierte Farbstoffe nicht in die Seitenkanäle gelangen, weil die Farbe ungelöst in der Leibeshöhle liegen bleibt, oder aber in ihre Leucobase umgewandelt wird (?) und sich so dem Nachweis entzieht. Dagegen gelang ihm angeblich der Nachweis der excretorischen Funktion der Seitenkanäle mit triphenylpararos-anilintrisulfosaurem Dimethyldia- midotoluplienaein, wobei freilich nichts darüber erwähnt ist, ob am lebenden oder verendeten Tier. Ich kann demnach den Nachweis, daß die Seitenkanäle excretorische Funktionen im gedachten Sinne besitzen, nicht als erbracht betrachten, zumal wir noch weiter unten sehen werden, daß die Beurteilung solcher Farbstoffinjektionsversuche größte Vorsicht erheischt. 6. Zellelemente des Kopfes. Goldschmidt (1903) beschrieb in seinen «Histologischen Unter- suchungen an Nematoden, I« eingehend die Zellelemente des Kopfes bzw. der Lippen von Ascaris. Ich sehe von einer Zusammenfassung seiner Er- gebnisse, die zu weit führen würde, liier ab, und beschränke mich auf die Bemerkung, daß speziell das eigentliche Lippengewebe, das nach Goldschmidt von einer Anzahl riesiger Zellen, die er als Kolben-, Faser- und Arkadenzellen bezeichnet, sich bei Tieren von gutem Ernährungszustand fast regelmäßig als Glykogen enthaltend erweist, daß in den Nerven- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 485 Stütz- und Geleitzellen Goldschmidts, die Glykogenverteilung dagegen eine sehr wechselnde ist, während Ganglienzellen und Nervenfasern sich, wie überall, so auch hier als frei von Glykogen erweisen. 7. Ovarien. Die Bildung der Geschlechtsprodukte bei Ascaris hat bereits eine ansehnliche Spezialliteratur gezeitigt, auf die einzugehen außerhalb des Rahmens vorliegender Untersuchung liegt. Ebenso hat auch der Bau der Gonadenwandung eine eingehende Schilderung gefunden in den Arbeiten von Schneider (1866) und Domaschko (1905). Wir können uns somit auf wenige Worte beschränken. Der sehr dünne Endabschnitt der weiblichen Gonade enthält die Urgeschleehtszellen, die während der Zeit derVermehrungs- und Wachstumsperiode bekanntlich einem centralen Plasmastrang, der Rhachis, ansitzen. Die Verbindung mit dieser wird erst kurz vor der Befruchtung, an die sich Schalen- und Richtungskörper- bildung anschließt, aufgegeben. Die Wandung des Genitalschlauchs wird von einer einschichtigen Zellenlage gebildet, die außen eine cuticulare Grenzlamelle trägt. Diese Grenzlamelle verdankt ihre Bildung besonderen Zellen, was den bisherigen Untersuchern offenbar entgangen ist. Fig. 25 zeigt eine solche Bildungszelle, deren sich auf einem Schnitt in der Gegend des Uterus oft mehrere finden. Bezüglich Einzelheiten in der Gestalt der 'Wandungszeilen der Gonade sei auf die Arbeit Domaschkos ver- wiesen. Für unsere Betrachtungen ist nur die Beschaffenheit des den Uterus auskleidenden Zottenepithels von Bedeutung, auf das weiter unten einzugehen sein wird. Wenn wir nun die Glykogenablagerungen innerhalb des Ovars be- trachten, so ergibt sich darüber folgendes: Betrachtet man sehr junge Ovogonien, so zeigt sich, daß zwar das Follikelepithel reichliche Glykogen- anhäufungen aufweist (Fig. 1), die Ovogonien selbst aber frei davon sind. Ein etwas weiteres Stadium zeigt Fig. 2. Wandepithel und Ovogonien enthalten hier ungefähr gleich viel Glykogen, jedoch beide Teile weniger als das Wandepithel der früheren Stadien. Die Rhachis bleibt in diesen und in folgenden Stadien frei oder enthält nur Spuren von Glykogen. Fig. 3 endlich zeigt die Verhältnisse gegen Ende der Wachstumsperiode. Die Ovogonien enthalten reichlich Glykogen, innerhalb dessen sich zahl- reiche Vacuolen finden, die entweder von fettigen Einschlüssen oder davon herrühren können, daß an diesen Stellen gerade lebhafter Glykogenver- brauch stattgefunden hat. Die Wandepithelzellen dagegen erweisen sich nunmehr als frei von Glykogen. Auch die Wandungszellen des Uterus sind meist glykogenfrei, dagegen stößt man in den oben erwähnten Bil- 486 G. v. Kemnitz dungszellen der cuticularen Grenzlamelle häufig auf Glykogenablagerungen (Fig. 25). Äußerst instruktive Bilder bieten befruchtete Eier in bezug auf die Glykogenverteilung. Das reife Ei eines gut ernährten Tieres ist geradezu überladen mit Glykogen, das das ganze Plasma in Form von kleineren und gröberen Schollen erfüllt. Nach dem Eindringen des Sper- matozoon findet regelmäßig um den zerfallenen Glanzkörper eine Lösung des Glykogens statt, so daß der sich auflösende Glanzkörper wie mit einem hellen Hof umgeben, in dem übrigen noch stark glykogenhaltigen Ei liegt (Fig. 5, 43). Diese Ausbildung zeigen sämtliche auf dem gleichen Stadium befindliche Eier. Auffallend ist ferner das Verhältnis zwischen Richtungsspindel und Glykogen. Die Regel ist, daß in unmittelbarer Umgebung der Richtungsspindel sich besonders reichlich Glykogen findet, wie dies Fig. 4, die ebenso wie Fig. 5 aus einem Präparat von Ascaris mega- locephala stammt, zeigt. Es scheint gerade in der Umgebung der Richtungs- spindel keine oder nur eine äußerst geringe Spaltung des Glykogens vor sich zu gehen. Die Richtungsspindel liegt vielmehr in den Glykogen- schollen so eingekeilt, daß es fast wundernehmen muß, wie die Richtungs- körperbildung glatt von statten gehen kann, wobei man freilich nicht vergessen darf, daß man im Leben mit einem halbflüssigen Zustand des Glykogens rechnen muß, worauf weiter unten noch einzugehen sein wird. — Die Art und Weise, wie das Glykogen bei der Embryonalentwicklung von Ascaris verbraucht wird, habe ich nicht verfolgt. Es kann aber wohl kein Zweifel darüber bestehen, daß das Reservekohlehydrat bei der Embryonal- entwicklung allmählich verbraucht wird. Dieser Prozeß scheint aber nach den Angaben und Abbildungen Braults und Loepers (1904), die sich im besonderen auf Taenia und Strongylus beziehen, ziemlich langsam zu verlaufen, da besonders bei letzterem die Embryonen beträchtliche Mengen von Glykogen enthalten. Nun gibt allerdings Marcus (1906) an, daß bei Ascaris mystax bereits auf dem Zweizellenstadium eine ganz er- hebliche Abnahme des Glykogens festzustellen ist. Ich muß jedoch diese Angabe deswegen als nicht sehr beweiskräftig betrachten, weil, wie Marcus angibt, es sich im untersuchten Fall um einen Schnitt handelt, von dem, da Marcus keine spezielle Fixierung für die Glykogenfärbung angibt, anzunehmen ist, daß er wie seine übrigen Präparate fixiert wurde. Da Marcus aber nicht mit Carnoy oder Alkohol fixierte, hat vor der Glykogen- färbung — die mittels der Jodmethode erfolgte — sicher Lösung des Glykogens stattgefunden, wodurch die geringe Menge, die noch zur Dar- stellung gebracht wurde, erklärt ist. Die Resultate der wenigen Glykogen- reaktionen, die 51 arcus im übrigen an seinem Objekt ( Ascaris mystax ) angestellt hat, stimmen mit den oben mitgeteilten Befunden bei Ascaris Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 487 lumbricoides und megaloce'phala völlig überein. Bemerkenswert ist, daß auch er die Rhachis stets frei von Glykogen fand. Das ist deshalb von Bedeutung, weil wir gewohnt sind, in der Rhachis eine Einrichtung zu erblicken, die vorzüglich der Ernährung der Geschlechtszellen dient, was hiernach nicht wahrscheinlich ist. Der Rhachis käme somit mehr stützende Funktionen zn. 8. Hoden. Bei der Schilderung der uns interessierenden Verhältnisse der männ- lichen Gonade werden wir ebenfalls die spezielleren Erscheinungen der Reife übergehen. Etwas eingehender müssen wir uns dagegen mit zwei Besonderheiten des Baues der Hodenwandung befassen, die den früheren Untersuchern Schneider (1866) und Domaschko (1905) teils entgangen, teils von ihnen nicht richtig aufgefaßt wurden. Nach Domaschko wird die Wand der männlichen Gonade im Bereich der Keimzone von lang- gestreckten »Bandzellen« gebildet. Diese nehmen in der Gegend der Reifungszone die Gestalt von »Spindelzellen« an. Im Vas deferens werden diese von cylindrischen Zellen abgelöst, die an ihrem freien Ende »mehrere fadenförmige Zotten« tragen. Im Ductus ejaculatorius endlich haben diese »Zottenzellen« hohen cylindrisehen Zellen ohne Zotten Platz gemacht, die im Längsschnitt einen spitzen Winkel mit der cuticularen Grenz- lamelle bildend, der Kloake zugeneigt erscheinen. Nach Domaschko sind diese verschiedenen Zellen ein- und derselben Herkunft, gehen in- einander über, was dieser Autor mit verschiedenen Gründen belegt ; unter anderm führt er als Beweis für seine Anschauung auch das Auftreten »von plattenzelligen Inseln inmitten der Spindelzellen« an. Nach meinen Beobachtungen verhält es sich mit dieser »Inselbildung« etwas anders. Es findet nämlich 1. an der Stelle, an welcher der Hoden in das Vas de- ferens, die Spindelzellen also in die Zottenzellen übergehen, nicht nur Inselbildung statt, sondern das ganze Lumen des Vas deferens wird auf eine; Länge von 50 — 100 u von einem syncytialen, schwamm- oder filter- artigen Gewebe ausgefüllt, das nur einige wenige kleinere und größere Durchlöcherungen aufweist, im Querschnitt an ein unregelmäßiges Sieb erinnernd (Fig. 31). Eine sich von der geschilderten Einrichtung in keinem wesentlichen Punkt unterscheidende Inselbildung findet sich nun ebenfalls beim Übergang des Vas deferens in den Ductus ejaculatorius an der Stelle also, an welcher die »Zottenzellen« in die hohen » Cylinderzellen « über- gehen. Auch hier liegt ein solcher »Filter« von prinzipiell der gleichen Beschaffenheit (Textfig. B). Zur Topographie dieser »Filter« sei noch be- merkt, daß der erste seiner Lage nach auf dem Querschnitt dadurch leicht 488 G. von Kemnitz zu erkennen ist, daß in seiner Höhe der Darm noch das gewöhnliche ovale Lumen zeigt, ferner der Hodenschlauch in einer größeren Zahl von Schnitten getroffen wird. Beim zweiten Filter wird der Hoden nicht Textfig. B. Schematischer Längsschnitt durch den zweiten »Filter« des Vas deferens an der Stelle liegend, wo das Vas deferens in den Ductus ejaculatorius übergeht. mehr getroffen, der Darm zeigt das für den Enddarm charakteristische schmale spaltförmige Lumen. In diesen Filtern sind besonders die Lage- beziehungen der Kerne zueinander auffallend. Die Kerne liegen meist zu zweien so dicht aneinander, daß es oft fast unmöglich ist zu entscheiden, ob man es mit zwei Kernen oder mit einem biskuitförmier ausaezoacnen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 489 Kern zu tun hat (Fig. 31). Es ist — da Mitosen in keinem einzigen Fall zm1 Beobachtung kamen — daher schwer zu entscheiden, ob es sich hier um amitotische Kernteilungen oder Kernverschmelzungen handelt. Für die Frage, das Vorkommen von Amitosen betreffend, wäre eine Ent- scheidung zwar von Bedeutung, ich konnte jedoch auf diese Verhältnisse in diesem Zusammenhang nicht näher eingehen1). — Die Bedeutung der beschriebenen Einrichtungen ist wohl die, daß sie nur die reifen Sperma- tozoen passieren lassen, und so gewissermaßen wie ein Sieb wirken, da, wie sich aus Messungen ergibt, die reifen Spermatozoen ein kleineres Volumen als die Spermatocyten besitzen, außerdem aber auch erstere vermöge ihrer zuckerhutartigen Gestalt und amöboiden Beweglichkeit (Marcus 1906) ein solches Hindernis im Gegensatz zu letzteren leicht überwinden können. Von besonderem Interesse sind für uns nun noch jene fadenförmigen Fortsätze der Wandzellen des Vas deferens, die Schneider (1866) als »tentakelförmige« Äste beschrieb, über ihre Bedeutung aber ebenso wie Domaschko (1905) nicht ins klare kommen konnte. Die Funktion dieser Bildungen erhellt aus der Verteilung des Glykogens in der männ- lichen Gonade, der wir uns nunmehr zuwenden wollen. Prinzipielle Unterschiede gegenüber dem Weibchen sind zunächst nicht zu bemerken. Die Urspermatogonien und die Wandungszellen der Gonade verhalten sich bezüglich des Glykogens ebenso wie für die Ovogonien oben ausein- andergesetzt. Die jungen Spermatogonien finden wir frei von Glykogen, das Epithel der Hodenwandung indessen zeigt reichliche Anhäufung des Beservestoffs (Photo 7, Fig. 45). Allmählich erfolgt eine Wande- rung des Glykogens vom Epithel in die Spermatogonien, so daß es wie beim Ei zu einer Speicherung des Kohlehydrats in den Spermatogonien kommt. Die Speicherung hält sich aber stets in sehr mäßigen, meist minimalen Grenzen. Es werden niemals solch enorme Mengen von Gly- kogen abgelagert, wie wir das für die Eier gesehen haben. Bereits während der Vermehrungsperiode der Spermatogonien sehen wir die geringen Mengen von Glykogen, die sie enthalten, verschwinden. Zum Teil wird D Ich möchte aber nicht aimehmen, daß es sich im vorliegenden Fall um Ami- tosen handelt. Die Tatsache, daß die verschiedenen Kerne an Größe verschieden sind, in der Weise, daß einige etwa die doppelte Größe andrer haben, könnte natürlich in beiderlei Sinn gedeutet werden. Der Umstand aber, daß die dicht aneinander hegenden Kerne das Bild des «ruhenden Kernes« bieten, deutet wohl darauf hin, daß es sich hier um Kernverschmelzungen handelt, obwohl freilich Xemilow (1902) Amitosen beschrieb, bei denen keine Konzentration des Chromatins eintrat, die beiden Karyomeren vielmehr die Form des »ruhenden Kernes« bewahrten. (Vgl. auch Xowikoff [1910].) 490 G. von Kemnitz das Glykogen, wie auch sonst gespalten, zum Teil jedoch wird es durch einen Prozeß der »Ausschwitzung« unverbraucht wieder entfernt. Auf diese Verhältnisse werden wir gleich noch etwas näher eingehen. Im Vas deferens, wo, bedingt durch das große Lumen, ein inniger Kontakt bei der relativ kleinen Zahl von Spermatozoen nicht mehr möglich ist, finden wir nun jene »Zottenzellen« mit den faden- oder tentakelartigen Fortsätzen (Photo 7), die ein besonders instruktives Bild der Glykogen- verteilung darbieten. Jeder dieser Fortsätze nämlich stellt ein plasmati- sclies Rohr vor, dessen Lumen ungefüllt ist mit Glykogen (Fig. 15 a u.b). Indem diese Fortsätze bis in die Mitte des Lumens des Vas deferens reichen, wird eine ausgiebige Versorgung der Spermatozoen mit Kohle- hydrat erreicht, was für diese, die im ausgebildeten Zustande völlig glykogenfrei sind, wie im Gegensatz zu Busch (1905/1906) hier nochmals betont sei, natürlich von größter Bedeutung ist. Diese Einrichtung vertritt also hier gewissermaßen die besonders für manche Würmer be- schriebenen Cytophoren, die die Aufgabe haben, die reifen Spermatozoen zu ernähren. Es war selbstverständlich von Wichtigkeit, die Spermatozoen etwas eingehender zu untersuchen, besonders auch mit Rücksicht auf den Glanz- körper, dessen Bedeutung immer noch dunkel ist. Wir wollen daher Bildung und Verhalten des Glanzkörpers bei der Befruchtung im Zu- sammenhang mit jenen bereits oben erwähnten Ausschwitzungsprozessen besprechen. — Die ersten Angaben über diese Vorgänge gehen auf van Bexedex (1S83, 1884) zurück. Er beobachtete, daß unmittelbar nach der zweiten Reifeteilung sich stark färbende Plasmaballen von den Sper- matiden ausgestoßen wurden. Vax Bexedex verglich diesen Vorgang mit der Richtungskörperbildung, glaubte aber, daß die Bildung jener Plasmaballen dennoch eine andre Bedeutung hätte. Die vier Spermatiden sollten durch Verschmelzung der Plasmaballen »gekoppelt« werden. Die Plasmakoppel sei der Rhachis zu vergleichen und eine Art von cvtopho- raler Bildung. — Oskar Hertwig (1890) läßt jene Plasmaballen, »Zwi- schenkörperchen« genannt, aus degenerierten Keimzellen hervorgehen. Der ganze Vorgang hat für ihn untergeordnete Bedeutung. Marcus (1906) beschreibt diese Zwischenkörperchen ebenfalls und zwar für Ascaris mystax. Er ist der Ansicht, daß O. Hertwigs Deutung nur in beschränktem Maße gültig ist, das massenhafte Auftreten der Zwischenkörperchen nicht erklären kann. Er beschreibt richtig die Entstehung jener, die einer Substanzausschwitzung auf der Oberfläche zu vergleichen ist. Die so entstandenen Plasmaballen sollen nach ihm zerbröckeln und verschwinden. Über die Bedeutung des ganzen Prozesses spricht er sich nicht aus. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 491 Schebex (1905) hat den Vorgang anscheinend nicht verfolgt. Mayer (1908) glaubt, daß für die Bildung der Zwischenkörperchen zweierlei Modi verantwortlich gemacht werden können. Die Bildung jener unmittelbar nach der zweiten Reifeteilung auftretenden Zwischenkörperchen erfolgt nach ihm durch Übertritt von ausgeschiedener Kernsubstanz in die Rhachis, die nunmehr funktionslos zusammen mit der ausgeschiedenen Kernsubstanz die Zwischenkörperchen bildet. 'Wesentlich verschieden von diesen sollen die später auftretenden Zwischenkörperchen sein, die durch jenen Ausschwitzungsprozeß gebildet werden. — Ob diese scharfe Trennung berechtigt ist, scheint sehr zweifelhaft, besonders die Genese der ersten Aid von Zwischenkörpern durchaus nicht bewiesen. Mit Sicherheit läßt sich nach meinen Beobachtungen nur die zweite Art der Zwischenkörperbildung feststellen; vermutlich unterscheidet sich die erste Zwischenkörperbildung durch nichts von der zweiten. Der Vor- gang ist auf Fig. 46 und 47 dargestellt. Die Substanzausschwitzung ist dabei deutlich zu erkennen. Es zeigt sich nun, daß die ausgeschiedene Substanz zum Teil aus Glykogen besteht. Freilich handelt es sich dabei nur um recht geringe Mengen. Die Hauptmasse ist jedenfalls plasmatisch. Die abgestoßenen Massen »zerbröckeln« nun nicht, wie Marcus meint, sondern verfallen einer regelrechten Phagoeytose durch das Wandepithel des Hodenausfiihrgangs, wie übrigens auch Mayer erwähnt. Bei starker Ausbildung des Prozesses der Zwischenkörperbildung ist das Gonaden- wandepithel geradezu voll gepfropft mit den aufgenommenen Plasma- ballen (Fig. 46). Sie verfallen innerhalb der Wandzellen einer allmählichen Auflösung, wobei sie sich mit einer Vacuole umgeben. — Wir müssen uns nunmehr noch mit der Genese des Glanzkörpers befassen. Während van Beneden glaubte, daß die Bildung des Glanzkörpers im Uterus des Weibchens erfolgt, wurde von Marcus (1906) für Ascaris canis und von Mayer (1908) für Ascaris megalocephala nachgewiesen, daß der Glanzkörper im Ausführgang des männlichen Genitalapparats zur Ausbildung gelangt. Das gleiche kann ich für Ascaris lumbricoides zeigen. Auf die verschiedenen Typen der Ausbildung des Glanzkörpers, die van Beneden aufgestellt hat, gehe ich nicht weiter ein. Sie stellen wohl Degenerationserscheinungen dar, die mit der später zu bespre- chenden Spermatozoenresorption durch das Uterusepithel im Zusammen- hang stehen. — - Über die Genese des Glanzkörpers bestehen bei den einzelnen Autoren erhebliche Differenzen, wobei wir die Angaben Tretja- koffs, nach dem die Entstehung des Glanzkörpers als »ein An- wachsen eines kleinen Pünktchens hinter dem Kern« (zitiert nach Marcus) aufzufassen ist, als vollkommen irrig unberücksichtigt lassen. 492 G. v. Kemnitz Nach Marcus erfolgt die Bildung in der Weise, daß sich die zahlreichen, das Plasma erfüllenden »glänzenden Dotterkügelchen« in Form eines »hohlen Kegels« aneinanderlegen, wobei es offen bleibt, ob diese »Dotter- kügelchen« untereinander verschmelzen oder nicht. Anders Scheren. Nach ihm entsteht der Glanzkörper aus dem Kern, wobei er freilich, wie auch Marcus hervorhebt, den Begriff Kern bei der Asmns-Sperma- tide nicht für das chromatische Element allein reserviert, sondern jene Vacuole, in der das Chromatin in Form einer Kugel liegt (Kernvaeuole), ebenfalls als zum Kern gehörig betrachtet. Diese Definition führt weiterhin zu unhaltbaren Konsequenzen, was Schieben anscheinend selbst fühlt und worauf auch Marcus, der die ScHEBENsehe Kern- definition mit Recht nicht akzeptiert, hinweist. Nach Schebex geht nun die Bildung des Glanzkörpers folgendermaßen vor sich: Die Va- cuole, in der der Kern liegt, wächst stark an, ebenso erfahren die in ihr gelegenen chromatischen Körnchen eine starke Zunahme. Dadurch, daß sich diese chromatischen Körnchen aneinanderlegen und zu einer kompakten Masse zusammentreten, entsteht der Glanzkörper. — Mayer (1908) schildert den Vorgang in andrer Weise. Nach ihm sind es eben jene »Dotterkugeln«, die ursprünglich gleichmäßig im Plasma verteilt, allmählich miteinander verschmelzen und so den Glanzkörper bilden. — Nach meinen Beobachtungen an Ascaris lumbricoides verläuft die Bildung des Glanzkörpers genau so, wie von Mayer für Ascaris megalo- cephala beschrieben. Es sind eben jene »Dotterkügelchen«, die durch allmähliche Verschmelzung den Glanzkörper aus sich hervorgehen lassen (Fig. 54a — d). Von einer nucleären Herkunft kann also keine Rede sein, wie Schebex zu dieser Auffassung gelangt, ist gänzlich unverständlich. Es fragt sich nun noch, ob jene Dotterkügelchen denn wirklich »Dotter« darstellen. Sowohl 0. Hertwig (1890), wie K. C. Schneider (1902), Marcus (1906) und Schebex (1905) bedienen sich dieser Be- zeichnung, liefern aber keinen Bewreis dafür, daß es sich wirklich um Dotter handelt. Mayer vermeidet den Ausdruck Dotter, und spricht statt dessen von » Glanzkörpergranulationen «. Zunächst gehört ja wohl das Vorkommen von Dotter in Spermatozoen, falls überhaupt beobachtet — ein positiver Fall ist mir nicht bekannt — zu den größten Seltenheiten1). Dann muß es aber ferner wundernehmen, daß, wo die Spermatiden zwrei- !) Der von Leger beschriebene Fall der Spermatozoide von Siylorhynchus, den auch Marcus erwähnt, und den dieser Autor als primitiven Zustand direkt mit den Verhältnissen bei Ascaris vergleicht, kann für uns als Ausnahme von der Regel keine Beweiskraft besitzen, noch dazu, wo es wohl nicht angängig ist, diese an einem Proto- zoon gemachte Beobachtung direkt auf die Metazoen zu übertragen. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. ■193 mal eine Abstoßung von Plasma erleiden und sich dabei auch der ge- ringen Mengen von Glykogen, die sie enthalten, entledigen, solche im Vergleich zum ganzen Spermatozoon geradezu ungeheuere Mengen von Dotter dem Ei zuführen sollten; ganz abgesehen davon, daß dieser »Dotter« keinerlei ätherlösliche Bestandteile enthält. Ich kann mich daher der Annahme, daß es sich hier um Dotter handelt, nicht anschließen und muß die Frage nach der Natur des Glanzkörpers offen lassen. Eine der mutmaßlichen Funktionen des Glanzkörpers werden wir aber gleich noch zu besprechen haben. — Vorher jedoch muß noch eine höchst merkwürdige Angabe Braults und Loepers Erwähnung finden. Brault und Loeper finden das Lumen des Hodens «gorgee de petits amas spheriques, refringents, tres granuleux . . . les corpuscules refringents ne sont autres que des cellules spermatiques meres et sont depourvues de glycogene». Ob Brault und Loeper die »Zwischenkörperchen« oder die »Dotter- kugeln« der Spermatiden meinen, lasse ich dahingestellt und enthalte mich zu diesen Angaben jedes weiteren Kommentars. — Verfolgen wir nun das Verhalten des Glanzkörpers nach dem Eindringen des Sperma- tozoons ins Ei. Wir haben bereits bei Besprechung der Glykogenver- teilung im Ovar gesehen, welche Massen von Glykogen im Reifei auf- gestapelt sind, ohne daß zunächst ein starker Verbrauch stattfindet. Erst nach dem Eindringen des Spermatozoons setzt eine lebhafte Gly- kogenabnahme ein, und zwar zunächst in unmittelbarer Umgebung des zerfallenden Glanzkörpers (Fig. 5, 43). Während an der Peripherie das Glykogen noch vollständig intakt ist, hat in der Mitte, in der Umgebung des zerfallenden Glanzkörpers eine erhebliche Lösung stattgefunden und zwar sind diese Verhältnisse bei allen sich auf dem gleichen Stadium befindlichen Eiern dieselben, wie schon oben erwähnt. Der Glanzkörper hat eine deutlich Glykogen spaltende Wirkung. Der Zerfall des Glanz- körpers im Ei erfolgt in der Weise, daß sich stark färbbare Granula- tionen bilden, was bereits von früheren Autoren (L. und R. Zoja) und neuerdings von A. Mayer (1908) beobachtet wurde. Meves (1910 b) versucht nun diese Verhältnisse in der Weise zu deuten, daß er diese — sich wie so vieles andre mit der BendascIicii Mitochondrienfärbung blaufärbenden Granulationen — als eine »Aussaat männlicher Mito- chondrien im Ei« betrachtet. Daß eine solche tatsächlich vorliegt, scheint ihm nach seinen eignen, zurzeit übrigens noch nicht mit Ab- bildungen belegten (vgl. jedoch den Nachtrag) und nach den Beobach- tungen der Gebr. Zoja als »sicher gestellt«. Wir werden weiter unten noch auf die MEVESSchen Vorstellungen einzugehen haben. Ich be- schränke mich daher hier auf die Bemerkung, daß man im vorliegen- 494 G. v. Kemnitz den Fall nur dann von einer Aussaat männlicher Mitochondrien reden kann, wenn die Identität der beim Zerfall des Glanzkörpers im Ei auf- tretenden Bildungen mit dem in den Spermatiden von Mayer (1908) u. a. beobachteten Mitochondrienkörper erwiesen ist, und man die Möglich- keit, daß diese Mitochondrien nicht Produkte des Glanzkörperzerfalls sind — was mir zunächst das Wahrscheinlichste ist — ausschließen kann. Meiner Meinung nach kommt dem Glanzkörper demnach bei der Be- fruchtung die, wenn auch sicherlich nicht alleinige Aufgabe zu, das im Ei aufgestapelte Glykogen in assimilierbaren Zucker überzuführen. Es wäre denkbar, daß das Ei entweder niemals ein saccharifizierendes Ferment besessen, oder aber die Fähigkeit ein solches zu bilden, verloren hätte, während das Spermatozoon diese Fähigkeit noch besitzt und durch Ein- führung ins Ei diesem die Möglichkeit gäbe, das Reservematerial zu verarbeiten. Hier begegnen wir den für die Eireife von R. Hertwig (1902, 1905) entwickelten Vorstellungen. Daß die Übertragung von Fer- menten durch die Geschlechtszellen an sich nichts Außergewöhnliches ist, beweisen die Untersuchungen Wo. Ostwalds (1907) über das »Vor- kommen von oxydativen Fermenten in den reifen Geschlechtszellen der Amphibien«, sowie als morphologische Ergänzung der OsTWALDsehen Untersuchungen die von R. Fick (1893), der zu prinzipiellen gleichen Resultaten bei der Reife und Befruchtung des Axolotl- Eies gelangte. 9. Spicularapparat. Hinsichtlich des Baues des Spicularapparats können wir uns kurz fassen. Eine eingehendere Darstellung findet sich bei Voltzenlogel (1902). Nach ihm sind die Spicnlae nicht, wie das Leuckart angab, solide Borsten, sondern, wie auch bereits Schneider (1866) beobachtete, hohle, zapfenartige Bildungen, die aus einer äußeren cuticularen Schicht und einer inneren Markschicht bestehen. Letzterer sind nachVoLTZEN- logel gröbere oder feinere Brocken eingelagert, über deren Natur weder Schneider noch Voltzenlogel etwas angeben können. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten sei auf die Darstellung Voltzenlogels, der ich nichts Wesentliches zuznfügen habe, verwiesen. Von Interessse für uns sind die starken Glykogenablagerungen innerhalb der Markschicht der Spiculae (Photo 8). Jene Schollen und Brocken, deren Natur Schnei- der und Voltzenlogel begreiflicherweise nicht erkennen konnten, be- stehen eben aus Glykogen, wie die BESTsche Färbung im Verein mit Speichel und Jodreaktion unzweifelhaft dartut. Diese an sich vielleicht etwas befremdliche Tatsache findet ihre Erklärung, wenn wir berück- sichtigen, daß überall da, wo es sich um Bildung keratin- oder chitin- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 495 artiger Produkte handelt, das Auftreten von Glykogen nachgewiesen wurde, so z. B. auf morphologischem Wege: von Barfurth (1885) be- sonders instruktiv beim Wachsen des Kaninchenhaares, von Arnold (1908) in Knorpelzellen, auf physiologisch-chemischem Wege: von Weinland (1907) in seinen Untersuchungen über die Stoffumsetzungen während der Metamorphose von Calliphora vomitoria, wo er feststellen konnte, daß in dem Maße, wie das Chitin zunimmt, das Glykogen, bzw. der Zucker, abnimmt, ein Vorgang, der sich bei Betrachtung der Formeln von Chitin (Glukosamin) und Dextrose als Austausch einer Amidogruppe gegen eine Hydroxylgruppe leicht begreifen läßt. H2COH HCOH 1 Dextrose = HCOH Chitin (Glukosamin) HOCH HCOH HCO HoCOH HCOH HCOH HOCH HC(NH2) HCO Wir wissen zwar nicht, ob die Bindenschicht der Spiculae tatsächlich aus Chitin besteht, jedenfalls aber ist auch hier der Schluß unabweisbar, daß ebenso wie beim Haar das Glykogen eine der Muttersubstanzen der Spiculae darstellt. 10. Isolationsgewebe. Goldschmidt (1905/1906) gab eine eingehende Schilderung jenes Gewebes, das den Kaum zwischen Darm und Muskulatur ausfüllt, nach- dem vorher bereits Apathy (1893) und K. C. Schneider (1902) eine, wenn auch nicht in allen Punkten richtige, Darstellung der Verhältnisse gegeben hatten. Dieses Gewebe besteht aus dünnen Lamellen, die sich zwischen Darm und Muskulatur bis zur Subcuticula hin erstrecken und durch ihre Anordnung in den verschiedenen Ebenen des Raumes ein kompliziertes System von Waben und Blasen bilden, ähnlich wie ein Seifenschaum. Während aber K. C. Schneider den zelligen Aufbau dieses Gewebes ebenso wie Apathy nicht erkannte, gelang Goldschmidt (1905/1906) der Nachweis, daß das Gewebe von einer Anzahl Zellen ge- bildet wird, von denen vier kleineren, dem Hinterrand des Nervenrings dicht anliegend, die Bildung des vorderen Teiles des Gewebes zukommt, während die fünfte große Zelle dem hinteren Abschnitt des Oesophagus dorsal mit ihrem spindelförmigen Zelleib dicht anhegt und als Bildungs- zelle des hinteren Abschnitts des Isolationsgewebes aufgefaßt werden 33 Archiv f. Zellforschung. VII. 496 G. v. Kemnitz muß. Goldschmidt läßt dabei offen, ob außer diesen fünf Zellen — besonders für den mittleren und hinteren Teil dieses Gewebes — noch andre Bildungszellen in Betracht kommen, da bei der Größe des Tieres weitere Bildungszellen sich leicht dem Nachweis entziehen können. Ich muß die GoLDSCHMiDTschen Angaben in allen Teilen bestätigen. Die große » Isolationszelle «, die dem Oesophagus dorsal aufliegt, ist in Fig. 42 im Querschnitt wiedergegeben, so daß über ihre Existenz keinerlei Zweifel bestehen kann. Weitere Bildungszellen — außer den vier kleinen am Nervenring — konnte auch ich nicht auffinden, obgleich ich für meine Untersuchungen unter anderm ein ganzes Tier von etwa 6 cm Länge von vorn bis hinten mikrotomiert habe. Freilich sind Verluste dabei unvermeidlich, immerhin aber die Wahrscheinlichkeit, daß außerdem weitere Isolationszellen Vorkommen, gering. — Bevor wir uns der Be- trachtung der Physiologie dieses Gewebes zuwenden, seien noch einige Angaben, die von obiger Schilderung abweichen, berücksichtigt. So sprechen Brault und Loeper (1904) von einer Insertion der Muskel- zellen am Darm! Was sie gesehen, sind wahrscheinlich solche Lamellen des Isolationsgewebes gewesen, das ja an der Grenzlamelle des Darmes ansetzend zu den Markbeuteln zieht und diese umspinnt. — Bilek (1909) bestreitet einfach das Vorhandensein des Isolationsgewebes, das Apathy, K. C. Schneider und Goldschmidt eingehend schilderten, deren An- gaben durch die vorliegende Untersuchung vollauf bestätigt werden. Nach Bileks Darstellung ist der Sachverhalt folgender: zwar findet sich in der Leibeshöhle eine Art von solch »gefensterter Membran« — wie Bilek sie nach dem Vorgehen Apathys nennt — , doch ist ihre Genese nach Bilek so zu erklären, daß sie durch die bei der Fixierung erstarrte, während des Lebens in der Leibeshöhle der Nematoden reichlich »cirkulierenden Lymphe«, gebildet wird. (!) »Es läßt sich durch Aufschneiden einer lebenden Ascaride leicht beobachten, daß aus der verwundeten Stelle eine klare hyaline, lymphatische Flüssigkeit in großer Menge abtröpfelt, welche an der Luft bald zur durchsichtigen, klebrigen Masse erstarrt«. Bilek kommt also zu dem Schluß, daß die Angaben Apathys und damit natürlich die Schneiders und Goldschmidts »sich als unhaltbare Deu- tungen von evidenten Kunstprodukten repräsentieren«! Zwar haben die hierher gehörenden BiLEKSchen Angaben bereits durch Goldschmidt (1909/1910) die gebührende Abfertigung erfahren, doch muß auch ich noch kurz auf dieselben eingehen. Daß Bilek das Isolationsgewebe überhaupt für ein Kunstprodukt halten konnte, spricht nicht sehr für die Güte seiner Präparate. Der Nachweis der Bildungszellen des Gewebes durch Goldschmidt (1905/1906) — dessen Arbeit er nicht kennt — und Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 497 die vorliegende Bestätigung der GoLDSCHMiDTschen Befunde entzieht Bileks Behauptungen völlig den Boden. Die »hyaline, lymphatische Flüssigkeit, die der Leibeshöhle nach Anschneiden entfließt und zu einer durchsichtigen, klebrigen Masse erstand«, besteht größtenteils aus Zucker und Glykogen, wie man leicht zeigen kann (Glykogenreaktion mittels Jod, TROMMERsehe Probe), ist also gar keine »Lymphe«! Wenn wir uns nun der Besprechung der Funktion des Isolations- gewebes zuwenden, so müssen wir zunächst feststellen, daß es niemals gelang Glykogen in ihm nachzuweisen. Wolil aber konnte durch Injektion von warmer FEHLiNGScher Lösung nachgewiesen werden, daß innerhalb des Isolationsgewebes eine Lösung von reduzierendem Zucker cirkuliert. Dadurch erhellt nun die Bedeutung des Gewebes, es obliegt ihm die Auf- gabe, den Rücken-, Bauch- und Seitenlinien, der Subcuticula, besonders aber den Muskelzellen und den Geschlechtsorganen den zur Glykogen- bildung nötigen Zucker zuzuführen. Wir sahen bereits, daß durch die Grenzlamelle des Darmepithels niemals Glykogen durchtritt. Der Schluß, daß der Transport der Kohlehydrate vom Darm zu den Glykogen ent- haltenden Organen in Gestalt von Zucker erfolgt, ist demnach unab- weislich und steht in vollkommener Übereinstimmung mit den bei Wirbel- tieren gemachten Erfahrungen. Man muß sich dabei vergegenwärtigen, daß das Glykogen keine echten, sondern kolloidale Lösungen bildet. Die Kolloide aber besitzen kein Diffusionsvermögen. Es ist deshalb für den* Organismus von Wichtigkeit, daß solche Reservesubstanzen wie Stärke und Glykogen jederzeit in leicht diffusiblen Zucker übergeführt und so den einzelnen Organen zugeleitet werden können. Wir sehen also, daß dem Isolationsgewebe wohl eine andre Bedeutung zugeschrieben werden muß, als Goldschmidt ursprünglich glaubte. Es hat weniger die Aufgabe, die einzelnen Muskelzellen voneinander zu »isolieren«, als eben vikariierend für ein Gefäßsystem einzutreten. Es ist daher vielleicht auch richtiger, den alten Namen »Füllgewebe« beizubehalten. — Es erübrigt sich noch, auf die sich auf den Glykogengehalt des Füllgewebes beziehenden Angaben Braults und Loepers einzugehen. Brault und Loeper haben zwar anscheinend die Existenz des Füllgewebes richtig beobachtet, behaupten aber, daß sich in der Umgebung des Oesophagus innerhalb des Füllgewebes starke Glykogenablagerungen finden. «C’est en ces points que le glycogene parait le plus abondant», diese Angabe steht meinen Beobachtungen diametral gegenüber. Wahrscheinlich haben Brault und Loeper angeschnittene Markbeutel mit dem Füllgewebe verwechselt, was mir auch deswegen wahrscheinlich erscheint, weil sie diesen glykogenhaltigen »Organen« drüsige Struktur unterschieben — 33* 498 G. v. Kemnitz trotzdem sie eine solche nicht beobachten konnten — und sie für dem vorderen Teil des Darmes zugeteilte Glykogenreserven halten, die der Organismus im Bedarfsfälle angreift, die also dieselbe physiologische Bedeutung haben wie wirkliche Drüsen, (Leber). Ich enthalte mich jedes weiteren Kommentars. 11. Fhagocytäre Organe. Im vorderen Drittel des Mscans-Körpers liegen vier große büschel- förmige Organe, den Seitenlinien zu je zwei hintereinander angeordnet auf. Durch den Besitz je eines mächtigen Kernes erweisen sie sich als ein- zellig. Der Bau und die Funktion dieser Zellen ist mehrfach Gegenstand der Untersuchung gewesen. Die ältesten Angaben gehen abermals auf A. Schneider zurück. Eine weitere Darstellung der Verhältnisse wurde durch Jägerskiöld (1898), Nassonow (1897, 1900) und Spengel (1897) gegeben. Ferner zitiert Goldschhidt (1905/1906) noch Untersuchungen von Metalnikoff und Golowin. Bereits Nassonow glaubte festgestellt zu haben, daß diese »büschelförmigen Zellen« phagocytäre Funktion hätten, da sie in die Leibeshöhle injizierte Tusche aufnehmen, Metalni- koff und Golowin haben bei Farbstoffinjektionen zum Teil positive, zum Teil negative Resultate in bezug auf die Aufnahme von Farbstoffen durch die büschelförmigen Zellen gehabt. — Ich selbst habe ebenfalls nach Injektion von Tusche eine Aufnahme derselben durch die büschel- förmigen Zellen beobachten können, indessen fand ich in den Markbeuteln der Muskelzellen ebenfalls reichliche Tuscheanhäufungen und letzteren kommt doch sicherlich eine phagocytäre Funktion nicht zu. Es scheint mir also zum mindesten zweifelhaft, ob durch Aufnahme von injizierten Farbstoffen die phagocytäre Bedeutung dieser Zellen erwiesen ist. Was ihre excretorisc-he Bedeutung im allgemeinen betrifft, so muß es jeden- falls auffällig erscheinen, daß es mir nicht gelingen wollte, innerhalb derselben Harnsäurekristalle nachzuweisen; auch die Murexidprobe auf Harnsäure verlief negativ. Wenn man bedenkt, daß bei Wirbellosen meist die Harnsäure das Endprodukt der regressiven Ehveißmetamorphose ist (v. Fürth 1903), so kann dieses Ergebnis gewiß nicht als Stütze für die Anschauung einer excretorischen Funktion der büschelförmigen Zellen betrachtet werden. Nun mußte es auffallen, daß in keinem einzigen Fall — selbst nicht nach Dextroseinjektion — von Glykogenablagerungen innerhalb dieser Zellen auch nur eine Spur zu bemerken war. Ausnahmslos erwiesen sich alle vier Zellen als völlig glykogenfrei. Es wäre daher denkbar, daß sie im Zusammenhang mit der Bildung eines diastatischen Ferments stehen. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 499 In Übereinstimmung mit dieser Annahme würde die Tatsache stehen, daß, wenn man zwischen die vier Zellen eine etwa 10%ige Lösung von Ascaris-Glykogen injiziert, sich selbst nach unmittelbar darauf erfolgender Fixierung in nächster Nähe der büschelförmigen Zellen niemals mehr Glykogen nachweisen läßt. Freilich muß unumwunden zugegeben werden, daß ein strikter Beweis für obige Annahme in diesen Versuchen nicht gegeben ist (Versuche die Einwirkung herauspräparierter büschelförmiger Zellen auf Ascaris-Glykogen und Zuckerlösungen zu prüfen, haben mir noch nicht genügend eindeutige Resultate geliefert). So müssen wir denn die physiologische Bedeutung dieser Zellen als noch nicht völlig aufgeklärt betrachten, da auch die RAUTHERschen Untersuchungen (1907 b) über die Lokalisation der Nierenfunktionen bei freilebenden Nematoden für die uns hier interessierende Frage keine Lösung zu geben vermögen. 12. Cuticula. Der Bau der Cuticula von Ascaris hat eine eingehende Darstellung gefunden in den Arbeiten von van Bommel (1895), Toldt (1899) und Goldschmidt (1904), auf die betreffs Einzelheiten verwiesen werden muß. Nach van Bommel und Goldschmidt (1904) lassen sich an der Cuticula folgende Schichten unterscheiden: 1. das Grenzhäutchen, 2. die äußere und innere Rindenschicht, 3. die Fibrillenschicht, 4. die homogene Schicht, 5. die Bänderschicht, 6. die äußere, mittlere und innere Faser- schicht, 7. die Basalschicht und 8. die Grenzmembran. Es liegt nicht in meiner Absicht, in eine Diskussion darüber einzutreten, ob es zweck- mäßig und gerechtfertigt erscheint, diese Schichten sämtlich scharf voneinander zu trennen, sondern gehe nur auf einen Punkt ein, der wegen der über ihn bestehenden Divergenz der Meinungen von Interesse ist. Es handelt sich um die Fibrillenschicht, die van Bommel richtig beschrieb, von Toldt aber nicht als eine solche, sondern als ein System von Saftbahnen aufgefaßt winde. Goldschmidt (1904) wies diese Auf- fassung zurück, was Toldt (1904 au. b) zu einer Erwiderung veranlaßte, in welcher er die Auffassung, daß die Fibrillenschicht ein Saftbahnensystem darstelle, aufrecht erhielt. In einer dieser Frage eigens gewidmeten Untersuchung konnte Goldschmidt (1904) nachweisen, daß die Angaben Toldts auf Irrtum beruhen, was indessen Toldt nicht abhielt, nochmals auf die Frage zurückzukommen (1904 b), ohne freilich die Goldschmidt- schen Angaben widerlegen zu können. Der Grund, warum auch ich auf die Frage nach der Existenz jenes angeblichen Systems von Saftbahnen zurückkomme, ist der, daß K. C. Schneider (1908) neuerdings die Toldt- sche Schilderung unverändert in sein »Histologisches Praktikum« über- 500 G. v. Kemnitz nominell hat. Ich glaube in der Lage zu sein, an Hand einwandfreier Präparate die fibrilläre Natur der ToLDTSchen »Saftkanälchen« nach- zuweisen und bitte einen Blick auf Fig. 21 zu werfen, die die Verhältnisse bei Ascaris lumbricoides im Querschnitt zeigt und geeignet erscheint, ohne weiteres die Darstellungen van Bömmels und Goldschmidts als den Tatsachen entsprechend zu beweisen, ganz abgesehen davon, daß die physiologische Bedeutung eines Saftbahnensystems innerhalb einer Cuticula denn doch sehr dunkel erscheinen müßte, noch dazu, wo weder, von van Bommel, noch Goldschmidt, noch mir eine kontinuierliche Ver- bindung der Cuticulaoberfläche mit der Subcuticula nachgewiesen werden konnte. Man darf also wohl mit Goldschmidt hoffen, daß die Angaben über das »Saftbahnensystem« in der Cuticula von Ascaris nunmehr end- lich aus der Literatur verschwinden zugunsten der van Bömmel-Gold- scHMiDTSchen Darstellung. — Bezüglich des Vorkommens von Glykogen kann ich mich mit der kurzen Angabe, daß niemals in der Cuticula — auch nicht in dem »Saftkanälchen« — Glykogen nachgewiesen werden konnte, begnügen. 13. Nervensystem. Wir müssen es uns hier versagen, auf Details bezüglich des Nerven- systems von Ascaris einzugehen, zumal da über dieses Thema die nunmehr vollständigen Untersuchungen Goldschmidts (1908, 1909 u. 1910) vor- liegen, dessen Angaben nachzugehen selbstverständlich völlig außerhalb des Rahmens vorliegender Untersuchung liegen mußte. Nur ein Punkt möge hier Berücksichtigung finden. — Deineka (1908) hatte eine Schil- derung der Analpapillen von Ascaris gegeben und glaubte dabei festgestellt zu haben, daß diese Papillen von zweierlei Nervenfasern innerviert würden, die er als Fasern erster und zweiter Art unterschied. Die letzteren sollen innerhalb der Papillen ein zerzaustes Aussehen erhalten und durch ihre netzartige Durchflechtung das Zustandekommen eines birnenförmigen Körpers bewirken. Mit vollem Recht weist Goldschmidt diese Ansicht als völlig unbegründet zurück. Er vermag zu zeigen, daß die sogenannten Fasern zweiter Art nichts mit Nervenfasern zu tun haben, vielmehr in ihrer Gesamtheit die in jeder Analpapille zu beobachtende Stützzelle, in welche die eigentliche Nervenfaser eintritt, darstellen. Goldschmidt hat die Richtigkeit seiner Auffassung mit erdrückendem Beweismaterial belegt. Ich kann seinen Beweisgründen einen weiteren zufügen, der — falls dies überhaupt noch nötig sein sollte — die Auffassung von der ner- vösen Natur der Stützzellen als unhaltbarerscheinen lassen muß. Es be- zieht sich das auf das Verhalten des Glykogens zum Nervensystem. Man Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 501 trifft nämlich selbst bei noch so reichlichem Glykogengehalt der Organe innerhalb der Ganglienzellen und Nervenfasern niemals Glykogen, welche Tatsache sich ja auch in schönster Übereinstimmung mit an andern Wirbellosen wie Wirbeltieren gemachten Erfahrungen befindet (Bar- furth 1885, Gierke 1907, Encyklopädie der mikroskopischen Technik 1910). Dagegen ließ sich, wenn auch nur in ganz vereinzelten Fällen innerhalb der Stützzellen der Analpapillen Glykogen nachweisen. Ein über jeden Zweifel erhabener derartiger Fall ist in Fig. 26 abgebildet. Ich glaube, daß nunmehr über die nichtnervöse Natur der Deineka- schen Fasern zweiter Art kein Zweifel mehr möglich, die stützende und zugleich nutritive Funktion jener »Stützzellen« erwiesen ist. Bedauerlich muß es nur erscheinen, daß auch in diesem Fall die unrichtige Deinecka- sc-he Darstellung der Verhältnisse Eingang in K. C. Schneiders »Histolo- gisches Praktikum« gefunden hat. bb) Das Glykogen beim Hungertier. Es war selbstverständlich für die vorliegende Untersuchung von Interesse zu ermitteln, in welcher Weise und an welchen Stellen das Glykogen beim hungernden Tier verbraucht wurde, nachdem Weinland die eigentümliche, als tierische Gärung zu bezeichnende Spaltung des Glykogens während des Hungers festgestellt hatte. Zum Zweck des Lebenerkaltens der Tiere verfuhr ich in der von Weinland angegebenen Weise. Die Tiere wurden in Rezipienten, die mit ausgekochter und auf 37° abgekühlter l%iger NaCl-Lösung gefüllt waren, bei einer konstanten Temperatur von 37° im Dunklen mit C02-Respiration gehalten. Die im Kippschen Apparat entwickelte C02 wurde durch eine Waschflasche und dann so lange durch den Rezipienten (WuLFFSche Flasche mit zwei Hähnen) geleitet, bis das abströmende Gas durch Kalilauge fast völlig absorbiert wurde. Hierauf wurde der ableitende Hahn geschlossen und der zu- führende noch so lange offen gehalten, bis der Druck im Kippschen Apparat gleich dem im Rezipienten war, darauf auch der zuführende Hahn geschlossen. Die C02-Durchlüftung wurde alle 24 Stunden wieder- holt. Es gelang auf diese Weise, die Tiere bis zu 6 Tagen ohne Quellungs- erscheinungen lebend zu erhalten. Bezüglich weiterer Details muß ich auf die Angaben Weinlands (1901) verweisen. 1. Oesophagus. Die Art und Weise, wie das Glykogen im Kopfabschnitt der Tiere verbraucht wird, ist äußerst charakteristisch. Bereits am 2. Hungertage läßt sich eine erhebliche Abnahme von Glykogen feststellen. Dieser 502 G. v. Kemnitz Glykogenverbrauch betrifft aber zunächst weniger den Oesophagus als die Körpermuskulatur. Fig. 60 zeigt einen Querschnitt durch den Kopf- abschnitt eines Tieres, das 36 Stunden gehungert hat. Während die Körpermuskelzellen bereits glykogenfrei sind, ist im Oesophagus noch keine erhebliche Abnahme zu bemerken. Der Grund dafür ist wohl der, daß die Tiere einmal mit dem Kopf fortwährend lebhafte Bewegungen machen, der Mangel an Nahrung im umgebenden Medium aber den Oesophagus nicht zu Saugbewegungen reizt, und dementsprechend die Oesophagusmuskulatur relativ in Ruhe bleibt. Eine erhebliche Abnahme des Glykogengehalts innerhalb des Oesophagus tritt in der Regel erst nach 2 — 3 Tagen ein; in einigen Fällen konnte ich allerdings auch bereits nach 2 Hungertagen beträchtliche Herabminderung des Oesophagusglyko- gens feststellen. Nach 4 Tagen fand ich ausnahmslos den Oesophagus völlig frei von Glykogen. Hinsichtlich des Verbrauchs des Glykogens in den einzelnen Zellelementen ist es von Interesse zu konstatieren, daß der regste Verbrauch in unmittelbarer Umgebung der Muskelfibrillen statt hat, das Plasma besonders in unmittelbarer Umgebung des Kernes seinen Glykogenvorrat dagegen relativ lange hält. Die Tatsachen, daß in unmittelbarer Umgebung der Kerne — es kommen hier in erster Linie die Flächenkerne in Betracht — das Glykogen sich relativ lange erhält, konnte ich in allen darauf untersuchten Fällen feststellen. Fig. 7 stellt z. B. einen solchen Flächenkern dar. Die a priori vielleicht nahe liegende Annahme, daß der Kern der Oesophagusmuskelzellen in direkter Be- ziehung zur Saccharifizierung des Glykogens stände, findet in diesen Be- obachtungen also keine Stütze. Von Interesse sind ferner die Veränderun- gen, die der Kern selbst während des Hungerns durchmächt. Bereits nach längstens 2 Hungertagen sehen wir, wie die Flächenkerne die kon- zentrische Zone, die sie bei frisch dem Wirtsdarm entnommenen Tieren stets umgibt, völlig verlieren. Desgleichen läßt sich eine deutliche Kern- membran nicht mehr nachweisen. Das . Chromatin verschmilzt mit den Nucleolen und den übrigen achromatischen Kernbestandteilen zu einer homogenen Masse, die an Chromatizität stark abnehmend, am 5. oder 6. Hungertage sich vom Plasma kaum mehr unterscheidet. Die Kugel- gestalt wird aufgegeben, der Kern streckt sich in die Länge und sendet nach allen Seiten spitze pseudopodienartige Fortsätze aus, auf diese Weise seine Oberfläche erheblich vergrößernd (Fig. 7 — 10). Am 5. bis 6. Hungertag treten dann nekrotische Veränderungen, Vacuolisations- uncl Verklumpungserscheinungen auf. Es sind diese Erscheinungen des- halb von Bedeutung, weil man geneigt sein könnte, den Zellkernen des Oesophagus keine große Bedeutung für die stofflichen Veränderungen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 503 innerhalb dieses Organs beizumessen, da sie ihre Rolle im Zclleben nach Bildung der specifischen Zelldifferenzierungen ausgespielt haben könnten. Tatsächlich kommen z. B. den großen Bildungszellkernen der Excretions- kanäle ebenso wie den drei großen »Drüsenzellen« des hinteren Abschnitts des Oesophagus solche Veränderungen während des Hungers nicht zu, ein Beweis dafür, daß ihr direkter Anteil am Zelleben jedenfalls nur gering ist. Um so auffälliger sind dagegen die besprochenen Verhältnisse der Oesophagusfläclienzellkerne. 2. Darm. Der Darm erweist sich als das Organ, das beim Hungern seinen Glykogenvorrat am leichtesten abgibt. Bereits nach ltägigcm Hungern konnte im Vorder- und Mitteldarm kein Glykogen mehr nachgewiesen werden, während der Enddarm eine größere Zähigkeit im Festhalten seines Glykogenbestandes besitzt. Diese Tatsache findet wohl darin seine Erklärung, daß das Darmepithel gewissermaßen nur als Übergangsstation für das Glykogen in Betracht kommt. Es kommt beim Durchgang der Kohlehydrate zu den einzelnen Organen hier nur zu vorübergehenden und damit raschem Wechsel unterworfenen Glykogenablagerungen. Er- wähnt mag noch werden, daß auffallenderweise an den Kernen der Darm- zellen sich solche Veränderungen, wie sie an denen der Oesophagusfläehen- zellen während des Hungerns auftreten, niemals beobachten ließen. 3. Muskulatur. aaa) Körpermuskelzellen. Von den Körpermuskelzellen verhalten sich die des Kopfabschnitts sehr verschieden von denen der mittleren Körperregion. Während, wie bereits oben erwähnt, die Muskelzellen in der Kopfregion bereits nach längstens 2 Tagen ihren gesamten Glykogen Vorrat verloren haben, halten die Markbeutel der Muskelzellen der mittleren Körperregion das Glykogen sehr hartnäckig fest. Es gelang weder durch Hunger noch — wie hier vorweg bemerkt sei — durch Tetanisieren, das Glykogen in den Markbeuteln dieser Muskelzellen zum Schwinden zu bringen. Während innerhalb der kontraktilen Rinde sich bereits nach 1 — 2 Tagen kein Glykogen mehr fand, enthielt der Markbeutel beim Absterben der Tiere am 5. — 6. Tage stets noch erhebliche Mengen. Diese Tatsache steht übrigens auch im Einklang mit an Wirbeltieren gemachten Erfahrungen, wo es nicht gelingt, durch Hungern des Versuchstiers das Glykogen völlig zu entfernen. Über die Art und Weise des Abbaues in der Muskulatur des vorderen Körperabschnitts ist zu erwähnen, daß auch liier der Abbau 504 G. v. Kemnitz in unmittelbarer Umgebung der Kerne meist langsamer vor sich gellt, als an den übrigen Stellen. Indessen kann für diese Erscheinung hier auch ein andrer Grund verantwortlich gemacht werden. In den von mir unter- suchten Fällen lagen die Kerne nämlich meist in der dem Oesophagus bzw. Darm zugekehrten Hälfte des Markbeutels. Es zeigt sich nun, daß ausnahmslos der Abbau des Glykogens in der Weise fortschreitet, daß zunächst der Vorrat der von der kontraktilen Rinde umschlossenen Muskel- spindel angegriffen wird, — was ja leicht verständlich ist, — der Abbau dann nach der Peripherie zu fortschreitet, so daß dem Markbeutel peripher oft kranzförmig der Rest des Glykogens eingelagert ist (Fig. 22). Auf die eigentümlichen Erscheinungen des Adhärierens des Glykogens an den Stützfibrillen wurde schon früher hingewiesen. Daß gerade die Muskel- zellen des Kopfabschnitts ihr Glykogen leicht verlieren, wurde bereits zu erklären versucht. Freilich sollte man meinen, daß, wo während einer 5 — ötägigen Hungerperiode die Tiere doch immerhin genügend Be- wegungen vollführen, für die übrigen Muskelzellen, wenigstens gegen Ende des Versuchs, ähnliche Bedingungen geschaffen sein müßten, wie zu Anfang für die Muskelzellen des Kopfabschnitts. Man kann dem gegenüber entgegnen, daß der Kopf trotzdem lebhaftere Bewegungen vollführt als der übrige Körper, daß aber außerdem wahrscheinlich die Menge und Art und Weise der Glykogenablagerung in beiderlei Muskel- zellen eine verschiedene ist. Ich schließe das aus dem Bild, das das Protoplasma beider bietet. Während das Plasma der vorderen Muskelzellen bei der Fixierung stets in Form kleinerer und größerer Granula ausfällt, so den Markbeuteln ein granuliertes Aussehen verleihend (Fig. 22, 27), ist das bei den übrigen Körpermuskelzellen anders. Wie schon erwähnt, zeigen diese in unmittelbarer Umgebung des Kernes ein schaumiges Plasma, das peripher diesen schaumigen Charakter meist verliert oder nur undeutlich erkennen läßt, mit Ausnahme jener Plasmazüge, denen die Stützfibrillen eingelagert sind. Meist ist das Plasma der Markbeutel überhaupt stark reduziert und findet sich dann in Form kleinerer und gröberer Bälkehen und Stränge, denen oft Kügelchen gefällter Eiweiß- lösungen anhängen. (Vgl. die Abbildungen Bileks und Goldschmidts, Photo Kr. 2.) Den Markbeuteln dieser letzteren Muskelzellen ist das Glykogen meist in Form einer homogenen Masse eingelagert, die oft durch Fixation usw. große Sprünge und Risse zeigt (Fig. 59). Anders bei den vorderen Muskelzellen. Hier findet sich das Glykogen niemals in solchen homogenen Massen, sondern stets in Form kleinerer und größerer Schöll- ehen und Kügelchen, den Plasmagranulationen angelagert, diese oft umhüllend oder intergranulär. Ich möchte es hierbei dahingestellt sein Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 505 lassen, ob wir es bei den Granulationen mit präexistierenden Gebilden oder mit Fixationserscheinungen zu tun haben und damit, ob wir diesen Granula eine Bedeutung für die Glykogenablagerungen und ihre Form zuerkennen müssen oder nicht, ferner ob, falls wir es hier mit nicht arti- fiziellen Granula zu tun haben, die intergranuläre oder adgranuläre Form der Glykogenablagerung als Kunstprodukt anzusehen haben, um weiter unten auf diese Frage einzugehen. bbb) Dilatator des Chylusdarms. Bezüglich des Glykogenabbaues innerhalb dieses Muskels können wir uns kurz fassen. Er ist durch Hunger leicht glykogenfrei zu machen, da er schon normalerweise keine großen Glykogenvorräte enthält (Fig. 50). Begünstigt wird der rasche Abbau, abgesehen natürlich von der starken Inanspruchnahme gerade dieses Muskels auch hier offenbar durch die Art der Glykogenablagerung, die der oben für die vorderen Körpermuskel- zellen beschriebenen völlig gleicht. — Ähnliches gilt auch für die c-cc) Spicular- und Bursalmuskulatur, weshalb ein weiteres Eingehen auf dieselbe nichts wesentlich Neues zutage fördern könnte. 4. Subcuticula. Das Glykogen der Subcuticula erweist sich als leicht angreifbar, so daß man sie in 3 — 4 Tagen glykogenfrei machen kann. Das gleiche gilt für •5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinien. Wie wir bereits weiter oben sahen, sind gerade die Seitenlinien als die Organe zu betrachten, die in bezug auf die Glykogenablagerung der Leber der Wirbeltiere vergleichbar sind. Ebenso wie hier der überschüssige Zucker in schwer diffusibler Form in der Weise abgelagert wird, daß das Blut seinen konstanten Zuckergehalt von 0,5 — l,0°/oo dauernd beibehält, sind bei Ascaris die Seitenlinien die Organe, in denen das Reservekohle- hydrat in einer Form abgelagert wird, die seinen raschen Transport nach den Stellen des Bedarfs sichert, da einmal die Seitenlinien sich durch die ganze Länge des Tieres hin erstrecken und untereinander, sowie mit Rücken- und Bauchlinie und Körpermuskelzellen durch die Subcuticula verbunden sind, dann aber an diesen Stellen das Glykogen in einer Form abgelagert wird, die seine leichte Saccharifizierung gewährleistet. Wir finden hier nirgends jene großen homogenen Massen, wie oben für die Markbeutel beschrieben, sondern eine schollige und körnige Form des 306 G. v. Kemnitz Glykogens innerhalb des wabig schaumigen Plasmas. — Nach einer 3 — 4- tägigen Hungerperiode enthielten die vier Körperlinien keine Spur von Glykogen mehr, trotz der enormen Vorräte, die gerade die Seitenlinien bei frisch dem Wirtsdarm entnommenen Tieren zeigen. 6. Zellelemente des Kopfes. Hinsichtlich dieser Zellen können wir uns kurz fassen. Ihr Glykogen- vorrat ist außerordentlich labil und wird bereits durch 1 — 2tägiges Hungern ganz zum Schwinden gebracht. 7. Ovarien. Es war von Interesse festzustellen, daß trotz der Zähigkeit, mit der die weiblichen Geschlechtsorgane ihre Glykogenvorräte festhalten, es durch 5 — ßtägiges Hungern gelingt, in den Ovogonien sowohl wie in reifen und befruchteten Eiern eine beträchtliche Herabminderung des Glykogen- gehalts zu erzielen. In einigen Fällen gelang es sogar, reife und befruchtete Eier völlig glykogenfrei zu machen (Fig. 44). Gleichzeitig fiel eine be- trächtliche Abnahme des Volumens des Eiplasmas auf (was allerdings auch auf Schrumpfung beruhen kann), wie ein Vergleich zwischen Fig. 43 und Fig. 44 zeigt, während der Rauminhalt der Schale keine Verkleinerung erleidet. Inwieweit diese Glykogenabnahme die Vorgänge der Reife be- einflußt, habe ich in diesem Zusammenhang als zu weit führend nicht berücksichtigen können. — Bezüglich des 8. Hoden gilt mutatis mutandis das gleiche wie für die Ovarien und so bleibt schließ- lich noch zu erwähnen, daß auch beim 9. Spicularapparat innerhalb der Spieulae bei genügender Dauer der Hungerperiode Herab- minderung des Glykogengehalts beobachtet wurde. cc) Das Glykogen bei in der Kälte und im Licht gehaltenen Tieren. Ich konnte ebenso wie Weentlaxd die Erfahrung machen, daß Ascaris gegen Temperaturunterschiede, besonders niedere, sehr empfindlich ist. Tiere, die in eine Temperatur von 8° gebracht werden, sind schon nach 2 — 3 Stunden abgestorben. Es zeigt sich, daß auch ihr Glykogenvorrat, besonders der der Seitenlinien, stark abgenommen hat. Dagegen scheint das Licht keinen Einfluß auf die Schnelligkeit des Glykogenverbrauchs zu haben. Ich hielt Tiere unter den oben ange- führten Versuchsbedingungen während 5 Tagen in grellem Sonnenlicht, gegen Abend bis 8 Uhr bei einer Beleuchtung von 150 N. K., so daß die Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 507 Tiere also während etwa 12 Stunden in grellem Licht verblieben. Es zeigte sich zunächst, daß die Tiere im Sonnenlicht äußerst lebhafte Be- wegungen vollführten, lebhaftere als im Dunkeln. Der Kopf erhielt alsbald eine bräunliche bis schwärzliche Verfärbung, über deren histo- logischen Charakter ich leider nichts aussagen kann, da, falls die Pigmen- tierung noch nach der Fixation vorhanden, sie nach Paraffinauflösung der Schnitte regelmäßig verschwunden war, eine Erscheinung, die ja für die lipochromen Pigmente bekannt ist. Einen Anhaltspunkt dafür, daß dem Licht etwa auch eine begünstigende Rolle bei der Glykogenspaltung zukäme, konnte ich in keinem Fall beobachten. Da die Tiere der Licht- kultur natürlich auch hungerten, hätte sich irgendwie eine Summation beider Faktoren zeigen müssen, was indessen, wie gesagt, nicht der Fall war, da ein Vergleich von Tieren der Hungerlichtkultur mit denen der Hungerdunkelkultur lehrte, daß eine irgendwie erhebliche Differenz zwischen beiden nicht bestand. Freilich wäre es zum definitiven Ent- scheid dieser Frage unerläßlich, kontrollierende physiologisch-chemische quantitative Versuche anzustellen, da die Tatsache, daß trotz größerer Muskelleistungen als im Dunkeln morphologisch hier keine größere Gly- kogenabnahme als dort nachzuweisen war, auffällig ist. dd) Glykogenablagerungen nach Dextroseinjektionen bei Ascaris. Weinland (1902a) konnte feststellen, daß es nach Dextroseinjektionen nicht nur zu einer Ersparnis des Glykogenverbrauchs hungernder Ascari- den, sondern sogar zu einem beträchtlichen Ansatz von Glykogen kommt. Nach seinen Versuchen berechnet sich der Glykogengehalt per 100 g frisches Tier am 2. Hungertag auf etwa 4,5 g. Nach je einer Injektion von 40%iger Dextroselösung am ersten und zweiten Versuchstag fanden sich dagegen 6,41 g Glykogen per 100 g Tier. Ein so beträchtlicher Gly- kogenansatz mußte sich demnach auch morphologisch nachweisen lassen. — Ich verfuhr bei diesen Versuchen in der von Weinland angegebenen Weise. Die Ascariden erhielten am 1. und 2. Versuchstag je eine Pra- WATZsche Spritze voll 40%iger Dextroselösung. Meist wurde zwar ein Teil der injizierten Lösung durch die Einstichöffnung wieder ausgespritzt, doch wurde wohl immerhin noch eine ziemliche Menge (wie viel läßt sich natürlich nicht bestimmen) der Zuckerlösung einbelialten. Die In- jektion erfolgte am 1. und 2. Nachmittag. Am Abend des 2. Versuchs- tags wurden die Tiere fixiert, da es nicht gelang, die Tiere auf diese Weise länger als 2 Tage am Leben zu erhalten. Die morphologische Unter- suchung ergab, daß sich ein beträchtlicher Glykogenansatz nachweisen ließ, der besonders auffallend im Darmepithel, ferner in den Seitenlinien 508 G. v. Kemnitz und der Subcuticula war. Wie oben bemerkt, ist nach 2 Hungertagen das Darmepithel völlig frei von Glykogen. Ich bitte nun demgegenüber Fig. 13 zu vergleichen, die einen schwachen Begriff von der Anhäufung des Glykogens im Darmepithel gibt, ja die sogar ganz, wie es die Wein- LANDSchen quantitativen Bestimmungen ergeben haben, gegenüber den frisch dem Wirtsdarm entnommenen Tieren einen erheblichen Glykogen- ansatz zeigen, wie ein Vergleich von Fig. 12, Photo 7 und Fig. 13 lehrt. Es kann also kein Zweifel darüber bestehen, daß Dextrose bei Ascaris tatsächlich ein echter Glykogenbildner ist. — Schließlich sei noch er- wähnt, daß es auch innerhalb des Oesophagus nach Dextroseinjektionen zu beträchtlichen Anhäufungen von Glykogen kommt, was für unsre spä- teren Betrachtungen von Wichtigkeit ist. ee) Zur Morphologie des Glykogens bei verwandten Formen (Gordius aquaticus, Heterakis maculosa, Ascaris megalocephala, Ascaris mystax, Polystomum integerrimum und Fasciola hepatica). Nachdem Weinland (1901) auf physiologisch-chemischem Wege bei Taenia expansa, Ascaris lumbricoides , Ascaris mystax und Fasciola hepa- tica (1902), Brault und Loeper (1904) auf morphologischem Wege bei Taenia, Ascaris und Strongylus, Busch (1905) ebenfalls auf morpho- logischem Wege bei verschiedenen Tänien, Ascaris lumbricoides und megalocephala, Oxyuris vermicularis, Skierostomum armatum und Ankylo- stomum duodenale Glykogen nachgewiesen hatten, lag es nahe, noch einige weitere Formen auf die Morphologie des Glykogens hin zu prüfen. Zu- nächst Gordius aquaticus, von dem mir leider nur altes Spiritusmaterial zur Verfügung stand, bei welchem sich Muskulatur und »Fettgewebe« als Glykogen führend erweist. Leider war das mir zur Verfügung stehende Institutsmaterial zu alt, außerdem von unbekannter Fixierung, so daß sich die Glykogenverhältnisse nicht genauer verfolgen ließen. Soviel läßt sich aber mit Sicherheit sagen, daß zum mindesten ein Teil der im Fettgewebe aufgehäuften Reservesubstanzen — von denen Rauther (1907a) bei Merrnis sagt, daß es sich bestimmt nicht um Fett handle, über deren chemische Natur er aber nicht ins klare kommen konnte — aus Glykogen besteht. — Prinzipiell die gleichen Verhältnisse wie bei Ascaris finden wir bei Heterakis maculosa aus dem Taubendarm. Auch hier findet sich reichlich Glykogen in den Seitenlinien der Subcuticula, den Markbeuteln, dem Oesophagus und dem Ovar1). — Bei Ascaris x) Es läßt sich hier besonders gut die Anordnung des Glykogens innerhalb der kontraktilen Rinde der Muskelzellen beobachten (Fig. 24), auf welche Verhältnisse ja bereits oben des näheren für Ascaris lumbricoides eingegangen wurde. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 509 megalocephala und Ascaris mystax findet man die gleichen Verhältnisse wie bei Ascaris lumbricoides. — • Schließlich wurden noch Polystomum integerrimum und Fasciola hepatica einer Prüfung bezüglich ihres Glyko- gengehalts unterzogen. Ich fand hier reichlich Glykogen in der Musku- latur der Saugnäpfe, ebenso im Parenchym. Besondere Aufmerksamkeit schenkte ich den sogenannten Dotterzellen, mit Rücksicht darauf, daß nach Goldschmidts Untersuchung über diesen Gegenstand (1909a) diese »Dotterzellen« bei der Ernährung des Embryos »sicher keine Rolle spielen«, die »Dotterzellen« überhaupt keine Dotterzellen sind«. — »Von Dotter oder irgendwelchen andern Nährsubstanzen kann überhaupt nicht die Rede sein«, da speziell für den Dotter Goldschmidt mit Recht darauf hinweist, daß die in den Dotterzellen als solcher bezeichneten gelblichen Tröpfchen in allen Fettlösungsmitteln unlöslich sind. Goldschmidt kommt daher zu dem Schluß, daß die Dotterzellen das Material für die Schalenbildung liefern, jene gelben Tröpfchen eben Schalenbildungsmaterial darstellen. Goldschmidt bemerkt indessen selbst die Schwierigkeiten, die seiner Auffassung dadurch erwachsen, daß ja die »Dotterzellen« schließlich doch die Hauptmasse des zusammengesetzten Eies ausmachen, was, wenn ihre Funktion mit der Schalenbildung beendigt wäre, zwecklos erscheinen müßte. Er kommt daher selbst zu der Ansicht, daß den »Dotter- zellen« außer der Schalenbildung noch eine andre Funktion zukommen muß, da sie sonst nicht am Aufbau des Eies teilnähmen«. — Die Frage wird geklärt durch die Prüfung der Glykogenverhältnisse. Da zeigte sich nun, daß sowohl bei Polystomum als bei Fasciola die »Dotter zellen« reich- lich Glykogen enthalten, nicht nur vor ihrem Einschluß ins Ei, sondern auch dann noch, wenn die Schale bereits gebildet ist (Fig. 52, 53). (Von Dicrocoelium stand mir leider kein Material zur Verfügung. Ich kann jedoch zunächst nicht annehmen daß bei dieser Fasciola so nahe ver- wandten und unter den gleichen Verhältnissen lebenden Form die Ver- hältnisse prinzipiell anders als bei Fasciola liegen sollten.) — Die Tat- sache, daß die Dotterzellen im fertigen Ei beträchtliche Mengen von Glykogen enthalten — daß es sich hier wirklich um Glykogen handelt, geht unzweifelhaft aus dem positiven Ausfall der Jod- und Speichelprobe hervor, — ist geeignet, die Bedeutung der »Dotterzellen« nunmehr zu klären. Einmal müssen wir ihnen wohl auf Grund der Goldschmidt- schen Untersuchungen schalenbildende Funktionen zuerkennen, dann aber haben sie bei der Ernährung des Eies, bzw. des Embryos, eine wichtige Aufgabe zu erfüllen, indem sie als Träger nicht von Dotter, sondern von Reservekohlehydrat in Form von Glykogen fungieren. 510 G. v. Kemnitz b) Theoretischer Teil, aa) Das Glykogen im Ascariskörper. Wenn wir nun versuchen wollen, uns auf Grund der mitgeteilten Be- obachtungen ein Bild von den Kohlehydratwanderungen im Körper von Ascaris zu machen, so müssen wir von der Tatsache ausgehen, daß die gesamte Nahrung von Ascaris per os aufgenommen wird und nicht etwa diffus durch die Körperoberfläche, wie z. B. bei den Cestoden, was, wie Weinland treffend bemerkt, als Beweis eines noch relativ schwach ausgebildeten Parasitismus zu betrachten ist. Die Nahrung wird — wenn wir zunächst nur die Kohlehydrate ins Auge fassen — im Dünndarm des Wirtes wohl zum überwiegenden Teil bereits in Form von einfachen Zuckern dargeboten, da bekanntlich die Di- und Polysaccharide der Nahrung, wie z. B. Rohrzucker, Stärke usw. , schon einer Verzuckerung durch das Ptyalin des Speichels und die Diastase, Maltase usw. der Pan- creas anheimgefallen sind. Wir müssen uns also vorstellen, daß der Haupt- teil der aufgenommenen Nahrung bei Ascaris bereits aus Zucker besteht. Nach Passierung des nur als Pumpe wirkenden, zur Resorption wohl nur in sehr beschränktem Maße (s. oben) befähigten, Oesophagus gelangt der Zucker in den Darm und wird hier unter starker Beteiligung des Stäbchen- saums, der, wie bereits oben erwähnt, durch Kapillarattraktion wirkend gedacht werden kann, in die Darmzellen befördert. Hier erfolgt nun die Synthese des Glykogens, die wie geschildert, sich in einigen Fällen als in nahen Beziehungen zu jenen stark lichtbrechenden Körnchen stehend erwies. Man wird geneigt sein, ebenso wie beim höheren Tier sich diesen Prozeß der Glykogensynthese als fermentativen Vorgang vorzustellen, was auch Cremer (1902) tut, also innerhalb der Darmzellen ein syntheti- sierendes Ferment anzunehmen. Dieser Auffassung scheint zunächst daraus eine Schwierigkeit zu erwachsen, daß innerhalb der Zellen, in ganz geringer Entfernung vom Ort der Synthese eine neuerliche Spaltung des Glykogens stattfindet, ein Vorgang, den wir uns konsequenterweise als an das Vorhandensein eines diastatischen, also antagonistisch wirken- den Ferments gebunden, betrachten müssen. Man sollte nun annehmen, daß zwei derartige entgegengesetzt verlaufende Prozesse innerhalb der- selben Zelle nicht möglich seien. Demgegenüber sei auf die geistvollen Deduktionen Hofmeisters (1901) verwiesen, der an dem Beispiel der Leberzelle — die für uns deshalb auch gerade interessant ist, als sich in ihr teilweise dieselben Vorgänge wie in den Darmzellen von Ascaris ab- spielen — - zeigte, wie solche Tatsachen gerade auf Grund der Waben- theorie des Protoplasmas in durchaus befriedigender Weise erklärt werden Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 511 können. — Indessen sind wir gar nicht einmal zur Annahme zweier anta- gonistisch wirkender Fermente in den Darmzellen von Ascaris gezwungen, wenn wir an die Umkehrbarkeit auch der fermentativen Vorgänge denken. Gerade für das Glykogen liegen derartige Beobachtungen vor, speziell für das der Hefe (Cremer 1902). Ein besonders schönes Beispiel für diese Verhältnisse aber bieten die Untersuchungen von Armstrong über die Synthese und Spaltungen von Maltose und Isomaltose durch Emulsin und Maltase (s. Darstellung bei Abderhalden 1909), auf deren Einzel- heiten hier nicht eingegangen werden kann. Für uns ist nun zunächst die Frage von Interesse, ob bei dem Durchgang des Zuckers vom Darm durch das Darmepithel und weiter zu den übrigen Organen, innerhalb der Darmzellen unter allen Umständen eine Glykogensynthese statt- findet oder nicht. Zunächst müssen wir ja daran festhalten und werden noch weiter sehen, daß aus dem Darmepithel in das Pseudocölom niemals Glykogen austritt, sondern stets Zucker. Warum also erst diese Synthese, der che Spaltung auf dem Fuße folgt? Oder liegen die Verhältnisse anders, wird nur ein Teil des anfgenommenen Zuckers zu Glykogen polymerisiert, um eventuell als Beservematerial zu dienen und geht der andre größere Teil als Zucker durch die Darmzellen, mit andern Worten muß die Gly- kogensynthese im Darmepithel einfach zwangläufig erfolgen oder nicht und findet nur bei Überfluß an Nahrung und dann nur für einen Teil des Zuckers eine Glykogensynthese im Darm statt, oder stets? Man sollte annehmen, daß eine solche zwangläufig erfolgende Synthese zu sinnlos wäre, um ihre Annahme wahrscheinlich zu machen. Indessen liegen für die Fettresorption im Darm der Wirbeltiere Beobachtungen vor (s. z. B. Abderhalden 1909, Röhmann 1908), die denen fürs Glykogen bei Ascaris völlig analog sind. Die Resorption der Fette geschieht erst nach ihrer Verseifung in freie Fettsäure und Glyzerin, hierauf erfolgt die Resorption beider Komponenten und abermalige Zusammenschweißung im Darmepithel, beim Verlassen des Darmepithels vor Eintritt in die Chylusbahnen, dann nochmal die Spaltung und eventuelle Überführung der freien Fettsäuren in ihre entsprechenden Seifen. Also auch hier prinzipiell der gleiche Vorgang. Außerdem aber scheint mir auch für zwangläufige Glykogensynthese im Darm das wechselnde Aussehen der Darmzellen zu sprechen. Man sollte annehmen, daß, wenn es nur bei Überschuß an Nahrung zu einer Glykogenablagerung im Darm käme, man bei Tieren von reichlicher Ernährung stets Glykogen im Darm finden sollte und umgekehrt bei solchen von schlechter Ernährung nicht. Das ist nun aber nicht der Fall. Man trifft in dieser Beziehung vielmehr alle nur möglichen Übergänge. Ich glaube daher, daß die Glykogensynthese Archiv f. Zellforschung. VII. 34 512 G. v. Kemnitz im Darmepithel tatsächlich nach jeder Zuckerresorption zwangläufig erfolgt. — Wh- hätten uns demnach diese Vorgänge etwa folgendermaßen vorzustellen: nach dem Durchtritt des Zuckers in die Darmepithelzellen setzt zwangläufig der Prozeß der Polymerisierung ein, indem zunächst in dem dem Lumen zugekehrten Teil der Zellen die Polymerisierung zu Maltose und Dextrinen vor sich geht, die sich morphologisch meist nicht nachweisen lassen. In dem mittleren Teil der Zellen schreitet der Prozeß bis zur Bildung von Glykogen fort. In dieser Richtung geht der Vorgang bis zu einem Maximum weiter, an welchem angelangt die Umkehrung erfolgt, die wieder zur Bildung des Ausgangsmaterials, nämlich Dextrose, führt. Diese kann alsdann die Grenzlamelle des Darmes in der Richtung zur Muskulatur passieren. Daher findet sich im Füllgewebe, wie bereits auseinandergesetzt, niemals Glykogen, sondern stets reduzierender Zucker. Es ist auch gar nicht denkbar, daß das Glykogen als solches zu den Organen geleitet wird, wenn wir uns daran erinnern, daß das Glykogen kolloidale Lösungen bildet, die durch tierische Membranen nicht diffundieren können. Von dem Füllgewebe aus können dann die einzelnen Organe ihren Bedarf an Zucker zur Glykogenbildung decken, wobei es speziell für den Oeso- phagus dahingestellt sein möge, ob dieser den Zucker durch das Fiill- gewebe oder direkt vom Darm bezieht. Wir sehen also, daß beim Abbau des Glykogens zweierlei Modi realisiert sind, einmal der, der um dazu dient, das Glykogen in eine leicht diffusible und damit transportable Form zu bringen, nämlich der der Zuckerbildung, zweitens der der Gärung, d. h. Spaltung in Valeriansäure und Kohlensäure, der dem Tiere die zum Ablauf der Lebenprozesse nötige Energie liefert. bb) Overtons Plasmahaut und Kohlehydratstoffwechsel. In diesem Zusammenhänge müssen wir noch auf eine Frage ein- gehen, die für uns von Interesse, nämlich die Art der Aufnahme des Zuckers durch die Zellen. — Bekanntlich verdanken wir den Untersuchungen von Pfeffer und Overton den Begriff der »Plasmahaut«. Besonders die Untersuchungen Overtons haben uns den Mechanismus der Re- sorption verständlich gemacht. Overton (1902) nimmt an, daß das Protoplasma der Zellen von der »Plasmahaut« begrenzt wird, einer Mem- bran, die aus einer Lipoidsubstanz besteht, in welcher nach Overton die Lipoide der Zelle überhaupt lokalisiert sein sollen. Für die Resorption oder Nichtresorption eines bestimmten Stoffes durch die Zelle soll nun einzig und allein die Löslich oder Unlöslichkeit des betreffenden Stoffes in der lipoiden Plasmahaut maßgebend sein. Es ist zunächst klar, daß alle fettlösenden Agentien wie Äther, Chloroform, Alkohol usw. von der Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 513 Zelle aufgenommen werden müssen, da, wie Lipoide in ihnen, so auch umgekehrt sie in Lipoiden löslich sind. Overton erklärt hierdurch die Erscheinungen der Narkose. Wenn nun auch zugegeben werden muß, daß für viele Körper eine solche Erklärung annehmbar’, so versagt sie doch da, wo es sich um die Erklärung der Aufnahme von Salzen und Zucker handelt. Da diese in Lipoiden unlöslich sind, ist es ohne Hilfsannahmen nicht verständlich, wie ihre Resorption erfolgt. Diese Schwierigkeiten sollten nun dadurch überwunden werden, daß man die an sich nicht kontrollierbare Annahme machte, solche Körper möchten erst in einen kolloidalen Zustand übergeführt werden, oder aber eine Eiweißverbindung eingehen, tun so der Resorption durch die Zellen zugänglich gemacht zu werden. Nlit Recht weisen daher Höber (1906) und Kanitz (Handb. d. Biochemie II, 1, 1910) darauf hin, daß die OvERTONsche Theorie einer weitgehenden Modifikation zu unterziehen ist, insofern die Plasmahaut jedenfalls nicht nur aus Lipoiden bestehen kann und daß ferner innerhalb des Zelleibs sicherlich auch Lipoide Vorkommen, diese also nicht um in der Plasmahaut lokalisiert sind. Es scheint mir noch erwähnenswert, daß sich bei Behandlung tierischer Gewebe mit Osmium meines Wissens niemals — bei Ascaris jedenfalls sicher nicht — eine Schwärzung an den Stellen der mutmaßlichen Plasmahaut hat nachweisen lassen. Wenn natürlich auch der negative Ausfall der Osmiumreaktion kein Beweis gegen die Existenz einer Lipoidplasmahaut sein kann, so verdient jene Tatsache doch jedenfalls bei Beurteilung der Frage Berücksichtigung. — Gerade bei Ascaris aber kommen wir nun ohne Hilfsannahmen mit Overtons Theorie nicht aus. Haben wir doch gesehen, wie sich der ganze Stoffwechsel dieses Tieres gerade auf beständige Aufnahme und Abgabe von Zuckerlösungen gründet. Die Plasmahaut kann hier nicht die Natur eines Lipoids tragen, sie muß für Zuckeraufnahme befähigt sein und damit den Charakter einer permeablen Membran haben. Stellen wir uns z. B. vor, wie der Markbeutel einer Muskelzelle aus den ihn um- gebenden Füllgeweben Zucker aufnimmt. Die Zuckerlösung diffundiert in den Markbeutel, wird hier zu Glykogen polymerisiert. Da diese Poly- merisierung durch Anhydridbildung erfolgt, also Wasser frei wird, ist jetzt die Zuckerlösung im Füllgewebe der des Markbeutels gegenüber in bezug auf Zucker hypertonisch. Es muß abermals Zucker nach innen, Wasser nach außen diffundieren, wobei es dann wieder im Markbentel zur Glv- kogenbildung kommt und so weiter, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. Diese Vorstellung über die Art des Mechanismus der Zuckerresorption durch einfache Osmose würde jedenfalls für unsem Fall den Vorzug haben, daß sie nicht mit unkontrollierbaren Hilfsannahmen zu operieren braucht. 34* 514 G. v. Kemnitz cc) Form der Glykogenablagerungen und »Trägersubstanz «. P. Ehrlich (1883) war in seinen Untersuchungen über das Vorkom- men des Glykogens bei Diabetes und im normalen Organismus zu der Auffassung gekommen, daß das Glykogen in der Zelle an eine »Träger- substanz« gebunden ist. Der Grund zu dieser Annahme war für Ehr- lich darin gegeben, daß bei der Jodfärbung des Glykogens zunächst ein gelblicher, dann erst der braune für Glykogen charakteristische Färbton auftrat; umgekehrt beim Erwärmen oder Auflösen des Glykogens, auch wieder jene gelbe Farbe auftritt, was ihm für das Vorhandensein einer Grundsubstanz spricht. Dazu kommt, daß Ehrlich das Glykogen häufig an gelbliche kugelartige Plasmabildungen geknüpft, beobachten konnte. Besonders aber scheint für Ehrlich die Tatsache der ganz verschieden- artigen Löslichkeitsverhältnisse des Glykogens zugunsten einer Träger- substanz zu sprechen. So sind z. B. Leber -und Muskelglykogen relativ leicht löslich, gegenüber dem schwerer löslichen Glykogen der geschichteten Epithelien und der Knorpels (Encyelopädie cl. mikroskop. Technik, 1910). Ebenso sind, wie in der Löslichkeit des Glykogens verschiedener Tiere und Organe auch Unterschiede in der spezifischen Drehung der Ebene des polarisierten Lichtes durch das Glykogen vorhanden. Die verschieden- artige Löslichkeit des Glykogens suchte nun Ehrlich (1883) auf die ver- schiedene Löslichkeit der Trägersubstanz zurückzuführen. Neuerdings (Encyelopädie d. mikroskop. Technik, 1910) ist er wohl eher geneigt, die mehr oder weniger feste Bindung an die Trägersubstanz als Grund der verschiedenartigen Löslichkeitsverhältnisse anzusprechen. Über diese hypothetische Trägersubstanz scheinen in der Literatur bedenkliche Un- klarheiten zu existieren. Man hat sich nämlich daran gewöhnt (Ehrlich, Barfurth, Gierke), die Existenz einer Trägersubstanz als erwiesen zu betrachten, wenn man in den Zellen nach Auflösung des Glykogens noch eine Substanz fand, die man als Träger ansprechen konnte. Nun soll aber doch gerade nach der ursprünglichen Anschauung Ehrlichs die Lösung der Trägersubstanz auch die des Glykogens im Gefolge haben, also müßte man durch Lösung des Glykogens keine Trägersubstanz dar- stellen können. Die neueste EHRLiCHsche Auffassung über diesen Punkt, daß nämlich die Löslichkeit des Glykogens von der mehr oder minder festen Verbindung mit der Trägersubstanz abhängig ist, umgeht zwar diese Schwierigkeit, doch muß auch ich mich Cremer (1902) durchaus anschließen, der die Existenz einer solchen Substanz nicht als erwiesen betrachten kann. Ich konnte bei Ascaris keinerlei Anhaltspunkte für das Vorhandensein einer specifisehen Trägersubstanz finden, da z. B. die Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 515 Bindung des Glykogens in dem Mark der vorderen Körpermuskelzellen an plasmatische Granulationen mir nicht in diesem Sinne verwertbar erscheint, weil die Plasmagranula jedenfalls nicht als » specifische Träger- substanz« zu betrachten sind und selbst wenn man das wollte, ihr Vor- kommen ja nur auf einen kleinen Teil der Muskulatur beschränkt ist. Dagegen sahen wir, daß das Glykogen innerhalb der Zellen häufig be- stimmten Stützelementen, Fibrillen usw. adhärierend angetroffen wird, die man doch gewiß nicht als Trägersubstanz aufzufassen geneigt sein wird. Für Ascaris also scheinen die Verhältnisse jedenfalls durchaus nicht zu gunsten einer specifischen Trägersubstanz zu sprechen und da auch in allen übrigen Fällen die Existenz einer solchen zum mindesten recht zweifelhaft sein muß, scheint es richtiger, den Begriff der Träger- substanz überhaupt fallen zu lassen, da sich die verschiedenen Löslich- keitsverhältnisse des Glykogens, wie mir scheinen will, auf andre Weise ungezwungener erklären lassen. — Da sich eine bestimmte Molekular- formel für das Glykogen bisher nicht ermitteln ließ, bemerkt Abder- halden (1909) mit Recht, daß wir gar nicht wissen, ob wir es bei den aus verschiedenen Tieren gewonnenen Glykogenen stets mit ein und demselben Körper zu tun haben. Die verschiedene specifische Drehung des aus verschiedenen Tieren und Organen gewonnenen Glykogens scheint sogar direkt dafür zu sprechen, daß die Molekulargröße des Glykogens eben verschieden und dementsprechend auch vielleicht seine Löslichkeits- verhältnisse verschieden sein können. Wenn man dazu noch die Tat- sache nimmt, daß das Glykogen bei seiner Ablagerung in der Zelle alle Übergänge von diffuser Form über körnige und schollige zu homogenen, die ganze Zehe ausfüllenden, Massen zeigen kann, wodurch eine sehr wechselnde Größe der angreifbaren Oberfläche für die Fermentation oder sonstige Lösungsmittel geschaffen wird, so scheinen mir diese durch Beobachtung wohl gestützten Tatsachen die verschiedenen Löslichkeits- verhältnisse des Glykogens genügend erklären zu können und es uns zu gestatten, ohne die kaum kontrollierbare Annahme einer specifischen Trägersubstanz auszukommen. Nun muß man sich aber auch nicht vorstellen, daß in der lebenden Zelle das Glykogen in den kompakten Massen abgelagert ist, wie wir es im fixierten Bild sehen. Wir müssen wohl annehmen, daß die grob- körnige schollige oder strangförmige Gestalt, in der es uns oft im fixierten Bild entgegentritt, meist Fixationsprodukt ist. In der lebenden Zelle dürfte das Glykogen flüssige bis zähflüssige Konsistenz haben. Manche Bilder von Faden- oder auch strangförmiger Glykogenablagerung sind natürlich darauf zurückzuführen, daß hier das Glykogen Fibrillen oder 516 G. v. Kemnitz sonstigen Stützelementen adhärierend ausgefällt wurde. Bei Ascaris sind wohl alle Übergänge realisiert. Im Oesophagus, wo es oft in diffuser Form erscheint, dürfte es im Leben leichtflüssig sein, in den Seitenlinien und Markbeuteln etwa honigartige Konsistenz besitzen. Dagegen muß es in den reifen Eiern schon festere Form haben und zwar aus folgendem Grunde: Fichera (1904) konnte zeigen, daß die Art der Glykogenablage- rung in den von ihm untersuchten Fällen nur Produkt der Fixierung war. Wenn er Stücke von glykogenhaltigem Gewebe in Würfel oder Pyramiden schnitt und in Alkohol warf, dann wurde das Glykogen so abgelagert, wie man es bei allseitig gleichzeitigem Diffundieren des Alkohols erwarten mußte, also z. B. bei einem Würfel in der Mitte in Form eines kleinen Würfels ausgefällt. Das Fixiermittel trieb das Glykogen gewissermaßen vor sich her. Wenn wir dem gegenüber die befruchteten Mseans-Eier betrachten — bei denen wir zumal bei Durchmusterung größerer Mengen keinen Grund haben anzunehmen, daß die Fixierungsflüssigkeit ungleich- mäßig eingedrungen sei, etwa nur von einer Seite, da ja keine Seite vor der andern begünstigt ist, — so finden wir nichts von alledem. Wir sahen, daß z. B. central in unmittelbarer Umgebung des zerfallenen Glanzkörpers eine erhebliche Lösung von Glykogen stattfindet. Ein solches Bild wäre bei leicht flüssigem Zustand des Glykogens in diesen Eiern auf Grund der FicHERASclien Versuche überhaupt nicht zu erklären. Wir sahen ferner jene eigentümliche massenhafte Anhäufung von Gly- kogen in der Umgebung der Richtungsspindel, ein Bild, das man recht häufig trifft. Auch dies ist bei Annahme eines leicht flüssigen Zustandes des Glykogens in diesen Eiern nicht erklärlich. Wir kommen also zu der Annahme, daß in den befruchteten Eiern das Glykogen tatsächlich eine zum mindesten sehr zähflüssige, wenn nicht gar feste Konsistenz haben muß, eine Tatsache, die auch deswegen von Interesse ist, weil ja innerhalb solcher Massen häufig die Bildung der Richtungsspindel erfolgt. *dd) Glykogen und Eireife. Die Glykogenverhältnisse des Reifeies führen uns noch auf eine andre Frage. — R. Hertwig (1905) hat bekanntlich die Vermutung ausgesprochen, daß die Eireife durch einen Hungerzustand des Eies bedingt ist. Man kann aber angesichts der ungeheuren Massen von Glykogen, die das Reifei enthält, kaum annehmen, daß solche Eier sich im Hungerzustand befinden. Dagegen könnte man sich mit Hertwig und Popoff (1907) den Hungerzustand des Eies als dadurch zustande- konnnend denken, daß das Ei das Reservematerial nicht mehr verarbeiten kann. Zugunsten dieser Auffassung könnte man anführen, daß, wie wir Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 517 sahen, tatsächlich nach Eindringen des Spermatozoon in unmittelbarer Umgebung des zerfallenen Glanzkörpers ein starker Glykogenabbau stattfindet, das Spermatozoon also unzweifelhaft ein Glykogen spaltendes Agens (Ferment) dem Ei zuführt, wie bereits oben auseinandergesetzt wurde. Nun ist aber zu bedenken, daß es gelingt, durch Hungern reichlich glykogenhaltige unbefruchtete Eier so gut wie glykogenfrei zu machen, was eigentlich, wenn man dem Ei die Fähigkeit, sein Reservematerial zu verarbeiten, abspricht, nicht eintreten dürfte. Immerhin liegt der letztere Fall außerhalb des physiologischen Geschehens und man könnte daher bei der Wirkung solcher »force majeure« auch an »Ausnahme- gesetze« im Zelleben denken. ee) Glykogen und Kalkkörperehen der Tänien. Bevor wir zu weiteren Betrachtungen übergehen, möge hier noch eine Bemerkung über die Kalkkörperchen der Tänien Platz finden. Be- kanntlich findet man im Bindegewebe der Tänien Kalkkörperchen ein- gelagert, deren Bedeutung bisher dunkel war. Man könnte aber in den Glykogen Verhältnissen dieser Tiere den Schlüssel zu einer Erklärung finden. Da bei Taenia die Glykogenzersetzung wohl in ganz ähnlicher Weise wie bei Ascaris verlaufen dürfte, haben wir auch hier das Auftreten von Kohlensäure und Fettsäure (Valeriansäure?) anzunehmen. Da nun die Aufnahme der Nahrung bei den Tänien diffus durch die Körperober- fläche erfolgt, im Gegensatz zu Ascaris, wo dies schon durch die dicke Cuticula unmöglich gemacht wird, kann man sich leicht vorstellen, daß auch ein Teil der vom Wirt mit der Nahrung aufgenommenen Salze, auch das unter andern ja im Wasser und in Pflanzen reichlich vorhandene Calcium, nachdem es vorher durch die Salzsäure des Magens zum Teil in Calciumchlorid verwandelt worden ist, in das Parenchym der Tänien hineindiffundiert und auf diese Weise die, bei der Zersetzung des Glykogens frei werdende Kohlensäure an das Calcium gebunden wird. Ist diese Annahme richtig, so dürfen sich Kalkkörperchen nur da finden, wo auch Glykogen vorkommt. Nun fand Busch (1905), daß bei Tänien die Pro- glottiden reichlich Glykogen im Parenchym enthalten, der Scolex da- gegen wenig oder keins. Das stimmt durchaus mit den Angaben über das Vorkommen der Kalkkörperchen überein. Merkwürdigerweise hat Busch diese Verhältnisse nicht untersucht. Es sei noch erwähnt, daß es mir durch Injektion von Calciumhydroxyd in lebende Ascariden gelang, im Gewebe der Seitenlinien ähnliche Kalkkörperchen künstlich zu erzeugen. Da das Calcium übrigens auch mit den Fettsäuren, vermutlich auch mit Glykogen — wenigstens für Barium ist dies von Stolc (1900) gezeigt 518 G. von Kemnitz worden — leicht Verbindungen eingeht, ja diese in der Wärme sogar die Kohlensäure aus ihren Verbindungen zu verdrängen vermag, könnte man auch daran denken, daß jene Kalkkörperchen die Aufgabe hätten, die bei der Spaltung des Glykogens frei werdende Fettsäure zu neutrali- sieren, welche Annahme mir aber weniger wahrscheinlich erscheinen will. ff) Das »Kernglykogen«. Wenn wir uns nun der Frage nach dem Vorkommen von Glykogen in den Zellkernen zuwenden, so sei zunächst nochmals darauf hingewiesen, daß im Laufe meiner Untersuchungen auch nicht ein einziger Fall von Kernglykogen zur Beobachtung gelangte. Die Angaben R. Ehrlichs (1909) über das Vorkommen von Glykogen in Kernen der Darmzellen wurde bereits kritisch besprochen. — Während die meisten Beobachter, wie P. Ehrlich (1883), Barfurth (1885), Fichera (1904), Gierke (1905, 1907) und Arnold (1909 a — c, 1910 a u. b) übereinstimmend angeben, daß die Zellkerne stets frei von Glykogen sind, wurden neuerdings von den Pathologen verschiedentlich Fälle beschrieben, in denen Glykogen im Kern beobachtet wurde. Mir liegt eine Arbeit Kleestadts (1910) vor, die das ebenfalls beweisen soll, ja er will sogar den Austritt von Glykogen vom Kern ins Plasma beobachtet haben. Seine Fig. 3 b und c sollen diesen Vorgang erläutern. Für den Cytologen unterliegt es keinem Zweifel, daß diesen Abbildungen Artefakte zugrunde liegen. Die Vorstellung und Abbildung, daß die Kernmembran sich öffnet, wobei sie die Gestalt einer 6 annimmt, um das Glykogen herauszulassen, ist denn doch gar zu un- möglich und hätte Kleestadt wohl selbst auf den Gedanken, daß hier ein Kunstprodukt vorliegt, bringen müssen. Wenn man bedenkt, daß die Fixierung von Kleestadts menschlichem Material (Leber) durch- schnittlich etwa 24 Stunden nach dem Tode (!) erfolgte, so hegt auf der Hand, daß von solchem Material überhaupt keine Schlüsse gestattet sind. Wenn man ferner bedenkt, daß Kleestadt bei seinen Versuchen solche »Durchtrittsfiguren « künstlich zu erzeugen, in der Weise verfuhr, daß Kaninchen nach 4tägigem Hunger mehrmals mit Strychnin injiziert wurden, dann etwas Futter erhielten und schließlich die »arg mitgenom- menen Tiere« entlebert wurden, so kann es wohl nicht weiter wunder- nehmen, daß Kleestadt schließlich auch einmal in einem einzigen Falle (von mir gesperrt, Ref.) zu einem positiven Resultat gelangte. Er fand in diesem Fall wirklich Kernglykogen, was ihn zu der optimisti- schen Auffassung führt, daß dieser einzige Fall zum Beweis dafür genügt, »daß weder der Befund von Glykogen in den Kernen, noch die Durch- trittsfiguren auf agonalen Vorgängen beruhen«. Daß in den Versuchen, Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 519 in denen Strychnin nicht verabfolgt worden war, sich Kernglykogen nie fand, scheint Kleestadt nicht auf den Gedanken zu bringen, daß seine Bilder eben auf Schädigung der Zellen infolge von Strychninvergiftung zurückzuführen sind. — Auf weitere Arbeiten der Pathologen über diesen Gegenstand einzugehen, hegt für mich kein Grund vor. Man darf aber wohl erwarten, daß die übrigen Angaben über das Kernglykogen etwas besser fundiert sind, sonst ist es jedenfalls schlimm um den Nach- weis des Vorkommens von Glykogen in den Zellkernen besteht. gg) Arnolds Untersuchungen. Wh’ müssen uns nun einer weiteren Kategorie von Arbeiten zu- wenden, die sich mit den Glykogenablagerungen in der Zelle befassen. Es sind das die Untersuchungen Arnolds (1909 a — c, 1910a u. b). Arnold, der auf dem Boden der Granulalehre steht, hat es unternommen, diese auf seine Befunde über die Morphologie des Glykogens der Muskulatur von Warm- und Kaltblütlern zu übertragen. Er glaubt den Nachweis geführt zu haben, daß die Granula der Muskulatur »an dem Glykogenumsatz in hervorragender Weise beteiligt sind«, daß das Glykogen an die Granula (Sarcosomen) gebunden ist. Diese Granula sollen einmal in longitudinalen Reihen entsprechend den interkolumnären Räumen angeordnet, dann aber auch in transversaler Richtung den Isotropenscheiben (I) aufge- lagert sein. Nun sollen je nach dem Gehalt der Granula an Glykogen »netzförmige« Figuren zustande kommen, wie sie Arnold auch in einer Reihe von Figuren abbildet. Das scheint mir zunächst wenig wahr- scheinlich, vielmehr dürfte es mit der Entstehung dieser netzförmigen Figuren eine etwas andre Bewandtnis haben. Arnold konnte nämlich durch Essigsäurebehandlung solche Netze isolieren, die dann selbst- verständlich keine Spuren von Glykogen mehr enthielten, geschweige denn aus Glykogen bestanden (Arnolds Fig. 15 u. 16). Diese von Arnold selbst festgestellte Tatsache scheint mir für die Beurteilung seiner Er- gebnisse von der größten Bedeutung. — Wenn wir nämlich die Koltzoff- schen Untersuchungen (1906, 1908) über die Gestalt der Zelle in den Kreis unsrer Betrachtungen ziehen, so gelangen wir für die Muskelfasern der Wirbeltiere zu prinzipiell den gleichen Ergebnissen, wie sie kürzlich von Goldschmidt (1909/1910) für die Msmns-Muskelzelle auf Grund ein- gehender Untersuchungen festgestellt worden sind. Goldschmidt be- schreibt hier ein kompliziertes System von Stützfibrillen innerhalb des Sarcoplasmas der kontraktilen Rinde, das aber trotz aller Komplikationen nach einem einfachen einheitlichen Prinzip, das Goldschmidt als »Kolt- zoFFsches Prinzip« bezeichnet, angeordnet sind. Dieses System von 520 G. v. Kemnitz Fibrillen bedingt einmal die Gestalt der Zelle und hat andrerseits die Aufgabe als Antagonist der Kontraktion zu wirken, indem es bestrebt ist, die durch die Muskelkontraktion bedingte Schlängelung der Fibrillen durch Streckung dieser wieder aufzuheben. Bezüglich weiterer Einzel- heiten sei auf das Original verwiesen; für uns ergibt sich nur die über- raschende Tatsache, daß ein Vergleich der ÄRNOLDSchen Abbildungen mit Goldschmidts Fig. 1, 5 und 19 die vollkommene Übereinstimmung beider Bildungen aufs klarste zeigt. Nimmt man hinzu, daß nach den Arbeiten Koltzoffs und Goldschmidts es als eine physiologische Not- wendigkeit betrachtet werden muß, daß auch in andern Muskeln ein form- bestimmendes und unter Umständen der Kontraktion entgegenwirkendes Element vorhanden sein muß, so ergibt sich aus alledem für uns, daß wir es bei den AnxoLDSchen Untersuchungen (vgl. hierzu auch die Arbeit Verattis [1902]) tatsächlich mit dem gleichen Stützfibrillensystem zu tun haben, -wie es von Goldschmidt für die Mscans-Muskelzelle eingehend beschrieben wurde. Nun konnte ich zeigen, daß in dieser das Glykogen wohl aus rein physikalischen Gründen (Plateaus Gesetz) jenen Stütz- fibrillen adhärierend in der kontraktilen Rinde sowie auch häufig im Mark- beutel vorkommt. Genau das gleiche zeigen Arnolds Figuren, nur daß er auch hier die Erklärung in der Granulalehre sucht. Wie verhält es sich nun mit den ARNOLDsehen Granula? Es liegt ohne weiteres auf der Hand, daß bei solchen Fibrillennetzen, wie den geschilderten, an den Stellen der Kreuzungs- oder Knotenpunkte, da wo zwei Fibrillen mit- einander verlötet sind, Verdickungen auftreten müssen, wie dies Gold- schmidt in seinen Fig. 1, 5 und 19 auch abbildet. Aber auch Arnold muß etwas Ähnliches gesehen haben, wie aus seiner Fig. 16 hervorgeht. Nun konnte ich ferner zeigen, daß, wie ebenfalls aus physikalischen Er- wägungen leicht hervorgeht, diesen Knotenpunkten besonders häufig Glykogen angelagert ist, selbst wenn die Fibrillen von Glykogen frei sind. Ich verweise nochmals auf Fig. 33, die das besonders deutlich für das blasige Gewebe des Seitenliniengewebes auf der Höhe des Nervenrings zeigt. Es ist klar, daß unter solchen Umständen der Eindruck einer granulären Bildung des Glykogens vorgetäuscht werden muß. Es ist weiterhin auch verständlich, daß auch ohne Anwesenheit von Glykogen oder nach Auflösung desselben jene Verlötungspunktc der Fibrillen ein- mal durch ihre beträchtlichere Eigenmasse, dann aber auch dadurch, daß außer Glykogen selbstredend sowohl Fett als eiweißartige Anlagerungs- substanzen in Betracht kommen, Veranlassung geben können, sie als Granula im Sinne Altmanns zu deuten. Von den hier entwickelten Gesichtspunkten aus ist für letztere Auffassung aber kein Grund gegeben, Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 521 woran auch der Umstand, daß die »Granula« durch vitale Färbung dar- stellbar sind, als durchaus mit der hier gegebenen Auffassung vereinbart, nichts zu ändern vermag. — Wir kommen also bezüglich der Arnold- sehen Befunde zu der Auffassung, daß im Skelet wie im Herzmuskel der Warm- und Kaltblütler sich ähnliche, nach dem KoLTZOFFsehen Prinzip angeordnete Skeletfibrillensysteme finden, wie bei Ascaris, daß längs dieser Fibrillen an ihnen wie in den PLATEAüschen Figuren adhärierend das Glykogen im Muskel fließt, wodurch die Bildung von Glykogen- netzen hervorgerufen wird. Die Entstehung der von Arnold beschrie- benen Granula (Plasmosomen) ist so zu denken, daß einmal die Verlötungs- stellen der Fibrillen selbst die Existenz solcher Granida Vortäuschen, dann aber auch diese Knotenpunkte erwiesenermaßen mit Vorliebe als Adhä- sionscentra der verschiedensten Substanzen dienen und auf diese Weise Granulabilder zustande kommen können. — Zu einer prinzipiell gleichen Auffassung muß ich bei Beurteilung der ARNOLDSchen Untersuchungen bezüglich des Nierenglykogens (1910b) kommen, weshalb ich darauf nicht mehr eingehe. Ich kann mich auch in diesem Falle den übrigens auch vom physiologisch-chemischen Gesichtspunkt zum Teil recht anfecht- baren Spekulationen über die hypothetischen Funktionen der Granula, die in den ARNOLDSchen Untersuchungen durchaus die Bolle der »Bio- plasten« Altmanns spielen, nicht anschließen. hh) Hoimgrens Untersuchungen. Es ist vielleicht angezeigt, in diesem Zusammenhang auch auf die HoLMGRENSchen Untersuchungen über diesen Gegenstand einzugehen. Holmgren (1907, 1908) gelangt nämlich bei seinen Untersuchungen über Insektenmuskeln bezüglich der Granula zu ähnlichen Ergebnissen wie Arnold, nur daß nach seinen Beobachtungen den Granula noch eine viel bedeutendere Bolle im Stoffwechsel des Muskels zukommt, als Arnold das aus seinen Untersuchungen annehmen konnte. Uns interessieren nun zunächst die Angaben Holmgrens, daß seine interkolumnären Granula (»Qu- Körner«) »nicht Glykogen, sondern eine eiweißartige Substanz sein müssen«. Holmgren schließt das einmal daraus, daß er diese Granula mit der BENDASchen Methode darstellen konnte, ferner weil es ihm nicht gelang, mittels der Methoden von Ehrlich, Barfurth, Langhans und Lubarsch in den Muskeln Glykogen nachzuweisen. Dazu ist zunächst zu bemerken, daß zwar die Darstellung jener Granula mittels der Benda- schen Methode ihre glykogene Natur mit ziemlicher Wahrscheinlichkeit ausschließt, keineswegs aber ihre eiweißartige Natur beweist; es kann sich dabei ebensogut um fettartige Substanzen handeln (Fischer 1899). 522 G. v. Kemnitz Was nun den Glykogennachweis angeht, so hat Holmgren die zu- verlässigste Methode, die uns zu diesem Zweck zur Verfügung steht, nämlich die von Best, überhaupt nicht angewandt. Sein negatives Resultat in dieser Richtung scheint also zunächst keineswegs beweis- kräftig, besonders aber nicht, wenn man an die allgemeine Verbreitung des Glykogens auch in der Muskulatur der Wirbellosen denkt und be- rücksichtigt, daß in Insekten von verschiedener Seite beträchtliche Mengen von Glykogen nachgewiesen wurden, (v. Fürth 1903, Weinland 1906, 1907), die Annahme also sehr nahe hegt, daß ein Teil davon auf die Musku- latur entfällt. Nun ist noch zu erwähnen, daß über die chemische Natur jener Granula wie aus den Zitaten Holmgrens hervorgeht, eine bedenk- liche Verwirrung herrscht. Nach Ivölliker sollen sie »aus einem weichen Stoff bestehen, wie ihr Quellen in Wasser und Schrumpfen in Alkohol und Chromsäure beweist«, trotzdem sollen sie »ungemein schwer löslich« sein. Weiter: »quellen die Körner in Wasser ungemein . . . , hierbei ... er- leidet der Inhalt offenbar eine teilweise Lösung, ja in einzelnen Fällen schien derselbe ganz zu verschwinden«; nach Cajal (zitiert nach Holm- gren) sind die Körner »sehr schwer löslich und ihr Inhalt kann durch Wasser aufgelöst werden«, wie letzteres zu verstehen ist, lasse ich dahin- gestellt. Aber auch Köllikers Angaben lauten ja sehr widersprechend. Für mich kann es keinem Zweifel unterliegen, daß beide Autoren zum Teil Glykogenkörner vor sich gehabt haben. Die Frage ist nun nur die, ob die von Holmgren geschilderten Granula mit denen Arnolds iden- tisch sind. Holmgren selbst identifiziert beiderlei Bildungen vollkommen miteinander. Wenn diese Identifizierung berechtigt ist, so ergibt sich für mich bezüglich der HoLMGRENSchen Untersuchungen dieselbe Deutung, die ich den ARNOLDSchen zu geben gezwungen war. Immerhin scheinen mir zunächst noch einige Bedenken für eine solche Identifizierung vor- zuliegen. Zunächst die unregelmäßige Anordnung der HoLMGRENSchen Körner, dann ihre anscheinend beträchtliche Größe (da Arnold die Ver- größerungen seiner Abbildungen nicht angibt, läßt sich in dieser Hinsicht ein Vergleich zwischen seinen und den HoLMGRENSchen Bildern schwer durchführen). Immerhin scheint es mir sehr wahrscheinlich, daß Holm- gren zum Teil wenigstens Glykogenkörner Vorgelegen haben, ebenso wie ich dies für einen Teil seiner »Trophospongien« weiter unten glaube nachweisen zu können. ii) Glykogen und Muskelarbeit. Am Schluß dieses Kapitels müssen wir schließlich noch mit wenigen Worten auf die Bedeutung des Glykogens für die Muskelarbeit zu sprechen Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 523 kommen. Es ist bekannt, wie lebhaft der Streit um die Quelle der Muskel- kraft geführt worden ist, daß, nachdem Liebig das Eiweiß als Kraftquelle verantwortlich gemacht hatte, Fick und Wislicenus und besonders Voit zeigten, daß die Muskelarbeit auch auf Kosten der stickstofffreien Substanzen geleistet werden kann und daß schließlich Pflüger (1891) in seinen bekannten Versuchen zeigte, daß das Eiweiß die Quelle der Muskelkraft ist oder doch, wie wir heute sagen müssen, sein kann. Ohne auf die Kontroverse hier weiter einzugehen, muß es als sicher betrachtet werden, daß sowohl Eiweiß als Kohlehydrate wie auch Fett die Quelle der Muskelkraft sein können, wie denn auch Tigerstedt (Handbuch der Physiologie des Menschen von W. Nagel, Bd. I, 2. Hälfte, 1. Teil, 1906) sagt, »die Muskeln können also ihre Leistungen auf Kosten aller drei Hauptgruppen der organischen Nahrungsstoffe ausüben«. Speziell für Ascaris ist nach den Untersuchungen Weinlands eine andre Möglichkeit als die, daß hier das Glykogen die Energiequelle bildet, ausgeschlossen. Die minimalen Stickstoffausscheidungen, die Weinland (1903) an hun- gernden Ascariden festgestellt hat (15 — 20 mg per 100 g Tier pro Tag), wären, falls man als Quelle der Muskelkraft das Körpereiweiß verantwort- lich machen wollte, viel zu niedrig, die beträchtliche Glykogenabnahme unverständlich. Jene geringen Mengen von Stickstoff rühren wohl von den Zelldegenerationserscheinungen, die Ehrlich (1909) im Darm be- obachtet hat, her. — Nun bliebe freilich die VERwoRNSche Anschauung von der Biogenzersetzung, bei welcher der stickstoffhaltige Teil des Biogen- moleküls den stickstofffreien stets wieder regeneriert und so die Stickstoff- ausscheidung keine Erhöhung erfährt (1903). Ich glaube nicht, daß die WEiNLANDSchen Beobachtungen, die die Beziehungen zwischen Glykogen- verlust und gefundenen Zersetzungsprodukten völlig klargestellt haben, einen Anhaltspunkt für diese Anschauung bieten. Vielmehr hat man wohl mit Weinland (1901) und Rubner (1909) die durch die Spaltung des Nahrungsmaterials, in diesem Falle Glykogen, frei gewordene Energie als Quelle der Muskelkraft ebenso wie für die übrigen Leistungen der Zellen in Anspruch zu nehmen. II. Das Fett. a) Beschreibender Teil, aa) Morphologie des Fettes. Zur Darstellung des Fettes wurde das FLEMMiNGsehe Gemisch in der weiter unten angegebenen Modifikation angewandt, außerdem konte ich 524 G. v. Kemnitz mich an mit Sudan III gefärbten Gefrierschnitten davon überzeugen, daß im wesentlichen die so gewonnenen Bilder mit den durch Osmium fixierten übereinstimmten. 1. Oesophagus, Ovarien, Hoden, Füllgewebe und Cuticula fand ich sämtlich frei von Fett. Während das für letztere beiden an sich weiter nicht merkwürdig ist, scheint die Tatsache, daß in den ersteren drei sich kein Fett findet, zunächst etwas befremdend. Von Interesse ist, daß also weder die »Dotterkugeln« des Spermatocyten, noch der aus ihnen hervorgehende Glanzkörper aus Fett besteht — wie bereits oben erwähnt. Wenn sich ferner weder in freien Eiern noch den Ovogonien Fett findet, so ist das mit ihrem Reichtum an Glykogen erklärt. Die Vermutung, daß die im Plasma der Ovogonien nach CARNOY-Fixierung typisch auftretenden Vacuolen (Fig. 3) einen fettigen Inhalt besitzen, ist also unzutreffend. Der Mangel an Fett innerhalb des glykogenreichen Oesophagus wird für spätere , Betrachtungen noch von Bedeutung sein. 2. Darm. Im Darmepithel konnte ich zunächst keine nur irgendwie ins Gewicht fallende Fettmengen feststellen. Erst nach wiederholtem Suchen fand ich solche in einigen wenigen Zellen. Das Fett fand sich hier in einigen Fällen in unmittelbarer Nähe des Kernes (Fig. 39 a, b), in einigen andern ließen sich die Fettgranula gegen das Darmlumen zu bis etwa in die Mitte der Zellen verfolgen (Fig. 39 b). Im Darmliunen fand ich niemals auch nur irgendwie in Betracht kommende Fettmengen. Nur vereinzelt sah ich hier und da winzige geschwärzte Körnchen, ich muß also bereits hier ausdrücklich betonen, daß ich eine Fettresorption in keinem Falle be- obachten konnte, was für unsre späteren Betrachtungen von Wichtig- keit ist. 3. Nervensystem. In den Nervenfasern konnten fettige Einschlüsse nicht beobachtet werden, dagegen erwiesen sich vereinzelt die Ganglienzellen als außer- gewöhnlich reich au durch Osmiumsäure schwärzbaren, also fettartigen Substanzen, wie ich im Gegensatz zu Goldschmidt (1910), der das Plasma der Ganglienzellen frei von irgendwelchen derartigen Einschlüssen fand, feststellen muß. Die Fig. 51 zeigt die Zelle Nr. 23 nach Goldschmidts Terminologie mit reichlichen Fetteinlagerungen, die ihr korrespondierende Zelle Nr. 24 zeigt genau die gleichen Verhältnisse. Der Natur dieser Substanzen bin ich nicht weiter nachgegangen. Als NissLsche Substanz Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 525 dürften sie aber kaum aufzufassen sein, ebenfalls nicht als analog den von Goldschoiidt (1910) in zwei Fällen in Ganglienzellen aufge- fuudenen Chromidial-Tigroidsehleifen. 4. Muskulatur. Innerhalb der kontraktilen Kinde der Muskelzellen konnte ich Fett nicht nachweisen, dagegen finden sich in den Markbeuteln Fettkügelchen, wenn auch in sehr geringen Mengen. Auf fettartige Vacuolen besonderer Natur, die sich in ganz typischer Art in unmittelbarer Umgebung der Muskelzellkerne befinden, komme ich noch weiter unten zu sprechen. 5. Seiten-, Rücken- und Bauchlinien. In den vier Körperlinien fand ich stets beträchtliche Mengen von Fett. Nach der von mir angewandten Fixierung sind diese Gewebe mit völlig homogen erscheinenden schwarzen Kügelchen erfüllt (Photo 9), die nach ihrer homogenen Beschaffenheit zu schließen, ein sehr voll- kommenes Reduktionsvermögen der Osmiumsäure gegenüber besitzen müssen. Von besonderer Wichtigkeit für uns ist die Tatsache, daß inner- halb des Excretionskanals sich niemals auch nur eine Spur von einer durch Osmium schwärzbaren Substanz vorfand. 6. Subcuticula. Als Hanptstapelplatz des Fettes bei Ascaris müssen wir die Sub- cuticula ansehen. In diesem Gewebe finden sich ganz erhebliche Mengen an Fett in ganz typischer Anordnung, nämlich so, daß der der Cuticula anliegende Teil sehr fettreich ist und gegen die Muskulatur zu allmählich in dem Maße abnimmt, wie das Glykogen zunimmt so, daß am Grunde der Muskelzellen nur noch geringe Fettmengen vorhanden sind (Photo 10). Das Aussehen der Fettkügelchen entspricht völlig den der Seiten-, Rücken- und Bauchlinie, sie erscheinen völlig homogen geschwärzt. bb) Die Beziehungen zwischen Glykogen und Fett. Es war naheliegend, nachdem einmal das Vorhandensein größerer Fettmengen nachgewiesen war, daran zu denken, daß zwischen Glykogen und Fett Wechselbeziehungen vorhanden sein möchten, denen auf morpho- logischem Wege nachgegangen werden könnte. Es war daher wünschens- wert Glykogen und Fett gleichzeitig zu fixieren. Zu diesem Zweck bot sich nur die Möglichkeit, die Fettfixationsmittel mit dem gleichen Volumen absoluten Alkohols zu verdünnen. Ich versuchte demgemäß l%ige Osmiumsäure, ÜER^iANNSche Flüssigkeit und das starke FLEMMiNGsche 526 G. v. Kemnitz Gemisch; die ersteren beiden erwiesen sich, mit dem gleichen Volumen absoluten Alkohols gemischt, als für die Fettfixation völlig unbrauchbar. Fett wurde nicht fixiert, da in diesen Fällen der Alkohol bereits die Osmium- säure teilweise reduzierte. Dagegen hatte die starke FlemmingscIic Lösung, mit dem gleichen Volumen absoluten Alkohols gemischt, den gewünschten Erfolg. Fett und Glykogen wurden gleichzeitig fixiert, wobei man natürlich die Vorsicht üben muß, die Osmiumsäure nicht mit Wasser, sondern mit 50%igem Alkohol anszuwaschen, was ich durch etwa 48stündiges Belassen der Stücke in 50%igem Alkohol erreichte. Ob bei diesem Ver- fahren sämtliches Glykogen ungelöst bleibt, will ich zunächst dahin- gestellt sein lassen. Sicher ist, daß nach Röhmann (1908) das Ende der Fällung von Glykogen bei einer Konzentration des Alkohols von 55% erreicht ist. Sollte also wirklich die nur 50% enthaltende Flüssig- keit eine Lösung von Glykogen bewirken, so müßte sie sich in minimalen Grenzen halten. Es ist für uns aber auch zunächst gleichgültig, ob durch das angewandte Fixationsmittel (einen weiteren Vorzug desselben werden wir noch weiter unten zu erwähnen haben) alles Glykogen gefällt wird. Wichtig ist nur, daß es dadurch gelungen ist, einmal zwei so wichtige Zellbestandteile, wie Fett und Glykogen, gleichzeitig zu fixieren und ferner bezüglich der Zellfixierung die Vorzüge der FLEMMiNGsehen Lösung mit denen der Alkoholfixierung zu vereinen. Um die Beziehungen zwischen Fett und Glykogen studieren zu können, konnten nur die Körperlinien und die Subcuticula in Frage kommen, da die übrigen Organsysteme keine oder zu geringe Fettmengen enthielten. Die typischen Lagebeziehungen beider Substanzen in der Subcuticula wurden schon erwähnt. Es fragt sich nun, ob sich rein morphologische Anhaltspunkte dafür finden ließen, daß beide in genetischem Zusammenhang stehen. In der Tat konnte ich eine ganze Reihe solcher Fälle in den Seiten- linien feststellen. Es fanden sich dort »Nester« von Glykogen, die gleich- zeitig auch bedeutend reicher an Fett waren als das umgebende Ge- webe (Photo 9). Das ganz typische Wiederkehren solcher Bilder von Glykogen und Fettnestern läßt es, glaube ich, als ausgeschlossen betrachten, daß es sich hier um ein zufälliges Zusammentreffen handelt. Vielmehr scheint hier eine Umwandlung des einen Körpers in den andern vorzu- liegen, in welcher Richtung das geschieht, wird sich aus unsern folgenden Erörterungen ergeben. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 527 b) Theoretischer Teil. aa) Ist die Osmiumschwärzung im Ascariskörper durch Fett bedingt? Bevor wir zur Erörterung der Frage nach den Beziehungen zwischen Fett und, Glykogen übergehen, ist zunächst zu entscheiden, ob die mit- geteilten Befunde sich denn auch wirklich auf Fett beziehen, was zu- nächst als nicht absolut sicher erscheinen muß. Es liegt nämlich auf den ersten Blick die Annahme sehr nahe, daß die Reduktion der Osmiumsäure nicht durch echtes Fett, sondern durch die bei der Glykogenzersetzung gebildete Valeriansäure bewirkt sein könnte. Dem gegenüber muß fol- gendes bemerkt werden. — Wie wir sahen, kommen die Excretionskanäle der Seitenlinien in erster Linie für die Ableitung der gebildeten Valerian- säure in Betracht. Nun zeigte es sich aber, daß im Lumen dieser aus- nahmslos keine Schwärzung durch Osmiumsäure auftrat. Ebenso fand sich in den Ovarien und im Oesophagus, wo doch ebenfalls Valeriansäure- bildung erfolgen muß, keine Osmiumschwärzung, desgleichen nicht in den Markbeuteln der Muskelzellen. Dagegen erscheint einmal die Tat- sache, daß die Sudan III-Reaktion auf Fett positiv ausfällt, sowie der Umstand, daß im Reagenzglas selbst konzentrierte Valeriansäure die Osmiumsäure des angewandten FLEMMiNGSchen Gemisches nicht redu- ziert (vermutlich wird ein Teil der etwa vorhandenen Valeriansäure durch den Alkohol des Gemisches esterifiziert), im Verein mit den oben ange- führten Beobachtungen als Beweis dafür, daß die Osmiumschwärzung nicht durch die aus der Glykogenzersetzung hervorgegangene Valerian- säure bedingt sein kann. Schließlich ist noch zu bemerken, daß auch ein Vergleich der Mengenverhältnisse zwischen Glykogen und Osmium- schwärzung im mikroskopischen Bild schätzungsweise mit den Analysen Weinlands übereinstimmt. Weinland (1902) fand durchschnittlich 5,4% Glykogen, bezogen aufs frische Tier, dem stehen durchschnittlich 1,48% Fettgehalt (Ätherextrakt) des frischen Tieres gegenüber. Also rund viermal so viel Glykogen als Fett, was mit dem mikroskopischen Bild ungefähr übereinstimmt. bb) Die Bedingungen der Osmiumschwärzung durch Fett. Doch noch ein Punkt bleibt zu berücksichtigen, das ist die Zuver- lässigkeit der Osmiumsäure, bzw. des FLEMMiNGSchen Gemisches, in bezug auf die Fixierung des Fettes. Bekanntlich beruht der Fettnachweis durch Osmiumsäure auf einer Reduktion dieser durch das Fett zu metallischem Archiv f. Zellforschung. VII. 35 528 G. v. Kemnitz Osmium. Nun konnte bereits Altmann (1894) nachweisen, daß Osmium- säure nur von Olein — nicht von Palmitin und Stearinfett — reduziert wird. Starke (1895) konnte zwar diese Angabe bestätigen, fügte aber die wichtige Tatsache hinzu, daß auch andre Fette, wenn sie mit Osmium- säure behandelt werden, sich schwärzen, sowie sie in Alkohol gebracht werden. Über die Natur dieses Vorgangs sind verschiedene Vermutungen geäußert worden, wegen deren Einzelheiten auf das Original, sowie auf die Encyklopädie der mikroskopischen Technik (1910), Art. »Fett« verwiesen sei. Starke stellte weiter fest, daß die Wirkung der Osmiumsäure ver- schieden ausfällt, je nachdem zur Nachbehandlung starker oder ver- dünnter Alkohol benutzt wird. Nur bei Verwendung schwachen Alkohols tritt vollständige Schwärzung ein, da starker Alkohol gleichzeitig fett- lösende Eigenschaft besitzt, wodurch dann die sogenannten Ringkörner Altmanns entstehen. Wenn wir nun bedenken, in welcher Weise im vorhegenden Fall die Osmiumsäure angewandt wurde (1 Teil Flemming x 1 Teil abs. Alkohol, nachträgliche Behandlung mit 50%igem Alkohol), so ergibt sich ohne weiteres, daß eine solche Behandlung die allergünstig- sten Bedingungen für die Fixierung des gesamten Fettes gewährleistet. — Auf Grund der STARKESchen Untersuchungen ist daher die Behauptung wohl gerechtfertigt, daß die erhaltene Ormiumschwärzung in der Tat nur von Fett (Äther-lösliche Substanz) herrühren kann, und außerdem durch diese Behandlung nicht nur ein Teil, sondern sämtliches Fett fixiert worden ist. Ich glaube daher an dieser Stelle nicht nur die beschriebene Methode als geeignet, Fett und Glykogen nebeneinander darstellen zu können, sondern auch zum einwandfreien »quantitativen« Nachweis des gesamten Fettes überhaupt angelegentlich empfehlen zu müssen. Man darf aber nur kleinere Stücke von nicht mehr als 5 mm Seitenlänge verwenden, da sonst leicht Lösungserscheinungen des Fettes durch den Alkohol ( »Ringkörper «-Bildung) eintreten. cc) Bildung und Bedeutung der Fettablagerungen. Ist so die Fettnatur der sich durch Osmiumbehandlung schwärzenden Substanz erwiesen, so fragt es sich nunmehr, wie die Fettdepots im Ascaris- Körper entstehen. Wie wir bereits sahen, kennte Fett im Darm nur in Spuren nachgewiesen, eine eigentliche Fettresorption nie beobachtet werden. Nun könnte man dagegen einwenden, daß die Fettresorption ja eine Spaltung in freie Fettsäure und Glyzerin voraussetzt, beide Kom- ponenten, vielleicht auch getrennt in Subcuticula und Körperlinien wan- dorten. Da aber die höheren Fettsäuren in freiem Zustande die Osmium- säure ebenfalls reduzieren, müßte Darm und Füllgewebe auch entsprechende Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 529 Osmiumschwärzung enthalten, was, wie wir sahen, nicht der Fall ist. Es liegt also nicht der geringste Anhaltspunkt vor, daß eine irgendwie ins Gewicht fallende Fettresorption und Transport vom Darm in die Depots vorliegt. Dann aber bleibt, da fettige Degeneration in diesem Fall wohl ausgeschlossen ist, nur die Möglichkeit, daß das Fett aus Glykogen ent- steht. Nun ist dieser Vorgang der Bildung von Fett aus Kohlehydraten für das höhere Tier heute eine feststehende Tatsache (Röhmann 1908, Abderhalden 1909), die Mästungsversuche mit Kohlehydraten haben das z. B. für Gänse, Schweine usw. einwandfrei erwiesen. Es ist aber zu bedenken, daß das höhere aerobe Tier auch jederzeit über die Mittel verfügt, das Fett völlig zu Kohlensäure und Wasser zu verbrennen. Wenn wir z. B. etwa die Verbrennung von Stearinsäure zu Wasser und Kohlen- säure ins Auge fassen: C17 H35.COOH + 26 02 = 18 C02 + 18 H20, so sehen wir, daß bereits hierzu eine erhebliche Menge von Sauerstoff notwendig ist. Betrachten wir gar erst die Verbrennung von Neutral- fetten, so steigen diese Werte noch um mehr als das Dreifache. Aus diesen Betrachtungen geht schon hervor, wie es kommt, daß der aerobe Organis- mus die Möglichkeit hat, das Fett als Nahrung zu benutzen. Nur ihm steht der nötige Sauerstoff zur völligen Fettverbrennung zur Verfügung. Nun ist Ascaris aber ein anaerober Organismus. Es ist also zunächst nicht einzusehen, wie Ascaris das abgelagerte Fett sich wieder nutzbar machen kann. Überdies konnte Weinland (1902) nachweisen, daß während des Hungerns kein irgendwie erheblicher Verlust an Fett (äther- löslicher Substanz) eintrat, weshalb auch aus diesem Grunde eine Ver- brennung des Fettes durch etwa von außen zugeführten Sauerstoff zu- nächst nicht wahrscheinlich ist. Immerhin ist es möglich, daß im Darm des Wirtes die Verhältnisse anders liegen als im Versuch, da geringe Mengen von Sauerstoff durch die Nahrung stets mitaufgenommen werden. Auffällig ist auch, daß das Fett der Cuticula unmittelbar anliegt und nach der Muskulatur zu abnimmt, so daß es also stets an der Stelle liegt, wo, falls Sauerstoff durch die Cuticula diffundiert, er zunächst auf das Fett träfe; es könnte das aber auch nur eine Wärmeschutzvorrichtung sein. Trotzdem aber scheint mir der Umstand, daß Weinland während des Hungers der Ascariden keinen Fettverlust nachweisen konnte, zu schwer wiegend, um solchen Vorstellungen größeren Raum zu gewähren. Ich hatte auf Grund der WEiNLANDSchen Untersuchungen zunächst keinen Anlaß, den Fettstoffwechsel mit in den Kreis meiner Untersuchungen zu ziehen, wurde auch zu spät auf die Möglichkeit, durch die von mir 35* 530 G. v. Kemnitz angewandte Methode, Fett und Glykogen gleichzeitig zu fixieren, auf- merksam. Sonst wäre es gewiß nicht ohne Interesse gewesen, die Be- ziehungen zwischen Fett und Glykogen während des Hungers weiter zu verfolgen. Wäre es aber nicht denkbar, daß Ascaris umgekehrt, auch das Fett wieder in Glykogen verwandeln könnte? Die Entstehung von Kohle- hydraten aus Fett ist aber eine Frage, deren Lösung bereits für das höhere Tier erhebliche Schwierigkeiten bietet, und über die bisher eine Einigung noch nicht erzielt werden konnte. Man ist wohl geneigt (Cremer 1902), (Röhmann 1908), (Abderhalden 1909) diese Frage zunächst offen zu lassen, da zurzeit kein Beweis für die Bildung von Kohlehydraten aus Fett für das Tier vorliegt. — Aus einer einfachen Betrachtung der allge- meinen Formeln der Fettsäure und der Zucker (Fettsäure = CnH2!102, Zucker = Cn H2n On) geht aber ohne weiteres hervor, daß zur Über- führung von Fett in Zucker wiederum erhebliche Mengen von Sauerstoff nötig sind, dessen Beschaffung zwar für den aeroben Organismus keine Schwierigkeit bedeutet, wohl aber für den anaeroben wie Ascaris. — Wie also diese Fettdepots dem Haushalt des Ascaris- Körpers nutzbar gemacht werden, ist eine Frage, die zurzeit noch unbeantwortet gelassen werden muß. Eine interessante Tatsache ergibt sich aber noch aus den mit- geteilten Beobachtungen. Betrachten wir nämlich den Vorgang der Bildung von Fett aus Zucker, bzw. Glykogen, der, wenn wir der Einfach- heit halber wieder nur die Stearinsäure in Rechnung setzen, nach folgen- dem Schema verläuft: 3 C6 H12 06 = C17 H35. COOH + 8 02, so sehen wir, daß dabei beträchtliche Mengen von Sauerstoff frei werden. Nun wissen wir ja, daß Ascaris ein anaerober Organismus ist. Es wäre also von größtem Interesse, wenn neben dem bei Ascaris bei weitem überwiegenden anoxybiotischen Abschnitt des intermediären Stoff- wechsels vielleicht noch ein kleinerer oxybiotischer Abschnitt eingefügt wäre. Man hätte sich dann vorzustellen, daß die Zellen des Ascaris- Körpers für gewisse Leistungen Sauerstoff benötigen und diesen auf die geschilderte Weise beschaffen, daß also in diesem Fall eine wirkliche »intramoleculare Atmung« stattfände. Anderseits wäre es auch denkbar, daß der frei gewordene Sauerstoff einfach nur von den Geweben fest- gehalten würde, um im Bedarfsfälle dazu zu dienen, das Fett zu Zucker zu oxydieren. Dann würde die Fettbildung so zu erklären sein, daß bei reichlicher Zufuhr von Kohlehydraten ein Teil derselben gewisser- maßen um «Platz zu sparen«, in Form von Fett angelagert würde, ähnlich Die Morpliologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 531 wie dies fürs höhere Tier gilt1). Hier liegt noch ein Rätsel im Stoffwechsel von Ascaris, dessen Lösung nur eine auf diesen Punkt gerichtete eigne Untersuchung bringen kann, bei der die physiologisch-chemische Methode Hand in Hand geht mit den Methoden der Zellforschung im besonderen der mikrochemischen. III. Stickstoffeinsparung durch Spermatozoenresorption des Uterusepithels bei Ascaris. Haben wir bisher versucht, in die Morphologie des Msmn.s-Stoff- wechsels hinsichtüch der Kohlehydrate und des Fettes näher einzudringen, so bleibt uns noch übrig, einige Worte über das Verhalten des Stick- stoffs zu sagen. Die Stickstoffbestimmungen Weinlands hatten, wie wir sahen, ergeben, daß die Ascariden beim Hunger nur minimale Mengen von Stick- stoff (11 — 15 mg per 100 g Tier und pro Tag) abgeben, wie wir ebenfalls sahen, können diese Mengen sehr wohl von den von Ehrlich (1909) be- schriebenen Degenerationen im Darmepithel herrühren und brauchen nicht etwa für bei der Muskelarbeit zersetztes Eiweiß in Anspruch ge- nommen werden. Es erhebt sich nun die Frage, ob Ascaris im er- wachsenen Zustand überhaupt stickstoffhaltige Substanz resorbiert. Die Frage ist auf morphologischem Wege schwer zu lösen. Im Darmepithel frischer Tiere konnte ich Vorgänge, die auf Eiweißresorption schließen ließen, nicht beobachten, wenn wir von einer eventuell als solcher zu deutenden Auffassung der Darm-)>Chromidialstränge« absehen. Dagegen kommt für weibliche Tiere eine Art der Aufnahme stickstoffhaltiger Substanz zur Beobachtung, die sicher weiter verbreitet ist, als man zunächst annehmen mag, nämlich die Resorption von nicht zur Befruch- tung gelangten Spermatozoen durch das Uterusepithel. — Bereits frühere Autoren hatten einen Teil der hier zu schildernden Vorgänge beobachtet, aber wohl falsch gedeutet. Scheben (1905) hatte beobachtet, daß die !) Anmerkung: Man darf hierbei allerdings nicht vergessen, daß — zum min- desten beim höheren Tier — die Bildung von Fett aus Kohlehydraten in andrer Weise verläuft. Hanriot drückte den Vorgang, unter der Annahme, daß das Fett ein Oleostearopalmitin ist, durch folgende Gleichung aus: 13 Cg H12 Og = C55 Hj04 Og + 23 C02 + 26 H2 0. Es wird also dabei C02 gebildet und kein Sauerstoff frei, d. h. der respiratorische Quotient zu gunsten von C02 verschoben. Demnach ist es denkbar, daß auch bei Ascaris der Vorgang in dieser Weise verläuft, obgleich die W EiNLANDschen C02- Bestimmungen für diese Annahme keine Unterlage bieten. 532 G. v. Kemnitz Spermatozoen den Zottenzellen des Uterusepithels oft rosettenförmig an- sitzen, (s. Schebens Fig. 44), oft auch in die Zottenzellen einwandern, um sie dann angeblich mit Reservestoffen prall gefüllt wieder zu ver- lassen. Marcus (1906) und Mayer (1908) haben den Vorgang nicht weiter verfolgt. Letzterer kommt jedoch bereits zu dem Schluß, daß die den zottenförmigen Fortsätzen des Uterusepithels anhaftenden Sper- mien ihren Glanzkörper sekundär verloren haben. Sie sind Degenerations- produkto von nicht zur Befruchtung gelangten Spermatozoen. — Ich konnte nun mit aller Sicherheit beobachten, daß die ScHEBENsehe Darstellung der Verhältnisse unrichtig ist, daß diese Zottenzellen nicht etwa den » Cytophoren «, die der Ernährung der Spermatozoen dienen und verschiedentlich beschrieben wurden (Korschelt und Heider1902), entsprechen, sondern daß im Gegenteil die Spermatozoen einer regelrechten Phagocytose durch das Uterusepithel anheimfallen. Die Spermatozoen gelangen in die durch die Zotten bedingten Falten der Uteruswandung. Die Zotten legen sich dann mit ihren freien Enden aneinander, so daß die Spermatozoen auf diese Weise eingeschlossen werden (Fig. 34, 35, 37). Nunmehr beginnt zunächst die Auflösung des feinwabigen Plasmas, in dem der Kern liegt, so daß es vorkommt, daß man in den Uterusfalten freie Spermatozoenkerne findet (Fig. 35, 37), daneben die Residua des Plasmas, sowie alle Übergänge zwischen noch intakten und fast ganz aufgelösten Glanzkörpern (Fig. 34, 35, 37). Es kommt aber auch vor, daß man innerhalb des Plasmas der Zottenzellen in Auflösung befindliche Glanzkörper findet (Fig. 34,36 a). Es scheint also nicht nur » extracellu- läre« Verdauung der Spermatozoen, sondern auch intracelluläre, wie wir sie z. B. bei allen Protozoen, Spongien und manchen Würmern sehen, Vorkommen zu können. Über den Mechanismus dieses Vörgangs geben vielleicht Bilder, wie Fig. 36a, b Aufschluß. An den freien Enden der Zottenzellen löst sich die Plasmahaut. Das Plasma fließt dann unter Bildung pseudopodienartiger Fortsätze vor (Fig. 36 a, b) und mag auf diese Weise wohl auch die Spermatozoen umfließen und aufnehmen, wie eine Amöbe das tut. Ähnliche Erscheinungen wurden bereits von A. Schneider (1866) und Scheben (1905) beobachtet, aber in der Weise gedeutet, daß diese Vorgänge eine Schleimsecretion vorstellen. Ich möchte die Möglichkeit dieser Deutung keineswegs in Abrede stellen, da den Uterusepithelzellen sicherlich auch secretorisclie Bedeutung zukommt, ihre phagocytäre Funktion ist aber jedenfalls sichergestellt. Wir sehen in diesem Verhalten prinzipiell das gleiche, wie es weiter oben auch für die Wandungszellen des Vas deferens geschildert wurde. Wie jene die »Zwi- schenkörperclien« resorbieren, nehmen hier die Zottenzellen die Sperma- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 533 tozoen auf. — Man bemerkt im Plasma der Zottenzellen häufig noch große Mengen stark lichtbrechender Körnchen von der Größe etwa eines Spermakerns (Fig. 34). Man könnte zunächst daran denken, daß sie Kernresidua gefressener Spermatozoen seien. Ihre große Menge scheint aber dieser Deutung nicht eben günstig. Ihre Bildung habe ich nicht weiter verfolgt; es ist aber sicher, daß sie nicht etwa ausgestoßenes Chro- matin der Kerne der Zottenzellen darstellen, da sich nicht die geringsten diesbezüglichen Beziehungen feststellen ließen. Es kann hier die Frage auftauchen, wie es möglich ist, daß, wenn die Uteruszellen die Spermatozoen tatsächlich verdauen, die Eier von dieser Verdauung verschont bleiben. Da ist es nun von Interesse, daß auch das in den Wirtsmagen und Darm eingeführte Mseans-Ei, bzw. das heran- wachsende Tier gegen die peptischen und tryptischen Wirkungen des Wirtsorganismus geschützt sein muß. In der Tat konnte Weinland (1902 b) das Vorhandensein eines Antipepsins und Antitrypsins bei Ascaris «fest- stellen. Dann aber ist klar, daß das Ei innerhalb des eignen Organismus vor dem Schicksal des Verdautwerdens sich durch solche Einrichtungen ebenfalls schützen kann1). D In einer soeben in Hft. 2, Bd. VI, des Aich. f. Zellforschung erscheinenden Arbeit von Romieu (1911) schildert Romieu die Spermiogenese von Ascaris megalo- cephala. Ich konnte zu meiner Freude feststellen, daß Romieu in fast allen den Punkten, in denen seine und meine Untersuchungen sich berühren, zu den gleichen Resultaten wie ich gelangt. So in der Frage der Glanzkörperbildung, der phagocytären Funktion der Uteruszellen und in einigen Punkten von untergeordneter Bedeutung. Nur in zwei Fragen kann ich nicht mit Romieu übereinstimmen. Romieu kommt am Schluß seiner Mitteüungen über die pliagocytäre Bedeutung der Zottenzellcn auf Grund seiner Beobachtung, daß, auch ohne daß die Spermatozoen jemals einen Kontakt mit den Zott Mizellen eingehen, Degeneration der Spermatozoen eintritt, zu der Anschauung, daß dies «semble indiquer l’absence d’une action digestive ou degenerative de la part de la cellule ä villosites ». Dieser Schluß ist mir ganz unverständlich, wo wir doch Müssen, daß bei Metazoen fast ausschließlich »extracelluläre« Verdauung vorkommt (Weinland, Handb. d. Biochemie, Bd. III, 2, 1910), also ein Kontakt der aufzu- nehmenden Nahrung mit den verdauenden und resorbierenden Zellen durchaus nicht nötig ist. Ja mir scheint eher der umgekehrte Schluß richtig. Weil die Spermatozoen auch ohne Kontakt mit den Uteruszellen degenerieren, muß man an eine verdauende Wirkung dieser Zellen denken. — Ferner kommt Romieu zu dem Schluß, daß der Glanz- körper «ne joue aucun röle actif dans la fecondation, ü disparait en jouant tout au plus un röle nutritif pour Pceuf». Ich glaube oben wahrscheinlich gemacht zu haben, daß wir dem Glanzkörper doch eine größere Bedeutung beimessen müssen. Allein schon seine große Masse und. der Umstand, daß er regelmäßig ganz mit ins Ei übernommen wird, im Verein mit den oben angeführten Beobachtungen, deutet darauf hin, daß er eine wichtigere Rolle spielt, als Romieu geneigt ist ihm zuzubilligen. 534 G. v. Kemnitz IV. Chromidialapparat, metachromatische Stränge und Kern. Es war klar, daß ich bei Verfolg der Stoffwechselmorphologie im Ascaris- Körper auf Schritt und Tritt jenen Bildungen begegnen mußte, die Goldschmidt (1905) unter dem Namen des »Chromidialapparats« beschrieben hatte. Es mußte auch mit zu meiner Aufgabe gehören, den Versuch zu machen, über Natur und Funktionen dieser Bildungen und ihren eventuellen Beziehungen zum Glykogen Aufschluß zu erhalten, zumal als von Vejdovsky (1907), besonders aber von Bilek (1909, 1910 a, b) der als gescheitert zu betrachtende Versuch unternommen wurde, jene Bildungen als .Kunstprodukte mißhandelter Stützfibrillen aufzufassen. Die Lehre vom Chromidialapparat der Metazoenzelle hat inzwischen eine größere Anzahl von Untersuchungen über diesen Gegenstand gezeitigt und es wird sich als notwendig erweisen, auf einen Teil dieser, ebenso wie auf die Anschauung jener Autoren, die die chromidiale Natur der fraglichen Bildung bestreiten, kurz einzugehen. — Ich werde dabei im folgenden für die Verhältnisse bei Ascaris den GoLDSCHMiDTSchen Terminus »Cliro- midialapparat « fallen lassen, da die betreffenden Strukturen diese Bezeich- nungen, wie wir weiter unten sehen werden, nicht verdienen; statt dessen habe ich nach dem Vorschläge Guilliermonds (1910), der auf Babes (1895) zurückgeht, und dem sich Erdmänn (1910) anschließt, den nichts indizierenden Ausdruck »metachromatische Stränge« gewählt. Im folgenden sind also die Bezeichnungen Chromidialapparat und meta- chromatische Stränge für die Verhältnisse bei Ascaris als Synonyma an- zusehen. a) Beschreibender Teil. “i aa) Die normale Form der Ausbildung der metachromatischen Stränge. In diesem Kapitel soll zunächst beschrieben werden, in welcher Weise man die von Goldschmidt als Chromidialapparat bezeichneten Strukturen im Ascans-Körper ausgebildet findet, wenn man frisch dem Wirtsdarm entnommene Tiere oder doch solche Tiere untersucht, die nicht mehr als einen Tag gehungert haben. Die Art und AVeise des Vorkommens jener Bildungen unter abnormen Verhältnissen, wie an- dauernder Hunger, elektrischer Reizung usw., sollen besonders besprochen werden. 1. Oesophagus. Bezüglich des Baues des Oesophagus verweise ich auf die oben ge- gebenen und die eingehenden Darstellungen K. C. Schneiders (1902) Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 535 und Gold Schmidts (1905). Wenn wir mit der Schilderung der Ver- hältnisse bei den Flächenzellen beginnen, so sehen wir um die Kerne dieser die bereits besprochene konzentrische Plasmazone. An diese schließt sich das fein wabige Plasma an. In diesen liegen nun jene Stränge in allen nur denklichen Windungen und Verschlingungen in den ver- schiedensten Stärken von feinen Fadenkörnchen bis zu dicken keulen- förmigen, deren Durchmesser etwa bis zu ein Viertel des Kerndurch- messers betragen kann, durcheinander (Fig. 48, Photos 11, 12, 13). Über die Art des Verlaufs der Stränge läßt sich folgendes sagen: Wenn die Flächenzelle, wie das häufig vorkommt, bruchsackartig in die lacunären Räume hineinhängt, oder gar von den übrigen Zellteilen abgeschnürt in einem solchen liegt (Fig. 48), dann scheint der Verlauf der Stränge völlig regellos zu sein. Anders, wenn die Flächenzelle bzw. deren Kern ihre Lage innerhalb der ganzen Bildungszelle bewahrt hat (Fig. 8 und Photos 11, 12, 13). Man gewinnt dann den Eindruck, daß wohl ein Teil der Stränge mehr oder weniger regellos in unmittelbarer Umgebung des Kernes hegt, daß aber ein andrer Teil der Zugrichtung der Muskelfibrillen folgend sich parallel zu letzteren anordnet. Wie denn überhaupt häufig zu bemerken ist, daß die metachromatischen Stränge die Muskelfibrillen auf weite Strecken begleiten. Wenn auch zugegeben werden muß, daß in der Umgebung des Kernes die Stränge am zahlreichsten sind, so muß doch betont werden, daß man einzelne von ihnen auch dicht an der inneren Cuticula oder in beträchtlicher Entfernung vom zugehörigen Flächenkern nach vorn oder hinten zu findet. Niemals aber kommt es vor, daß ein solcher Strang an der inneren Cuticula oder der äußeren Grenzlamelle inseriert. Die vollkommene Unabhängigkeit dieser Bildungen von irgend- welchen stützenden Elementen geht aus direkter Beobachtung beider Zeilbestandteile nebeneinander unmittelbar hervor (Fig. 8 und Photos 12, 13). Ich komme auf diesen Punkt noch weiter unten zurück. Was weiter die Färbbarkeit der Stränge mit Chromatinfarbstoffen betrifft, so kann ich nicht finden, daß »sie gewöhnlich denselben Farbton an- nehmen, wie das Chromatin«, wie Goldschmidt (1905) angibt. Bei WEiGERT-HEiDENHAiN-Färbung färbt sich das Chromatm der Kerne schwarzblau, die Stränge rötlich violett (Fig. 48). Nach Differenzierung mit van Gison erscheinen sie häufig fast rein gelb (Photo 11), gegen- über dem Blauschwarz des Chromatins. Doch schon gewöhnliche Dela- FiELD-Färbung läßt deutliche Differenzen in Farbton und Tiefe zwischen beiden erkennen. Goldschmidt (1905) selbst weist auf die differente Färbung beider Zellbestandteile nach Anwendung der Methode von Heidenhain mittels Hämatoxylin — chromosaurem Kali hin. Hervor- 536 G. v. Kemnitz ragend schöne Bilder liefert die BENDAsche Mitoehondrienfärbung und die Triacidfärbung nach Ehrlich. Bei ersterer nehmen die Stränge den bekannten blau-violetten Ton an (Photo 12), das Chromatin des Kernes zeigt blau-violette und braune Färbung. Ich habe die Methode des ferneren nicht mehr häufig angewandt, da sie den Übelstand besitzt, die heterogensten Zellbestandteile in völlig gleichem Ton zu färben. Ich komme unten hierauf noch zurück. Vortreffliche Bilder dagegen lieferte die Triacidfärbung. Hierbei zeigte das Kernchromatin einen braunen, schwach ins grünliche gehenden Ton, die Stränge dagegen nehmen eine dunkelblau-violette Färbung an (Photo 13). Man sieht, daß alle genannten Färbungen das gemeinsam haben, daß sie differente Färbung von Chromatin und metachromatischen Strängen zeigen. — Wie steht es nun mit der Eigenstruktur dieser Stränge? Goldschmidt (1905) beschrieb eingehend eine vacuolige Struktur, die durch Einlagerung schwächer färbbarer Substanz in die stark chromatische Grundmasse bedingt sein soll. Ich konnte zwar solche Bilder in genau der gleichen Weise wie Goldschmidt beobachten, merkwürdigerweise aber nur bei Sublimatfixation (Schaudinn) und da Goldschmidt anscheinend nur Sublimatmaterial verwandt hat, muß er selbstverständlich zu der Auf- fassung kommen, daß jene Struktur die normale ist. Dagegen konnte ich derartige Bilder nach Fixierung mit Carnoy, Benda oder Flemmjng niemals beobachten. Nach diesen Fixierungsmitteln erschienen die meta- chromatischen Stränge stets durchaus homogen (Fig. 8, 48 und Photos 11, 12). Ich bin also geneigt, entweder die eine oder die andre Form als Kunstprodukt anzusehen und da mir diese Struktur stets nur nach Sublimatfixation zu Gesicht kam, glaube ich die Bedingung für ihr Ent- stehen eben in letzteren Fixierungsmitteln sehen zu müssen. Gold- schmidt glaubte, daß die von ihm beobachtete vacuolige Struktur der Stränge als Zerfallsbilder aufzufassen seien. Da ich mich dieser Auf- fassung, wie gesagt, nicht anschließen kann, ist die Frage, ob sich Bilder, die auf Zerfall der Stränge deuten, überhaupt nicht finden lassen. In der Tat habe ich lange vergebens nach solchen gesucht und kann auch jetzt noch nicht sagen, ob ein solcher Zerfall sich morphologisch mit Sicherheit nachweisen läßt. In einigen wenigen Fällen glaube ich Zerfalls- erscheinungen beobachtet zu haben. Einen solchen stellt Fig. 48 dar. Man sieht in solchen Präparaten kristalloide Körper auftreten, von denen sich in einigen Fällen mit Sicherheit nachweisen läßt (Fig. 48), daß sie von den metachromatischen Strängen ihren Ursprung nehmen. Ich muß aber nochmals betonen, daß solche Bilder sehr selten sind. Nun ist für uns weiter von Interesse die Frage, ob die Stränge irgendwelche Be- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 537 Ziehungen zum Kern erkennen lassen. Bereits Goldschmidt (1905) gab ganz richtig an »ganz frei von ihnen (den Strängen) bleibt immer nur die konzentrisch geschichtete Zone um den Kern, falls sie vorhanden«. Diese soll nach Goldschmidt bei reichlicher Ausbildung der metachromatischen Stränge nie fehlen, verschwindet aber, wenn die Zellen nur wenig Stränge enthalten. Ich habe eine solche Gesetzmäßigkeit nicht beobachten können, fand vielmehr, daß diese Zone auch bei starker Ausbildung der Stränge fehlen kann. Sicher ist, daß sie bei Hungerzuständen verschwindet. Im übrigen ist ihr Vorkommen die Regel. Goldschmidt fand nun in Fällen, wo jene Zone fehlte, Beziehungen zwischen Kern und metachroma- tischen Strängen. Er sieht die Oberfläche der Kernmembran mit stark färbbaren Kügelchen, Chromatinpartikeln besetzt, kurz, glaubt hier Be- ziehungen der Art vor sich zu haben, daß die aus dem Kern ausgetretenen Chromatinpartikeln für die Bildung des »Chromidialapparats« verant- wortlich zu machen sind. Ich muß dem gegenüber betonen, daß ich keinen einzigen Fall beobachten konnte, in welchem man mit Sicherheit einen Chromatinaustritt hätte feststellen können. Wohl ist es auffällig, daß die metachromatischen Stränge meist besonders reichlich in der Um- gebung des Kernes auftreten. Das allein aber kann ihre karyogene Her- kunft unter keinen Umständen beweisen, zumal da auch die ungeheuren Mengen der Stränge, deren Masse nach oberflächlichen Schätzungen oft etwa das öOfache der des Kernes erreichen dürfte, eine Abstammung des Chromatins vom Kern in hohem Grade unwahrscheinlich machen. — Noch wenige Worte über die Verbreitung der besprochenen Bildungen im Oesophagus. Goldschmidt (1905) gibt an, daß ein »gänzliches Fehlen bei Ascaris lumbricoides normalerweise an guten Präparaten nie zu kon- statieren war«. Im Laufe der Untersuchungen kamen mir aber einige wenige Fälle zu Gesicht, bei denen in der Tat nichts von metachroma- tischen Strängen zu sehen war. Im übrigen konnte ich alle Übergänge von ganz schwacher bis zur stärksten Ausbildung beobachten. Wir werden auf diesen Punkt weiter unten noch näher eingehen. Eins bleibt aber hier noch zu besprechen, nämlich das Vorkommen der nietachromatischen Stränge in den Kantenzellen. Goldschmidt hat sie in diesen niemals beobachten können und meint, daß sie hier überhaupt nicht Vorkommen. Aber auch hier stellte sich im Laufe meiner Unter- suchungen heraus, daß sie in diesen Zellen doch, wenn auch sehr selten Vorkommen. Ich konnte sie in den Oesophagi von zwei Tieren beobachten. Fig. 28 stellt eine der drei letzten Kantenzellen nahe dem eaudalen Ende des Oesophagus dar. Ich bemerke, daß alle drei zusammengehörigen 538 G. v. Kemnitz Zellen dasselbe Verhalten zeigen. Man sieht die Stränge in der gewöhn- lichen Weise angeordnet nnd bemerkt gleichzeitig ihr merkwürdiges färberisches Verhalten (es handelt sich um gewöhnliche Delafield- Färbung). Während der Kern den bekannten blauvioletten Ton an- genommen hat, sind die metachromatischen Stränge rot gefärbt. — In dem zweiten beobachteten Fall handelt es sich um drei Kantenzellen aus dem vorderen Abschnitt des Oesophagus. Auch hier zeigen die drei zusammengehörigen Zellen genau dasselbe Verhalten (Fig. 32). Selbst- verständlich handelt es sich auch hier nicht etwa um irgendwelche Stütz- elemente, da Insertionen nicht vorhanden sind, die wurst- oder nudel- förmigen Stränge vielmehr wie auch sonst frei im Plasma liegen. 2. Muskulatur. aaa)TKörpermuskel zelle. In bezug auf die Häufigkeit des Vorkommens der metachromatischen Stränge innerhalb der Körpermuskelzellen stimme ich vollkommen mit Goldschmidt überein. Man bekommt in den meisten Fällen überhaupt nichts davon zu sehen. Nur vereinzelt treten Muskelzellen auf, in denen die Stränge zu finden sind und auch dann nur in unvergleichüch geringerer Zahl als in der Oesophagnsmusknlatur. Ich konnte in den Körpermuskel- zellen der mittleren Körperregion in keinem einzigen Fall auch nur eine einzige Spur der Stränge finden. In einigen Fällen dagegen fand ich sie in den Körpermuskelzellen der Kopf- und Schwanzregion, in letzterer besonders beim Männchen. Photo 1 zeigt die Verhältnisse bei einer Körpermuskelzelle der Kopfregion. Das Photogramm ist von einem Goldpräparat Prof. Goldschmidts angefertigt und zeigt deutlich die metachromatischen Stränge neben den Skeletfibrillen. Über die Art der Ausbildung ist nicht viel Neues zu sagen. Zahl und Volumen der Stränge sind, wie gesagt, bedeutend geringer als im Oesophagus, die Anordnung und das färberische Verhalten etwa wie dort. Einen Austritt von Chro- matin aus dem Kern oder irgendeine Andeutung, daß sich die metachro- matischen Stränge aus diesen bilden, habe ich auch hier nicht beobachten können, ebensowenig einen Zerfall oder vacuolige Struktur der Stränge. Erwähnt sei noch, daß es sich aus den gleichen Gründen wie beim Oeso- phagus auch hier nicht um eine Stützstruktur irgendwelcher Art handeln kann. bbb) Dilatator des Chylusdarms. Diese Muskelzellen zeichnen sich meist dadurch aus, daß in ihnen die metachromatischen Stränge weniger durch ihre Zahl als durch ihre Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 539 oft kolossale Größe auffallen. Fig. 50 zeigt eine solche Zelle; die enorme Größe einzelner Stränge im Vergleich mit den feinen, zum Teil mit ein- gezeichnetcn Stützfibrillen dürfte wohl jeden Zweifel darüber, daß es sich hier nicht um irgendwelche Stützelemente handelt, beseitigen. Photo 15 zeigt die gleichen Verhältnisse. Das Photogramm ist ebenfalls von einem (mit Hämatoxylin — chromsaurem Kaü gefärbten) Präparat Prof. Goldschmidts angefertigt und ist deshalb von Interesse, weil es das Präparat ist, nach welchem Goldschmidts (1905) Fig. 20 (Taf. III) gezeichnet wurde. Über Form, Verteilung im Zelleib, Färbbarkeit usw. ist dem oben über den Oesophagus Gesagten nichts hinzuzufügen. Eine nucleäre Herkunft der Stränge ist auch hier nicht zu beobachten, ebenso wenig konnte ich Degenerations- oder Zerfallserscheinungen bemerken. — Schließlich noch ein Wort über die ccc) Spicular- und Bursalmuskulatur , die bezüglich der metachromatischen Stränge nichts wesentlich Neues bilden. Alles was bisher über diese gesagt wurde, gilt auch hier, sodaß ich, um Wiederholungen zu vermeiden, auf weiteres verzichten kann. — Wir kämen damit zu dem 3. Darmepithel. Goldschmidt (1905) hat in seinen Untersuchungen über den Cliro- midialapparat der Ascaris- Zellen auch die einschlägigen Verhältnisse im Darmepithel untersucht und ist dabei zu dem Resultat gekommen, daß auch in diesen Zellen ein Chronudialapparat vorhanden ist, der sich in keinem wesentlichen Punkt von den von ihm als solchen aufgefaßten Bildungen der verschiedenen Muskelzellen unterscheiden. Auch Ehrlich (1909) kommt zu der gleichen Überzeugung, während Vejdovsky und Bilek, ersterer auf Grund seiner Befunde an Ascaris ensicaudata, letzterer an Ascaris lumbricoides auch hier glauben, die von Goldschmidt als Chro- midialapparat beschriebenen Zellbestandteile als Kunstprodukte miß- handelter Stützelemente betrachten zu müssen. Ich komme darauf noch weiter unten zurück, und will zunächst die eignen Befunde erörtern. Wenn wir dabei von Ascaris lumbricoides ausgehen, so kann bezüglich der Einzelheiten im Bau der Darmzellen auf die im Abschnitt über das Glykogen gegebene Darstellung verwiesen werden. Hinsichtlich der metachromatischen Stränge kann ich mich im wesentlichen den Schilde- rungen, die Goldschmidt (1905) und Ehrlich (1909) gegeben haben, anschließen. Unmittelbar an den Stäbchensaum angrenzend zeigen die Darmzellen häufig ein vacuoliges Plasma von anscheinend großer Dichte, 540 G. v. Kemnitz das baumartige Verästelungen centralwärts aussendet. Die baumartigen Verästelungen können bis fast in die Mitte der Zelle Vordringen (Fig. 41). Man trifft sie in allen nur möglichen Ausbildungen, selten scheinen sie ganz zu fehlen, die Regel ist eine schwächere Ausbildung, wie etwa in Fig. 12, 40. Man gewinnt den Eindruck, daß man es nicht etwa mit starren Bildungen zu tun hat, vielmehr in der lebenden Zelle hier eine zähflüssige Masse hegt, die durch die Einwirkung der Fixation noch im Moment der Bewegung erstarrt, wie etwa in Wasser gegossenes flüssiges Paraffin. Auf diese Zone der baumartigen Verästelungen folgt eine Zone, die häufig Brocken und Stränge von gleicher Beschaffenheit wie jene Verästelungen enthält (Fig. 40, 41). Man gewinnt den Eindruck, daß diese Brocken und Stränge in genetischem Zusammenhang mit der ersten Zone stehen, dergestalt, daß sich von den baumartigen Veräste- lungen die Enden ablösen, in ähnlicher Weise wie Tropfenbildung bei dickflüssigen Medien, von etwa der Konsistenz von Canadabalsam zu- stande kommt. Ähnliche Auffassungen über diesen Punkt haben übrigens auch Goldschmidt (1905) und Ehrlich (1909) geäußert. — Weiter nach dem Kern zu verschwinden die Brocken und Stränge allmählich, um in unmittelbarer Umgebung des Kernes ganz zu fehlen, dann treten aber in der Zone zwischen Kern und cuticularer Grenzlamelle häufig wieder Bildungen auf, die den beschriebenen ganz ähnlich sind (Fig. 38, 40, 41). Man hat auch hier wieder den Eindruck eines vacuoligen Plasmas von dichter Beschaffenheit, das zu Strangbildungen neigt (Fig. 40), aber nicht den Eindruck macht, als wenn es gleichfalls tropfenbildend wäre. Ich glaube, es kann nach der gegebenen Schilderung und den Abbildungen kein Zweifel darüber sein, daß wir es hier nicht mit Stützelementen zu tun haben. Der Umstand, daß diese Bildungen in ihrer Form so ungemein wechselnd sind, einmal ganz fehlen, dann wieder in mächtiger Ausbildung auftretend im Verein mit der Tatsache, daß man feine Stützfibrillen neben ihnen nachweisen kann, schließen eine solche Auffassung von vorn- herein aus. Welche dieser Bedeutungen kommt diesen Strukturen aber dann zu? Goldschmidt faßt auch sie wie erwähnt, als Chromidialapparat auf und homologisiert sie mit den in den Muskelzellen angetroffenen Bildungen. Doch gibt er selbst an, daß er eine nucleäre Abstammung der Strukturen nicht hat beobachten können. »Ein Punkt ist mir aller- dings hier nicht klar, das sind die Beziehungen zum Kern. Ein Heran- treten der Stränge an den Kern oder eine besonders dichte Gruppierung um den Kern kam nicht zur Beobachtung.« — Ehrlich (1909) kommt zu einem ähnlichen Resultat. Auch er konnte keinerlei Beziehungen zwischen Plasmastrukturen und Kern feststellen. Wenn er in seiner Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 541 Zusammenfassung doch zu dem Resultat kommt, »daß das Vorhanden- sein eines dreifachen Chromidialapparats in den Darmepithelzellen von Ascaris lumbricoides in allen Teilen bestätigt werden konnte«, so ist das wohl so zu verstehen, daß Ehrlich damit lediglich die VEjDovsKYSche Interpretation der GoLDSCHMiDTSchen Befunde zurückweisen will und sich an seine und Goldschmidts rein morphologische Beobachtungen hält. Ich kann obige Angaben über den Mangel genetischer Beziehungen zwischen metachromatischen Strängen und Kern nur bestätigen und muß nochmals mit besonderem Nachdruck darauf hinweisen, daß ich hier ebensowenig wie in den Muskelzellen jemals einen Chromatinaustritt beobachten konnte, der für die Bildung der metachromatischen Stränge verantwortlich gemacht werden könnte. Auch das Verhalten der frag- lichen Strukturen Farbstoffen gegenüber spricht nicht für nähere Be- ziehungen zum Kern. Zwar fingieren sie sich mit Chromatinfarbstoffen z. B. Delafield oder Weigert-Heidenhain ziemlich tief und ziemlich ähnlich wie das Kernchromatin, bei MALLORY-Färbung aber tritt ein ins Auge springender Unterschied zutage. Das Kernchromatin fingiert sich hier leuchtend rot, die metachromatischen Stränge aber blau, nur intensiver als das übrige Plasma (Fig. 40). Offenbar ist das Tinktions- vermögen jener Strukturen für Chromatinfarbstoffe nur durch ihr dicht gefügtes Plasma bedingt. Goldschmidt (1905) hat nun auch bei Ascaris megalocepliala Struk- turen im Darmepithel gefunden, die er mit den bei Ascaris lumbricoides beschriebenen zu identifizieren geneigt ist. Bereits K. C. Schneider (1902) beobachtete in den Darmzellen von Ascaris megalocephala große, stark färbbare Brocken im mittleren Teil der Zellen. Er hält sie, wie ich glaube mit Recht, für Nahrungsballen und bezeichnet sie als »Trophochondren«. Goldscieuidt dagegen möchte sie — allerdings mit einer gewissen Zu- rückhaltung — als Chromidialapparat in Anspruch nehmen. — Bei Unter- suchung von Ascaris megalocepliala bezüglich der Glykogenablagerungen fand ich, wie zu erwarten, in ähnlicher Weise wie bei Ascaris lumbricoides in vielen Fällen reichlich Glykogen im Darm. Da die Glykogenschollen und Brocken in genau derselben Gegend liegen wie jene von K. C. Schnei- der und Goldschmidt beschriebenen, aber verschieden aufgefaßten Zell- einschlüsse, so habe ich allen Grund zu der Annahme, daß es sich dabei entweder um Glykogen selbst oder doch um in unmittelbare Beziehung zu diesem stehende Zelleinschlüsse handelt, nicht aber um einen Chro- midialapparat im Sinne Goldschmidts. — Auf die Frage nach der Natur der bei Ascaris lumbricoides beobachteten Strukturen, sowie ihren Be- ziehungen zur Funktion soll weiter unten eingegangen werden. 542 G. v. Kemnitz 4. Drüsenzellen des Enddarms und Ovogonien. Der Enddarm von Ascaris wird beim Männchen von sechs Zellen, drei größeren dorsal und lateral und drei kleineren ventral gelegenen, ringförmig umgeben. Sie wmden von Voltzenlogel (1902) näher unter- sucht und von ihm als Drüsenzellen angesprochen. Der Schilderung Voltzenlogels habe ich nichts Neues hinzuzufügen und verweise deshalb auf sie. Von der drüsigen Natur der Zellen bin ich aber nicht überzeugt. Wohl trifft man verschiedenartiges Aussehen der Zellen, aber der gänz- liche Mangel eines Ausführgangs scheint doch der Annahme, daß es sich um Drüsenzellen handelt, nicht eben günstig. Ich bin dieser Frage nicht weiter nachgegangen, sondern habe mich darauf beschränkt, nach dem von Goldschmidt (1905) auch für diese Zellen beschriebenen Chromidial- apparat zu suchen, ohne daß ich dabei zu einem positiven Resultat ge- langt wäre. Ich konnte stets nur die von Goldschmidt beschriebene und in seiner Fig. 43 abgebildete fädige Struktur des Plasmas beobachten, nie aber jene Chromidialstränge. Freilich soll damit ihr Vorkommen nicht bestritten werden, da aber auch in dem von Goldschmidt beschrie- benen Fall eine nucleäre Abstammung jener Strukturen nicht sicherge- stellt werden konnte, ist die Frage für uns von keiner prinzipiellen Be- deutung. — Auch für die Ovogonien hat Goldschmidt (1905) einen in Form von Granulen auftretenden Chromidialapparat beschrieben. Ich konnte diese Granula mit der BENDAschen Methode besonders deutlich machen, bin aber von ihrer nucleären Natur nicht überzeugt. bb) Metachromatische Stränge und Organfunktion. Von der Annahme ausgehend, daß die von ihm in den Msmns-Zellen beobachteten Strukturen mit dem Funktionszustand wechseln, versuchte Goldschmidt die Lösung der Frage nach der Natur und Entstehung des »Chromidialapparats« auf experimentellem Wege zu lösen und zwar geschah das durch faradische und Alkoholreizung der Ascariden. Waren Beziehungen zwischen Muskeltätigkeit und Chromidialapparat vorhanden, so mußten diese durch solche Versuche eine Aufklärung erfahren. Ließ sich gar Neubildung des Chromidialapparats beweisen, so mußte sich die vermutete Entstehung aus dem Chromatin des Kernes mit aller nur wünschenswerten Genauigkeit verfolgen lassen. Wie Goldschmidt an- gibt, ist es ihm gelungen, durch einstündigen Tetanus eine bedeutende Vermehrung der Stränge in einzelnen Muskelzellen, nämlich den \ entral- muskelzellen des männlichen Hinterendes sowie den Retraktoren der Spiculae zu erreichen. — Als weiteres Reizmittel für die Ascariden diente Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 543 Goldschmidt Alkohol, da nach Goldschmidts Angaben Weinland be- obachtet hatte, daß die Ascariden bei Zusatz von alkoholischer Phenol- phtaleinlösung zur Kulturflüssigkeit in ungewöhnliche Erregung gerieten. »Sie schlangen sich wie wild durcheinander, bäumten sich auf und geberdeten sich wie toll. « Goldschmidt hielt die Tiere 3 Tage bei Körpertemperatur und setzte kleine Quantitäten Alkohol zu, da sich gezeigt hatte, daß dieser in den WEiNLANDSchen Versuchen das Reizmittel gewesen war. Nach östündigem Abarbeiten zeigte sich noch keinerlei Veränderung in dem Zustande des »Chromidialapparats«. Nach 26 Stunden dagegen ist er »annähernd verschwunden«. Nur noch einzelne Fäden sind sicht- bar — es handelt sich wieder um die Körpermuskelzellen des männlichen Hinterendes und die Spieularmuskeln — die oft Degenerationsbilder dar- bieten. Nach 3tägiger Abarbeitung der Tiere soll dann keine Spur eines Chromidialapparats mehr zu finden sein. Es war selbstverständlich, daß ich diese Versuche in der gleichen Weise wie Goldschmidt anstellen mußte, leider aber konnte ich keinen rechten Erfolg erzielen. Den Versuch durch elektrische Reizung einen starken Tetanus bei Ascaris zu erhalten, habe ich dreimal unter gütiger Hilfe von Professor Weinland angestellt in der Weise, daß wie in den GoLDSCHMiDTSc-hen Versuchen, dem Tiere Nadelelektroden eingestochen wurden, die in den beiden ersten Versuchen mit einem mittleren Induc- torium verbunden waren. In allen drei Versuchen wurden die Tiere je 1 Stunde der Reizung ausgesetzt, nach Beendigung des Versuchs und Prüfung ob noch am Leben — was in allen drei Versuchen der Fall war — wurden die Tiere in kleine Stücke zerschnitten und wie gewöhnlich in Carnoy fixiert. Bei den ersten beiden Versuchen war ein deutlicher Tetanus überhaupt nicht zu erreichen. Die Kontraktion des Tieres war nur geringfügig. Im dritten Fall wurde ein äußerst kräftiges Induc- torium benutzt und auf diese Weise ein deutlicher Tetanus erzielt. Das Tier verkürzte sich bei Schließung des Stromes um etwa ein Drittel bis zur Hälfte seiner Länge, um bei Öffnung wieder die normale Länge an- zunehmen. Die Prüfung der Verhältnisse des »Chromidialapparats« ergab in allen drei Versuchen, daß aber auch nicht die geringste Verände- rung eingetreten war, während Goldschmidt (ebenfalls unter Mitarbeit Weinlands) aus unbekannten Gründen glücklicher war. Geprüft wurden natürlich zunächst die Körpermuskelzellen des männlichen Hinterendes, in das die eine Elektrode eingeführt worden war, dann die Oesophagus- muskulatur und Körpermuskelzellen des Kopfes, der die andre Elektrode enthalten hatte, schließlich noch Körpermuskelzellen aus der mittleren Körperregion. Die Ventralmuskeln des männlichen Hinterendes ebenso Archiv f. Zellforschung. \1I. 36 544 G. v. Kemnitz wie die des Oesophagus zeigten die gewöhnliche Ausbildung der Stränge, die natürlich schon an sich beträchtlichen individuellen Schwankungen unterworfen ist. Die Muskelzellen der mittleren Körperregion, die, da sie normalerweise ausnahmslos frei von Chromidialsträngen sind, als einzig sicheres Objekt für die Beurteilung der Frage dienen konnten, ob durch die angestellten Versuche Neubildung des Chromidialapparats erfolgt oder nicht, erwiesen sich ohne Ausnahme als gänzlich frei von irgendeiner Bildung, die man als Chromidialstrang bezeichnen könnte. Daß auch alle übrigen untersuchten Zellen des Ascaris- Körpers wie Darm- zellen usw. nichts von einer in Beziehung zur Reizung stehenden Änderung der beschriebenen Strukturen zeigten, bedarf kaum mehr der Erwähnung. Das Ergebnis muß als absolut negativ bezeichnet werden. So blieb mir nur der Weg der Alkoholreizung. Ich verfuhr in der von Goldschmidt angegebenen Weise und setzte zur Kulturlösung kleine Mengen Alkohol zu, ohne daß die Würmer aber auch nur die geringste Spur der Erregung zeigten, der Versuch wurde mit dem gleichen negativen Erfolg, mit größeren oder kleineren Alkoholzugaben sechsmal wiederholt. Ich versuchte dann mit alkoholischer Phenolphtaleinlösung, da diese das gesuchte Reizmittel gewesen sein konnte, ohne den geringsten Erfolg zu erzielen. Ich versuchte es dann in drei Fällen mit dem Wurmabtreibe- mittel «Santonin«, von dem verschieden große Dosen zur Kulturlösung zugegeben wurden, ebenfalls ohne jeden Erfolg. Nachdem noch eine Reihe von Säuren und Laugen, deren Aufzählung mir erspart bleiben möge, ebenfalls ohne Resultat versucht worden waren, mußte ich die Versuche durch weitere Reizmittel, die Muskeltätigkeit der Ascariden zu erhöhen, als erfolglos aufgeben. Es ist mir dies Resultat ebenso wie Herrn Prof. Goldschmidt, vor dessen Augen ein Teil der Versuche aus- geführt wurde, völlig unerklärlich. Wodurch in dem von Goldschmidt angestellten, positiv ausgefallenen Versuch, der ja auf die diesbezüglichen Beobachtungen Weinlands zurückging, die Bedingung der Reizung ge- geben war, muß als ungelöstes Rätsel dahingestellt bleiben, sicher ist, daß das positive Resultat Goldschmidts zufällig erreicht wurde, die Bedingungen für ein Gelingen daher unbekannt sind. Die durch die von Goldschmidt ausgeführte Alkoholreizung erreichte Alteration des »Chromidialapparats« konnte also von mir nicht nachuntersucht werden. Ich muß aber von den weiter unten zu entwickelnden Gesichtspunkten aus mich der Auffassung zuneigen, daß auch hier die GoLDSCHMiDTSchen Ergebnisse weniger durch den Versuch als durch außerhalb desselben liegende individuelle Schwankungen erklärt werden müssen. Doch noch eine Frage bleibt hier zu beantworten, nämlich, ob bei Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 545 einem Organ, das unabhängig von künstlichen Reizzuständen es gestattet, seinen normalen durch verschiedene Größe der Funktionsintensität be- dingten Zustand mit der Ausbildung jenes »Chromidialapparats« Gold- schmieds zu vergleichen, sich Beziehungen zwischen Funktion und jenem feststellen lassen. Ein solches Organ ist der Darm. Wir haben oben gesehen, wie die Resorption, Aufstapelung und Weiterbeförderung der Kohlehydrate durch die Darmepithelzellen vor sich geht und es lag nahe auch zu untersuchen, ob die beschriebenen Plasmastrukturen in irgend- einem Zusammenhang mit der Resorption der Kohlehydrate stehen. Eine solche Beziehung besteht keineswegs, die beschriebenen Strukturen sind vielmehr gänzlich unabhängig von dem Glykogengehalt der Darmzellen und unterscheiden sich anscheinend auch in diesem Punkt von den ihnen gleichgesetzten Bildungen innerhalb der Muskel- zellen. Einige Beispiele mögen das erläutern. Die Fig. 40 und 41 zeigen mächtige Ausbildungen der metachromatischen Stränge der Darmzellen, obwohl ihr Glykogengehalt, wie Kontrollfärbungen mit Best lehren, nur etwa dem von Photo 7 und Fig. 11 entspricht. In dieser letztem wiederum sind die Strukturen nur in minimaler Ausbildung vorhanden. Sie fehlen völlig im mittleren Teil der Zellen und zwischen Kern und cuticularer Grenzlamelle. Der dem Stäbchensaum anhegende Teil der Zellen zeigt eine recht schwache Ausbildung, ähnlich verhalten sich die in Fig. 14 abgebildeten Zellen, von denen nur die kernhaltige Hälfte gezeichnet, deren Glykogengehalt etwas reichlicher ist. Fig. 12 zeigt starken Gly- kogengehalt der Zellen und stärkere Ausbildung der metachromatischen Stränge gegen das Darmlumen zu, völliges Fehlen dagegen zwischen Kern und Grenzlamelle sowie im mittleren Teil. Fig. 13 gibt einen Quer- schnitt durch den Darm nach zweimaliger Dextroseinjektion innerhalb zweier Tage wieder. Die Zellen sind mit Glykogen vollgepfropft, die metachromatischen Stränge nur schwach nach dem Darmlumen zu ent- wickelt. Die Fig. 38 und 39 a, b endlich stellen die kernhaltigen Hälften der Darmzellen zweier Tiere dar, die beide nur Spuren oder kein Glykogen enthalten. In einem Fall ist zwischen Kern und Grenzlamelle der »Chro- midialapparat« erhalten, im andern nicht. Aus diesen Beispielen geht zur Genüge hervor, daß bei der Aus- bildung der metachromatischen Stränge des Darmepithels keinerlei morpho- logisch sichtbar zu machende Beziehungen zur Aufnahme und Abgabe der Kohlehydrate bestehen. Auffällig ist allerdings, daß die in Rede stehenden Strukturen in ihrer Hauptmasse stets da zu finden sind, wo wir nach unsern früheren Auseinandersetzungen die leicht löslichen Kohle- hydrate vrie Zucker und Dextrine zu suchen haben. Ob dem aber eine 36* 546 G. v. Kemnitz tiefere Bedeutung zukommt, muß zum mindesten als zweifelhaft betrachtet werden, dagegen kann es nach den übereinstimmenden Beobachtungen von GoLDScroiiDT, Ehrlich und mir keinem Zweifel unterliegen, daß die fraglichen Bildungen eine funktionelle Struktur darstellen. Vielleicht stellen sie den morphologisch verfolgbaren Abschnitt einer Eiweißresorp- tion vor, eine Vorstellung, die mancherlei für sich hat. Wie bereits er- wähnt, sind die im mittleren Teil der Zellen enthaltenen Brocken und Stränge anscheinend auf Tropfenbildung seitens der dem Stäbchensaum anliegenden Massen zurückzuführen. Es wäre also sehr wohl denkbar, daß wir es hier mit totem Nahrungseiweiß zu tun haben, das in dieser Weise dem lebenden Protoplasma zugeführt würde. Ich bin mir wohl bewußt, daß einer solchen Interpretation mancherlei Schwierigkeiten erwachsen, immerhin habe ich sie als denkbar hier vorgebracht, da wie auch Gur- witscii (1904) betont, unsre Kenntnisse über die Morphologie der Eiweiß- resorption alles zu wünschen übrig lassen. cc) Beziehungen zwischen metachromatischen Strängen und Glykogen bei Ascaris. Wir sind eben auf die Beziehungen zwischen metachromatischen Strängen und Glykogengehalt des Darmes eingegangen und wollen nun die betreffenden Verhältnisse für die übrigen Organe im Zusammenhänge besprechen. — Es war mir darum zu tun, durch die erwähnten Keizver- suche das Glykogen schneller als dies durch Hunger möglich, zum Schwin- den zu bringen, um dadurch zu ermitteln, ob gewisse Beziehungen, die zwischen Glykogengehalt und metachromatischen Strängen der Muskel- zellen zu bestehen scheinen, sich näher verfolgen ließen. Mit welchem Erfolg dies geschah, werden wir bald sehen und wollen zunächst die Be- ziehungen zwischen Glykogen und metachromatischen Strängen 1. bei guter Ernährung betrachten. Es war mir aufgefallen, daß sich in manchen Fällen feststellen ließ, daß die Ausbildung der metachromatischen Stränge der Oesophagus- muskelzellen, die ich wegen der Klarheit in der Ausbildung jener Struk- turen besonders berücksichtigte, mit dem Glykogengehalt schwankte. Es zeigte sich, daß, wenn die Muskelzellen viel Glykogen enthielten, die metachromatischen Stränge entweder gar nicht oder nur in schwacher Ausbildung vorhanden waren. Fig. 6 zeigt z. B. eine solche Zelle, in der nicht eine Spur von jenen Plasmastrukturen zu beobachten ist, dagegen enthält sie reichlich Glykogen. Von solchem vollständigen Fehlen, Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 547 das allerdings, wie schon oben bemerkt, selten zur Beobachtung kommt, bis zur mächtigsten Ausbildung, wie z. B. auf Photos 11, 12,13 undFig. 48, gibt es nun alle Übergänge. Nun könnte man meinen, daß durch die starken Glykogenanhäufungen die metachromatischen Stränge nur ver- deckt würden, dazu ist zunächst zn bemerken, daß man eben auch Zellen findet, in denen trotz relativ reichlichem Glykogengehalt metachromatische Stränge Vorkommen (Fig. 30) und dann sehr wohl sichtbar zu machen sind. Um aber einem solchen Einwand den Boden zu entziehen, habe ich Tiere, die nach unmittelbarer Entnahme aus dem Wirtsdarm fixiert wurden, zum Teil nach Best auf Glykogen, zum Teil nach Weigert- Heidenhain-van Gieson auf metachromatische Stränge hin gefärbt, dabei ergab sich, daß in der Tat bei ^ Tieren von nachweislich reichem Glykogengehalt jene Stränge zum Teil gänzlich fehlten, zum Teil nur relativ schwach ausgebildet waren. Nun darf freilich nicht verhehlt werden, daß ich auch in Tieren von reichlichem Glykogengehalt Zellen fand, in denen die fraglichen Strukturen in großer Zahl und Mächtigkeit vorhanden waren, so daß aus solchen Befunden allein eine Beziprozität im Auftreten von metachromatischen Strängen und Glykogen in den Oesophagusmuskelzellen mit Sicherheit nicht abgeleitet werden kann. Viel deutlicher traten derartige Beziehungen in den Körpermuskelzellen des Kopfes und Schwanzes zutage. Ich konnte hier fast regelmäßig nur dann metachromatische Stränge auf finden, wenn die betreffenden Muskelzellen sich arm oder frei von Glykogen erwiesen (Fig. 27). Ent- hielten dagegen die Zellen Glykogen, wie besonders deutlich an denen der mittleren Körperregion zu sehen ist, die stets stark glykogenhaltig sind, so fehlten hier ausnahmslos die metachromatischen Stränge. — Doch bei allen solchen Beobachtungen ist mit einem Faktor zu rechnen, der, wie wir oben bereits sahen, wahrscheinlich auch von Goldschmidt nicht genügend berücksichtigt worden ist, nämlich die individuellen Schwankungen. Daß diese tatsächlich in hohem Maße vorhanden sind, davon konnte ich mich bei der Durchsuchung einer großen Anzahl von Tieren überzeugen. Nur der Weg des Versuchs konnte hier eine Ent- scheidung bringen, es war daher zunächst festzustellen, wie sich die Verhältnisse 2. während des Hungerns gestalteten. Wir haben oben gesehen, auf welche Art während des Hungerns das Glykogen verbraucht wird und wollen nun verfolgen, ob und in welcher Weise sich dabei Änderungen in der Ausbildung der metachromatischen Stränge zu erkennen geben. Auf die während des Hungerns auftretenden 548 G. v. Kemnitz charakteristischen Kernveränderungen brauchen wir dabei nicht mehr einzugehen, da sie bereits oben besprochen wurden. Von Interesse ist nur noch, daß das Chromatin des Kernes gegen Ende des Hungerns stark sauer reagieren muß, da es bei DELAFiELD-Färbung einen rötlichen Ton annimmt (Fig. 8). — Wenn wir nochmals einen Blick auf die Fig. 6 und 29 werfen, die von Tieren mit reichlichem Glykogengehalt stammen, so fällt auf, daß die metachromatischen Stränge bereits am 2. Hungertage zugenommen haben, wie Fig. 7 zeigt. Am 3. und 4. Hungertage sind die Verhältnisse etwa wie in Textfig. C und E abgebildet, in welcher übrigens nur die in unmittelbarer Umgebung des Kernes liegenden Stränge wiedergegeben sind. Am 5. Hungertage resultiert dann ein Bild, wie es Fig. 8 wiedergibt. Wenn also wirklich, wie es den Anschein hat, die Menge der meta- chromatischen Stränge während des Hungerns zunimmt, so erhebt sich die Frage, ob die Art und Weise der Neubildung verfolgt werden kann. Ich habe bei den Hungertieren auch nicht den geringsten Anhaltspunkt finden können, wie die Neubildung erfolgt, dagegen ließ sich gerade bei den Hungertieren mit aller Sicherheit feststellen, daß die metachromati- schen Stränge jedenfalls nicht vom Kernchromatin aus gebildet werden. Wir sahen, daß jene konzentrische Plasmazone um den Kern sich während des Hungerns verliert, daß die Kernmembran undeutlich wird, um schließ- lich häufig ganz zu verschwinden, daß der Kern pseudopodienartige Fortsätze aussendet und so seine Oberfläche erheblich vergrößert. Diese Umstände müßten, falls die Neubildung der metachromatischen Stränge vom Kern ausgeht, die Beobachtung einer Chromatinabgabe seitens des letzteren außerordentlich erleichtern. Trotzdem konnte ich in keinem einzigen Fall eine solche feststellen. Die Neubildung der metachromatischen Stränge erfolgt nicht vom Kern aus, sie muß auf andre Weise vor sich gehen, wie das geschieht, darüber können vielleicht Beobachtungen an Tieren, die reichlich Glykogen enthalten, Aufschluß geben. Fig. 30 stellt eine Flächenmuskelzelle aus dem Oesophagus von Ascaris lumbricoid.es dar. Das Präparat läßt auf den ersten Blick fast gar nichts von meta- chromatischen Strängen erkennen; erst bei genauem Zusehen sieht man sehr undeutlich konturierte Flecken und Stränge, die sich mit Delafield schwach gefärbt haben. Über ihre Identität mit den metachromatischen Strängen kann kein Zweifel bestehen, sie machen einen verquollenen, verwaschenen Eindruck, der durch die undeutliche Konturierung noch erhöht wird. Einige Stränge, — besonders die quer getroffenen zeigen das — scheinen in länglichen Vac-uolen zu liegen, die sich der Form der Stränge anpassen. Das ganze Bild macht den Eindruck, als wenn hier Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 549 entweder Neubildung oder Auflösung der metachromatischen Stränge vorläge. Noch mehr aber bekommt man diesen Eindruck bei Betrachtung der Fig. 29, die eine Flächenmuskelzelle aus einem reichlich Glykogen enthaltenden Oesophagus von Ascaris megalocephala darstellt. Es sind entsprechend dem reichlichen Glykogengehalt nur ganz wenig meta- chromatische Stränge vorhanden, die ebenfalls zum größten Teil in Va- cuolen liegen. — Auf den Umstand, daß den Strängen fast durchgehend eine Art Mantel von Glykogenkörnchen aufliegt, möchte ich weniger Wert legen, da dies vielleicht nur Produkt der Glykogenausfällung ist. — - Nun trifft man aber eine ganze Keihe von Vacuolen, die in ihrem Inneren keine metachromatischen Stränge besitzen. Es fragt sich nun, ob wir es hier mit Auflösungs- oder Neubildungserscheinungen der Stränge zu tun haben. Ich vermag einen definitiven Entscheid hierüber nicht zu geben, man kann ebenso gut annehmen, daß die Vacuolen durch Ver- flüssigung der metachromatischen Stränge entstanden sind, wie umge- kehrt, daß jene aus dem flüssigen Vacuoleninhalt herausgebildet werden, etwa wie ein Kristall aus der Mutterlauge auskristallisiert. — Ich will, wie gesagt, nicht darüber entscheiden, welche Annahme die wahrschein- lichere ist und habe diese Verhältnisse nur deshalb eingehender be- sprochen, weil derartige Bilder die einzigen sind, die über die in vermut- lichem Zusammenhang mit dem Glykogengehalt stehenden Neubildungs- und Zerfallserscheinungen der metachromatischen Stränge Aufschluß zu geben vermögen. Trotzdem in einer Anzahl von Fällen eine Reziprozität zwischen Glykogengehalt und Zahl der nietachromatischen Stränge mit ziemlicher Sicherheit festgestellt werden konnte, ließ sich gerade bei den Oesophagus- muskelzellen der individuelle Faktor nicht mit genügender Sicherheit ausschalten, hierfür waren wieder die Körpermuskelzellen das geeignetere Objekt. Da zeigte sich auch in der Tat, daß bei den Körpermuskelzellen der Kopfregion eine auffallende Beziehung zwischen Glykogengehalt und metachromatischen Strängen bestand. Während ich die Stränge bei reichlichem Glykogengehalt niemals beobachten konnte, traten in gly- kogenfreien Markbeuteln solche auf. Fig. 27 zeigt eine solche Zelle am 2. Hungertag. — Nun haben wir oben gesehen, daß es selbst nach ßtägiger Hungerperiode nicht gelang, die Markbeutel der Muskelzellen aus der mittleren Körperregion glykogenfrei zu machen. In Übereinstimmung damit habe ich in keinem einzigen Falle innerhalb solcher Zellen auch nur eine Spur von metachromatischen Strängen gefunden. — Es war deshalb von besonderem Interesse zu versuchen, ob es 550 G. v. Kemnitz 3. bei Reizung gelingt, die Körpermuskelzellen der mittleren Körperregion glykogenfrei zu machen und dann zu ermitteln, ob nunmehr in diesen metachromatische Stränge auftreten. Ein positives Ergebnis in dieser Hinsicht hätte natür- lich einen vollgültigen Beweis für die vermutliche Reziprozität zwischen Glykogen und den Strängen bedeutet. Indessen führte auch hier die faradische Reizung nicht zu dem gewünschten Resultat. Eine nur irgend- wie ins Gewicht fallende Verminderung des Glykogengehalts der Körper- muskelzellen konnte ebensowenig erreicht werden, wie Neubildung von metachromatischen Strängen und die an und für sich in ihrem Gehalt an Glykogen wie an metachromatischen Strängen Hel zu sehr wech- selnde Muskulatur des männlichen Hinterendes, konnte, wie schon oben betont, für solche Versuche nicht in Betracht kommen. Das völlig negative Ergebnis der Alkoholreizung fand schon Erwähnung. So blieb nur noch ein Weg zur Prüfung der Frage offen, nämlich der, zu ermitteln, ob 4. nach Dextroseinjektion während des Hungerns, die, wie wir sahen, zu beträchtlicher Ersparnis, ja Neubildung von Glykogen während des Hungerns führt, auch ent- sprechende Änderungen im Auftreten der metachromatischen Stränge zu beobachten sind. Es liegt auf der Hand, daß, wenn man während des Hungerns der Tiere täglich eine Dextroseinjektion vornimmt, bereits am 2. Tage, an dem unter gewöhnlichen Verhältnissen schon eine erheb- liche Menge von metachromatischen Strängen vorhanden wäre, ent- weder keine oder nur geringe Mengen von solchen auftreten dürften. Ich konnte etwas derartiges in der Tat beobachten. Wenn man die Fig. 7 einer Oesophagusfläclienmuskelzelle von einem Tier, das 36 Stunden gehungert hat — auf welcher die Hauptmasse der Stränge zufällig quer getroffen ist — mit den Fig. 9 und 10 vergleicht, die von einem Tier stam- men, das zweimal während einer etwa 48stündigen Hungerperiode mit Dextroselösung injiziert wurde und das dementsprechend einen starken Glykogenansatz erkennen ließ, so ist der Unterschied ins Auge springend. Namentlich ein Vergleich der Fig. 7 und 9 zeigt den Unterschied sehr deutlich. Fig. 10 ist deshalb von besonderem Interesse, weil sie zeigt, daß hier die sämtlich quer getroffenen metachromatischen Stränge eine auffallend starke Tingierung durch die BestscIic Glykogenfärbung erhalten haben — was übrigens nicht nur bei dieser Zelle, sondern sowohl bei den beiden andern mit ihr auf gleicher Höhe liegenden sowie einer Anzahl weiterer der Fall ist. Die Stellen, an denen sonst die homogenen meta- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 551 chromatischen Stränge hegen, sind hier von stark vacuolisierten Körpern eingenommen, die den Eindruck des Zerfalls, der Auflösung machen und sich bei der BESTSchen Carminglykogenfärbung nach vorausgegan- gener DELAFiELD-Färbung intensiv rot tingieren. Die Kerne zeigen hier eine etwas geringere Pseudopodienbildung als die etwas weiter caudal liegenden, von denen einer in Fig. 9 dargestellt ist. Diese Zelle zeigt zwar noch einige metachromatische Stränge, indessen steht ihre Zahl in gar keinem Verhältnis zu der nach 48stündigem Hungern zu erwartenden Menge. Schließlich sei noch erwähnt, daß in der Regel festgestellt werden konnte, daß bei reichlichem Glykogengehalt sich die vorhandenen meta- chromatischen Stränge mit Chromatinfarbstoffen schwächer färbten als bei schwachem oder mangelndem Glykogengehalt. So glaube ich zu der Annahme berechtigt, daß in der Tat Beziehungen zwischen metachromatischen Strängen und Glykogen vorhanden sind, welcher Art diese sein können, soll weiter unten noch erörtert werden. Ich möchte aber hier schon darauf hinweisen, daß ich mir in der Ver- wertung solcher Ergebnisse die größte Reserve auferlegen möchte. — Nur einen Einwand, der hier vielleicht gemacht werden könnte, möchte ich vorweg nehmen, nämlich den, daß solche Ergebnisse eventuell auf ungleich lange oder ungleichmäßige Färbung zurückgeführt werden könn- ten; dazu muß ich bemerken, daß ich die Objektträger immer zu je 10 auf ein Gestell gebracht und zusammen nach Zeit gefärbt und differenziert habe. dd) Mikrochemisches Verhalten der metachromatischen Stränge. Nachdem sich im Lauf der Untersuchungen bereits mit ziemlicher Sicherheit ergeben hatte, daß für die metachromatischen Stränge der Ascaris- Zellen eine nucleäre Natur nicht zu erweisen war, galt es auch auf mikrochemischem Wege den Beweis zu erbringen, daß der Kern sich verschiedenen Reagenzien gegenüber anders verhält als die metachroma- tischen Stränge. Ich habe bereits erwähnt, daß diese sich gewöhnlich anders färben als das Chromatin. Bei Weigert-Heidenhain z. B. Chro- matin schwarzblau, metachromatische Stränge rötlich-violett (Fig. 48). Bei nachträglicher Differenzierung mit van Gieson werden sie häufig- rein gelb (Photo 11). Die Triacidfärbung färbt die Stränge dunkel- blau-violett, das Chromatin grünlich-braun (Photo 13). Bei gewöhn- licher DELAFiELD-Färbung färben sich die Stränge stets viel blasser als das Chromatin. Schon Goldschmidt stellte fest, daß bei der Chrom- Hämatoxylinmethode nach Heidenhain die Stränge stahlblau, das Chromatin mehr grau gefärbt wird. — Das gänzlich differente Verhalten der nietachromatischen Stränge der Darmzellen gegenüber dem Kern 552 G. v. Kemnitz bei MALLORY-Färbung wurde schon oben erwähnt, bei den Strängen der Oesophagusmuskelzellen, die, wie wir- oben sahen, sich von denen der Darmzellen wesentlich unterscheiden, führte die MALLORY-Färbung zu keiner genügend differenten Tingierung von Chromatin und metachromati- schen Strängen. — Trotzdem schien es geraten, nach Mitteln zu suchen, die unabhängig vom färberischen Verhalten es gestatten, etwa bestehende chemische Unterschiede zwischen Chromatin und metachromatischen Textfig. C. Flächenrauskelzelle des Oesophagus mit metachromatischen Strängen vor Behandlung mit 35% h'OH. Strängen aufzudecken. Als nächsthegendes Mittel kam Prüfung der Lösungsverhältnisse beider Substanzen in Säuren und Laugen in Betracht, die mit Delafield oder Weigert-Heidenhain gefärbten Schnitte wurden mit Salz-, Salpeter- und Schwefelsäure behandelt, ohne daß hierbei sich jedoch besondere Differenzen zwischen Cliromatin und den Strängen er- gaben. Dagegen führte Behandlung mit 35%iger Kalilauge zu dem ganz eindeutigen Resultat, daß die metachromatischen Stränge gelöst wurden, das Chromatin des Kernes dagegen völlig intakt büeb (Textfig. C u. D). Als zur mikrochemischen Differenzialanalyse ferner geeignet erwies sich die Methode der künstlichen Verdauung, diese wurde mit Pepsin und Trypsin vorgenommen. Zur Pepsinverdauung diente das Pepsin Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 553 puriss. von Grübler in 0,5%iger Lösung, die 0,4% Salzsäure enthielt. Die Trypsinverdauung erfolgte mit dem Pancreatin pur. activum von der »Rhenania«, Aachen, in einer 0,5 — 0,6%igen Lösung, der einige Tropfen Sodalösung bis zur schwach alkalischen Reaktion zugesetzt wurden. Von der verdauenden Kraft der verwandten Lösungen überzeugte ich mich stets durch Kontrollversuche mit Fibrinflocken, die im Thermostat bei 37° leicht gelöst wurden. Die Verdauung der Schnitte winde bei Textfig. D. Flächenmuskelzelle des Oesophagus mit metachromatisehen Strängen nach Behandlung mit 35°/o KOH. 37° vorgenommen und unter dem Mikroskop kontrolliert. Durch Färbung mit Delafield oder Weigert-Heidenhaln überzeugte ich mich zu- nächst von der Anwesenheit der metachromatischen Stränge. Die Präparate wurden hierauf gezeichnet und dann der Verdauung unter- worfen. Es zeigte sich jedoch, daß die Pepsinverdauung allein ebenso- wenig zu einem sicheren Resultat führte, wie die Trypsinverdauung. Chromatin und metachromatische Stränge erwiesen sich als fast gleich resistent gegenüber beiden Fermenten. — Bei diesen Versuchen ergab sich übrigens ein merkwürdiges Verhalten der mit Delafield gefärbten Schnitte gegenüber dem Trypsin. Während nämlich bei Pepsinverdauung 554 G. v. Kemnitz durch die Salzsäure die Färbung rasch extrahiert wird, ist das bei Trypsin natürlich nicht der Fall. Bei andauernder Pepsinbehandlung wird nun innerhalb weniger Stunden der größte Teil der Schnitte verdaut. Anders bei Trypsin. Ich habe mit Delafield gefärbte Schnitte auf dem Objekt- Textfig. E. Flächenmuskelzelle des Oesophagus mit metachromatischen Strängen vor Verdauung mit Pepsin-Trypsin. träger 5 Tage in Trypsinlösung bei 37° gehalten, ohne daß auch nur die geringste Lösung zu bemerken war. Extrahiert man dagegen die Färbung mit Salzsäure und bringt dann in Trypsin, so erfolgt die Lösung des größten Teiles der Schnitte ebenso rasch wie bei Pepsin. Es ist also kein Zweifel darüber möglich, daß die Färbung der Schnitte ihre Angreifbar- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 555 keit gegenüber Trypsin zum mindesten ganz bedeutend herabgesetzt, wenn nicht völlig aufgehoben hat, eine Tatsache, die für die Theorie der Fär- bung gewiß nicht ohne Interesse ist. Nachdem sich also gezeigt hatte, daß Pepsin und Trypsin allein Textfig. F. Fläclienrauskelzelle des Oesophagus mit metachromatischen Strängen nach Verdauung mit Pepsin-Trypsin. angewandt nicht zu brauchbaren Resultaten führten, kombinierte ich beide Methoden. Unter dem Mikroskop wurde bei 37° einige Zeit mit Pepsin angedaut, dann vorsichtig mit schwach alkalischem Wasser ge- waschen und hierauf die Verdauung mit Trypsin zu Ende gebracht. Auf diese Weise wird also der Prozeß der Eiweißspaltung in einer Weise durch- gefiihrt, der dem sich im Verdauungstractus des höheren Tieres abspielen- 556 G. v. Kemnitz den völlig analog ist. — Das Resultat war durchaus eindeutig. Es ge- lang durch entsprechende Änderung in der Dauer der Einwirkung beider Fermente Kerne und die übrigen Zellbestandteile völlig intakt zu erhalten und nur die nietachromatischen Stränge zur Lösung zu bringen. Die beistehenden Textfig. E und F mögen die so erhaltenen Bilder illustrieren. Damit war erwiesen, daß Chromatin des Kernes und metachromatische Stränge sich in ihrem mikrochemischen Verhalten prinzipiell unterscheiden. In diesem Zusammenhang seien schließlich noch einige Versuche erwähnt, die zu dem gleichen Zweck angestellt waren, wie die soeben besprochenen. — An Alkoholmaterial und Gefrierschnitten wurde die Methylgrün-Essigsäuretinktion nach Carno y angewandt, die nach Fischer (1899) »mit einem Schein von Berechtigung« als Kernfärbemittel zu be- zeichnen ist. Das Resultat war, daß in durch den Oesophagus geführten Schnitten die innere euticulare Auskleidung stark grün gefärbt wurde, Kerne und nietachromatische Stränge dagegen sich überhaupt nicht färbten. Ich kann daher Lee und Mayer (1907) nicht beipflichten, die dies Verfahren als »scharfes Farbreagenz auf Chromatin« bezeichnen. Auch intravitale Färbungen mit Methylgrün und Neutralrot führten zu keinem Resultat, ebensowenig wie der von Macallum (1908) angegebene Phosphornachweis. Ich habe trotz wiederholter Versuche, bei denen ich mich genau an die von Macallum gegebenen Vorschriften hielt, weder im Kern noch den metachromatischen Strängen jemals eine Phosphor- reaktion erhalten können. Nicht viel besser ging es mir mit dem Eisen- nachweis nach Macallum. Auch hier konnte ich zu keiner präzisen Reaktion gelangen. Nur in einem Falle erhielt ich eine diffuse Färbung von Berliner Blau, die aber keinerlei Schlüsse darüber zuließ, an welchen Zellbestandteil das Eisen geknüpft ist. — Schließlich sei noch erwähnt, daß auch die von Ehrlich (1885) angegebene Methode der Bildung von Indophenol in lebenden Geweben nach Injektion äquimolecularer Lö- sungen von u-Naphtol und Paraphenylendiamin zur Anwendung gelangte. Es war nämlich gerade mit Rücksicht auf die von Loeb (1899) vertretene Anschauung, daß der Kern das Oxydationsorgan der Zelle sei, von Interesse, ob sich etwa bei Ascaris eine Sonderung des Kernes in einen etwaigen Oxydationsprozesse und einen die übrigen Leistungen der Zelle vermit- telnden Teil vollzogen hätte, als deren einer dann die metachromatischen Stränge zu betrachten seien. Die anoxybiotische Lebensweise von Ascaris machte ja von vornherein die Übertragung der LoEBsehen Vorstellung von der Rolle des Kernes auf die Verhältnisse bei Ascaris nicht eben wahrscheinlich, immerhin schien es von Interesse, eine Prüfung in dieser Richtung vorzunehmen. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 557 Ehrlich (1885) fand, daß die an sieh farblosen Lösungen von «- Naphtol und Praraphenylendiamin bei Anwesenheit von Sauerstoff unter Wasseraustritt einen blauen Farbstoff, das Indophenol (Naphtolblau), bilden: C6 H4 (NH2)2 + C10 H7. OH+ 02 = C10 H5 OH— C6 H4 (NH2) + 2 H20. Ehrlich stellte fest — Spitzer (1895) und Röhmann und Spitzer (1895) haben das Verfahren weiter untersucht, — daß in einer Mischung äqui- molecularer Lösungen beider Substanzen von geringer Konzentration die Bildung des Indophenol unter dem Einfluß des Sauerstoffs der Luft, wenn auch sehr langsam vor sich geht. Bringt man aber lebendes Gewebe in die Mischung, so erfolgte die Bläuung fast momentan. Ehrlich konnte durch Injektion solcher Lösungen in Kaninchen die Indophenolbildung in den Geweben deutlich verfolgen. R. S. Lillie (1902) hat dann die Methode zur Prüfung der LoEBSchen Theorie der Kernfunktion verwandt, indem er verschiedene Organe des Frosches mit den genannten Lösungen behandelte und untersuchte, ob die Bläuung innerhalb der Zellen gleich- mäßig erfolgte oder ob sie in der Nähe des Kernes besonders stark auf- tritt. In der Tat fand nun Lillie, daß in Leber- und Nierenzellen, sowie roten Blutkörperchen die vitale Indiplienolsynthese fast ausschließlich in unmittelbarer Umgebung des Kernes stattfand, während peripher die Bläuung nur schwach auftrat oder fehlte. Lillie schließt daraus, daß in vielen Geweben der Kern als Organ zu betrachten sei, das der Akti- vierung des Sauerstoffs diene. Ich habe bei Ascaris in der gleichen Weise wie Lillie frisches Material vom Oesophagus (Zupfpräparate und Gefrierschnitte) sowie Alkohol- material in schwach alkalische äquimoleculare Lösungen von a-Naphtol und Paraphenylendiamin gebracht. Wohl trat in den Geweben eine schwache Blaufärbung ein, die aber stets gleichen Schritt hielt mit der Bläuung der Außenlösung, die demnach in der Oxydation durch den Luftsauerstoff ihren Grund hat. Eine stärkere Blaufärbung um Kern oder metachromatische Stränge konnte in keinem Fall beobachtet werden. Demnach scheint es in den Ascaris-Geweben nicht zu Oxydationsprozessen wie in den Geweben aerober Organismen zu kommen — wenn wir von dem bei der Fettbildung freiwerdenden Sauerstoff hier absehen — was schon die Stoffwechseluntersuchungen Weinlands gezeigt hatten. Es kann liier also auch nicht dem Kern die oxydative Rolle im Zelleben zukommen, die Loeb ihm wohl generell zuzuschreiben geneigt ist1). Erwähnt sei 1 j Vielleicht wäre es dagegen denkbar, daß zwischen Kern und Plasma im kleinen ein ähnliches Verhältnis besteht, wie zwischen Tier und Pflanze im großen. Wie ein 558 G. v. Kemnitz schließlich noch, daß die Guajakreaktion wider Erwarten positiv ausfiel, insofern Stücke lebenden Ascaris- Gewebes in solche gebracht sich blau färbten, welchem Umstand ich aber mit Rücksicht auf die Unzuverlässig- keit dieser Reaktion kein Gewicht beilegen möchte. ee) Die metachromatischen Stränge bei verwandten Formen. Für die Frage nach der Natur der metachromatischen Stränge mußte es von größtem Interesse sein, einmal Formen auf das Vorhandensein dieser Bildungen hin zu untersuchen, die Ascaris lumbricoides nahe ver- wandt sind und unter ähnlichen Bedingungen leben wie jene. Für erstere kam zunächst Ascaris megalo- cephaia in Betracht. Wir haben bereits gesehen und hier stimme ich durchaus mit Goldschmidt überein, daß bei diesen Nematoden die metachromatischen Stränge meist viel schwächer ausge- bildet sind, im übrigen aber ein wesentlicher Unterschied Ascaris lumbricoides gegen- über nicht besteht. Von Ascaris mystax stand mir lei- der kein Material zur Ver- fügung. Dagegen mußte ich zu meiner größten Über- raschung konstatieren, daß bei Heteralis macidosa aus dem Tauben- darm, die ich in drei Exemplaren untersuchte, in keiner einzigen Oeso- pliagusmuskelzelle ebensowenig wie in Körpermuskelzellen auch nur eine Spur von metachromatischen Strängen zu beobachten war, obwohl der Bau des Oesophagus dem von Ascaris lumbricoides sehr ähnlich ist (Text- Tierleben ohne Pflanzen und umgekehrt unmöglich ist, so auch bei Kern und Plasma. Die Pflanze vermag es ja bekanntlich, die vom Tier als Endprodukt der Kohlenstoff- verbrennung ausgeschiedene Kohlensäure direkt wieder zu assimilieren und so dem Kreislauf des Kohlenstoffs wieder zuzuführen. Das gleiche gilt vom Stickstoff für gewisse Bakterien. Man könnte demnach daran denken, daß gewisse Produkte im intermediären Stoffwechsel des Plasmas (vergleichbar der C02) verloren gehen müßten, wenn nicht gerade diese der Kern wieder zu einer Synthese verwenden könnte und umgekehrt, daß also etwa die Produkte der Dissimilation des Plasmas dem Kern die Bausteine zur Synthese der eignen Bestandteile und umgekehrt die Dissimilation der Kernsubstanzen dem Plasma Bausteine zur Plasmarekonstruktion liefert. Textfig. G. Flächenmushelzelle des Oesopliagus von Heterakis maculosa ohne raetachroraatische Stränge. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 559 fig. G). Wohl aber findet man im Darm und in den Seitenlinien eine Un- menge stark lichtbrechender Tröpfchen, die sich bei Weigert-Heiden- HAiN-Färbung stark fingieren (Textfig. H). Für Chromidien möchte ich sie nicht halten, glaube vielmehr, daß sie den besonders im Darm von Ascaris lumbricoides vorkommenden gelblichen Körnchen gleichzusetzen sind. Ebenso fand ich nichts von metachromatischen Strängen bei Oxyuris vermicularis. Ich habe ferner auf das Vorkommen solcher Bildungen hin die Muskulatur der Saugnäpfe verschiedener Trematoden und Cestoden untersucht wie Fasciola hepatica, DicrocoeUum lanceolatum, Polystornum integerrimum, Taenia soliuni und saginata, Botriocephalus usw., die, wie bereits oben erwähnt, sämtlich reichlich Glykogen enthalten und daher in Anbetracht des Umstandes, daß diese Tiere sämtlich einen ganz ähnlichen Textfig. H. Seitenlinie und Darmzellen von Hetcral;is maculosa mit starklictit brechenden Körnchen. Stoffwechsel wie Ascaris haben dürften, für die Entscheidung der Frage, ob in der Muskulatur parasitischer Würmer, die unter ähnlichen Verhält - hältnissen wie Ascaris leben, solche Bildungen sonst noch Vorkommen, besonders geeignet waren. Das Ergebnis war überall ein völlig negatives. Obwohl in vielen Fällen ( Polystornum , einige Tänien usw.) die Kerne der Bildungszellen der Muskulatur der Saugnäpfe noch in aller Deutlichkeit vorhanden waren, konnte in solchen Zellen wie auch den übrigen nichts von irgendwelchen Bildungen beobachtet werden, die denen von Ascaris lumbricoides vergleichbar wären. — Ob bei andern Mscaus-Arten ähnliches vorkommt, müßte erst eine vergleichende Untersuchung lehren. Es scheint indessen, als ob die fraglichen Strukturen eine Besonderheit der beiden großen Ascaris-Arten lumbricoides und megalocephala wären. ff) Pseudochromidienbildung und Chromatinsynthese bei Ascaris. Es ist eine an den Muskelzellen der mittleren Körperregion von Ascaris leicht zu beobachtende Tatsache, daß nach Fixationen, bei denen Archiv f. Zellforschung. VII. 37 G. v. Kemnitz 560 die ätherlöslichen Substanzen der Zelle nicht mitfixiert bzw. durch das Einbetten gelöst werden, in unmittelbarer Umgebung des Kernes sich stets Vacuolen finden (Fig. 19, Photos 2, 3). Bei der von mir angewandten FLEMMiNG-Fixierung zeigte sich nun, daß diese Vacuolen eine Substanz enthalten, die der Osmiumsäure gegenüber Reduktionsvermögen besitzt, das jedoch erheblich geringer ist als das des echten Fettes. Während letzteres die Osmiumsäure sehr kräftig reduziert, so daß an Stelle des Fettes stets kompakte schwarze Kugeln zu liegen kommen, die häufig einen gedellten Eindruck machen (Photos 9, 10), unterscheidet sich die Substanz, die sich in den Vacuolen um den Kern befindet, von diesem Verhalten sehr wesentlich. Oft hat sie überhaupt kein Reduktionsver- mögen der Osmiumsäure gegenüber, so daß die betreffenden Vacuolen dann leer erscheinen (Fig. 16), was freilich auch davon herrühren kann, daß sie bereits vor der Fixierung leer waren. Die Regel aber ist, daß innerhalb der Vacuolen an einem Pol sich eine Art schwarzer Strahlung findet, die von durch Osmiumsäure geschwärzten Kristallbündeln her- rührt, der Vacuole innen haubenartig anliegt (Fig. 16, 17, 18). Nun findet man diese Vacuolen aber nicht nur um den Kern, sondern in vielen Fällen kann man sie bzw. ihren Inhalt auch innerhalb des Kernes beob- achten (Fig. 17, 18). Die Fig. 18 zeigt eine Vacuole innerhalb der Kern- membran liegend (durch Heben und Senken des Tubus läßt sich fest- stellen, daß es sich nicht etwa um eine Täuschung derart handelt, daß die Vacuole über oder unter dem Kern liegt). Die Fig. 16 und 17 zeigen ferner einzelne Vacuolen bzw. ihren Inhalt innerhalb des Kernes liegend. Daß also diese Vacuolen in inniger Beziehung zum Kern stehen, ist unzweifel- haft, zunächst nur schwer zu entscheiden, ob es sich hier um Aufnahme oder Abgabe von fettartiger Substanz handelt. Aus gleich zu besprechen- den Gründen muß der Gedanke einer Substanzaufnahme näher liegen. Bei seinen Untersuchungen über die künstliche Parthenogenese und den chemischen Charakter des Befruchtungsprozesses war Loeb (1908 u. 1909) zu der Auffassung gelangt, daß eine rasch einsetzende Nucleinsyn- these das Moment sei, was die Entwicklung in Gang setzte. Die Frage war, aus welchem Material die Nucleinsynthese erfolgt. Da die Nucleoproteide bzw. Nucleinsäuren, die ja bekanntlich die Hauptmasse des Chromatins ausmachen, nach den Untersuchungen von Miescher und Burian (1906) ein Gerüst von Phosphorsäure besitzen, so ist klar, daß nur solche Körper, die Phosphorsäure enthalten, hierfür in Betracht kommen und hier sind es in erster Linie die im Tierkörper, besonders auch im Dotter weit ver- breiteten Lecithine. — Loeb nimmt daher das Lecithin direkt als Bildner der Nucleinsäure in Anspruch. Was aber für das sich furchende Ei gilt Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 561 muß natürlich überhaupt für jede wachsende Zelle, in der Chromatin- synthesen stattfinden, Gültigkeit haben. Die Msmns-Muskelzellen, die sich ja bekanntlich nicht durch Teilung vermehren, sondern ohne Teilung bis zu einer bestimmten Maximalgröße heranwachsen, wobei natürlich der Kern entsprechend mitwächst, werden also ebenfalls die Synthese bzw. Regeneration des Chromatins auf Kosten phosphorhaltiger Plasma- bestandteile in erster Linie des Lecithins durchführen müssen. Nun verhält sich das Lecithin mikrochemisch ähnlich wie Fett (Deflandre 1904). Offenbar ist aber sein Reduktionsvermögen der Osmiumsäure gegenüber viel schwächer wie das des Fettes. Wir kommen also bereits zu der Vermutung, daß der Inhalt jener Vacuolen der Mscans-Körper- muskelzellen ein dem Lecithin nahestehender Körper ist. Nun braucht man natürlich nicht nur an Lecithin zu denken. Abderhalden (1909) kommt zu der Überzeugung, daß die Lecithine nur die am besten be- kannten Körper einer Reihe von Substanzen sind, die Tudichum mit dem gemeinsamen Namen »Phosphatide« bezeichnet hat. Diese Körper fehlen anscheinend in keiner Zelle und sind für das Zelleben von größter Be- deutung. »Wir stehen am Beginn eines noch kaum betretenen immensen Forschungsgebiets« sagt Abderhalden über diese Klasse von Ver- bindungen. Man wird also daran denken können, daß der Inhalt jener um den Kern der Körpermuskelzelle von Ascaris hegenden Vacuolen ein Phosphatid, vielleicht Lecithin, enthalte, das zur Regeneration oder Neubildung des Chromatins bestimmt ist. Es ist dabei von Interesse, daß Ciaccio (1910) angibt, daß die Lipoide, zu denen er ebenfalls Le- cithin und die übrigen Phosphatiden rechnet, sich aus gewöhnlichen Fetten bilden können. Woher bei diesem Vorgang die Phosphorsäure kommt, gibt er freilich nicht an. Sind die Angaben Ciaccios zutreffend, so ergibt sich damit die Möglichkeit, für die Bildung der Phosphatide bei Ascaris die sich in der Subcuticula und den Seitenlinien findenden beträchtlichen Fettmengen verantwortlich zu machen. Wir sahen bereits, daß auch innerhalb des Kernes solche Phosphatid- vacuolen oder doch ihr Inhalt (Fig. 17, 18) zu finden ist. Es fragt sich nun, ob sich noch weitere morphologische Anhaltspunkte dafür, in welcher Weise die Neubildung des Chromatins erfolgt, finden lassen. In einer, wenn auch kleinen Zahl von Fällen, konnte ich nun in der Tat einige sehr auffallende Bilder finden, die weiteren Aufschluß in dieser Richtung geben können. In den Körpermuskelzellen einer Ascaris mittlerer Größe von etwa 4 — 5 mm Durchmesser auf dem Querschnitt in der Körpermitte fanden sich nämlich in unmittelbarer Umgebung des Kernes eine Un- menge kleinerer und größerer Bröckchen und Kügelchen, die sich bei 37* 562 G. v. Kemnitz Mallory-, Magenta-Pikroindigearmin- und DELAFiELD-Färbung genau so tingieren, wie das Chromatin des Kernes (Fig. 55 — 58, Photo 14). Nun würde dieser Umstand allein noch kein Beweis dafür sein, daß es sich hier um Chromatin bzw. eine Vor- oder Abbaustufe desselben handelt, wenn sich nicht noch zwei weitere schwer wiegende Gründe dazu ge- sellten. Einmal lassen sich direkte Durchtrittserscheinungen des »Pro- chromatins«, wie wir das außerhalb der Kernmembran liegende chromati- sche Material aus noch zu besprechenden Gründen nennen wollen, be- obachten (Fig. 55 — 58). Während etwas weiter von der Kernmembran das Prochromatin in Form größerer Kugeln und Brocken auftritt, wird es nach der Kernmembran zu feinkörniger, um dicht an ihr in diffuser Form zu erscheinen (Fig. 56, 57 u. 58). Innerhalb des Kernes hegt an den entsprechenden Stellen das Chromatin in gleich feiner Verteilung der Kernmembran angelagert (Fig. 56 — 58), so daß sich hier Pro- und Innenchromatin überhaupt nicht mehr unterscheiden ließen, wenn nicht die Kernmembran beide trennte. Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß hier in der Tat ein Durchtritt, entweder von Chromatin ins Plasma oder von Prochromatin in den Kern vorliegt. Wir werden gleich sehen, für welche Annahme wir uns entscheiden müssen. Überall da nämlich, wo ich das Vorhandensein von Procliromatin beobachten konnte, zeigte sich ein eigentümliches Verhalten der Stützfibrillen. Die Stützfibrillen, die, wie oben geschildert, normalerweise den Kern allseitig wie mit einem lockeren Geflecht umgeben, zeigen hier das Bestreben, sich dem Kern kappenförmig anzulegen (Fig. 20 u. 56, Photos 3, 4). Innerhalb der so gebildeten dichten Kappe liegt dann das Procliromatin meist in Va- cuolen (Fig. 56, 57). Wird auf diese Weise bereits ein inniger Kontakt zwischen Procliromatin und Kern herbeigeführt, so kann es offenbar in manchen Fällen sogar zur Bildung einer neuen Kernmembran kommen, die dann den alten Kern zusammen mit dem Procliromatin umschließt. Vorstufen hierzu stellen vielleicht die Fig. 55, 56 und 57 dar. Einen ganz besonders deutlichen Fall aber geben Fig. 58 und Photo 14 wieder. Es ist hier kein Zweifel darüber möglich, zumal wenn man die folgenden Schnitte desselben Kernes verfolgt, daß sich tatsächlich um den alten Kern samt Procliromatin eine neue Kernmembran gebildet hat. Ich muß es allerdings dahingestellt sein lassen, ob die Neubildung der Kern- membran durch Aneinanderlegen von Stützfibrillen zustande kommt. So unwahrscheinlich etwas Derartiges a priori auch scheinen muß, so darf man doch nicht vergessen, daß die erhaltenen Bilder auf eine solche Art der Bildung hindeuten. Ich selbst muß es angesichts des Umstandes, daß eine solche Kernmembranbildung meines Wissens bisher weder be- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 563 schrieben, noch aus physiologisch-mechanischen Gründen wahrscheinlich ist, dahingestellt sein lassen, in welcher Weise sich die neue Kernmembran bildet und mich mit der Feststellung der Tatsache, daß eine solche — wenn auch nur vereinzelt — wirklich erfolgt, begnügen. In diesem Zusammenhang müssen wir noch die Befunde von Gün- thert (1910) erwähnen, der ähnliche Bilder bei der Eibildung der Dy- tisciden beobachtete. Er fand die Kernmembran des Eies nämlich umhüllt von Fibrillen, denen von ihm als Chromidien angesprochene chro- matische Granula angelagert sind. Günthert erklärt das Zustande- kommen solcher Bilder in folgender Weise: Innerhalb der ersten Kern- membran soll eine zweite entstehen, wodurch die zuäußerst gelegenen Chromatinpartikeln außerhalb des neuen Kernes zu liegen kommen, und die alte Kernmembran in einen fibrillären Strang umgewandelt wird. Dieser Prozeß soll sich nun ständig wiederholen und auf diese Weise die Chromidien und die konzentrisch um den Kern liegenden Fibrillen ent- stehen. Es bedarf wohl kaum der Erwähnung, daß die Existenz solcher Prozesse nicht gerade große Wahrscheinlichkeit besitzt, ich glaube auch nicht, daß die GünthertscIic Deutung das Richtige trifft, sondern er- wähne diese Untersuchung nur deshalb, weil sie in bezug auf den rein morphologischen Befund eine gewisse Ähnlichkeit mit den vorliegenden aufweist. Es bleibt nun noch zu erläutern übrig, warum die beschriebenen Fälle nicht als eine Chromidienbildung im Sinne Goldschmidts aufzu- fassen sind. Zunächst scheinen die Befunde einer solchen Deutung ja sehr günstig zu sein, weshalb ich den Vorgang in der Überschrift auch als »Pseudochromidienbildung« bezeichnet habe. Dazu muß aber be- merkt werden, daß, wenn das Chromatin in fein verteilter Form die Kernmembran in der Richtung Kern — > Plasma passierte, nicht einzusehen wäre, warum eine Strecke vom Kern entfernt es wieder zu größeren Brocken und Kugeln zusammenfließen sollte. Nimmt man da- gegen an, daß das Prochromatin in den Phosphatidvacuolen und dem- gemäß in größeren Kugeln entsteht, so ist die Auflösung in feine Partikeln bei einer Wanderung in der Richtung Plasma - -> Kern verständlich, da die Auflösung in feinste Partikeln das Hindurchtreten durch die Kern- membran in den Kern hinein offenbar begünstigt. Dann ist zu bedenken, daß das Tier, dem diese Muskelzellen angehörten, noch im Wachstum war, wie bereits oben erwähnt, dementsprechend müssen also auch die Zellkerne wachsen. Vergleicht man nun die Fig. 17, 18, 19 und 58, die bei Komp.-Ocular 4 gezeichnet wurden, so fällt auf, daß der innere, primäre Kern der Fig. 58 gegenüber denen der Fig. 17, 18 und 19 viel kleiner ist. 564 G. v. Kemnitz Noch deutlicher ist vielleicht ein Vergleich der Photos 2 und 14, die mit Projektionsocular 2 angefertigt sind. Man sieht deutlich, daß der innere Kern der Fig. 58 und Photo 14 bereits in der Fläche ganz erheblich kleiner ist, als der der Fig. 19 und Photo 2, um wie viel mehr also im Raum. Allerdings ist der durch die neugebildete Kernmem- bran umgrenzte Kern wieder etwas größer als der der drei andern Zellen, was aber der Deutung der Vorgänge in gedachtem Sinne keine Schwierig- keit bereitet. Wenn wir nämlich die R. HERTWiGsehe Lehre von der Kernplasmarelation auf die Msrans-Muskelzellen übertragen — und daß sie auch hier Gültigkeit haben muß, kann natürlich keinem Zweifel unter- liegen — , so ergibt sich von selbst, daß das Wachstum des Plasmas ein solches des Kernes nach sich ziehen muß oder umgekehrt. Eine Kern- vergrößerung und damit eine Chromatinneubildung ist also ein unum- gängliches Postulat. Es scheint mir daher nur logisch, die beschriebenen Verhältnisse nicht als Ausstoßung, sondern Neubildung von Chromatin zu deuten. Wir kommen demnach zu der Auffassung, daß es sich im vorliegenden Falle nicht um Chromidienbildung, sondern um eine Chromatinsynthese aus dem Plasma bzw. den Phosphatidvaeuolen heraus handelt. Es scheint mir übrigens von Interesse, daß die Art und Weise wie die beschriebenen Vorgänge der Chromatinsynthese hei Ascaris erfolgen, mit den Anschau- ungen übereinstimmen, zu denen R. Hertwig (1902, 1903, 1905 u. 1907) durch seine und seiner Schüler Untersuchungen an Protozoen gelangte. Hertwig (1907) wird auf Grund der von ihm als »funktionelles Kern- wachstum« bezeichneten Erscheinung zu der Annahme geführt, »daß der Kern dem Protoplasma Stoffe entnimmt und somit auf dessen Kosten wächst«. Die mitgeteilten Beobachtungen über die Chromatinsynthese in den Körpermuskelzellen von Ascaris entsprechen eben dem funktionellen Kernwachstum der Protozoenzelle nur mit dem Unterschied, daß wir hier die einzelnen Etappen dieses Prozesses genau verfolgen können. b) Theoretischer Teil. aa) Die Natur der metachromatischen Stränge. Wenn wir nun an die Verwertung der mitgeteilten Befunde heran- treten. so ergibt sich zunächst die Aufgabe, die Lehre vom Chromidial- apparat der Metazoenzelle, die ihren Ausgang von den Verhältnissen bei Ascaris nahm, einer Revision zu unterziehen. Wir haben gesehen, daß sich die von Goldschmidt als Chromidialapparat aufgefaßten Bildungen der As«ms-Zellen färberisch und mikrochemisch anders verhalten als Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 565 der Kern (Versuche mit Kalilauge, Pepsin-, Trypsinverdauung, verschie- dene Färbeversuche). Nun könnte man zunächst zu der Auffassung ver- sucht sein, daß, wenn Chromatin aus dem Kern ausgestoßen wird, dies sich sekundär im Plasma, oder bereits vor der Ausstoßung so verändert, daß es nunmehr nicht mehr die Reaktion des Chromatins zeigt. In der Tat hat Goldschmidt (1909/1910) diesen Schluß getan. Da nach seiner Auffassung jede Herstellung specifischer Zellprodukte wie allerart Fi- brillen, Secret, Dotter usw. auf Chromidienbildung zurückgeführt werden muß, ist nach Goldschmidt eine selbstverständliche Folge dieser An- schauung, »daß die Chromidien nur direkt nach ihrem Austritt Chromatin darstellen, nachher je nach ihrer Funktion gründlichere oder geringere chemische Umwandlungen und Abbau erfahren. Für die vergleichend morphologische Betrachtung ist die sekundäre chemische Beschaffenheit gleichgültig, ist die ursprüngliche Herkunft aus Kernmaterial gesichert (von mir gesperrt, Ref.), so hindert eine verschiedenartig chemische Beschaffenheit nicht im geringsten, unter dem vergleichend- morphologischen Begriff des Chromidialapparats alle jene von mir früher genannten Strukturelemente zu betrachten«. Man wird geneigt sein dem zunächst zuzustimmen, ja in einem Punkte möchte ich sogar noch weiter gehen als Goldschmidt. Erfolgt überhaupt ein »Chromatin «-Austritt, so braucht das ausgetretene Chro- matin nicht einmal mehr »direkt nach dem Austritt« echtes Chromatin zu sein, ja es ist dies sogar gar nicht sehr wahrscheinlich. Wir werden noch weiter unten sehen, daß eine Chromatinabgabe seitens des Kernes offenbar eine mehr oder weniger erhebliche Umwandlung des Chromatins geradezu voraussetzt. — Nun ist aber der Begriff des Chromidialapparats von seinem Begründer R. Hertwig ja gerade auf Grund des gleichen mikrochemischen oder doch wenigstens färberischen Verhaltens der im Plasma befindlichen Chromidialsubstanz mit dem des Kernes im Verein mit der Tatsache, daß bei Arcella sich die Sekundärkerne aus dem Chro- midialnetz (1899) bilden, aufgestellt worden. Auch M. Zülzer (1904) gelangt an Difflugia urceolata zunächst wenigstens gerade auf Grund des gleichen mikrochemischen Verhaltens von Kern und Chromidialnetz zu der Auffassung, daß beiderlei Substanzen von gleicher chemischer Be- schaffenheit sind, wozu freilich dann noch der Nachweis kommt, daß die Bildung der Sekundärkerne in prinzipiell gleicher "Weise wie bei Arcella erfolgt. (Weniger in Betracht kommen für die vorliegende Frage die hierher gehörenden Untersuchungen Schaudlnns.) Allerdings erscheinen mir die von Zülzer ausgeführten Reaktionen, die die chemisch gleich- artige Beschaffenheit von Kernchromatin und Chromidialnetz beweisen G. v. Kemnitz 56(i wollen, nicht ganz einwandfrei, worauf ich noch zurückkomme. — Sicher aber ist, daß das gleiche mikrochemische Verhalten von Kernchromatin und Chromidialnetz mit zur Schaffung des Begriffes dos Chromidial- apparats beigetragen hat. Nun läßt sich dagegen natürlich einwenden, daß Chromatin und Chromidien sich mikrochemisch nur gleich verhalten können, nicht müssen, was wohl zugegeben ist, und so muß als weiteres und sicherstes Kriterium die direkte Beobachtung von Chromatinaustritt ins Plasma gefordert werden, wenn man im Zweifel sein kann, ob es sich im gedachten Falle um Chromidien handelt oder nicht. Goldschmidt (1909/1910) weist in den 'Worten . . . »ist die ursprüngliche Herkunft aus Kernmaterial gesichert . . .« selbst ausdrücklich darauf hin. AYie liegen nun in dieser Hinsicht die AVrhältnisse bei Ascaris ? Über Chro- matinaustrittserscheinungen äußert sich Goldschmidt (1905) selbst sehr zurückhaltend, wird aber freilich zur Annahme solcher durch theore- tische Erwägungen gezwungen. Ich selbst konnte, wie mehrfach erwähnt, niemals einen Chromatinaustritt beobachten. Doch bliebe noch die Möglichkeit, daß der Chromatinaustritt in ganz jungen Entwicklungs- stadien bzw. im Ei erfolgt (man denke z. B. an den vielfach beschriebenen Chromatinaustritt auf dem Bukettstadium), und sich daher beim mehr oder weniger erwachsenen Tier der Beobachtung entzieht. Goldschmidt scheint an diese letzte Möglichkeit selbst gedacht zu haben, doch auch sie muß bei näherer Betrachtung fallen. Zunächst muß es als sehr unwahr- scheinlich erscheinen, daß solche auf ganz frühen Embryonalstadien oder gar im Ei ausgetretene Chromatinmassen nicht alsbald zerfallen, sondern sich innerhalb der Zellen während des ganzen Lebens intakt erhalten. Dann aber haben wir gesehen, daß es wahrscheinlich ist, daß sich während des Hungerns die metachromatischen Stränge in dem AI aß vermehren als das Glykogen abnimmt. Wenn eine solche Vermehrung wirklich stattfindet, so müßte bei den beträchtlichen Alengen von metachroma- tischen Strängen, die sich vorfinden, die Beobachtung von Chromatin- austritt ein leichtes sein. Ich sah etwas Derartiges niemals. — A\ enn ferner die Angaben Goldschmidts darüber zu Recht bestehen sollten, daß durch energische Muskelarbeit — hervorgerufen durch Tetanisierung oder Alkoholreizung — , die Zahl der metachromatischen Stränge so er- heblich vermehrt wird, wie Goldschmidt (1905) dies beschreibt und abbildet, so müßten sich — wenn man nicht annehmen will, daß die Stränge sich durch Teilung und Eigenwachstum vermehren — in diesem Falle geradezu massenhafte Chromatinaustritte finden lassen: das Gegen- teil ist der Fall. Goldschmidt konnte offenbar nach jenen Reizversuchen nicht einen sicheren Chromatinaustritt beobachten, da er ihn sonst sicher Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 567 abgebildet hätte. — Auffällig bleibt allerdings die starke Anhäufung der Stränge um den Kern herum. Wenn man aber bedenkt, daß gerade in dieser Zone sieh die lebhaftesten Stoffwechselprozesse abspielen dürften, daß ferner speziell bei den Oesophagusmuskeln das Plasma der Bildungs- zellen sich nur in relativ geringer Menge rings um den Kern befindet, die metaehromatischen Stränge also, wenn sie im nicht differenzierten Plasma entstehen, in ihrer Hauptmasse gar nicht anders liegen können, als dicht um den Kern herum, so kann auch dieser Umstand nicht für eine nucleäre Entstehung der metachromatischen Stränge verwertet werden. Ist demnach eine Neubildung der metachromatischen Stränge beim erwachsenen Tier erwiesen und läßt sich bei dieser Neubildung ein Chro- matinaustritt nicht beobachten, so muß die nucleäre Natur des »Chromi- dialapparats« zum mindestens höchst problematisch erscheinen. Nun hat zwar Ehrlich (1909) die GoLDSCHMiDTSchen Befunde über den Chromidialapparat der Darmepithelzellen bestätigt, da er aber, wie bereits oben erwähnt, ebensowenig wie ich jemals einen Chromatinaustritt innerhalb dieser Zellen beobachten konnte, bezieht sich seine Bestätigung, wie schon betont, wohl nur auf die rein morphologischen Befunde, nicht aber auf die Deutung. Daß es sich auch hier nicht um einen echten Chromidialapparat handeln kann, habe ich, wie ich glaube, oben gezeigt. Die fraglichen Bildungen im Darmepithel unterscheiden sich grundsätz- lich von denen der Muskelzellen und können daher mit diesen nicht ver- glichen werden. Ich habe bereits oben darauf hingewiesen, daß es sich möglicherweise bei den Strukturen der Darmzellen um den morpholo- gischen Ausdruck einer Eiweißresorption handelt. Völlige Sicherheit ließ sich über diesen Punkt nicht erreichen. Wenn nun aber die GoLDSCHMiDTsehe Auffassung jener Zellstrukturen das Richtige nicht trifft, was sind sie, und welche Funktionen haben sie dann? — Wenn wir von der gänzlich verfehlten Auffassung Vejdovskys und Bileks absehen, auf die ich weiter unten zurückkomme, so kämen zunächst noch die Anschauungen von Bexda, Duesberg und Meves in Betracht. Da Duesberg (1910b) und Meves (1909, 1910 a) so wie Hoven (1910) den Nachweis erbracht haben, daß aus den von ihnen als Chon- driosomen, Chondriokonten usw. bezeic-hneten Plasmastrukturen die ver- schiedenartigsten Zellbestandteile wie Neuro-, Myo- und Stützfibrillen hervorgehen, könnte auch bei Ascaris an etwas Derartiges gedacht werden; etwa in der Weise, daß die metachromatischen Stränge zur Bildung von Muskelfibrillen dienten. Indessen vermochte ich nirgends einen Anhalts- punkt für eine solche Auffassung zu finden. Wir müssen uns daher nach einer andern Erklärung umsehen. 568 G. v. Kemnitz V ir sahen bereits oben, daß anscheinend gewisse Wechselbeziehungen zwischen Glykogen und metachromatischen Strängen derart bestehen, daß sich bei viel Glykogen wenig oder keine, bei wenig oder keinem Gly- kogen dagegen reichlich metachromatische Stränge finden. Bei jedem Erklärungsversuch muß ferner die höchst auffallende Tatsache Berück- sichtigung finden, daß die metachromatischen Stränge sich in ihrer typi- schen Form nur in Muskelzellen finden, da, wie wir bereits sahen, die in Darmepithel, Follikelzellen, Drüsenzellen beschriebenen Bildungen, soweit sie überhaupt Vorkommen, jedenfalls den der Muskelzellen nicht analog sind und den übrigen Ascaris-Zellen die fraglichen Strukturen gänzlich fehlen. Allerdings ist eine gewisse Einschränkung hier notwendig. — Wir haben oben gesehen, daß entgegen den GoLDSCHMiDTschen Angaben sich in den Kantenzellen des Oesophagus metachromatische Stränge finden. Goldschmidt nahm an, daß, da er diesen Zellen rein stützende, also passive Funktion zuschrieb, im Einklang mit seiner Auffassung, nach der Chromidienbildung ja nur in »lebhaft funktionierenden Gewebs- zellen« vorkommt, eine Chromidienbildung innerhalb jener nicht Vor- kommen könne. Kommt sie dennoch vor, so bleibt nur die Möglichkeit, daß entweder das Auftreten von metachromatischen Strängen nichts mit der Zellfunktion zu tun hat, was mir nicht wahrscheinlich erscheint, oder aber anzunehmen, daß jene Kantenzellen bzw. deren Fibrillen ebenfalls kontraktil sind. Akzeptiert man letztere Auffassung, so weicht das Vor- kommen von metachromatischen Strängen innerhalb dieser Zellen nicht von der Kegel ab. Indessen bleibt noch ein erst ganz neuerdings be- kannt gewordener Fall über Vorkommen von metachromatischen Strängen innerhalb der Ganglienzellen von Ascaris zu erwähnen, der eine Ausnahme von der Regel darstellt. Goldschmidt (1910) fand in den sich ent- sprechenden Ganglienzellen Ar. 24 und 25 nietachromatische Stränge, von ihm hier als Tigroidschleifen bezeichnet, die sich anscheinend in nichts von den aus den Muskelzellen bekannten unterscheiden. Es ist dies der einzige bekannt gewordene Fall, bei welchem sich typisch metachroma- tische Stränge in einer nicht kontraktilen Ascaris-Zelle finden. Wenn wir aber von diesem, ganz von der Regel abweichenden Fall absehen, so kann man sagen, daß die fraglichen Strukturen sich ausschließlich in Muskelzellen finden. Dieser Umstand im Verein mit der wahrscheinlichen Reziprozität zwischen metachromatischen Strängen und Glykogengehalt der Muskelzellen müßten, so sollte man meinen, uns den Schlüssel für das Verständnis jener Bildungen bieten. Man könnte daran denken, daß die metachromatischen Stränge etwa den Charakter von Glykoproteiden hätten. Es sind das noch wenig bekannte Verbindungen, die, wie der Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 569 Käme sagt, aus einer Eiweiß- und einer Kohlehydratkomponente be- stehen. Man kann sie sowohl als Reservesubstanzen auffassen, als auch als Eiweißkörper, die die Fähigkeit besitzen, mit Kohlehydraten labile Verbindungen einzugehen. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß die Bedingungen für die Bildung solcher Glykoproteide in Zellen, die so reich- lich Glykogen enthalten wie die Msmm-Zellen, besonders günstig sind. Wollte man nun aber in den metachromatischen Strängen Glykoproteide vom Charakter einer Reservesubstanz erblicken, so ist nicht einzusehen, warum in Hungerversuchen diese Reservesubstanz nicht verschwindet. Will man dagegen die Stränge für Eiweißkörper halten, die etwa im Zu- sammenhang mit der Muskeltätigkeit Kohlehydrate zu binden vermögen, so könnte man eine solche Annahme in Beziehung zu den VERWORNsehen Anschauungen über die Regeneration des Biogenmoleküls bringen. Man könnte mit Verworn annehmen, daß bei der Muskelarbeit der stick- stoffhaltige Komplex des Eiweißmoleküls mit Hilfe der Kohlehydrate den verbrauchten stickstofffreien Teil regeneriert. Ich habe aber bereits betont, daß ich mich zu einer solchen Annahme nicht entschließen kann. Ganz abgesehen davon aber bietet uns das morphologische Bild nicht genügend Anhaltspunkte für eine solche Auffassung. Besonders aber der Umstand, daß bei Ascaris nahe verwandten Arten, wie Heterakis maculosa, deren Glykogenverhältnisse denen von Ascaris völlig analog sind, solche metachromatische Stränge sich nirgends finden, bereitet beiden Annahmen die größte Schwierigkeit. Aber nicht nur die genannten, sondern auch alle andern Vorstellungen, die man über die Natur der metachromatischen Stränge haben kann, stoßen angesichts des Um- standes, daß soweit bekannt die fraglichen Strukturen, abgesehen von der obenerwähnten Ausnahme, sich ausschließlich in den Muskelzellen von Ascaris megalocephala und lumbricoides finden, auf erhebliche Hinder- nisse. Wenn man nun auch jene Bildungen unter den Begriff der Clion- driokonten fassen könnte, so wäre damit wohl nicht Hel gewonnen. Ganz abgesehen davon, daß das Vorkommen von typischen Chondriokonten in ausgewachsenen somatischen Zellen nicht wahrscheinlich, da sie nach Meves und Duesberg bereits während des Embryonallebens zur Bil- dung specifischer Zellprodukte verwandt werden. — Ebensowenig kann es natürlich befriedigen, wenn wir die fraglichen Strukturen unter den Begriff des »protoplasma superieur« oder »Ergastoplasma« bringen, da mit solchen Termini nichts erklärt, sondern an die Stelle einer Un- bekannten eine zweite gesetzt wird. Daß auch die versuchte Homo- logisierung von Trophospongien, Apparate reticulare und endocellare, Centrophonnien , Pseudochromosomen usw. mit den metachromati- 570 G. von Kemnitz sehen Strängen nicht durchzuführen ist, wird weiter unten noch zu besprechen sein. Man könnte nun versucht sein, wenn sich aus dem eigentümlichen Stoffwechsel von Ascaris die Verhältnisse nicht erklären lassen, an eine An- passung an den Wirt zu denken. — Weinland (1903) konnte nachweisen, daß in den aus Ascaris lumbricoides erhaltenen Preßsäften sich zwei Anti- fermente finden, ein Antipepsin und ein Antitrypsin, die das Tier vor dem Verdautwerden durch die proteolytischen Fermente des Wirtes schützen. Wollte man aber die metachromatischen Stränge hiermit in Beziehung bringen, so sollte man annehmen, daß sich ähnliche morpho- logische Verhältnisse bei andern Darmparasiten auch finden mußten. Wir wissen, daß dies nicht der Fall ist. Als weitere Möglichkeit wäre daran zu denken, daß die metachromatischen Stränge zu den sogenannten »Muskelextraktivstoffen « zu rechnen wären. Solche Körper sind z. B. Kreatin und Kreatinin, die aber nur von Wirbeltieren her bekannt sind (v. Fürth 1903). Ferner kommen besonders bei Wirbellosen in der Muskulatur Körper der Puringruppe wie Xanthin, Hypoxanthin, Guanin vor, ferner von Aminosäuren: Tyrosin und Leuzin. Alle diese Körper kristallisieren aber in wohlbekannten Formen, so daß sie natürlich, falls überhaupt fixierbar, als Kristalle und nicht als kolloidale Eiweißkörper mit allen ihren Eigenschaften im mikroskopischen Bild erscheinen müßten. AVohl aber läßt sich denken, daß die metachromatischen Stränge A7or- stufen in der Bildung solcher specifischer Extraktivstoffe darstellen, die noch echten Eiweißcharakter tragen. Wenn wir also die Resultate unsrer bisherigen Betrachtungen zu- sammenfassen, so läßt sich einmal feststellen, daß die sogenannten »Chro- midialstränge« der Msram-Muskelzellen im erwachsenen Tiere nicht als Kernderivate zu erweisen sind. Ihrer Natur nach könnte man sie als Glykoproteide oder ATorstufen eines Muskelextraktivstoffes ansprechen. (Eine weitere Möglichkeit kann erst weiter unten erörtert werden.) Sicher- heit läßt sich hierüber nicht erzielen. Jedenfalls scheint es sich bei Ascaris in den fraglichen Strukturen um eine Bildung sui generis zu handeln1). !) Icli muß hier noch eine irrtümliche Angabe Jörgensens über meine Unter- suchungen, die ohne meine Redaktion erfolgt ist, richtig stellen. Jörgensen (1910) schreibt S. 594 und 595, daß sich durch meine Untersuchungen herausgestellt habe, daß die von Goldschmidt beschriebenen Chromidien »Stoffwechselprodukte des Glykogens« seien. Diese Angabe entspricht , wie ja unmittelbar aus dem Vorstehenden hervorgeht, nicht den Tatsachen und ist daher als irrtümlich zu streichen. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 571 bb) Beziehungen zwischen Chromidialsubstanz, Kern und Kohle- hydraten bei Protozoen. Nun muß an dieser Stelle auf eine Untersuchung eingegangen werden, die sich ebenfalls mit den Beziehungen zwischen Chromidien und Kohle- hydratstoffwechsel befaßt, da sie mit den hier erörterten Fragen im nahen Zusammenhang steht. Es ist das die Untersuchung von M. Zülzer (1904). Zülzer konnte zunächst in Analogie mit den Befunden R. Hertwigs (1899) an Arcella ein ähnliches Chromidialnetz bei Difflugia urceolata beobachten. Innerhalb dieses Chromidialnetzes liegen Körner eines Kohlehydrats, das sich als solches durch seine rötlich-braune Färbung bei Jodbehandlung, sowie durch seine leichte Löslichkeit in Speichel erweist. — Was zunächst Zülzers Angaben über das Chromidialnetz anlangt, so läßt sich gegen die rein morphologischen Daten nichts einwenden, wohl aber gegen die Versuche, die beweisen sollen, daß Kernchromatin und Chromidial- substanz sich mikrochemisch gleich verhalten. Zülzer behandelte Schnitte mit Pepsin und fand, daß Kerne und Chromidialsubstanz dabei nicht gelöst werden; umgekehrt wurden bei Trypsinverdauung beide gelöst. Letzterer Versuch scheint mir nicht viel zu beweisen, da natürlich das Protoplasma dabei auch verdaut wird. Ganz abgesehen davon, daß die ZüLZERsehe Angabe, wonach Trypsin Nucleine löst, nicht richtig sein kann. Faßt man mit Röhmann (1908) und Abderhalden (1909) die Nucleine als Spaltungsprodukte von Nucleoproteiden, die noch Eiweiß enthalten, auf, und die dann weiter in Eiweiß und Nucleinsäure gespalten werden, so könnte nach Abderhalden Trypsin im besten Fall eine Spaltung der Eiweißkomponente, niemals aber der Nucleinsäure bewirken. Das einzige bekannte Ferment, das dies vermag, ist nach den Untersuchun- gen von Sachs (1905) die Nuclease. Hätte Zülzer übrigens mit Pepsin angedaut und die Verdauung mit Trypsin zu Ende geführt, wie ich dies getan habe, so wäre das Resultat wahrscheinlich ein andres gewesen. — Zülzer gibt ferner an, daß l%ige Kalilauge die Nucleine und demgemäß Kern und Chromidialsubstanz der Difflugien löst (es ist dabei nicht ganz klar, ob Zülzer die Gerüstsubstanz oder die stark färbbaren Einlagerungen des Chromidialnetzes oder beides meint). Aus den ZüLZERsehen An- gaben geht aber nicht hervor, ob diese Kalilaugeversuche an frischem oder fixiertem Material angestellt worden sind. Nach den Angaben von Lee und Mayer, die durch meine Versuche vollauf bestätigt wurden, ist Chromatin (das Zülzer mit Nuclein, besser aber mit Nucleoprotei- den identifiziert) in fixiertem Zustand selbst in 35%iger Kalilauge unlös- 572 G. von Kemnitz lieh. Wie die ZüLZERSchen Angaben also aufzufassen sind, vermag ich nicht zu entscheiden. Doch nehmen vir einmal an, die Chromidial- substanz enthielte in Analogie mit Hertwigs Befunden Chromatm, was ja durch den Umstand, daß sich aus ihr die Sekundärkerne entwickeln sollen, wahrscheinlich ist, — obgleich Zülzer an andrer Stelle selbst sagt: »jedenfalls aber spricht das Vorhandensein von Kohlehydratkörnern gegen die Kernnatur der Chromidialsubstanz« — , so scheint mir doch der Aacliweis dafür nicht erbracht, daß diese Chromidialsubstanz die in ihr enthaltenen Kohlehydratkörner, die im Frühling fehlen, um erst im Herbst aufzutreten, wirklich bildet. Zülzer vermag auch sichtlich die Vorstel- lung von der chromatischen Natur des Chromidialnetzes und seiner Be- fähigung, ein glykogenartiges Kohlehydrat zu bilden, nicht recht zu ver- einigen. Und so muß denn, wie mir scheinen will, die Frage darüber, ob etwas Derartiges bei Difflugia erfolgt, so lange offen bleiben, bis weitere Untersuchungen über den gleichen Gegenstand die Verhältnisse geklärt haben werden. Ich habe diese Untersuchung hier deshalb eingehender besprechen müssen, weil sie die einzige ist, die sich mit den Beziehungen zwischen Chromidialapparat und einem glykogenartigen Kohlehydrat beschäftigt, wenn wir von den gleich zu erwähnenden fragmentarischen Beobach- tungen Goldschmidts an Pelomyxa absehen. Wir haben dabei gesehen, daß die ZüLZERschen Untersuchungen nichts enthalten, was auf die Ver- hältnisse bei Ascaris Licht zu werfen vermöchte. Das gleiche gilt für folgende Beobachtungen an Pelomyxa , die mir von Herrn Professor Gold- schmidt zur Veröffentlichung übergeben wurden, da sich in der Literatur einige unrichtige diesbezügliche Angaben befinden. Ich kann mich dabei im wesentlichen auf eine bereits von Ehrlich (1909) gegebene Darstellung der Verhältnisse beziehen. Goldschmidt findet bei Pelomyxa Bildung von Kiesenkernen, die in bestimmtem Zusammenhang mit den im Plasma auftretenden Glanz- körpern stehen. In den Kernen findet sich nämlich neben dem Chromatin ein plastinartiger Binnenkörper, der stark wächst, wobei das in einen Klumpen zusammengeballte Chromatin peripher verlagert wird, um schließlich aus dem Kern ausgestoßen zu werden. Der plastinartige Binnenkörper wird nach Verlust der Kernmembran zu einem Glanz- körper, der nunmehr zum größten Teil aus Glykogen besteht. Durch Speichelbehandlung läßt sich zeigen, daß die Glanzkörper nur zum Teil aus Glykogen, zum andern Teil aus einer Art »Trägersubstanz« bestehen, was bereits Stolc (1900) angibt. Soweit die Beobachtungen Gold- schmidts, dessen gemeinsam mit Weinland ausgeführte chemische Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 573 Untersuchung dieser Verhältnisse noch nicht publiziert ist (vgl. die bei- stehende Textfig. J). Ich muß gestehen, daß, wenn es sich herausstellen sollte, daß die Verhältnisse tatsächlich so liegen, der ganze Prozeß im höchsten Grade Textfig. J. Bildung von Riesenkernen bei Pelomyxa. Der plastinartige Binnenkörper des Kernes wird zu den glykogenhaltigen Glanzkörpern (nach R. Goldschmidt). auffällig wäre. Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß das Glykogen im Tierkörper niemals direkt als Produkt irgend einer regressiven Eiweiß- metamorphose entsteht, sondern stets durch Polysaccharidbildung, also durch Synthese. Die GoLPSCHMiDTSchen Befunde sind aber kaum anders zu deuten, als daß eben jener plastinartige Binnenkörper des Kernes, der nach allen unsern Erfahrungen Eiweißnatur haben muß, sich wenigstens zum Teil in Glykogen umwandelt. Ein, wie gesagt, physiologisch-chemisch 57 4 G. v. Kemnitz unerklärlicher Prozeß. — Im Gegensatz zu den hier auf Grund der Mit- teilungen Professor Goldschmidts gegebenen Darstellungen stehen die ebenfalls auf mündlichen Mitteilungen Goldschmidts zurückgehenden Angaben Ruzickas (1906). Er zitiert irrtümlicherweise, daß Gold- schmidt die Glanzkörper von Pelomyxa den Chromidien beigerechnet hat. — Ähnlich v. Pkovazek (1910), der meint, daß nach Goldschmidt die Glanzkörper als Endprodukt der regressiven Metamorphose der Chro- midien zu betrachten seien, was ebenfalls falsch zitiert ist, wie aus der oben gegebenen Schilderung unmittelbar hervorgeht. cc) Interpretation der Goidschmidtschen Befunde durch Vejdovsky und Bilek. Wir haben oben gesehen, welche Vorstellungen man sich über die Natur der metachromatischen Stränge machen kann, dabei aber die von Vejdovsky (1907) und Bilek (1909, 1910 a, b) gegebene Interpretation der Verhältnisse nicht berücksichtigt. Das soll nun nachgeholt werden. Zwar haben Ehrlich (1909) und Goldschmidt (1909/1910) die Vej- DovsKY-BiLEKsche Auslegung bereits zum Teil widerlegt, da jedoch Bilek (1910 b) neuerdings das Wort ergreift, um seine Auffassung zu rechtfertigen, sehe ich mich genötigt auf die Kontroverse ebenfalls ein- zugehen. Vejdovsky (1907) kommt auf Grund gelegentlicher Studien an den Körper-, Muskel- und Darmzellen von Ascaris ensicaudata zu dem Schluß, daß der von Goldschmidt beschriebene Chromidialapparat nichts anderes sei, als infolge mangelhafter Technik hervorgerufene Quellungs- und Zerreißungsbilder von Stützfibrillen. Vejdovsky schließt das daraus, daß er ähnliche Bilder, wie Goldschmidt sie bei Ascaris lumbricoides und auch megalocephala beschrieb, bei seinem Objekt nicht finden konnte. Ehrlich (1909) weist mit vollem Recht darauf hin, daß das natürlich nichts beweist: was bei Ascaris ensicaudata fehlt, kann bei lumbricoides vorhanden sein und umgekehrt. Man denke nur an die mitgeteilten Unterschiede zwischen Ascaris lumbricoides und Heteralds maculosa. Es kommt hinzu, daß ich ja auch bei Ascaris lumbricoides in den Muskelzellen der mittleren Körperregion die fraglichen Strukturen in keinem einzigen Fall beobachten konnte, und wie es sich mit den Darmzellen verhält, wurde oben auseinandergesetzt. Vejdovskys Einwände scheiden somit von selbst aus der Betrachtung aus. Nun hat Vejdovskys Schüler Bilek die Verhältnisse bei Ascaris lumbricoides und megalocephala untersucht und kommt ebenfalls zu dem Resultat, daß Goldschmidt nur »gröbste Artefakte« Vorgelegen haben, Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 575 entstanden »infolge der verfehlten Konservierungsmetlioden und unge- nügenden Behandlungsweise der mikroskopischen Präparate«. Nun hat Goldschmidt (1909/1910) bereits gezeigt, auf welcher Seite »verfehlte Konservierung und Artefakte « zu suchen sind, ich kann mich daher kurz fassen. Wie die Verhältnisse bezüglich des Fibrillenverlaufs und der Wabenstruktur der Körpermuskelzellen liegen, ist oben auseinandergesetzt worden. In diesem Punkt ist wohl Bilek im Recht, doch nun weiter. Das von Apathy und Schneider zuletzt von Goldschmidt beschriebene Füllgewebe hält Bilek für Kunstprodukt (niedergeschlagene lymphatische Leibeshöhlenflüssigkeit). Ich verweise auf die oben gegebene Schilderung sowie nochmals auf Fig. 42 und Photo 14, welche die Interstizial- membran Apathys = Isolationsgewebe Goldschmidts bzw. dessen Bil- dungszelle aufs deutlichste zeigt. Bilek hat infolge »verfehlter Konser- vierungsmethode« davon nichts gesehen, was er wohl auch inzwischen eingesehen hat, da er in seiner letzten Mitteilung (1910b) auf diesen Punkt nicht mehr zurückkommt. Die allbekannte Tatsache, daß die Mark- beutelfortsätze mit den Nervenfasern verschmelzen, bestreitet Bilek, ebenso den Durchtritt von Stützfibrillen der Körpermuskelzellen in die Subcuticula, was nach den auf die Fibrillenfärbung angelegten Präparaten Goldschmidts, wie ich mich selbst überzeugen konnte, unzweifelhaft ist und Photo 5 deutlich zeigt1). Den Stäbchensaum des Darmepithels bei Ascaris lumbricoides hat Bilek ebenfalls nicht gesehen, nach ihm sind die Darmzellen »am proxi- malen der Leibeshöhle zugekehrten Pole, sowie am distalen, dem Darmlumen zugekehrten, von einem homogenen, klaren, cuticulaartigen Saume begrenzt« (von mir gesperrt, Ref.). Es fällt Bilek nicht einmal auf, daß er bei Ascaris megalocephala den Stäb- chensaum gesehen und abgebildet hat, bei Ascaris lumbricoides aber nicht. Daß bei »verfehlter Konservierungsmethode « der Stäbchensaum zu einem »klaren cuticulaartigen Saume« verklebt, weiß jeder, der Ascaris je bearbeitet hat. — Schließlich konnte Bilek die fraglichen Zellstrukturen auch nicht in den »Oesophaguszellen der beiden großen Ascaridenarten« finden. Ich habe die entsprechenden Verhältnisse oben eingehend ge- x) Anm. b. d. Korrektur: Leider ist die Reproduktion gerade dieser Mikro- aufnahme so gut wie mißlungen. Da eine nochmalige Reproduktion — Korrektur ist bei dem Verfahren nicht möglich — die Publikation der Arbeit — deren Er- scheinen sich ohne dies infolge von Schwierigkeiten bei der Reproduktion der Ab- bildungen länger als mir lieb war verzögert hatte — abermals liinausgesclioben hätte, muß ich auf eine einwandfreie Illustration der fraglichen Verhältnisse leider ver- zichten. — Archiv f. Zellforschung. VII. 38 576 G. v. Kemnitz schildert und verweise nochmals auf die Fig. 8, 48 und Photos 11 — 13. Bilek erklärt eben alles, was er nicht finden konnte, für zerrissene Stütz- fibrillen. Wie sollten aber die beschriebenen Strukturen der Oesophagus- muskelzellen und der großen Muskelzellen des Schwanzendes ihre ihnen von Vejdovsky und Bilek unterschobene stützende Funktion erfüllen. Die Stränge liegen frei im Plasma ohne in irgendeiner Verbindung etwa mit der cuticularen Grenzlamelle oder der cuticularen Innenauskleidung des Oesophagus zu stehen! Besonders deutlich zeigen diese Verhältnisse die Dilatatoren des Cliylusdarms, die ja keinerlei cuticularen Umgren- zungen besitzen wie die Oesophagusmuskelzellen, wo sollte hier der Inser- tionspunkt für solche ja geradezu ungeheuren Stütz- »Fibrillen« liegen, wie sie die Fig. 50 und Photo 15 zeigen ! Die Fig. 50 zeigt aber auch deutlich den Verlauf der feinen Stützfibrillen, die natürlich schon wegen ihrer Feinheit niemals die Bildung solch mächtiger Stränge wie in jener Figur veranlassen können. Daß aber manchmal, wenn streckenweise mehrere Fibrillen nebeneinander verlaufen wie in Fig. 50 bei mangelhafter Be- obachtung ähnliche Bilder wie Goldschmidt und ich sie übereinstimmend beschrieben haben, vorgetäuscht werden können, zeigt diese Abbildung. Auf Photo 1 sind überdies Skeletfibrillen und metachromatische Stränge einer Körpermuskelzelle des Kopfabschnittes nebeneinander zu sehen. Ja aber mehr noch, man kann die fraglichen Zellstrukturen sogar an lebenden oder überlebenden Zellen beobachten. Präpariert man den Oesophagus eines lebenden Tieres heraus, was innerhalb weniger Sekunden leicht gelingt, und bringt ihn in physiologischer Kochsalzlösung auf den Objektträger, so kann man bereits bei Anwendung mittelstarker Ver- größerungen, die stark lichtbrechenden, vielfach gewundenen und ver- schlungenen metachromatischen Stränge in den Flächenzellen beobachten ! Ich glaube, es kann nunmehr keinem Zweifel unterliegen, auf wessen Seite die »verfehlten Konservierungsmethoden und ungenügende Be- handlungsweise der mikroskopischen Präparate« zu suchen sind, und man kann wohl nur hoffen, daß Bilek sich im Laufe der in Aussicht gestellten weiteren Untersuchungen über die Histologie von Ascaris ein größeres Maß von Reserve in der Beurteilung der Resultate andrer For- scher auferlegt1). i) Übrigens ist es doch wold unzulässig, »Photogramme« in der Weise wie Bilek (1910 b) das tut, zu verwenden. Die in der BiLEKschen Mitteilung reproduzierten »Photogramme« sind offenbar Reproduktionen nach entweder stark retouchierten Mikroaufnahmen oder von nach Mikroaufnahmen angefertigten Zeichnungen, in welchem Sinne ja eventuell auch Bileks Erläuterungen aufzufassen sind. Beweisende Kraft besitzen solche »Photogramme« natürlich nicht. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 577 Wir müssen also die Kritik und Interpretation der GoLDSCHMiDTSchen Befunde seitens Vejdovsky und Bilek in allen Punkten als verfehlt ablehnen. Allerdings haben wir gesehen, daß auch die Auffassungen Goldschmidts sowie deren teilweise Bestätigung durch Ehrlich (1909) in einem sehr wesentlichen Punkte einer Korrektur bedürfen, nämlich, daß die von Goldschmidt als Chromidialapparat beschriebenen Struk- turen nicht als Kernderivate aufzufassen sind, zum mindesten ihre Her- kunft aus dem Kern nicht erwiesen ist. Das Wesentliche dieser Strukturen ist, wie Goldschmidt richtig erkannte, daß sie nicht statische, stützende, sondern dynamische, funktionelle Bedeutung haben. dd) Neuere Untersuchungen über die Chromidien der Metazoen. Die GoLDSCHMiDTSche Lehre vom »Chromidialapparat« der Meta- zoenzelle, zu der seine Befunde an Ascaris die Grundlage geliefert haben, hat in der Folge eine Reihe von Untersuchungen gezeitigt, die für diese Lehre weiteres Beweismaterial liefern sollten. Auf alle diese Arbeiten einzugehen hegt kein Grund vor. Ich kann aber nicht umhin, einen Teil derselben mit in den Kreis unserer Betrachtungen zu ziehen, da es auf Grund vorhegender Untersuchungen selbstverständlich ist, den Versuch zu unternehmen, die neueren Angaben, die bestimmt sind, jene Lehre zu stützen und zu erweitern, auf ihre Richtigkeit hin zu prüfen. Da ist zunächst eine Arbeit von Moroff (1909) zu nennen. Moroff kommt auf Grund seiner Beobachtungen an Copepoden zu dem Resultat, daß für die Dotterbildung die aus dem Kern ausgetretenen Chromidien verantwortlich zu machen sind. Die Chromidien wandeln sich nach seiner Meinung (vgl. auch van Bambecke und van der Stricht) direkt in Dotter um. Es kann nicht meine Aufgabe sein zu untersuchen, in- wieweit die von Moroff gegebenen Bilder, die den Chromatinaustritt zeigen sollen, beweisend sind. Wenn Moroff es aber unternimmt, seine an Copepoden gewonnenen Ergebnisse in der Weise zu verwerten, daß er auch in den Fällen, wo bei der Dotterbildung ein Chromatinaustritt nicht zu beobachten ist, Chromidienbildung annimmt, die nur färberisch nicht nachzuweisen ist — von Moroff in seiner neuesten Arbeit (1910 b), in welcher er den gleichen Standpunkt vertritt, als »farblose Chromidien« bezeichnet — so muß dagegen aufs entschiedenste Verwahrung eingelegt werden, wie dies übrigens auch Jörgensen (1910) tut. Die ganze Lehre vom Chromidialapparat, der Metazoen — wie der Protozoenzelle, gründet sich eben gerade auf die färberische Nachweisbarkeit der Chromidien, mit ihr steht und fällt sie. Daß außerdem Stoffaustauschbeziehungen der verschiedensten Art zwischen Kern und Plasma bestehen, deren Vor- 38* 578 G. v. Kemnitz handensein wir nur erschließen, nicht aber morphologisch nachweisen können, ist selbstverständlich. Überdies hat Verwohn (1891) bereits vor 20 Jahren darauf hingewiesen und mit einem Schema belegt, daß wir gewisse Stoffabgabe- und Aufnahmebeziehungen zwischen Kern und Plasma anzunehmen haben, was Moroff anscheinend nicht bekannt ist. Es ist bisher aber niemand eingefallen, auch in solchen Fällen von Chro- midien zu sprechen. Die Vorstellung der »farblosen Chromidien« ent- hält eine contradictio in adjecto und ist daher abzulehnen. Derselbe Autor (1910 a) kommt auf Grund seiner Untersuchungen über die Entwicklung der Nesselzellen bei Anemonia zu der Auffassung, daß auch diese als Produkt der Chromidien zu betrachten sind. Da Moroff dieser Arbeit nur Textfiguren beigibt, die nach seinen Mitteilungen über Technik wohl nach E. H. oder BENDA-Präparaten angefertigt sein dürften, die fatalen Eigenschaften der E. H.-Methode aber hinlänglich bekannt sind und die BENDAsche Methode, wie bereits oben erwähnt, die heterogensten Zellbestandteile in gleicher Weise färbt (worauf ich noch zurückkomme), so muß man wohl diese Angaben über Chromatin- austritt mit größter Vorsicht beurteilen. Dazu kommt noch, daß die Untersuchungen von Meves, Duesberg, Benda und Hoven gezeigt haben, worauf schon mehrfach hingewiesen wurde, daß aller Art Fibrillen aus Chondriokonten hervorgehen, deren nueleäre Herkunft sie bekannt- lich aufs entschiedenste in Abrede stellen. Es liegt also sehr nahe, für jene Nesselzellen eine ähnliche Genese anzunehmen, sodaß deren an- geblich nueleäre Entstehung zum mindesten sehr fraglich erscheinen muß. Auch Schaxel (1909 a) kommt zunächst bei seinen Untersuchungen an Asc-idieneiern zu dem Resultat, daß im Zusammenhang mit Dotter- bildung und Eiwaehstum eine rege Chromidienbildung stattfindet, er schließt das hauptsächlich auf Grund von mit E. H. gefärbten Präparaten. Ich muß auch hier wieder betonen, daß diese Methode einen Schluß darüber, ob es sich im speziellen Fall um einen Chromatinaustritt handelt, über- haupt nicht zuläßt. Besonders bedenklich aber erscheint mir der eine Punkt der ScHAXELsehen Auffassung bezüglich dessen, was man mit »Chromatin« bezeichnen soll. »Man kann, um unbefangen vorzugehen, nicht anders verfahren, als daß man alles das Chromatin nennt, wofür sich deutliche, besonders genetische Beziehungen zum Kern nach- weisen lassen und was das charakteristisch tinktoriell-morphologische Verhalten zeigt.« Während man ersterem durchaus zustimmen muß, ist nachdrücklich darauf hinzuweisen, daß dieses tinktoriell-morphologische Verhalten keineswegs »charakteristisch« ist, wie wir noch sehen werden. Es bleiben daher nur die genetischen Beziehungen zum Kern, d. h. direkte Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 579 Beobachtungen von Chromatinaustritt im Verein — zum mindesten im Zweifelsfalle — mit unzweideutigen mikrochemischen Beaktionen, als Kriterium dessen, was man als Chromatin zu betrachten hat. In der Folge zeigt sich denn auch, daß Schaxel (1910a, b, c u. d) immer mehr dazu neigt, bei Beurteilung der Frage nach der Chromidienbildung die genetischen Beziehungen zum Kern zu vernachlässigen und dem an- geblich »charakteristischen tinktoriell-morphologischen Verhalten« voll- gültige Beweiskraft zuzumessen. Dementsprechend hält er die Farben seiner Abbildungen (1910 b u. d) nicht in denen der Präparate, sondern trägt »zum Zwecke übersichtlicheren Vergleichs«, das, was er für Chromatin hält, mit blau, Plasma mit rot usw. ein, so daß man selbst überhaupt nicht in der Lage ist, sich ein Bild von seinen häufig wohl mit E.H. ge- färbten Präparaten zu machen. — Nun haben die ScHAXELschen Beob- achtungen über die Eibildung von Pelagia noctiluca bereits eine Nach- untersuchung zur Folge gehabt und zwar durch Büchner. Aus den mir freundlichst mitgeteilten mündlichen Angaben von Herrn Dr. Paul Büchner entnehme ich, daß Schaxel wichtige cytoplasmatische Struk- turen gänzlich übersehen hat, so daß sich die Verhältnisse wesentlich anders gestalten. — Auf die neueste Untersuchung Schaxels (1910 d) gehe ich nicht weiter ein. Es gilt für sie das gleiche, wie für die Medusenarbeit, da sämtliche Figuren in gleicher Weise schematisiert sind wie in jener. Schließlich muß hier noch der neuesten Untersuchung Goldschmidts (1910) gedacht werden, in der er zu dem Resultat kommt, daß auch die Tigroidsubstanz der Ganglienzellen auf Grund der Beobachtungen von Scott (1899) — die er im gleichen Sinne bereits früher (1909/1910) ver- wertet — » sich ohne weiteres dem Begriff des Chromidialapparats einordnet «. Nun waren die Untersuchungen von Scott für mich schon deswegen von Interesse, weil er bereits vor 12 Jahren die Hilfsmittel der Mikro- chemie zur Entscheidung der Frage, ob die NissL-Schollcn als Chromatin- derivat aufzufassen sind, heranzog. Er ist dabei auf Grund mikro- chemischer Reaktionen sowie entwicklungsgeschichtlich-morphologischer Beobachtungen zur Bejahung dieser Frag» gekommen. Was nun die mikrochemischen Reaktionen anlangt, so wrar für Scott der Hauptgrund für die Annahme der nucleären Natur des Tigroids seine Unverdaulich- keit in Pepsin-Salzsäure. Wir haben aber oben gesehen, daß auch bei Ascaris die Unlöslichkeit der metachromatischen Stränge in Pepsin- Salzsäure allein noch keinen sicheren Schluß über ihre Natur zuließ. Erst die kombinierte Pepsin-Trypsinverdauung führte zu brauchbaren diffe- rential-diagnostischen Ergebnissen. Mir scheinen demnach die Scott- schen Resultate in dieser Richtung wenigstens nicht einwandfrei. 580 G. v. Kemnitz Auf die neuesten Untersuchungen von Popoff (1910) und Isako- witsch (1910) gehe ich nicht weiter ein. Ich kann sie unmöglich als beweiskräftig für die Chromidienlehre betrachten, da alle diese Unter- suchungen mit der Existenz eines » specifischen Chromatinfarbstoffs« stehen und fallen. Die Anhänger der Chromidienlehre sind geneigt, das, was sich mit den sogenannten Chromatinfarbstoffen auch außerhalb des Kernes färbt, für Chromatin zu halten. Dazu muß bemerkt werden, daß der Begriff des specifischen Chromatinfarbstoffs überhaupt fallen muß, will man ihn nicht nur auf Kernbestandteile anwenden. Es färben sich im Plasma eine ganze Reihe von Bestandteilen mit sogenannten Kernfarbstoffen — selbst wenn wir von der ganz unzuverlässigen Eisenhäinatoxylinmethode absehen — , die nichts mit Chromatin zu tun haben. So z. B. bei Ascaris, wie schon erwähnt, mit dem angeblich sicheren Reagens auf Chromatin, nämlich 1. Methylengriin-Essigsäure nach Carnoy am lebenden Tier: nur die innere cuticulare Auskleidung des Oesophagus. 2. Mit Mallory und Magenta-Pikroindigcarmin in ganz gleichem Ton: Kernchromatin, metachromatische Stränge, gefensterte Membran, Stützschläuche der Kantenzellen und Stützfibrillen des Oesophagus, die Fibrillen der Sub- cuticula, Seitenlinien und Muskelzellen, Schlußleisten der Darmepithel- zellen sowie eine Reihe mehr accessorischer Zellbestandteile. — Daß auch Delafield ganz heterogene Zellbestandteile ähnlich färbt wie Chromatin, wurde schon mehrfach betont. — Wie mir ferner Herr Dr. Jör- gensen mitteilte, fand er gelegentlich demnächst zu veröffentlichender Untersuchungen, daß auch Saffranin und Boraxcarmin, die vielleicht am meisten geschätzten Kernfarbstoffe, gewisse Zellbestandteile intensiv färben, die nachweislich nicht aus Chromatin bestehen; für Saffranin mußte ich die gleiche Erfahrung machen. Es färbt z. B. nach Fixation mit der von mir benutzten Modifikation der FLEMMiNGSchen Lösung unter Umständen Glykogen ! — Nach all dem muß in Zukunft der Begriff des Chromatinfarbstoffs — will man ihn überhaupt aufrecht erhalten — für den Kern selbst und seine Bestandteile reserviert bleiben. So bleiben für uns nur einige Fälle, wo direkte Beobachtung es wahr- scheinlich gemacht hat, daß es hier zu einer echten Chromidienbildung kommt. Es sind das die bei der Reifung der Geschlechtszellen beobach- teten Erscheinungen, Popoff (1907) bei der Eibildung von Paludina, Wassilieff (1907) bei der Spermatogenese von Blatta, Büchner (1909) bei Ovo- und Spermatogenese der Orthopteren — auch die Angaben Moroffs (1908) und Schaxels (1909) würden, falls zutreffend, hier zu nennen sein — und schließlich, wie man mit Goldschmidt (1909/1910) Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 581 wohl sagen muß, »das glänzendste Beispiel« in den Ovocyten von Proteus durch Jörgensen (1910). Nun darf freilich nicht verschwiegen werden, daß die Angaben Wassilieffs und Büchners neuerdings durch Dues- berg (1910 c) eine scharfe Kritik erfahren haben. Aber das von Jörgensen (1910) gegebene Beispiel — das zwar von Meves (1910a) durchaus mit Unrecht ebenfalls »für irrtümlich bzw. schematisiert« gehalten wird — ist besonders bei Durchsicht der Originalpräparate, die den gleichen Vor- gang hundertfältig wiederholt zeigen, so klar, daß an seiner Richtigkeit nicht gezweifelt werden kann. Ist aber hier der Chromatinaustritt be- wiesen, so bedeutet das natürlich eine gewichtige Stütze für die prinzipiell gleichen, nur nicht so klaren Bilder von Wassilieff, Büchner usw. ee) Derzeitiger Stand der Lehre vom Chromidialapparat der Metazoenzelle. Wenn wir von dem so gewonnenen Standpunkt die Lehre vom Chro- midialapparat überblicken, so wollen wir zunächst dabei dem Beispiel Goldschmidts folgen und die Theorie vom Kerndualismus ganz aus dem Spiel lassen, da die Verhältnisse bei Ascaris für sie keine Stütze mehr zu bilden vermögen. Überdies sind von andrer Seite (Dobell 1909), besonders aber von R. Hertwig (1907) so gewichtige Bedenken gegen jene Theorie geäußert worden, daß es in der Tat besser sein dürfte, von ihr zu abstrahieren. Die Gültigkeit der Lehre vom Chromidial- apparat der Metazoenzelle kann meines Erachtens in ihrer Allgemeinheit nicht aufrechterhalten werden. Es ergibt sich die dringende Notwendig- keit von Fall zu Fall zu prüfen, ob Chromidienbildung stattfindet oder nicht. So verlockend auch gerade hier die zu Verallgemeinerung führende synoptische Betrachtungsweise sein mag, so muß doch aufs eindringlichste vor solcher gewarnt werden, zu welcher Auffassung auch neuerdings Lundegard (1910) kommt. Es kann dem richtigen Kern der Chromidien- lehre nur schaden, wenn versucht wird, sie zu einem allgemein gültigen Prinzip zu erheben. Ich kann mich daher unmöglich der Ansicht Gold- schmidts (1909/1910) anschließen, daß »also jede Herstellung von speei- fischen Zellprodukten ... in dieser oder jener Weise auf Chromidien- bildung zurückzuführen ist«, ebensowenig kann ich Goldschmidts Auffassung teilen, daß »niemals negative Befunde positive widerlegen können . . . Der Austritt der Chromidien ist jedenfalls ein osmotischer Vorgang und es ist deshalb sicher nicht leicht, ihn in jedem Fall sichtbar zu machen«. Diese Ansicht — deren Richtigkeit wir gleich noch zu prüfen haben werden — scheint mir aber im Verein mit der im vorigen 582 G. v. Kemnitz Satz ausgesprochenen für die ganze Frage äußerst gefährlich. Ich glaube, daß gerade wegen der Unsicherheit bei der Beobachtung von Chromatin- austritt einwandsfreie negative Befunde weitgehende Berücksichtigung finden müssen. Die GoLDScHMiDTschen Anschauungen führen sonst letzten Endes zu den »farblosen Chromidien« Moroffs und was von diesen zu halten ist, wurde oben auseinandergesetzt. ff) Mechanismus der Chromidienbildung. Wie ist aber überhaupt eine Chromidienbildung zu denken, wie haben wir uns den Vorgang des Chromatinaustritts vorzustellen ? — Goldschmidts Anschauungen hierüber wurden soeben erwähnt. Ich habe über den Mechanismus dieses Prozesses etwas andre Vorstellungen, die an dieser Stelle auseinandergesetzt sein mögen. Wenn man sich die Kernmembran von ähnlicher Beschaffenheit denkt wie die Plasmahaut Overtons, so kann eine Chromidienbildung offenbar nur so zustande kommen, daß die aus dem Kern austretende Substanz, die man sich in fortwährend weiterschreitendem Abbau be- griffen vorstellen muß, zunächst ein Stadium erreicht, auf dem sie in der Kernmembran löslich ist, ebenso wie die Kernmembran in ihr. Auf diese Weise könnten also auch partielle Lösungen der Kernmembran erfolgen, die aber dann durch die durchtretende Substanz nicht beob- achtet werden können, wie z. B. bei Jörgensen (1910). Bei weiter fort- schreitendem Abbau wird ein Stadium erreicht, auf dem die Substanz nunmehr wieder unlöslich in der Kernmembran wird. Sie tritt ins Plasma und stellt nun, wie gesagt, nicht mehr Chromatin, sondern bereits ein Abbauprodukt desselben vor. Ich kann mich der Vorstellung Gold- schmidts, daß die Chromatinabgabe durch Osmose erfolgt, demnach nicht anschließen, denn erstens kann das Chromatin als Eiweißverbindung und somit kolloidale Substanz nicht durch Membranen diffundieren, und zweitens wäre nicht zu verstehen, warum, falls durch die Kernmembran Chromatin diffundieren kann, sich jemals ein ehromatinreieher Kern in einem chromatinarmen oder gar -freien Plasma finden könnte. Nach den Gesetzen der Osmose müßte sich zwischen Chromatin des Kernes und Plasmas stets ein Gleichgewichtszustand herstellen, und so könnten solche Verhältnisse überhaupt nicht entstehen. Wenn für Chromidienbildung Bilder gegeben werden, bei denen die Kernmembran zerrissen oder weit geöffnet ist (Erhard 1910), so können solche Verhältnisse nur als pathologisch oder als Kunstprodukte auf- gefaßt werden. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 583 gg) Chromatinsynthese und Chromidien. Doch ein wichtiger Punkt bleibt bei Erörterung der Chromidienlehre noch zu besprechen, den, wie ich sehe, Schaxel (1909) nur gestreift hat, um aber eine in jene Richtung gehende Möglichkeit sofort zu verwerfen. Könnte nicht wenigstens ein Teil der als Chromatinaustritt aufgefaßten Bilder so gedeutet werden, daß es sich dabei gar nicht um Chromatin- austritt, sondern umgekehrt um einen Chromatineintritt handelt? Schaxel lehnt eine solche Möglichkeit deswegen ab, weil er den Nachweis erbracht zu haben glaubt, daß die »Chromasie des Plasmas allmählich entsteht bei steter Emission von Chromatin aus dem Kern«. Selbst aber, wenn das wirklich der Fall sein sollte, wäre es ja noch kein Beweis dafür, daß nicht der umgekehrte Prozeß ebenfalls besteht, da die ScHAXELsehen Untersuchungen durchaus nicht beweisen, daß die bei »Chromasie des Plasmas dann gleichzeitig zu postulierende »Achromasie« des Kernes wirklich besteht. Nun glaube ich es für die Msmns-Muskelzellen sehr wahrscheinlich gemacht zu haben, daß solche Chromatin- bzw. Pro- chromatinsynthesen im Plasma tatsächlich stattfinden und daß diese im Zusammenhang stehen mit dem durch das Wachstum der ganzen Zelle bedingten Wachstum des Kernes. Dazu kommt aber, daß, wie von Loeb und R. Herwig verschiedentlich betont wurde, gerade beim Ei, das ja zu einem Riesenwachstum bestimmt ist und somit ähnliche Verhältnisse wie die Riesenzelle von Ascaris zeigen dürfte, während des Eiwachstunis und der Furchung eine ständige Neubildung von Chromatin, eine Nuclein- synthese vom Plasma aus erfolgen muß. Auch für Macallum (1908) ist es eine feststehende Tatsache, daß die Chromatinneubildung im Plasma erfolgt (vgl. ferner Masixg [1910]). — Es ist also bereits a priori im hohen Maß wahrscheinlich, daß speziell bei der wachsenden Eizelle sich ähnlich verlaufende, morphologisch sichtbar zu machende Prochromatinsynthesen finden wie bei Ascaris. Wenn man bedenkt, bis zu welcher Größe das Ei und um die reguläre Kernplasmarelation einzuhalten, dementsprechend auch der Kern wachsen muß, so liegt zum mindesten der Gedanke sein- nahe, daß die Chromatinsynthesen im Ei sich auch morphologisch ver- folgen lassen können. Solche Bilder, wie sie gerade Moroff und Schaxel für Chromatinaustritt gegeben haben, scheinen aber — falls sie zu Recht bestehen — obiger Auffassung besonders günstig. Es liegt eigentlich auch nichts näher als anzunehmen, daß der wachsende Eikern Chromatin oder besser Prochromatin von außen aufnimmt, anstatt solches abzugeben! Aber auch von andrer Seite mehren sich die Angaben über Beobach- tung von Chromatin- bzw. Prochromatinsynthesen im Plasma. Ich 584 G. v. Kemnitz führe hier nur die interessanten Beobachtungen von Reichenow (1909) über Hämatoeoccus an, ein Flagellat, der zum Studium des sogenannten »Volutin« besonders günstige Verhältnisse bietet. Nach Reichenow versteht Arthur Meyer (1904) darunter einen Stoff, den er für eine Nucleinsäure Verbindung hält. Dies Volutin stellt eine Art Reservesub- stanz für den Kern dar. Charakteristisch für es ist u. a. seine starke Affinität zu Chromatinfarbstoffen. Es färbt sich intensiv mit den ge- wöhnlich als specifischen Kernfarbstoffen bezeichneten Färbungen, wie z. B. Boraxcarmin, Delafield usw. meist sogar stärker als der Kern. Ein Entstehen der Volutinkörner aus dem Kern konnte Reichenow niemals beobachten, hält vielmehr ihre plasmatische Herkunft für ziemlich sicher. Reichenow konnte ferner den Nachweis führen, daß die sich durch ihren Phosphorsäuregehalt auszeichnenden Volutinkörner in phosphorsäurehaltigen Nährlösungen besonders stark anwachsen, um bei Erschöpfung der Nährlösungen allmählich zu verschwinden und zwar in der Weise, daß die nach dem Kern zu gelegenen Teile besonders rasch aufgebraucht werden. Dazu kommt noch, daß kurz vor der Teilung die Volutinkörner in großer Menge verbraucht werden. Die Untersuchungen Reichenows scheinen daher mit ziemlicher Sicherheit zu ergeben, daß die Volutinkörner die Funktion einer Kernreservesubstanz für die Zelle haben. Sie werden demgemäß durchaus den Substanzen in der Ascaris- Muskelzelle entsprechen, die ich nach meiner Auffassung zweckmäßiger als Prochromatin bezeichnet habe. — Auch v. Prowazek (1908) kommt zu der Überzeugung, daß sich innerhalb der Zellen derartige Procliromatine finden müssen. Er glaubt, daß es das Lecithin sei, was »den Nucleinen des Kernes die Phosphorsäure zuführt«. Ja er gibt sogar an, »daß das Lecithin sich Farbstoffen (Hämatoxylin, Saffranin, Azur-Eosin, Coche- nillealaun) gegenüber wie eine Kernsubstanz verhält!« Giemsa fand nämlich, daß die Metaphosphorsäure die Färbbarkeit durch Chromatin- farbstoffe bedingt, diese daher nach Prowazek auch dem Lecithin zu- kommeii müsse. Sollten sich diese Angaben bestätigen, so fänden, wie mir scheint, mit einem Schlage die vielen Angaben über Chromidien- bildung beim wachsenden Ei in der Richtung der hier entwickelten An- schauung eine Erklärung. Es darf aber nicht verschwiegen werden, daß Faure-Fremiet (1901b), der die Arbeit Prowazeks anscheinend nicht kennt, auf Grund seiner Untersuchungen zu dem Resultat kommt, daß die Färbbarkeit des Lecithins mit Chromatinfarbstoffen ganz von der verwandten Fixierungsflüssigkeit abhängt, es sich z. B. nach Chromierung praktisch nur mit Orange G färbt, nach Behandlung mit Kupfer und Eisensalzen aber Hämatoxylin annimmt. Dagegen färbt sich das Lecithin Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 585 sowohl nach Behandlung mit Chrom- als auch Chromosmiumgemischen mit E. H. intensiv und was diese Tatsache, ihre Richtigkeit voraus- gesetzt, für die hier vorgetragene Auffassung namentlich bezüglich reifender Eier betrifft, braucht nicht weiter auseinandergesetzt zu werden. Ich halte damit den Beweis für erbracht, daß in einer ganzen Reihe von Fällen, die im Sinne der Chromidienlehre verwertet wurden, tatsächlich der umgekehrte Prozeß statt- findet, daß den morphologisch sichtbar zu machenden Chro- matin- bzw. Prochromatinsynthesen innerhalb des Zell- plasmas eine viel größere Bedeutung zukommt, als man bisher angenommen hat. Es war bei der Untersuchung der Verhältnisse bei Ascaris natürlich auch daran zu denken, ob nicht den metachromatischen Strängen in den Oesophagusmuskelzellen eine ähnliche Bedeutung zukäme, wie jenen Phosphatidvacuolen in den Körpermuskelzellen. Eine solche Auffassung schien mir zunächst wenig wahrscheinlich zu sein. Nun kommt aber Faure-Fremiet (1910 a u. b) auf Grund seiner Untersuchungen über die Chemie der Mitochondrien zu der Anschauung, daß diese entweder eine Adsorptionsverbindung von Eiweiß und Fettsäure oder aber von Eiweiß und einem Lipoid bzw. Phosphatid darstellen. Ich erwähne das, weil es jedenfalls auffallen muß, daß gerade in jenen Muskelzellen, wo die Phos- phatidvacuolen Vorkommen, also in den Körpermuskelzellen der mittleren Körperregion, wie mehrfach erwähnt, metachromatische Stränge nur in ganz seltenen Fällen auftreten, wohl aber in denen, denen umgekehrt jene Phosphatidvacuolen fehlen, also Oesophagusmuskelzellen, Dilatatoren des Chylusdarms und Spicularmuskulatur. Diese Beziehung ist ent- schieden auffällig, so daß man eventuell an ein Vikariieren von Phosphatid- vacuolen und metachromatischen Strängen, die ja rein morphologisch genommen, den Chondriokonten völlig gleichen, denken könnte. hh) Mitochondrien Chondriosomen usw. und Chromidien Im Anschluß an obige Betrachtungen müssen wir uns etwas ein- gehender mit der Mitochondrienforschung beschäftigen, die sich ja be- kanntlich in ihrem wesentlichsten Punkt der Herkunft der Chondrio- konten, Chondriosomen, Mitochondrien usw. in diametralem Gegensatz zur Chromidienlehre befindet. Ich darf die wichtigsten Resultate der Untersuchungen von Benda, Meves, Duesberg und Hoven als bekannt voraussetzen. Sie haben den Beweis erbracht, daß in der Tat eine Reihe von specifischen Zellstrukturen Produkte der Chondriokonten sind, so z. B. Stütz-, Muskel- und Neurofibrillen. Die Untersuchungen Bendas 58G G. v. Kemnitz (1902) und Koltzoffs (1906, 1908) haben ferner gezeigt, daß auch die eigentümlichen Skeletstrukturen der Spermien aus Chondriokonten her- vorgehen. Daraus darf nun natürlich nicht der Schluß gezogen werden, daß überhaupt alle specifischen Zellstrukturen von Chondriokonten ge- bildet werden. — Zunächst aber bleibt die Frage zu entscheiden, ob wir es in den Chondriokonten mit Kernderivaten, selbst im weitesten Sinne des Wortes, zu tun haben oder nicht. Goldschmidt (1909/1910) faßt neuerdings den Begriff des Chromidialapparats sehr weit. »Die Allge- mcingtiltigkeit der Chromidienlehre hängt daher zu recht großem Teil vom Nachweis ab, daß die Mitoehondrien, Chondriokonten usw. aus Chromidien hervorgehen — wohl verstanden nicht Chromidien sind — somit zum Begriff des Chromidialapparats gehören. Ich erachte diesen Beweis für vollständig erbracht. « Wie bereits oben betont, kann ich diese Auffassung nicht teilen und es ist jedenfalls bemerkenswert, daß auch Büchner (1909) bezüglich der nucleären Natur der Mitoehondrien der Spermatogonien von Gryllotalpa, von ihm als Chromidien gedeutet, zu dem Resultat kommt: »Der Nachweis, daß diese aus dem Kern stammen, läßt sich hier so wenig wie sonst in ähnlichen Fällen führen.« Wenn nun auch sicherlich manches, was als Chromidien aufgefaßt wurde, mit den Chondriokonten usw. identisch, also plasmatischer Natur ist, so fragt sich doch, ob daneben nicht auch tatsächlich Chromidien- bildung vorkommt. Solche Bilder, wie sie Wassilieff (1907) und beson- ders Jörgensen (1910) gegeben haben, sind trotz Meves und Duesberg so eindeutig, daß sich dagegen schlechterdings nichts einwenden läßt. Wenn man ferner bedenkt, daß der »Dotterkern« von Proteus nach den Angaben von Jörgensen aus vier verschiedenen Komponenten (Centro- som, Mitoehondrien, ausgestoßenem Chromatin und Fett) besteht, so muß es als sehr wahrscheinlich gelten, daß die ganz ähnlichen Verhältnisse, die Wassilieff (1907), Popoff (1907), Büchner (1909), sowie Meves und Duesberg selbst an verschiedenen Objekten schildern, auch in ähnlicher Weise zu erklären sind. Ebenso unrichtig, wie mir die Ver- allgemeinerung der Chromidienlehre scheint, ist umgekehrt die Behauptung der Mitochondrienforscher, daß Chromidienbildung überhaupt nicht vor- komm r. Nach allen bisherigen Erfahrungen scheint eine Chromatin- abgabe von Ovocyten und Spermatocyten auf dem Bukettstadium sehr wahrscheinlich, ja für Proteus von Jörgensen (1910) bewiesen zu sein. — Bei der Entscheidung dieser Fragen ist es unumgänglich, mit den gleichen Methoden zu arbeiten bzw. bei Nachuntersuchungen neben der eignen und der stets anzuwendenden BENDAschen auch die Methoden der Voruntersucher zu benutzen, da sich sonst natürlich stets der Vor- Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 587 wurf mangelhafter Technik sowohl von der einen als der andern Seite machen läßt. Eine Kritik der Mitochondrienlehre muß, wie mir scheinen will, an dem Punkt einsetzen, von dem die MEVESSche Schule bei der Kritik der Untersuchungen der Chromidienforscher ausgeht, nämlich der Technik. Es kann keinem Zweifel unterliegen, daß hier auf beiden Seiten Fehler unterlaufen sind. Wenn aber gerade in allerneuester Zeit seitens des Münchener Instituts die Specifizität der sogenannten Chromatinfarbstoffe bei Verwertung etwaiger Chromidienbefunde einer strengen Prüfung unterzogen wird, schlagen anscheinend die Mitoehondrienforscher gerade den umgekehrten Weg ein. Den Fehler, den sie den Anhängern der Chro- midienlehre vorgeworfen haben, machen sie nun selbst, indem sie alles, was sich nach der BENDAsehen Methode blauviolett färbt, mit Mitoc-hon- drien, Chondriosomen, Chondriokonten usw. bezeichnen. Eine Aus- nahme hiervon scheint wenigstens theoretisch - — praktisch ist nicht viel davon zu merken — Duesberg zu machen. Duesberg (1907/1908) schreibt: »Doch möchte ich auf die Frage, ob diese Methode (Benda, Bef.) eine specifische sei, nicht bejahend antworten . . . Sich auf die Färbbarkeit durch basische Teerfarben nach BENDAScher Behandlung zu stützen, um die mitochondriale Natur irgendwelcher Gebilde zu be- weisen, wäre nach meiner Meinung unvorsichtig.« Und ferner derselbe Autor (1910 b): «pour lui (gemeint ist der Umstand der Violettfärbung der Mitochondrien, Bef.) attribuer une signification absolue, il faut ad- mettre la specificite de la methode. Cette specificite n’est evidemment pas etablie. » Theoretisch also ist doch wenigstens Duesberg vorsichtig in bezug auf die Verwertung der nach BENDAScher Methode gewonnenen Besultate. Meves und Benda zeigen diese Vorsicht nicht. Aus dem von letzterem Autor stammenden Abschnitt über »Mitochondria « in der Encyklopädie der mikroskopischen Technik (1910) geht unzweifelhaft hervor, daß er seine Methode für specifisc-h hält. Für Meves gilt an- scheinend das gleiche und Holmgren (1908) versteigt sich bereits zu der Behauptung, daß »bei der BENDAsehen Methode jede physika- lische Bedingung der Färbbarkeit ausgeschlossen ist«. Diese halten also offenbar alles, was nach Benda blauviolett gefärbt wird, für Chondriosomen usw., bzw. als aus solchen hervorgegangen. Dazu ist zu bemerken, daß die Theorie des Färbeprozesses nach Michaelis (1910) auch heute noch nicht Idar ist und daß ferner bei Beizfärbungen, wie der Benda- schen, gerade physikalische Bedingungen eine hervorragende Bolle spielen. — Was die Verhältnisse bei Ascaris anlangt, so färben sich mit der Benda- schen Methode folgende Zellbestandteile in völlig gleichen blauvioletten 588 G. v. Kemnitz Ton: Ein Teil des Kernchromatins, die metaehromatischen Stränge, Stützfibrillen, gefensterte Membran, Stützschläuche, sowie innere und äußere cuticulare Auskleidung des Oesophagus, ferner Stützfibrillen der Körpermuskelzellen, der Subeuticula, der Seiten-, Rücken- und Bauch- linie und Darmzellen, die kontraktilen Leisten der Körpermuskelzellen, sowie mancherlei Granulationen und accessorisc-he Zellbestandteile. So ist es um die Specifizität der Bend Aschen Methode bei Ascaris bestellt! Nun könnte man vielleicht versucht sein zu glauben, daß Stützfibrillen usw. sich eben deswegen mit der BENDAsclien Methode färben, weil sie aus Chondriosomen hervorgegangen sind. Dazu ist zunächst zu bemerken, daß ein solcher Beweis für Ascaris fehlt und wohl auch schwerlich er- bracht werden wird. Daß aber die riesigen Stützschläuche der Oesophagus- kantenzellen oder gar äußere und innere cuticulare Auskleidung des Oesophagus aus Chondriosomen hervorgehen könnten, wird doch wohl niemand behaupten wollen. Alle diese Tatsachen mahnen zur größten Vorsicht gegenüber Verwertung der durch die BendascIic Methode ge- wonnenen Bilder. Besonders aber angesichts des Versuchs von Meves (1908), die Chondriosomen als Träger erblicher Anlagen aufzufassen, der sich ja auf die Specifizität der BENDAschen Methode gründet, muß mit allem Nachdruck darauf hingewiesen werden, daß diese angebliche Specifizität nicht existiert. Ich sehe dabei ganz davon ab, daß die wenigen Beobachtungen, die über die angebliche Kontinuität der Chondriosomen in den Geschlechts- und Embryonalzellen von Meves (1908) und Duesberg (1910a) mitgeteilt sind, zu einer auch nur halbwegs sicheren Begründung solcher Vorstellungen denn doch nicht ausreichen, ganz zu schweigen von den vielen Hilfsannahmen, zu denen Meves sich naturgemäß gezwungen sieht (Reduktion der Chondriosomen, Konjugation bei der Befruchtung usw.) und für die keinerlei positive Beobachtungen vorliegen. Ich vermag daher die optimistische x\nschauung Duesbergs (1910a u. b) über den vermeintlichen Nachweis der Kontinuität der Chondriosomen nicht zu teilen und muß mich der scharfen Kritik, die neuerdings Lundegard (1910) an den MEVES-DuESBERGsehen Vorstellungen geübt hat, durch- aus anschließen. ii) Apparate reticolare, Trophospongien und Chromidien. Goldschmidt (1905) hatte auf Grund seiner Befunde an Ascaris die Ansicht ausgesprochen, daß auch die Trophospongien Holmgrens und der Apparato reticolare Golgis mit unter den Begriff des Chromidial- apparats zu rechnen seien. Diese Homologisierung ist nach den vor- liegenden Untersuchungen nicht mehr aufrechtzuerhalten. Aber auch Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 589 die Chondriosomenforscher, die zunächst geneigt waren, jene Zellstrukturen nun als Chondriokonten usw. für sich in Anspruch zu nehmen, haben diesen Standpunkt verlassen. Meves (1910 a) ist z. B. der Meinung, daß jener »Netzapparat« »neben den Chondriokonten vorhanden sein und eine von ihnen verschiedene Bildung repräsentieren muß«. Das scheint mir voll- kommen zuzutreffen. Ich habe den Eindruck, daß es sich bei den »Netz- apparaten« zum Teil um Stützstrukturen, zum Teil um lipoide Sub- stanzen handelt, die weder mit Chondriokonten noch mit »Trophospon- gien«, wie das Holmgren meint, etwas zu tun haben. Was nun diese HoLMGRENschen Trophospongien angeht, so bin ich der Überzeugung, daß, wie auch Goldschmidt (1905) zutreffend bemerkt, »hier ganz heterogene Dinge zusammengeworfen werden«. — Bei der Betrachtung der HoLMGRENschen Befunde und Folgerungen wollen wir von seinen Beobachtungen an Insektenmuskeln ausgehen. Holmgren (1907) hat hier feststellen können, daß die Tracheen nach Durchdringen des Sarcolemm sich in äußerst feiner Weise innerhalb der Muskelfaser verzweigen. Es liegt aber nicht der geringste Grund vor, diese feinsten Tracheennetze als Trophospongien aufzufassen. Es ist klar, daß bei den hoch entwickelten Insekten eine gute Sauerstoffversorgung der Musknlatur unerläßlich ist. Da sich bei Insekten kein geschlossenes Blutgefäßsystem findet, muß die Sauerstoffversorgung in andrer, zwar viel direkterer, aber dadurch eben die komplizierten feinen Tracheenkapillaren innerhalb der Muskulatur bedingender Weise erfolgen. Es ist daher selbstverständlich, daß solche feinen Tracheennetze eine Spezialität der Insekten darstellen und in keiner Weise eine Analogie etwa bei den Wirbeltieren in Gestalt von »Trophospongien« haben müssen, da hier die Sauer stoff zufuhr in andrer Weise realisiert ist. So hat denn auch Arnold (1909 a, b, c) bei seinen Muskeluntersuchungen nichts von Trophospongien finden können. Lassen sich also die Tracheenkapillarnetze der Insektenmuskulatur nicht im Sinne der Trophospongienlehre verwenden, so muß ferner darauf hin- gewiesen werden, daß offenbar in manchen Fällen auch da Trophospongien beschrieben wurden, wo es sich um Stützstrukturen handelt. Das gilt anscheinend z. B. für manche Bilder der Insektenmuskel-Trophospongien, ferner für mancherlei Epithel- und Nierenzellen. Ein Fall von Beobachtung von Trophospongien muß hier noch be- sonders besprochen werden, weil er deutlich zeigt, wie ein Teil der Tro- phospongien befunde eine einfache Erklärung finden dürfte, und weil er anderseits im Sinne der Chromidienlehre ausgelegt wurde. Es handelt sich dabei um die Trophospongien der Lebergangzellen von Helix pomatia. Holmgren (1903a u. b) beschrieb in diesen Trophospongien. Erhard 590 G. v. Kemnitz (1910) untersuchte das gleiche Objekt und kam zu ähnlichen Bildern wie Holmgren, glaubt aber, daß die Trophospongien Holmgrens aus dem Kern entstehen, und daher unter den Begriff der Chromidien fallen. Zu diesen Trophospongien ist zunächst zu bemerken, daß Holmgren für sie ebenso wie für andre angibt, daß sie sich »verflüssigen« und unter gewissen Bedingungen ganz verschwinden können. Erhard fand eben- falls, daß Hungern die Trophospongien zum Schwinden bringt, während sie nach reichlicher Fütterung wieder mächtig auftreten. — Nun hat Barfurth (1885) in seiner eingehenden Untersuchung speziell über die Morphologie des Stoffwechsels bei Helix, die anscheinend Holmgren und Erhard nicht kennen, festgestellt, daß genau an den Stellen, an denen nach Holmgren und Erhard die Trophospongien bzw. Chromidien liegen, Glykogen abgelagert ist (Barfurths Fig. 16). Das Glykogen schwindet beim Hunger, um bei Fütterung wieder aufzutreten! Die Ana- logie mit den sich verflüssigenden und verschwindenden Trophospongien- Chromidien und ihrem 'Wiederauftreten nach Fütterung ist ins Auge springend. - — Nun könnte dagegen noch eingewandt werden, daß die von Holmgren und Erhard angewandte Fixierung und Färbung das Glykogen nicht darstellt. Dazu ist zu bemerken, daß die von Holmgren und Erhard meist benutzte Trichlormilchsäure nach den Untersuchungen von Saake (1893) bei Temperatur unter 100° das Glykogen nicht be- einflußt. Daß aber auch andre Fixationsmittel das Glykogen ganz oder teilweise erhalten können, ist bekannt, ebenso, daß eine ganze Reihe von Farbstoffen mehr oder weniger starke Färbungen des Glykogens bewirken. So ist z. B. nach P. Mayer (1909) gerade das von Holmgren so viel benutzte W^EiGERTSche Resorcin-Fuchsin von Vastarini für eine neue Glykogenfärbung benutzt worden! Es kann daher, wie mir scheint, keinem Zweifel unterliegen, daß die HoLMGREN-ERHARüschen Befunde weder mit Trophospongien noch Chro- midien etwas zu tun haben, sondern daß beiden entweder Glykogen selbst oder aber ein in inniger Beziehung zu diesen stehender Körper Vorgelegen hat. Überhaupt müssen, wie mir scheint, eine ganze Reihe der Holm- GRENSchen Befunde in ähnlicher Weise gedeutet werden. Gerade die von Holmgren in Nieren- und Leberzellen gefundenen Trophospongien finden in dem durch wechselnden Ernährungszustand bedingten verschiedenen Glykogengehalt der Zelle eine Erklärung, wozu noch die in verschiedenem Maße vorhandene Lösungsfähigkeit der Fixiermittel dem Glykogen gegen- über kommt. Auf diese Weise können natürlich alle Arten von Über- gänge von kompakten Trophospongien bis zn leeren »Saftkanälchen« zustande kommen und es ist kaum verständlich, daß Holmgren, der selbst Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 591 an der Leber des Igels durch reichliche Fütterung und umgekehrt Hungern zu Bildern gelangte, die auf mehr oder minder starken Glykogengehalt und dadurch bedingte vacuolen- und kanalartige Lücken innerhalb der Zellen zurückzuführen sind, nicht die Konsequenz zieht, die sich für seine Lehre daraus ergibt. Ich glaube, daß die nicht als Stützstrukturen aufzufassenden Bilder von Trophospongien so zu erklären sind, daß eine innerhalb der Zellen liegende, leicht lösliche Reservesubstanz (häufig Glykogen), sei es durch bereits im Leben vorhandene wechselnde Menge, sei es durch infolge der Fixierung erfolgten teilweisen Lösung, die »Tropho- spongien-Saftkanälchen« erzeugt. Daß solche Bilder bei Glykogen führen- den Zellen tatsächlich Vorkommen, habe ich unzählige Male an Ascaris beobachten können. — Wir sind am Ende unsrer Betrachtungen angelangt. — Wenn auf den vorliegenden Blättern der Versuch gemacht wurde, auf die Fragen der Zellforschung mehr als das sonst zu geschehen pflegt, die physiologisch- chemische und. physikalisch-chemische Betrachtungsweise anzuwenden, so bin ich mir der Schwierigkeiten und der damit zusamenhängenden, Mangelhaftigkeit dieses Versuchs durchaus bewußt. Es kann aber meines Erachtens keinem Zweifel unterliegen, daß die moderne Zell- forschung, die ja nicht mehr die Morphologie, sondern die Physiologie der Zelle zu ergründen sucht, mit der Richtungsänderung auch eine Änderung ihrer Methoden und Betrachtungsweise erfahren muß. Man wird gewiß nicht glauben wollen, daß die »Grenzen der Erkenntnis« im Zellgeschehen schon erreicht sind. Was noch zu ergründen bleibt — und das sind erst die Rätsel des Lebens — liegt auf dem Gebiete der physiologischen und physikalischen Chemie und so muß es als selbstverständlich erscheinen, daß auch die Betrachtungsweisen dieser Forschungszweige auf die Zell- probleme angewandt werden müssen, soll das Ziel, die Ergründung des Zellebens, wirklich erreicht werden. — Zum Schluß habe ich noch eine Pflicht der Dankbarkeit gegenüber allen denen zu erfüllen, die mir bei meinen Untersuchungen Interesse und Hilfe geleistet haben. Zunächst Herrn Geheimrat Hertwig, in dessen Institut vorliegende Untersuchung ausgeführt wurde. Ferner Herrn Professor Goldschmidt, welch letzterem ich die Anregung zu einem Teil der vorliegenden Untersuchungen ver- danke. — Ferner bin ich zu Dank verpflichtet Herrn Professor Alz- heimer, der mir sein mikrophotographisches Laboratorium zur Ver- fügung stellte, ganz besonders aber Herrn Professor Weinland, dessen reichen Anregungen und freundlicher Unterstützung in manchen physio- logischen Fragen ich ebensoviel verdanke, wie seiner skeptischen Kritik in der Beurteilung zweifelhafter Fälle. Archiv f. Zellforschung VII. 39 592 G. v. Kemnitz C. Schluß und Nachtrag. Einige Zeit nach Niederschrift des Vorstehenden erschien eine Arbeit von Meves (1911), die ausführliche Mitteilung über die »Aussaat« männ- licher Mitoc-hondrien bei der Befruchtung des Eies von Ascaris megalo - cephala. Es darf nach der in chronischer Metamorphose befindlichen Terminologie der Mitochondrienforseher schon nicht mehr wundernehmen, wenn die neue Arbeit die Mitochondriennomenklatur um einige neue Termini bereichert. Meves wird in Zukunft ausschließlich von Plasto- somen, Plastokonten und Piastochondrien sprechen. — Er glaubt, daß das Ascaris-Spermium in das Ei Piastochondrien einführt, die sich mit denen des Eies mischen und mit ihnen verschmelzen. Ich habe weiter oben die Vermutung ausgesprochen, daß es sich bei diesen »Piasto- chondrien« tun Produkte des Glanzkörperzerfalls handelt. Für einen Teil der »männlichen Piastochondrien« trifft das wohl nicht zu, da sie bereits bei noch intaktem Glanzkörper darzustellen, also vermutlich mit dem »Mitochondrienkörper« Mayers (1908) identisch sind. Ein andrer Teil aber dürfte sich dennoch vom Glanzkörper ableiten, da, wie Meves selbst angibt, bei der von ihm angewandten ALTMANNschen Methode der Glanzkörper sich »ebenso wie die Piastochondrien intensiv rot aber vielfach in einer etwas andern Nuance (mehr zinnoberrot, während die Piastochondrien Carminton zeigen)« tingiert. Wer will also da ent- scheiden, was Piastochondrien und was Glanzkörperzerfallsprodukte sind? Übrigens sind derartige Piastochondrien, wie sie Meves im Reifei be- schreibt, schon von Goldschmidt (1905) in den Ovogonien gefunden und von ihm, wohl mit Unrecht als Chromidien aufgefaßt worden. Man kann sie hier mit der BENDAsehen Methode leicht darstellen. Die MEVESsche Arbeit zeigt deutlich, wie berechtigt die Warnungen vor Verallgemeinerungen in diesen Fragen sind. Was sich nach Benda oder Altmann darstellen läßt, wird mit »Piastochondrien« usw. be- zeichnet. Was haben aber solche Piastochondrien in den Markbeuteln der Muskelzellen verloren, wo man sie mittels Benda aufs deutlichste nachweisen kann? Knüpft man, wie das Meves tut — und das ist eben das Bedenkliche — vererbungstheoretische Spekulationen an das Auf- treten der Piastochondrien, so möchte man zu Duesbergs (1910) Betrach- tungen eine Variante wählen und sagen: «c'est la ruine definitive de la theorie de» — MevES, denn wo sind dann jene Bildungen Vererbungs- träger und wo nicht? Die Bend Asche oder ALTMANNsche Methode sagt darüber nichts aus, es bleibt also dem Belieben des Beobachters über- lassen, sie einmal als »Vererbungsträger«, ein andres Mal als Granula Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 593 unbekannter Bedeutung, die bei Ascaris vielleicht gar im Zusammenhang mit dem Glykogenstoffwechsel stehen, aufzufassen. — Was die Mito- chondrienforschung an positiven Ergebnissen geliefert hat, verdient gewiß größte Anerkennung, die Richtung unkontrollierbarer Spekulationen aber, in der sie sich zurzeit bewegt, muß, wie mir scheinen will, den Fortschritt in der Erkenntnis eher hemmen als fördern. Literaturverzeichnis. Abderhalden, E. 1909. Lehrbuch der physiologischen Chemie. Berlin. Altmann. 1894. Die Elementar-Organismen. Leipzig. Apathy, St. 1893. Über die Muskelfasern von Ascaris usw. Zeitschr. f. wiss. Mi- kroskopie. Bd. X. Arnold, J. 1900. Über vitale Granulafärbung in den Knorpelzellen, Muskelfasern und Ganglienzellen. 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Sämtliche Figuren sind nach mit Carnoy fixierten Präparaten angefertigt, die mit DELAFiELD-BESTscher Glykogenfärbung (wie im Text angegeben, Glykogen überall rot) gefärbt sind, mit Ausnahme von Fig. 16 — 18, die mit der im Text beschriebenen Modifikation der FLEMMixGschen Lösung fixiert und mit BEST-Lichtgrün gefärbt wurden. Wo nicht anders angegeben, handelt es sich um Ascaris lumbricoides. Fig. 12 mit ZEiss-Objektiv C, Comp. Ocular 12, alle andern mit Zeiss’ 2 mm- Apochromat. Fig. 3 und 13 mit Comp. Ocular 2, Fig. 14, 17, 18 mit Comp. Ocular 4, Fig. 1, 2, 4 — 6, 8 — 10, mit Comp. Ocular 6, Fig. 7, 11, 16 mit Comp. Ocular 8, Fig. 15 mit Ocular 12. Fig. 1. Glykogen im Follikel junger Ovogonien, letztere glykogenfreL Fig. 2. Ältere Ovogonien. Wanderung von Glykogen aus dem Wandepithel in die Ovogonien. Rachis enthält nur Spuren von Glykogen. Fig. 3. Noch ältere Ovogonien. Wandepithel glykogenfrei, Ovogonien mit reich- lich, Rachis nur mit Spuren von Glykogen. Fig. 4. Ascaris megalocephala. Richtungsspindel in Glykogen eingebettet. Fig. 5. Ascaris megalocephala. Reichlich Glykogen, das in Umgebung des zer- fallenden Glanzkörpers gelöst wird. Fig. 6. Flächenmuskelzelle des Oesophagus. Reichlich Glykogen, keine meta- chromatischen Stränge. Fig. 7. Flächenmuskelzehe des Oesophagus. Zweiter Hungertag, Glykogen in Abnahme, metachromatische Stränge (meist quer getroffen) in Zunahme begriffen. Charakteristische Kemveränderungen während des Hungems. Fig. 8. Flächenmuskelzehe des Oesophagus. Fünfter Hungertag. Kein Glykogen mehr, reichlich metachromatische Stränge, Chromatin reagiert sauer. Fig. 9. Flächenmuskelzehe des Oesophagus nach zweimaliger Dextroseinjektion an 2 Tagen, reicldich Glykogen, metachromatische Stränge in Abnahme begriffen, charakteristische Kernveränderungen. Fig. 10. Flächenmuskelzehe des Oesophagus nach zweimaliger Dextroseinjektion an 2 Tagen, metachromatische Stränge haben Glykogenreaktionen angenommen. Fig. 11. Darmepithelzehen, Auf- oder Abbau des Glykogens, Beziehungen zu den stark lichtbrechenden Körnchen, » Clirom.-App. « nur schwach am Stäbchensaum ausgebildet. Fig. 12. Darmepithelzehen eines gut ernährten Tieres (frisch dem Wirtsdarm entnommen). »Chrom. -App.« nur an Stäbchensaum entwickelt, stark lichtbrechende Körnchen liegen da, wo Glykogenbildung erfolgt. Fig. 13. Darmepithelzehen nach zweimaliger Dextroseinjektion an 2 Tagen, sehr reichlich Glykogen, »Chrom. -App.« nicht ausgebildet. Fig. 14. Darmepithelzehen, die Fortsätze in die cuticulare Grenzlamehe senden, strangförmige Anordnung des Glykogens, kein »Chrom.-App.« Fig. 15 a. Querschnitt durch tentakelartigen Fortsatz einer Wandzehe des Vas deferens, im inneren Glykogen enthalten. Fig. 15b. Optischer Längsschnitt. Desgleichen. Die Morphologie des Stoffwechsels bei Ascaris lumbricoides. 601 Fig. 16. Phosphatidvacuolen um den Kern einer Körpermuskelzelle, mit fet- tigem Inhalt, der Osmiumsäure schwach reduziert. Im Kern an zwei Stellen Substanz, die Osmiumsäure ebenfalls schwach reduziert. (Glykogen rot.) Fig. 17. Desgleichen. Zwei Phosphatidvacuolen liegen im Kern selbst. (Glyko- gen rot.) Fig. 18. Desgleichen. Eine Phospliatidvacuole hegt im Kern, eine andre im Begriff die Kemmembran zu passieren. (Glykogen rot.) Tafel XXXV. Sämtliche Figuren sind nach mit Carnoy fixierten Präparaten angefertigt, mit Ausnahme von Fig. 39 a, b, das mit der Modifikation der FLEMirtXGschen Lösung kon- serviert wurde. Gefärbt wurden: Fig. 20 mit Benda, Fig. 22 — 26, 28 — 30, 34, 37, 38, 42 — 45 mit Delafield-Best, Fig. 27, 32 mit Weigert-Heidenhain-van Gieson : Fig. 31, 39a, b, 46, 47 mit BEST-Bleu de Lion; Fig. 35, 36a, b mit Mallory. Wo nicht anders angegeben, handelt es sich um Ascaris lumbricoides. Fig. 32 mit Zeiss’ Objektiv C, Huyghens Ocular 1, alle übrigen mit Zeiss’ 2 mm- Apochromat. Fig. 31 mit Comp. Ocular 2, Fig. 21, 27 — 29, 34, 37 mit Comp. Ocular 4, Fig. 20, 22, 26, 30, 35, 36a, b, 43, 44, 46 mit Comp. Ocular 6, Fig. 23, 24, 45 mit Comp. Ocular 8, Fig. 25, 33, 47 mit Comp. Ocular 12. Fig. 20. Kappenartiges Aufhegen der Stützfibrillen am Kern einer Körper- muskelzelle. Fig. 21. Querschnitt durch die Cuticula. Fig. 22. Körpermuskelzelle der Kopfregion, starker Verbrauch und Adhärieren des Glykogens (rot) an den Stützfibrillen. Fig. 23. Verteilung des Glykogens (rot) im Mark und in der kontraktilen Binde einer Körpermuskelzehe. Fig. 24. Desgleichen. Bei Eeterakis maculosa. Fig. 25. Bildungszelle der Cuticula des Uterus mit Glykogen (rot). Fig. 26. Papille des männlichen Hinterendes mit Glykogen (rot) enthaltender Stützzelle. Fig. 27. Körpermuskelzelle der Kopfregion eines Hungertiers mit metachroma- tischen Strängen. Fig. 28. Kantenzehe aus dem hintersten Teil des Oesophagus mit metachroma- tischen Strängen, die anders gefärbt als der Kern. Fig. 29. Ascaris megalocephala, Flächenmuskelzelle durch Oesophagus, viel diffus verteiltes Glykogen (rot), wenig metachromatische Stränge zum Teil in Vacuolen hegend, einige Vacuolen leer. Fig. 30. Flächenmuskelzelle des Oesophagus, viel Glykogen (rot), metachroma- tische Stränge vernaschen, in Auflösung befindlich (?). Fig. 31. Querschnitt durch erstes, »Filter« des Vas deferens, Kemverschmel- zungen oder Amitosen (?). Fig. 32. Übersichtsbild des Oesophagus im Querschnitt mit metachromatischen Strängen in den Kantenzehen. Fig. 33. Ascaris melagocephala. Seitenliniengewebe des Nervenrings mit Glykogen (rot) in Knotenpunkten der Waben. Fig. 34. Spermatozoenresorption durch das Uterusepithel. In einer Zehe Glanz- körperreste und stark hchtbrechende Körperchen. Fig. 35. Desgleichen. In den Falten der Zottenzellen sich auflösende Spermatozoen. 602 G. v. Kemnitz Fig. 36a. Desgleichen. Glanzkörperreste im Zelleib. Fig. 36 b. Umfließen eines schon in Degeneration befindlichen Spermatozoons. Fig. 37. Desgleichen. Aufnahme von gelösten Spermatozoen. Fig. 38. »Rost «-artige Durchbrechung der cuticularen Grenzlamelle des Darmes. Zwischen ihr und Kern »Chrom. -App.«. Fig. 39a und b. Fettgranula in den Darmzellen, kein »Chrom.-App.« Fig. 42. Bildungszelle des Füllgewebes mit Glykogen (rot), das Füllgewebe selbst glykogenfrei. Fig. 43. Reifes Ei in Richtungskörperbildung begriffen mit viel Glykogen (rot). Fig. 44. Desgleichen durch Stägiges Hungern glykogenfrei gemacht. Fig. 45. Spermatogonien, frei von Glykogen, Wandepithel reichlich Glykogen (rot). Fig. 46. Spermatocyten in Substanz- »Ausschwitzung«, Aufnahme letzterer durch das Wandepithel. Fig. 47. Desgleichen. Stärker vergrößert, ausgeschwitzteSubstanzenthältGlykogen. Tafel XXXVI. Sämtliche Figuren sind nach mit Carnot fixierten Präparaten angefertigt, mit Ausnahme von Kr. 51, das mit der Modifikation der FLEMMixcschen Lösung konser- viert wurde. Gefärbt wurden: Fig. 41 mit Weigert-Heedenhain-vajj Gieson; Fig. 48 mit Weigert-Heidenhain; Fig. 49, 56 mit Magenta- Pikroindigcamiin; Fig. 50, 52 bis 54a — d, 59, 60 mit Delxfield-Best; Fig. 51 mit BEST-Lichtgrün ; Fig. 19, 40, 55, 57, 58 mit Mallory. Sämtliche Figuren mit Ausnahme von Nr. 59 und 60 mit Zeiss’ 2 mm-Apochromat. Fig. 53 mit Comp. Ocular 2 ; Fig. 19, 40, 51, 52, 58 mit Comp. Ocular 4 ; Fig. 41 mit Comp. Ocular 6; Fig. 48 — 50, 55 — 57 mit Comp. Ocular 8; Fig. 54 mit Comp. Ocular 12; Fig. 59 und 60 Ubersichtsbilder von nicht genau bekannter Vergrößerung. Fig. 19. Verlauf der Stützfibrillen um den Kern einer Körpermuskelzelle. Fig. 40. Darmzellen mit »Chrom.-App. «, der ganz anders gefärbt als Kem- chromatin. Fig. 41. Darmzellen mit mächtig entwickeltem, baumartig verästeltem »Chrom.- App.«. Tropfenbildung des letzteren. Fig. 48. Flächenmuskelzelle des Oesophagus mit metachromatischen Strängen, diese homogen, teilweise kristalloider Zerfall. Fig. 49. Stäbchensaum mit chromatischer Limitans. Fig. 50. Dilatator des Cliylusdarms mit metachromatischen Strängen, Stütz- fibrillen und Glykogen (rot). Fig. 51. Ganglienzelle Nr. 23 mit Fett. Fig. 52. Fasciola hepatica. Dotterzellen mit Glykogen, Schalentropfen und Spermatozoen. Fig. 53. Fasciola liepatica. Zusammengesetztes Ei, Dotterzellen mit Glykogen. Fig. 54 a — d. Ausbildung des Glanzkörpers, durch Verschmelzung der »Dotter- kugeln« entstehend. Fig. 55. Körpermuskelzelle mit beginnender (?) Chromatinsynthese. Phos- phatidvacuolen drängen sich dicht um Kern. Schon etwas extranucleares Chromatin gebildet. Fig. 56. Desgleichen. Vorgeschrittene Chromatinsynthese. Prochromatin in Vacuolen innerhalb der Fibrillen- »Kappe « liegend. Archiv für Zellforschung Bd. VII Taf.XXXn \ >. A ce moment l’assise nourriciere est formee le plus souvent d’un seul plan cellidaire (figs. 5, 6)1). Ce n’est qu’en des points tres localis6s qu’elle est d6doubl6e parfois en deux couclies (figs. 3, 4, 6, 7). Generalement son contour est tres regulierement circulaire ou ovale sur les sections perpendiculaires ä Faxe longitudinal du sac pollinique. Cependant on peut y observer des trajets aberrants , tels que celui que la fig. 7 repre- x) D’apres Frye (1901), dans Asclepias, le tapetum comprend plusieurs assises de cellules. [Frye. Development of the pollen in some Asciepiadaceae. Bot. Gazette. 32. 1901.] 616 Jean Bonnet sente dans le Fuchsia. On voit que dans cette section l’assise nourriciere emet, ä la partie inferieure de la figure, une apophyse qui s’enfonce entre les cellules-meres definitives du pollen au stade synapsis; — et que, ä la partie superieure, une communication transversale est etablie entre les denx faees opposees, isolant un microsporoeyte. D’ailleurs cette cloison n’etait pas complete, mais s’interrompait avant le fond de la löge, de maniere ä laisser communiquer la chambre qu’elle delimitait et la portion principale du sac pollinique. Assez frequemment, j’ai observe, dans le parcours de l’assise nourri- Fig- 6. Fuchsia. Un sac pollinique ä la diacindse. Obj. apoebr 3 mm. imm. homog. Zeiss X oc. comp. 4. eiere, des anonialies analogues, consistant principalement en des apophyses, formees de une ou plusieurs cellules, qui s’enfoncaient coninie des eoins entre les sporocytes (Helleborus, Hyoscyamus, Fuchsia, Atropa en parti- culier). Ce sont lä peut-etre simplement des iiTegularites dües au pur hasard; mais on pourrait aussi songer ä rapproeher ces aspects de cer- taines particidarites qui sont la regle ekez d’autres plantes, et qui four- nissent une tres grande surface de contact entre les cellules goniales et leur tissu nourricier. Ces partie ularites consistent parfois simplement en une forme de la masse sporogene qui lni procure une grande surface. C’est le cas dans les sporanges de Lycopodium clavatum et de L. annotinum, Recherclics sur l’evolution des cellules-nourricieres du polien, etc. G17 et dans les mierosporanges de beaucoup d’Angiospermes, oü la masse des celhües sporogenes prend la forme d’un Croissant ( Hyostyamus ) (fig. 2). Mais dans d’autres cas ces particularites sont plus remarquables. Ponr m’en tenir aux Angiospermes, on connait plusieurs espeees oü le sac pollinique est divise en loges secondaires par des eloisons de tissu sterile. En particulier, parmi les Onagrariacees, les sacs polliniqnes de Circcea possedent 2 chambres, cenx de Clarkia 4 on 5, ceux de Gaurn biennis 6. Ces eloisons sont ä rapprocher des trabecules steriles du sporange de Isoeies. De meine, dans Viscum, Rhizophora, etc., les eellules fertiles sont reparties dans les antheres par gronpes isoles. Les cellules-nourricieres pos- sedent ä ce moment des mem- brants cellulosiques bien deve- loppees, et chacune est donc parfaitement isolee de ses voi- sines. Leur protoplasme possede une coloration tres accentuee, et qui, fait remarquable, est toujours en rapport avec la Cou- leur du polien de l’espece en- visagee. Le polien est le plus souvent jaune; le plasma des cellules-nourricieres est aussi tres generalement colore en jaune. Mais, d’apres Van Tieghem (1891), dans Zygophyllum Fagabo , sa teinte est rouge orangee; - — violette dans Anemone stellata, rose dans Knautia orientalis, rouge brune dans le Poirier. Ce protoplasme est d’autre part tres granuleux, ä tel point que meine sur des coupes non colorees ou peut par ce caractere reconnaitre les cellules- tapetes, et retient dejä fortement les colorants basiques. Les noyaux des cellules-nourricieres possedent une structure speciale : 1. Des le debut de la differenciation, ces noyaux presentent des caracteres particuliers. Ainsi, dans Cobcea scandens, les noyaux des eellules somatiques contienuent un seid nucleole; et, comme on peilt le voir, sur la fig. 10a, les noyaux des cellules-meres primordiales n’en ont egalement qu’un, mais tres volumineux. Quant aux cellules-nourricieres, quoique tres jeunes dans l’anthere en question, (l’assise mecanique n’y Fig. 7. Fuchsin. Une anomalie dans la forme du tapetum. Obj. apochr. 8 mm. Zeiss X oc. comp. 8. 618 Jean Bonnet est pas encore individualisee), leurs noyaux possedent plusieurs nuclßoles, de taille variable, mais formant une tres abondante reserve de chromatine. Big. 8. Fuchsia. Quelques cellules-tapetes adultes. Obj. apochr. 1 mm. 5 imm. homog. Zeiss X oc. comp. 12. 2. Quand les cellules-nourricieres sont ä l’etat adulte, tel que je l’ai düfini plus haut, leur noyau, dans toutes les plantes que j'ai 6tudi6es, Fig. 9. Hemerocallis fuha. Fin de la differeneiation du tapetum. Obj. apochr. 1 mm. 5 imm. homog. Zeiss X oc. comp. 4. est tres volumineux, et a une forme spherique ou ovolde parfaitement normale, et une structure assez differente de celle des noyaux des cellules des tissus ordinahes. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 619 Fig. 10«. Cobcea scandens. Le tapetum jeune (stade des cellules-meres primordiales). Obj. apoclir. 1 mm. 5 imra. liomog. Zeiss X oc. comp. 4. Dans le Fuclisia (fig. 8), ces noyaux sont remarquables parce que tous, sans exception, renferment un nucleole unique, mais enorme, sans Fig. 106. Cobiea scandens. Structure du tapetum au moment de la contraction synaptique. Obj. apochr. 1 mm. 5 imm. homog. Zeiss X oc. comp. 4. 620 Jean Bonnet vaeuoles, extremement basophile. Le reste de la cavite nucleaire ne possede pas de reseau chromatique formant un ruban bien defini, mais est parseme de granules de chromatine de petite taille, et en general spheriques. Dans la Belladone (fig. 11), les noyaux des cellules-nourricieres possedent aussi un nucleole volumineux. Dans 1’Hemerocalle (fig. 9), le nombre des nucleoles est plus variable, et lern- forme plus irreguliere. II en existe en moyenne 6 ou 7 dans chaque cellule, offrant d’ailleurs entre eux des differences de taille allant du simple au double. Ce nombre assez grand des nucleoles, leurs variations de dimensions et leurs irregularites de forme paraissent d’ailleurs etre Fig. ll. Atropa Belladonu. Noyaux de diverses tailles dans les cellales nourricidres. Obj. apochr. 1 mm. 5 irara. homog. Zeiss X oc. comp. S. generales dans les cellules de rHemerocalle. Les cellules-meres primor- diales du pollen figurees dans la fig. 9 montrent des variations analogues. II en est de meine pour les cellules transitoires (partie superieure de la fig. 9). La cavite nucleaire du noyau des cellules-tapetes de l’Hemerocalle est parcourue par un ruban chromatique irregulier et n’offrant rien de particulier. Dans Cobcea scandens (fig. 10 b), les noyaux des cellules somatiques, et egalement ceux des cellules transitoires, ont un nucleole assez petit, et la cavite nucleaire est parsemee de granules ehromatiques, de forme variable, relies entre eux par des anastomoses greles. Au contraire les noyaux des cellules tapetes possedent un ou deux nucleoles plus volumi- neux, et leur cavite nucleaire est presque privee de chromatine, celle-ci formant de petites plaques accolees aux parois de la vesicule nucleaire, ou des granulations peripheriques. Ceci est bien visible sur la fig. 10b. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 621 Dans Yucca gloriosa, les noyaux-tapetes contiennent aussi un nombre variable de nucleoles spheriques, ä peu pres aussi gros les uns que les autres, et pen volumineux, et un ruban chromatique anastomose et irregulier. Dans la Jusquiame, la structure des noyaux des cellules-nourricieres est ä peu pres semblable ä celle des noyaux des cellules somatiques ordi- naires. Ces noyaux presentent un ou deux petits nucleoles; mais le point le plus remarquable de leur structure reside dans la presence, ä la Peri- pherie de la cavite nucleaire, sur un mince resean trebeculaire polygonal, d’anias polyedriques de chromatine, repartis ä des intervalles assez regu- liers, ä peu pres egaux en volume, et sur la nature desquels je reviendrai plus tard. Cette structure se retrouve egalement dans les tissus de la plante, mais eile est plus nette dans le tapetuni, ä cause des dimensions plus considerables des noyaux et de la tadle egalement plus grande des amas de chromatine. Dans l’Hellebore, la structure des noyaux est ä peu pres la meine que dans les cellules somatiques. Le noyau possede un ou deux volumi- neux nucleoles, et un resean chromatique extremement serre. En definitive, il semble que la structure des noyaux des cellules- nourricieres soit earacterisee par la presence d’une grande quantite de chromatine. Celle-ci se condense souvent sous forme de volumineux nucleoles; la chromatine qui n’est pas sous forme nucleolaire constitue, soit des granulations tres nombreuses, comme dans le Fuchsia, — soit un reseau serre. Lorsque les cellules-nourricieres sont dans cet etat, les cellules-meres definitives du pollen sont formees, et sont, suivant les especes envisagees, soit ä des stades presynaptiques, soit ä des stades postsynaptiques. La tadle des cellules-tapetes est dejä en ce moment tres considerable, et d’ailleurs assez variable suivant les plantes envisagees. Je donne ci- dessous quelques mesures, relatives: les unes ä des cellules-tapetes uni- nucleees, — les autres ä des microsporocytes au stade synapsis, — les dernieres ä des cellules meristematiques des jeunes ovules en voie d’ac- croissement intense. Les deux nombres relatifs ä chaque cellule ou ä chaque noyau indiquent en u la longueur du grand diametre et du dia- metre perpendicidaire. 622 Jean Bonnet Fuchsia sp. A. Cellules tapetes uninucleees. Cellule Noyau Grand diametre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 20,4 10,3 12 7,7 21,6 13,4 12,5 10,8 23 9,6 10,8 9,6 18 8,4 12 7,2 13,4 9,6 9,5 8,7 18,3 9,6 9,3 7,2 15,6 14 11,5 9,6 13,2 8,4 9.6 7,2 19,2 11,3 12,2 7,5 13,2 9,6 9,8 7,2 Moyennes Moyennes 17,7 10,5 11 8,3 B. Microsporocytes en synapsis. Cellule Noyau Grand diametre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 27,6 15,2 14.9 13.4 31,2 24 12,2 13,2 36 19,2 16,8 13,7 28,8 19,2 17,3* 11,3 32,8 21,6 16,8 13,4 22,1 26,4 16.3 14.7 28,8 20,4 15,4 13,4 28,8 19,2 16,8 13,4 28,8 21,6 16.8 13,6 24 21,6 18.3 13,2 Moyennes Moyennes 29 21,9 16,1 13,9 Recherchcs sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 623 C. Cellules meristematiques ovulaires. Cellule Noy au Grand diametre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 13,4 9,6 8.2 9,6 12 9,6 9,6 8,4 13,2 12 8,2 9,6 12 11 8,4 7 11,3 9,1 7,7 7 13,7 12 10 9,6 13,9 9,1 7,5 9,1 13 7,2 7 7 13,2 11,5 9.6 7 12 8,4 9,1 7 Moyennes Moyennes 12,8 10 8,5 8,1 Moyennes des moyennes des diametres. Cellules Noyaux C.M. Pollen 25,5 15 Tapetum 14,1 9,6 Meristemes 11,4 8,3 Archiv f. Zellforschung. V1J. 41 624 Jean Bonnet Atropa Belladona. A. Cellules tapetes uninucleees. Cellnle Noyau Grand diametre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 24 14,4 12 12 21,6 12 12 10,8 27,6 12 10,1 8,4 25,5 12 10.8 9,9 26,4 12 12,5 10,8 16,8 13,2 12 14,4 18 8,6 9,1 7,7 26,4 9,6 10,1 6,5 19,2 12 10,1 9,6 11,5 7,2 8.1 6,7 Moyennes Moyennes 21,7 11,3 10,7 9.7 B. Microsporocytes en synapsis. Cellule Noyau Grand diametre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 27,6 19,2 16,8 14,6 27,6 25,2 19,2 16,8 31,2 20,4 16,8 12,5 26,4 21,6 16,3 14,4 24 18 16,8 12,5 22,3 21,6 16,1 14,4 24 21,6 18 17 26,4 21,6 16,8 14,9 31,2 21,6 17,5 14,4 31,2 22,8 19,2 14,4 25,2 16,8 16,8 13,4 31,2 24 16,8 15,6 Moyennes Moyennes 27,3 21,2 17,3 14,5 Recherclies sur l’evolution des cellules-nouracieres du pollen, etc. 625 C. Cellules meristematiques ovulaires. Cellule Noyan Grand diamötre Petit diametre Grand diametre Petit diametre 12,5 8,7 9,6 7,7 14,4 8,4 9,6 7.2 12 8,4 6,7 6,2 13,2 9,6 8,7 7,7 16,8 9,6 8,4 7,9 15,6 10,8 9,1 7 14,4 8,2 9,6 7 15,6 13,2 9,6 8,2 13.2 12 10,1 9,6 14.4 9,6 8,7 8,4 Moyennes Moyennes 14,2 9,85 9 7,7 Moyennes des moyennes des diametres. Cellules Noyaux C.M. Pollen 24,25 15,9 Tapetum 16.5 10,2 Mevistemes 12 8,35 Les autres plantes que j’ai etudiees m’ont fourni des resultats de nieme sens, et tont ä fait analogues. Ces resultats montrent que, au point de vuc morphologique, les cellules-nourricieres occupent une position intermediaire entre les cellules- meres definitives du pollen et les cellules meristematiques ordinaires, aussi bien par leur taille propre que par celle de leurs noyaux. Dans Drosera rotundifolia, d’apres Kosenberg (1899), les nucleoles presentent aussi de tels rapports, etant plus volumineux que ceux des noyaux des cellules des parois de Tanthere, et moins que ceux des noyaux des sporo- cytes. Mais ce n’est pas lä, on le voit, une regle genörale, puisque, si 41* 626 Jean Bonnet par exemple FHemerocalle la suit, le Fuchsia s’en ecarte d’une maniere extremement nette, ses cellules-tapetes possedant des nucleoles infiniment plus yolumineux que n’importe quelle autre eellule. 3. La Senilite. Les cellules-nourricieres ne conservent que tres peu de temps l’etat ci-dessus decrit. Tres rapidement en effet il y apparait des modifications remarquables, qui ne font que s’accentuer ä mesure que l’evolution des cellules goniales avance. Ces modifications sont de deux sortes: les unes 011t trait aux noyaux, les autres au plasma et ä la membrane. Je les ütudierai en commencant par celles du noyau, qui sont les plus frap- pantes et les plus anciennement connues. A) Les modifications nueleaires. a) Les mitoses. C’est un fait classique, et Signale dans tous les traites, que les eellulcs- nourricieres deviennent de bonne heure plurinucleees. De tres nom- breux auteurs ont Signale des aspects de ce genre : par exemple Guignard (1891) cliez Lilium martagon, Koernicke (1896) dans Triticum, Mottier (1897) chez Podophyllum, Coulter (1898) cliez Ranunculus, Rosexberg (1899) dans Drosera rotundijolia, Dop (1903) chez plusieurs Asclepiadacees, Servettaz (1909) dans Eleagnus, Lagerberg (1909) chez Adoxa mosclia- tellina, Kundt (1911) dans le tapetum des mierosporanges de Salvinia natans, etc., etc. C’est ä un moment assez variable, suivant les plantes, que le noyau des cellules-nourricieres entre en division. C’est toujours durant la pro- phase de la division heterotypique, mais ä des moments assez divers: avant la contraction synaptique dans la Belladone et le Yucca, apres eile dans Fuchsia, durant cette periode dans Drosera rotundijolia, d’apres Rosenberg (1909). Cette premiere division semble se faire toujours par karyokinese, comme plusieurs auteurs Font dejä observe: Rosenberg (1899) dans Drosera rotundijolia, Tischler (1908) dans Miräbilis jalapa, Winkler (1906) et Strasburger (1909) chez Wiclstroeniia indica. Apres un spi- reme tont ä fait normal, les ehromosomes, en nombre diploide, s’ordonnent en une plaque equatoriale, dont la direction est assez variable. Le plus souvent (figs. 15a, 24), Faxe du fuseau est parallele ä la longueur de la eellule, et on peut considerer cette position comme normale, etant donnee la loi suivant laquelle se dispose le fuseau d’apres la repartition du plasma Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 627 (loi de 0. Hertwig). Mais les noyaux des cellules-nourricieres sont, on l’a vu, tres volumineux, et presque aussi larges que la cellide qui les contient; de Sorte que, parfois, la metacinese, n’ayant sans doute pas la place ne- cessaire ä son developpement dans le plan transversal, se dispose oblique- ment par rapport ä Taxe longitudinal de la cellule (figs. 83a, 103), comme Aemec (1910) l’a observe, et aussi pour des raisons d’etroitesse, dans les tubes laticiferes des Euphorbiacees. Meme, dans des cel- lules particulierement etro- ites, ce renversement peut etre de 90°, et donner une plaque equatoriale paral- lele ä Faxe longitudinal de la cellule, teile que celle que la fig. 73 represente dans Atropa Belladom. On pourrait ä premiere vue ne pas Interpreter ainsi cette l'igure, et supposer que c’est lä une cellule destinee ä se diviser par une cloison radiale, et dans laquelle la Position de la metacinese serait par suite absolument normale. Mais je ne pense pas qu’il en soit ainsi, etant donne que cette figme a ete coup depasse le stade de la prophase heterotypique, et dans laquelle par consequent il y a bien peu de elianees pom- qu’il s’y produise encore des cloisonnements radiaux. Les fibres des fuseaux de ces figures karyokinetiques ne convergent pas, ou tres peu; en general elles demeurent presque paralleles les unes aux autres, et se terminent dans le plasma apres un trajet assez court (figs. 15a, 24, 73, 79). Ces fuseaux sont donc, suivant la nomenclature de Strasburger, des fuseaux cliarches-apolaires. On connait d’autres exemples de fuseaux de ce genre, quoiqu’ils ne soient pas tres frequents. Pour m’en tenir aux Angiospermes, Nemec (1899) en a Signale dans les racines cVAllium cepa, Rosenberg (1899) dans celles de Drosera rotundi- folia, Juel (1900) dans les cellules-meres du pollen de Carex acuta, Ae.mec Fig. 12. Fuchsin. Noyaux des cellales nourricieres (synkaryons et noyaux diploides). Obj. apochr. 1 min. 5 imm. horaog. Zeiss X oc. comp. 8. empruntee ä une anthere ayant de beau- 628 Jean Bonnet (1910) dans les mitoses hyperchromatiques des racines ehloralisees de Pisum sativum et de Vigna catjang, quoique les fuseaux des mitoses normalement chromatiques y soient bipolaires. Cette forme speciale, imparfaite, pourrait-on dire, du fuseau, tient a mon avis aux dimensions tres eonsiderables des plaques metaphasiques par rapport ä celles des cellules. Un fait que je eonsidere comme une preuve en faveur de cette maniere de von- est que j’ai observe des fuseaux analogues dans les arche- spores de Cobcea scan- dens, qui presentent ega- lement un tres gros noyau par rapport ä lern- volume. La figure 114 en four- nit un exemple. On y voit une metacinese tres volumineuse, extreme- ment large, et ici encore les fibres fusoriales ne convergent pas. Et ce- pendant, dans d’autres cellules absolument sem- blables, mais ou les plaques equatoriales ont des dimensions plus faib- „ , , ... les, se trouvent des fu- ruchsia. iSoyaux des cellules-nourricieres. Obj. apoclir. 3 mm. imm. homog. Zeiss X oc. comp. IS. SeailXbipolaU’eS llOrmaUX. De meine, dans les cel- lules tapetes jeunes, dans lesquelles les noyaux ne sont pas encore trop volumineux, on trouve presque uniquement des fuseaux bipolaires (fig. 83 b). Rosexberg (1899) Signale meine que, dans Drosera rotundi- folia, le fuseau est plus aigu (spitziger) que dans les mitoses vege- tatives. Mais l’examen des figures de Fauteur montre clairement qu’ici la tadle des noyaux est relativement peu considerable, eu egard aux dimensions des cellules. La meine Interpretation est justifiee d’une maniere parfaite par les figures donnees par Juel, relatives au Carex acuta (figs. 31, 33, 34, 37, 40 Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 629 de la planche XVI) (1900), — et par la figure 13 de la planche I de Rosen- berg (1899), qui est tout ä fait semblable ä la fig. 73 du präsent travail. Ainsi donc, je crois qu’on ne peut pas mettre la forme apolaire des fuseaux au compte de quelque particularite physiologique, mais qu’elle est simplement düe ä la tadle relative des figures karyokinetiques et des cedules qui les contiennent. Fig. 14. Hyoscyamus albus. Noyaux de tailles diverses dans les cellules-nourricieres. Obj. apoclir. 1 mm. 5 imm. homog. Zeiss X oc. comp. 12. Un autre fait assez remarquable est que je n’ai jamais observe de fuseaux nolyarches dans les cellules nourricieres, quoique dans les divisions des microsporocytes, en particulier chez Asphodelus albus, üs soient tres frequents. De meine, dans Drosera rotundifolia, d’apres Rosenberg (1899), les fuseaux des mitoses, dans les cellules-nourricieres, ne sont jamais multipolaires. Les fibres fusoriales etant paralleles, les champs polaires sont extreme- ment larges. On y constate souvent des agglomerations de plasma plus 630 Jean Bonnet dense, dans lesquelles semblent venir se terminer les filaments achromati- ques (figs. 26, 27, 29, 31, 79); et, souvent, principalement dans certaines plantes ( Hemerocallis , Cobcea, Fuchsia ), ces champs polaires sont parsemSs de nombreuses grannlations, colorees en noir par la laque ferrique d’kema- toxyline (figs. 15a, 26, 29). Fig. 15 a. Atropa Belladona. Cinese et Karyogamie. Obj. apoclir. 1 mm. 5 imm. homog. Zeiss X oc. comp. 18. Dans l’Hemerocalle et le Fuclisia , ces grannlations n’offrent rien de bien particulier ä signaler. Mais il n’en est pas de meine dans Cobcea. Anstruther A. Lawson (1898), dans son travail snr le developpement du fuseau karyokinetique dans les cellules-meres du pollen de Cobcea scandens, dessine dans toutes ses figiu’es de nombreuses grannlations de ce genre. II dit que dans la cellule vivante eiles ont Fapparence de globules d’huile, et que, apres fixation par le Flemmeng, olles deviennent noires. II ne peut d’ailleiirs rien avancer sur leur nature ni leur fonction. D' apres l’auteur, ces grannlations occuperaient dans les cellules-meres, au cours Recherches sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 631 de la karyokinese, des positions bien determinees. En effet, au debut de la propliase, le cytoplasme presente une remarquable differenciation en deux couches: une eouche interne, enveloppant le noyau, formee d’une substance granuleuse que l’auteur appelle le perikaryoplasme; — et une eouche peripherique alveolaire. Or les granulations noires s’ordonnent suivant une surface spherique ä la limite du perikaryoplasme et du eyto- plasme alveolaire, et sur des sections apparaissent done eomme disposees en cercle. Elles demeurent dans cette position durant tont le processus karyokinetique, et ce n’est qu’ä la fin de la division qu’elles Fl&- 15 h- reprenncnt des positions irregu- lieres. Je n’ai pas observe dans les cellules-nourricieres une pareille repartition precise des corps noirs. Dans la figure 114, ils sont di- sperses sans places de predilection dans tont le corps cellulaire. Mais dans beaucoup de cas ils sont particulierement nombreux dans les champs polaires; — et, dans les cellules-tapetes jeunes, lorsque les fuseaux sont bipo- lares, on en voit parfois deux, situes chacun juste ä une extre- mite du fuseau, oü ils ont ex- actement l’apparence d’un cen- trosome. Cependant il n’y a lä qu’une apparence, d’abord parce que cet aspect n’est pas constant, et puis parce que souvent cette granulation centrosomiforme ne s’observe qu’ä une seule extremite du fuseau, eomme la figure 83 b en fournit un exemple, et que des granulations semblables apparaissent dispersees dans tonte la cellule. II n’y a donc lä qu’un liasard de position. D’ailleurs il resulte des etudes approfondies de Lawson que le Coicea ne possede pas de centrosomes. Ces corps ne sont pas d’ailleurs speciaux aux cellules goniales et aux cellules nourricieres, mais se retrouvent en abondance dans les cellules somatiques, et lä encore je n’y ai jamais observe de dispositions analogues ä celles que signale Lawson dans les microsporocytes. Il me parait peu probable que ces corps soient des gouttelettes d’huile, Atropa Belladona. Vacuolisation du plasma. Obj. apochr. 3 mm. imm. homog. Zeiss X oc. comp. S 632 Jean Bonnet comme Lawson le suggere. Je pense qu’il faut y voir des nucleoles extra- nucleaires. En effet, s’ils etaient des globules de corps gras, comment expliquer leur position si elective dans les eellules-meres du pollen en voie de mitose? La plaque equatoriale se scinde, comme normalement, par division longitudinale des cliromosomes, en deux plaques anaphasiques, qui emi- grent vers les champs polaires, et lä se reconstituent en deux novaux. Rosexberg (1899) Signale quc dans Drosera les deux noyaux- filles sont souvent tres larges et tres aplatis. Dans les especes que j’ai etudiees, leur forme m’a paru etre absolument normale, sphe- rique ou elliptique, sauf dans un cas: lorsque la metac-inese a dans la cellule une position oblique, les plaques telophasiques sont egale- ment obliques, et les noyaux peu- vent avoir une forme plus ou moins irreguliere. II en est de meme lorsque les metacineses ont leur diametre dispose suivant la longueur de la cellule. Les plaques anaphasiques sont alors tres ap- laties dans le sens tangentiel. Aux depens de la mitose representee par Hijoscijamvs albus. Stracture des noyaux des )a f jo'. 65 par exemple RUraient pnS nollnl o<-nnTirrir»if»ro<; O A 1 1 Obj.apociir. mm.5imm. homog. zeiss x oe. eomp. i2. naissance vraiseinblablement deux noyaux discoides. Xemec (1910) a observe des apparences analogues dans les racines chloralisees du Pois. II ne se forme pas entre les deux noyaux-fils, ä Fequateur du fuseau, de membrane cellulosique ; par consequent les deux noyaux demeurent c-ontenus dans la meine cellule: la cellule-nourriciere, de uninucleee, de- zent binucleee, — de monoenergide, bienergide. On voit de pareilles cellules binucleees sur les figures 5, 6, 11 par exemple. Cette absence de formation de membrane n’est peut-etre pas absolu- ment generale chez les Angiospermes. En effet Rosexberg (1899) a observe dans quelques cas, chez Drosera, tres rarement il est vrai, qu’il apparait ä l’equateur du phragmoplaste une vague indication de mem- brane cellulaire. Gates (1906) a aussi rencontre dans (EnotJiera lata des Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. G33 Fig. 17. exemples d’une pareille formation de membrane, mais «comparatively rare » (p. 86), et Tischler (1906a) dit que, assez frequemment, dans Ribes intermedium, il se differencie une paroi transversale, de sorte que ä eet endroit le tapetuni est desormais dissocie en deux assises de cellules. — En tout cas, je n’ai jamais observe d’apparences de ce genre, pas plus que Strasburger (1909) dans Wickstrcemia, Je rapproeherai de ces apparences eelles qui ont ete observees par Kemp (1910) dans les racines chloralisees de Galtonia candicans: il ne s’y forme que rarement une membrane entre les deux noyaux issus des mitoses effectuees durant la ehloralisation, et eneore sont-elles souvent, incompletes. On ne sait pas grand’ehose sur les causes de cette non-formation de la membrane. On c-onnait chez les plantes superieures quelques cas non pathologiques de divisions nucleaires non suivies de la division des cellides: par exemple dans les laticiferes, dans les cellules plurinucleees des Dioscoreacees et des Euphorbiacees, dans les grains de pollen et les tubes polliniques de Arau- caria Bidwillii (Lopriore 1905), dans les sacs embryonnaires, etc. Küster (1908) a emis ä ce sujet deux hypotheses: 1. Ou bien on peut admettre que les cellules en question ont perdu une fois pour toutes, et , 1 r 17 Atropa Belladona. Dislocation definitivement, le pouvoir de formet' des mein- des membranes ceiiuiosiques. i , # Obj.apochr. 1 mra.5iram.horaog. Dianes, ZeisS x Oc. comp. 4. 2. ou bien ces cellules l’ont perdu seule- ment momentanement, par suite de conditions internes defavorables. Les cellules-tapetes, conime le montrent les apparences observees par Rosenberg, Gates, Tischler, etc., rentrent dans la deuxieme categorie, de meine que les sacs embryonnaires et que beaucoup de cellules attaquees par des parasites. Quelle est l’evolution ulterieure des ces deux noyaux qui sont des lors contenus dans chaque cellule-nourriciere? Rosenberg (1899) pense qu’elle varie suivant la forme que ces noyaux ont prise ä la telophase. D’apres lui, lorsqu’ils sont spheriques, — ■ c’est ä-dire d’apparence normale — , ils se reproduisent ä nouveau par voie karyokinetique ; — mais, quand ils sont aplatis ou reniformes, ils se divise- 634 Jean Bonnet raient par amitose, en prenant la forme d’une lialtere, qui se scinde suivant le milieu par etirement et etranglement. De teile Sorte que, en fin de compte, quel que soit le processus de division, ehaque celliüe-tapete eontient quatre noyaux. Dans tous les eas que j’ai etudies, la division de ces deux noyaux m’a paru se faire toujours par mitose. J’ai bien rencontre des apparences analogues ä c-elles que dessine Rosexberg, mais je erois qu’on peut les interpreter differemment, et je reserverai leur etude pour plus tard, m’en tenant pour le mornent aux phenomenes karyokynetiques. Un fait tres remarquable est que les deux noyaux se divisent siniul- tanement, avec un synchronisme parfait. Winkler (1906) et Stras- burger (1909) ont aussi observe ee parallelisme dans Wiek streemia indica, et il etait tellement absolu que Winkler pense meine que dans une cellule-tapete de eette plante un seid stade de la mitose peut etre realise ä un instant donne. II en est de meine dans CEnothera lata, d’apres Gates (1907). Les figures 18 montrent dans le Fuchsia les divers stades de ces mitoses conjuguees. On voit les deux noyaux entrer simultanement en spireme (fig. 18 a); dans l’un d’eux les diverses branches epaissies et regulieres du filament chromatique viennent se terminer dans le nucleole. En 18 b les deux plaques metaphasiques sont formees. Dans la figure 18c les deux noyaux sont ä l’anaphase; et en 18d les quatre noyaux-fils sont en voie de reconstruction. Ces mitoses conjuguees se retrouvent dans le Yucca (figs. 19, 20, 66), la Jusquiame, la Belladone, etc. La position des deux figures einetiques l’une par rapport ä Fautre est d’aillem's sujette ä des variations. Le plus souvent elles sont situees suivant la longueur de la cellule, et leurs axes sont ä peu pres dans le prolongement Fun de Fautre (figs. 18, 19, 66). Dans ce cas, d’une maniere tres generale, les deux mitoses oceupent par rapport ä la longueur de la cellule des positions nettement determinees, de teile maniere que le centre de la cellule se trouve ä peu pres ä moitie distance entre les deux meta- cineses. Lorsque la cellule est plus minee ä une extremite qu’ä Fautre, la mitose situee vers c-ette extremite amincie se rapproche du bout oppose, c’est-ä-dii-e du point oü il y a la plus grande quantite de plasma. C’est nettement visible sur la fig. 18d. Cependant cette loi, si eile est tres generale, n’est peut-etre pas absolue; la figure 66 par exemple montre un cas oü eile semble etre en defaut. Mais il faut ici cependant remarquer que la moitie de la cellule oü ne sont pas situees les karyokineses etait tres alveolisee et assez peu riciie en plasma. Recherches sur Revolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 635 Nemec (1910), qui a ä ce sujet effectue de nombreuses mesures mi- crometriques dans les cellules plurinucleees des racines des Euphorbiacees (Ricinus), oü les noyaux se divisent aussi synchroniquement, arrive ä eette conclusion que, en general, dans les cellules binucleees, la distance entre les deux figures mitotiques croit avec la longueur de la cell ule, non pas d’une maniere exactement proportionnelle, mais cependant tres nette. 11 a de mente observe, ce qui est pleinement valable pour les cellules-tapetes, que les deux mitoses ne tendent pas a etre aussi eloignees que possible l’une de l’autre, mais qu’il existe entre les extremites de la cellule et les mitoses une distance appreciable, qui, dans les cellules con- tenant deux mitoses conjuguees, est en general plus faible, rarement plus considerable, que celle qui separe les deux figures. Mais les axes des deux mitoses ne sont pas necessairement ainsi disposes dans le prolongement direct Tun de l’autre. Dans la figure 20 ils presentent l’un sur l’autre une inclinaison appreciable. Dans la figure 21 ils sont paralleles; dans la figure 22, qui se rapporte au Yucca, Os sont perpendiculaires; il en est de ineme dans la figure 23, relative ä la Belladone. On peut faire au sujet des fuseaux de toutes ces figures karyokinetiques conjuguees les meines remarques qu’ä propos de ceux de la premiere mitose du noyau de chaque celhde nourriciere. Ce sont des fuseaux apolaires-diarches, et pour la meme raison certainement. C’est bien visible sur toutes les figures. Ces deux fuseaux restent dans la plupart des cas entierement inde- pendants Fun de l’autre, de sorte qu’il n’y a pas melange entre les deux figures mitotiques. Cette loi n’est pas il est vrai absolue, et nous etudierons plus tard les exceptions qu’elle souffre. Au cours de ces mitoses, apparaissent encore dans le plasma des granulations noires, bien visibles par ex. dans la fig. 23 (Belladone). On voit qu’elles sont plus particulierement placees aux extremites des fibres fusoriales. 11 importe de signaler la similitude absolue de toutes ces figures mitotiques avec celles que N&mec (1904) a observees dans les cellules binucleees des sommets des racines chloralisees de Visum sativum, et Kemp (1910) dans celles de Galtonia candicans. Nemec a lui aussi observe des positions regulieres des mitoses par r apport ä la repartition du plasma; lui aussi a constate diverses positions des deux eineses l’une par rapport ä l’autre : l’analogie que presentent par exemple respectivement les figuresl09, 114, 107, 116, 120 de son memoire (1904) avec les figures 18c, 18b, 20, 21, 18 d du mien est absolue. 636 Jean Bonnet Un point sur lequel jänsiste est que les quatre noyaux de chaque cellule-nourriciere me paraissent se former toujours par mitose. Et cette maniere de voir, partagee par Winkler (1906) et Strasburger (1909), va direc-teinent ä l’eneontre de eelle de Juel (1900), qui (p. 648) declare que les quatre noyaux quäl a observes regulierement dans les cellules-tapetes de Syringa rothomagensis se sont produits »ohne Zweifel durch direkte Kernteilungen, denn ich habe in denselben keine Kem- spindeln beobachtet.« On trouvera peut-etre peu convainc-ant cet argu- ment, car jamais ime raison negative n’a entraine la conviction d’un fait positif. D’ailleurs Juel ne dit pas avoir observe de phenomenes d'amitose; — et il parait conclure tres naturellement de ce double fait que les cellules-tapetes possedent ä un moment donne 4 noyaux et qu’il n’y a jamais decele de mitoses que ces 4 noyaux naissent par division directe. La conclusion depasse peut-etre la portee des premisses. Jänsiste encore sur ce fait que ces mitoses conjuguees sont d’une generalite absolue; jamais je n’ai observe de cellules-noumcieres conte- nant 2 noyaux dont Fun fut au repos et l’autre en division; ou bien les deux noyaux sont tous deirx ä Fetat quiescent, ou bien ils sont tous deux en voie de karyokinese, et, en ce qui coneerne les differents stades de celle-ci, le synchronisme est toujours parfait: jamais Fun des noyaux n’est au stade metapliase alors que le deuxieme est encore en prophase; mais les processus marchent exactement avec la meme vitesse ä Finterieur des deux vesicules nuc-leaires, et plus tard dans les deux figures mitotiques, et ce synchronisme se poursuit avec la meme perfection jusqu’ä ce que les quatre noyaux de 3e generation F3 soient entierement retournes ä Fetat quiescent. Ainsi donc prennent naissance des eellules quadi’ienergides, conime on peut en voir quelques-unes sur la figure 6, — relative au Fuchsia. Les quatre noyaux de chaque eellule-tapete ne me paraissent plus se diviser mitotiquement. En effet je n’ai jamais observe 4 cineses con- juguees, ni de cellule dans laquelle existassent par ex. 2 noyaux au repos et 2 en voie de division; — d’ailleurs cette apparenee ne doit certainement jamais se realiser, par suite du synchronisme mitotique. Par consequent jamais 8 noyaux ne doivent naitre par mitoses conjuguees dans une eellule- tapete. Je signalerai une seule exception ä cette loi. Elle est visible sur la figure 12: ou voit que, dans l’une des deux eellules qui possedent 4 noyaux, ceux-ci ont lern- reseau chromatique Segmente en cliromosomes, cpioique les nucleoles y existent encore. Or ce n’est övidemment point lä une telophase, car jamais au cours de celles-ci les cliromosomes ne Re cherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du polJen, etc. 637 sont aussi independants les uns des autres. On ne peut donc interpreter cet aspect que comrae une prophase. II semble donc que ces 4 noyaux dussent se diviser karyokinetiquement. Cependant il se peut que meme ces noyaux ne se fussent pas ulte- rieurement divises, et que les cineses eussent avorte des la prophase. Beer (1905), etudiant les cellules-tapetes de (Enothera biennis et CE. longiflora ä un moment oü la premiere paroi du pollen est formee, observe en effet des noyaux en prophase, mais ne reussit jaraais ä trouver les stades ulterieurs de la division, et il ajoute: “I believe that mitosis is no longer completed by the nuclei.” Il en est peut-etre de meine chez le Fuchsia, dans les c-as analogues ä celui que j’ai Signale. Cependant ce n’est pas lä peut-etre une regle generale, car Mottier (1897) dit que, chez Podophyllum, »oft enthielt eine einzige Zelle zwei oder drei, selbst noch mehr Kerne, die sich gleichzeitig teilen konnten« (p. 36). L’expression n’est pas tres precise, mais semble impliquer l’oxi- stence de mitoses eonjuguees lorsque les cellules contiennent plus de deux noyaux. Xous venons de voir comment prenaient naissance quatre noyaux dans chaque celliüe-nourriciere. Les processus decrits ci-dessus sont entierement normaux, les mitoses etant de tous points conformes aux mitoses somatiques ordinaires, et ne presentant dans leur mecanisme intime rien de particulier. Mais il n’en est pas toujours ainsi, et souvent on observe des mitoses aberrantes, tres remarquables ä divers points de vue, et que je vais mainte- nant examiner. Quelques auteurs ont dejä Signale l’existence de mitoses anormales dans les cellules-tapetes : Mottier (1897), dit en avoir observe chez Podo- phyllum d’» eigentümliche und unregelmäßige« (p. 36). Rosexberg (1899) en Signale aussi dans le Drosera. C’est principalement dans le Fuchsia que j’ai observe les mitoses anormales, et j’en ai figure quelques-unes. Dans la figure 27, on voit quelques ehromosomes epars au milieu des fibres fusoriales, entre les deux asters. Peut-etre ont-ils ete entraines par le rasoir, peut-etre non ; et, dans ce cas, si teile est bien la position qu’ils occupaient avant la fixation, il y a lä une anomalie eomparable ä celle que Juel a Signale, au c-ours des divisions allotypiques, dans la microsporogenese de Hemerocallis fulva, de Lary de Latour (1908) chez Agave attenuata, Beer (1907) dans Fuchsia sp., Rosenberg (1904) dans Ja microsporogenese de Drosera rotundifolia x longijolia, Tischler (1906 b) 638 Jean Bonnet dans un hybride de Bryone, et (1908) dans Potentilla Taberncemon- tani, etc. Mais, quoique cette sorte d’anomalie m’ait paru assez frequente, je ne puis pas indiquer le sort idterieur de ces chromosomes, et s'ils donnent, comme dans F Hem eroc alle, la Bryone, etc., de petits noyaux hypo- cliromatiques. Les figures 28 et 29, encore relatives au Fuchsia, montrent deux plaques anaphasiques reliees par un ou deux chromosomes. Cette ano- malie, qui tient ä ce que, ä l’anaphase, deux chromosomes-fils ne se se- parent point entierement, explique le mode de formation des noyaux en forme d’haltere. Lorsqu’en effet ces chromosomes unis par une ex- tremite ne parviennent pas ä se desunir, et que la reconstitution nucleaire s’effectue, il se forme une membrane tont autour de la trainee chroma- tique qui les reunit, et on obtient une vesieule en forme de sablier, teile que celle que represente la figure 30a (ps eudo a mit oses). Cette anomalie parait d’ailleurs etre assez frequente dans les tissus vegetaux. Dans son travail de 1904, sur les modifications cytologiques amenees par Faction de Fhydrate de ehloral dans les meristemes des racines, Nemec Signale, dans Vicia Faba, Pisum sativum et Allium cepa, des irregularites cinetiques absolnment semblables, de meine que Kemp (1910) dans les racines chloralisees de Vicia Faha et de Galtonia candicans. Nemec (1910) a encore observe des apparences analogues dans Fendo- sperme de Secade cereale, Dixon (1896) dans celui de Fritillaria impe- rialis, et Buscalioni (1898) les Signale comme particulierement frequentes dans Falbumen de la Feve, oü ces »cromosomi in ritardo« donnent aussi naissance ä des noyaux en forme d’haltere. (Fig. 63 de la planche XVI de Fauteur.) Un cas particulierement remarquable de cette forme en haltere des noyaux est represente par la figure 60. On y voit deux noyaux reunis par une trainee de chromatine qui prend dans chacun d’eux une large insertion et semble dans Fintervalle qui separe les deux membranes nu- eleaires etre au contact direct du plasma, Ce n’etait sans doute lä qu’une apparence, et sur tonte Fetendue de ce boyau de chromatine il devait exister une membrane, mais si intimement accolee ä lui que je n’ai pu la deceler. Dans la figure 31, il existe encore des trainees chromatiques reunissant les deux tassements polaires, mais ici, tandis que dans les figures 28 et 29 un ou deux chromosomes seulement etablissaient la communication, il en existe plusieurs. De sorte que la reconstitution de la membrane donnera encore une vesieule nucleaire en forme de biseuit, mais beaueoup Recherclies sur l’evolution des ceUules-nourricieres du pollen, etc. 639 moins etranglee au milieu que dans les cas precedents. II en aurait ete de meme pour la mitose representee par la fig. 26, oü les deux plaques anaphasiques sont etroitement intriquees sur le cöte droit. Kemp (1910) a observö de tels noyaux, et qu’il rapporte aux meines causes, dans les racines chloralisees de Galtonia candicans. Dans la figure 30b, les extremites de certains chromosomes-fils, quoique etant tres pres les unes des autres, ne sont pas absolument au contact, de sorte qu’il se peut que de cette cinese fussent issus comme normalement deux noyaux. La fig. 25, diaster dans lequel les deux plaques anaphasiques sont tres rapprochees l’une de l’autre sur un des cötes de la section, represente sans doute un stade ulterieur d’une teile mitose. Mais si toutefois les chromosomes attardes, tont en parvenant ä se separer entierement, de maniere ä permettre la formation de deux vesieules nucleaires independantes, subissent cependant un retard dans lern marche, il se formera deux noyaux avec chacun un bec dirige suivant Faxe du fuseau, tels que ceux que Tischler (1908) a decrits, ä la suite d’irregularites analogues, dans la microsporogenese de Syringa chinensis (fig. 94 de l’auteur). Dans la figure 32, toujours relative au Fuchsia, il y a deux Com- munications entre les plaques diasteriennes, et de plus, fait remarquable, celles-ci ont une forme annulaire, le centre de l’anneau etant depourvu de chromosomes. Ceci est particulierement visible pour la plaque in- ferieure. Peut-etre aux depens de telles mitoses se differencie-t-il des noyaux annulaires (voii’ Henneguy 1896, p. 396). La fig. 33 pourrait ä premiere vue etre consideree comme represen- tant la section perpendiculaire ä Faxe d’un tel tassement polaire en forme d’anneau. Mais Fexistence dans la partie centrale, ä peu pres depourvue de chromosomes, de cet anneau, de fibres achromatiques bien developpees, et la polarite tres nette que montre cette figure quant ä la repartition des chromosomes, prouvent qu’elle represente un debut d’anaphase. Celle-ci est tres anormale, puisque les fibres fusoriales ne sont developpees qu’au centre de la figure, et que sur les cötes il y a une continuite large- ment assuree entre les deux plaques polaires. Dans Fespace cette figure avait donc une forme cylindrique, les chromosomes etant plus parti- culierement accumules sur les deux faces planes du cylindre, mais reve- tant aussi sans interruption tonte sa paroi courbe, — et d’autres, plus rares, etant dissemines ä son interieur. Woycicki (1906) a observe des mitoses analogues dans les cellules-meres du pollen de Larix dahurica soumises ä l’action de l’ether. Archiv f. Zellforschung. VII. 42 640 Jean Bonnet Je me demande fort ä quelle conclusion aboutissent de pareilles cineses, assez frequentes dans le Fuchsia. II parait impossible qu’il se differencie ä partir d’elles deux noyaux nettement individualises, 6tant donnee la presence d'une couche de chromosomes sur toute la peripherie de la figure. II me semble probable que de telles cineses sont destinees ä avorter, par le fait qu'il ne se forme autonr d’elles qu’une seule mem- brane, et que par consequent eiles ramenent finalement ä l’etat initial uninuclee. Ces anomalies ne se presentaient pas exclusivement au cours de la premiere mitose, mais egalement lors des mitoses conjuguees des deux noyaux qui en sont issus. Et dans ce cas les deux mitoses 6taient tou- jours anormales toutes les deux. Je n’ai jamais observe de cas oü une des deux cineses fut entachee de quelque irregularite, et point l’autre. Connne nous le verrons plus loin, ce fait est important au sujet de la nature des causes premieres de ces anomalies. Les figures 34 et 35 montrent deux exemples de ces mitoses conjuguees anormales, analogues par lern aspect ä la figure 33. D’ailleurs ranomalie des mitoses conjuguees pouvait egalement tenir ä des filaments chromatiques reunissant les deux plaques polaires, connne dans le cas des figures 28 et 29. Ces anomalies sont certainement dües ä ce que le mouvement des chromosomes vers les pöles devient irregulier, et finalement est arrete. Et cette inhibition se fait sentir d’ordinaire plus particulierement en certains points de la figure, de sorte que les irregularites sont localisees. Cependant dans certains cas c’est une influence generale qui s’exerce srn toute l’etendue de la cinese, et alors prennent naissance des mitoses connne celles que representent les figures 33, 34 et 35. Mais ä quoi est du cet arret dans le mouvement des chromosomes? Nemec le met au compte d’une degenerescence partielle des fibres du fuseau aehromatique. Et en effet Nemec (1904) et Kemp (1910) ont observ6 que, sous l’action du chloral, les filaments achromatiques degenereut. Ils deviennent d’abord granuleux; Nemec (1904) a pu suivre les etapes de cette transformation. Puis ä lenrs depens il se forme des amas de plasma grenu. On trouve alors des fuseaux dont une extremite demeure intacte, l’autre etant transformee en une masse plasmatique amorphe. En dehors du chloral, divers agents seraient capablcs d’amener cette degenerescence du fuseau: variations subites et extremes de la tempera- ture, vapeurs de chloroforme, plasmolyse, vapeurs de benzine, etc. Plus tard les masses de plasma homogene ainsi issues de la degenerescence du fuseau seraient dissoutes et disparaitraient, dans les racines chloralisöes, Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 641 — tandis que, dans les racines plasmolysees de Vicia Faba, il se forme ä leurs döpens des corps sphöriques, analogues ä des nucleoles (nucleoles extranuclöaires) situes ä la place du fuseau. Cette degenerescenee d’ailleurs poiuTait etre amenöe, soit par F actio n directe du chloral, soit, comme le pense Kemp (1910) par »a modification of the chemico-physical relations normally existing between cliromatin and cytoplasm” (p.786). D’ailleurs sans influences externes ces phenomenes pourraient dans certains cas se produire, car Nemec (1910) a observe parfois une pareille degenerescenee des fibres fusoriales dans l’endosperme de Secale cereale. Y a-t-il entre l’arret du mouvement des chromosomes et la desagre- gation du fuseau un rapport de causalite? En d’autres termes, les fila- ments achromatiques seraient-ils reellement des fibres contractiles qui tireraient ä elles, vers les deux pöles, les chromosomes qui y sont fixes? Ou bien faut-il voir dans l’apparition du fuseau achromatique un Sym- ptome des processus qui amenent la mobilite des chromosomes, sans que cependant ce soit le fuseau qui commande ä ces mouvements? II semble bien certain que ce ne sont pas les fibres du fuseau qui causent les mouvements des chromosomes, car par exemple, chez de nombreuses Dicotyledones, les nucleoles, au moins durant la metaphase, se meuvent aussi, comme plus tard le feront les chromosomes, et sans etre en relation avec les filaments du fuseau. De plus d’autres corps encore se döplacent vers les pöles de la figure mitotique, en particulier tres souvent les amyloplastes, qui eux non plus ne sont pas en relations avec le fuseau. Par consequent il existe dans la cellule en voie de mitose certains facteurs qui, dans les conditions ordinaires, amenent des mouvements de certains constituants cellulaires vers les pöles de la figure; — et, fait remarquable, ces mouvements sont en relation chronologique avec la prösence d’un fuseau. Les apparences que m’ont presentees les cellules tapetes me semblent encore venir ä l’appui de cette idee que ce ne sont pas les fibres fusoriales qui causent les mouvements des chromosomes, mais que la mobilite de ceux-ci et l’existence du fuseau ne sont que deux phenomenes eoexistants, et non pas unis par un rapport de cause ä effet. Dans toutes les figures anormales que j’ai observees en effet, les fibres fusoriales etaient toujours nettement developpees, et n’offraient pas de signes de desintegration ; jamais je n’en ai vu qui fussent granuleuses, comme celles qu’a etudiees Nemec, et ä plus forte raison n’ai-je jamais trouvö d’amas plasmatiques grenus ou de nucleoles extranucleaires provenant de la destruction partielle ou totale du fuseau achromatique. 42* 642 Jean Bonnet Daus toutes les cineses, les fibres fusoriales etaient donc- norraalemeut developpees, et cependant ces mitoses etaient irregulieres, ce que Woy- cicki (1906) a egalement observe au eours de ses recherches sur l’action de l’ether sur les cellules-meres du pollen de Larix dahurica, et Max Koer- nicke (1905) dans les cellules des racines de Vicia Faba et de Pisum soumises ä l’action des rayons X ou des emanations de radiuni. Par consequent c’est ailleurs qu’il faut chercher les causes de l’arret du mouve- ment des chromosomes. Fischer (1899) a erais l’hypothese que la croissance generale du plasma pourrait suffire pour eearter les uns des autres les chromosomes, durant la mitose. Mais, comnie le fait remarquer Nemec, cette explication, si eile peut etre vraie dans certains cas, n’a certainement pas une significa- tion generale, et une preuve en est foumie par les mitoses conjuguees dont j’ai parle plus haut. En effet j’ai dit que les axes des deux cineses n’avaient pas toujours la nieme direction, mais pouvaient faire entre eux un angle plus ou moins accuse. II faudrait donc admettre ici une direction de croissance maxhna du protoplasme differente suivant les parties de la cellule que Fon envisage, et ceci parait bien difficile. L’existence de mitoses conjuguees toutes deux anormales, et le fait que, dans tous les cas que j’ai observes, lorsque une des deux mitoses est irreguliere, l’autre Fest aussi, me semble indiquer qu’il faut chercher ailleurs la cause determinante de cet arret dans le mouvement des chromo- somes. C’est soit dans ceux-ci, soit dans le plasma ambiant. II se peut que les chromosomes possedent une faculte automotrice qui s’exerce librement dans la cellule normale, mais qui est inhibee ä des degres divers dans les cellules placees dans des eonditions plus ou moins pathologiqncs, comme c’est le cas pour les cellules-tapetes ou pour les cellules des meri- stemes traites par divers agents chimiques ou physiques. H se peut encore, ce qui est plus probable, que les mouvements des chromosomes et les particularit6s si reniarquables de la karyokinese soient le resultat d’un ensemble de eonditions mecaniques, physiques et chimiques realisees dans le plasma, et que, lorsque quelques-unes de ces eonditions ne sont pas remplies, certains rouages du ;necanisme soient fausses, de Sorte que le processus mitotique ne se termine plus suivant 1a- marche normale. Je signalerai encore ici une cinese multipolahe, d’ailleurs unique en son genre, que j’ai observee dans le Yucca. La figure 36 a, b, c reprß- sente 3 coupes optiques successives de cette mitose. C’est une anaphase; les chromosomes sont repartis en quatre amas, situüs ä peu pres aux Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du polIen, etc. 643 soramets (Tun carr6, et qui sont rGunis deux ä deux, de toutes les manieres possibles, par des fibres fusoriales. Cette mitose est d’ailleurs anormale ä un autre point de vue : on voit en effet sur la fig. 36a que deux amas ekromatiques opposes sont reunis par une mince trainee ehromatique. Cette mitose etant la seule de son genre que j’ai observße, je ne puis indiquer ni la maniere dont eile s’est eonstituee, ni son evolution ulte- rieiue. Cependant il est permis de penser que de telles cineses peuvent naitre aux depens des noyaux en forme d’haltere dont j’ai explique plus haut le mode d’elaboration. Si en effet un tel noyau se divise mitotique- ment, et qu’il ne survienne pas de regularisation dans la forme du mo- naster ou de la metacinese, il se separera ä l’anaphase non par deux, mais quatre plaques-filles peut-on dire, qui peuvent encore etre reunies par des filaments chromatiques, vestiges de ceux qui existaient dans le noyau quiescent, comme dans la figure 36a; — et le fait qu’il se differencierait alors entre ces quatre tassements polaires des fuseaux de fibres les reliant deux ä deux de toutes les manieres possibles, — comme dans la fig. 36 — , ne serait pas plus etrange que de voir, — cas tres frequent — , de telles apparences se realiser, lors de la cinese homeotypique, entre les quatre noyaux d’une meme tetrade (Verbindungsfasern). On connait chez les Vegetaux, et dans les tissus normaux, de nom- breux exemples de pareilles mitoses. Mais j’en rapprocherai, comme particulierement interessantes, au point de vue des causes communes qui ont peut-etre amene les deux apparences, les mitoses multipolaires que Lecaillon (1910) a observees en grand nombre dans les ceufs parthe- nogenetiques en voie de degenerescence de la Povde (figs. 38, 41). Wilson (1901) a egalement observe dans l’oeuf parthenogenetique de Toxopneustes (figs. 32, 36, 37, etc.), — Kostanecki (1909) dans celui de Madra (fig. 34), des aspects tout ä fait semblables, de meme que nombre d’autres auteurs dans des cas analogues. C’est ainsi que marchent les phenomenes dans toutes les plantes que j’ai etudiees, sauf Helleborus viridis. Ainsi donc, dans toutes ces especes, cliaque cellule-nourriciere devient quadrinucleee. Mais ce n’est pas dans toutes les Angiospermes que les cellules-tapetes en \iennent ä poss6der quatre noyaux. Ainsi Merrell (1900) chez Silphium, Lager- berg (1909) chez Adoxa moschatellina , Beer (1911) chez Ipomcea pur- purea, n’en ont jamais observe plus de deux dans chaque alv^ole cellu- losique. Et enfin, dans Helleborus viridis , je n’ai jamais reussi, quoique j’ai observö des antheres ä des stades tres varies du d6veloppement, et en 644 Jean Bonnet partieulier que je possede dans mes preparations les divers stades des deux divisions allotypiques, ä deceler de cineses dans les cellules-nourri- eieres, dans lesquelles je n’ai jamais observe qu’un seul noyau. b) Les Karyogamies. Si l’on considere l’assise nourriciere ä un moment oü ses cellules sont encore uninucleees, on constate que tous les noyaux ont ä peu pres la meine taille, et qu’ils sont tous parfaitement spheriques ou regulierement ovoides. Ceci est nettement visible sur les figs. 3, 4, 7. Au contraire, les noyaux des cellules-tapetes, etudies ä un moment oü ckacune d’elles est polynucleee, sont de dimensions tres variables. Considerons par exemple la fig. 5. Dans plusieurs cellules on voit deux noyaux, ä peu pres de meme taille Fun que l’autre. Dans d’autres il n’y en a qu’un seul, mais environ deux fois plus volumineux que chacun des noyaux des cellules precedentes; — dans d’autres il en existe deux, l’un etant de taille normale, et l’autre deux fois plus gros; — dans une ou deux autres cellules on aperpoit deux noyaux de taille double; — et enfin, dans une cellule situee a la partie inferieure de la section, il n’y a qu’un seul noyau, mais enorme. De plus, les formes de ces noyaux particulierement volumineux sont souvent irregulieres. Il en est plusieurs d’ovo'ides; un a la forme d’un ckapelet. Et enfin, au Heu d’etre repartis dans la cellule ä des intervalles reguliers, ils sont souvent plus ou moins rapproc-hes; et meine dans une cellule il en est deux qui sont etroitement accoles. Sur la figure 6, relative au Fuchsia, on voit aussi que quelques cellules possedent un noyau unique, mais plus volumineux, et ici encore on observe que les noyaux sont accoles les uns aux autres. Cette apparence est meme la regle dans toutes les cellules ä peu pres. Dans la figure 11 (Belladone), on voit des cellules binucleees, leurs deux noyaux etant toujours au contact, et des cellules uninucleees dispersecs au milieu des precedentes, et dont le noyau est ä peu pres de taille double. La fig. 12, relative au Fuchsia, montre ces apparences avec une particuliere nettete. Deux cellules ont quatre noyaux, tous de meine taille, non seulement dans une cellule donnee, mais encore dans les deux; les deux autres ne possedent chacune que deux noyaux, mais de volume double, et encore ä peu pres Äquivalents entre eux dans les deux cellules. Ces variations de taille sont aussi tres nettes dans la figure 14, relative ä la Jusquiame. Ces apparences sont d’une extreme gÄneralite dans le tapetum des Angiospermes, oü elles ont depuis longtemps attire l’attention des auteurs. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 645 Oii trouve dans la litterature de liombreuses indications, relatives ä l’acco- lement etroit des noyaux entre eux, ä la taillc enorme de certains autres. Ces aspects ont par exemple ete signales par Gates (1907) dans CEno- thera lata, par Tischler (1906a) dans divers Ribes, et (1908) dans un hybride de Mirabilis, par Winkler (1906) et Strasburger (1909) dans Wickstrcemia , par Geerts (1909) dans CEnothera Lamarckiana, etc. La plupart des auteurs sont d’accord pour expliquer ces apparences par des phenomenes d’amitose: certains noyaux accroissent beaucoup leurs dimensions, jusqu’ä doubler, tripler ou meme quadrupler leur volume primitif; ils presentent alors des phenomenes de Segmentation simple ou multiple, qui engendrent des vesicules tres bourgeonnees, soit dans une seule direction, soit dans tous les sens; — quant au rapprochement etroit de plusieurs noyaux et ä leur accolement, ils s’expliqueraient, soit par le mode de formation meme des diverses vesicules-filles bourgeonnees par de pareils noyaux hypertrophies, soit par un rapprochement secon- daire de noyaux nes par mitose, rapprochement qui a intrigue certains auteurs, Rosexberg en particulier, mais dont ils ne s’expliquent guere la raison d’etre. Cette maniere de voir est ä mon avis inexacte. Mais, pour plus de clarte, je vais d’abord exposer la marche des phenomenes, teile que je la congois, et c’est apres seulement que je discuterai les interpretations opposees. Comme je l’ai dejä indique brievement dans une note preliminaire (1911c), j’estime que toutes les apparences ci-dessus regoivent une ex- plication pleine et complete si l’on admet que dans les cellules-tapetes il se produit des fusions nucleaires. C’est la röalite de ces fusions que je vais maintenant prouver, tout en decrivant par le detail les apparences remarquables qu’elles entrainent et par lesquelles elles se trahissent. A ce sujet, la serie de mes observations est particulierement complete dans le Yucca, plante dans laquelle d’ailleurs ces phenomenes me paraissent se devoiler avec une nettete exceptionnelle. Aussi c’est d’abord dans ce cas que je les etudierai. Nous savons que le noyau primitivement unique de chaque cellule- tapete donne par mitose deux noyaux F2, lesquels ä leur tour engendrent par deux mitoses conjuguees 4 noyaux F3. A) Envisageons d’abord uniquement les cellules-nourricieres posse- dant 2 noyaux F2. Comme je l’ai dejä dit, ces deux noyaux ont une tendance tres marquee ä se rapprocher l’un de l’autre. Ce rapprochement va dans quelques cas jusqu’ä ce point que les deux noyaux s’aplatissent suivant les faces en regard, meme quand elles ne sont pas absolument au 646 Jean Boimet contact, et offrent alors en section la forme de deux demi-cercles dont les diametres se feraient vis-ä-vis. Cet aplatissement est bien marque sur les figures 38, 41, 42, 70, etc. Et meme, dans la figure 42, les deux sur- faces en regard ne sont pas absolument planes, mais un peu onduleuses; or, fait remarquable, les eourbes des deux surfaces sont absolument com- plementaires l’une de l’autre, chacune d’elles reproduisant les sinuosites de celle qui lui fait face. Cette apparence prouve bien une forte tendance au rapprochement de la part des deux noyaux, puisque non seulement ils perdent leim forme regulierement courbe, ce qui est dejä une grande modification par rapport aux manieres d’etre normales, mais que de plus dans quelques cas leurs surfaces deviennent irregulieres sur une partie de lern etendue, et de teile mauiere qu'elles continuent ä etre in- timement voisines l’une de l’autre en tous les points. On ne peut pas songer ä expliquer ce rapprochement des noyaux par l’etroitesse de la cellule; il suffira d’envisager par exemple les figures 6 et 11 pour vom que, dans Tetendue d’une meine section, les cellides oü les noyaux sont rapproches ne sont pas de dimensions plus restreintes que cellesoüils sont distants Tun de l’autre; — et, dans les figures 38 ä 50, oü j’ai indique par une teinte la superficie de la cellule, on voit aussi tres nettement que les noyaux ont largement la place necessaire pour conserver lern forme spherique ou regulierement ovo’ide. Ce rapprochement des deux noyaux contenus dans une meine cellule ne se constate pas d’ailleurs au meme instant ni avec la meme intensite pour toutes les cellules situees ä un meine niveau du sac pollinique; dans une meme section en effet on observe des cellules oü les noyaux sont espaces et d’autres oü ils sont plus ou moins rapproches. Siu- les causes de cet avoisinement, je ne piüs rien avancer. Peut- etre les noyaux sont-ils rapproches passivement l’un de l’autre par les mouvements du plasma; cette hypothese me parait peu vraisemblable. Nemec pense (1904) (p. 719) que peut-etre ils se rapprochent activement, en se bougeant ä Paide de prolongements amoebiformes. Mais je n’ai jamais observe de pseudopodes de ce genre dans les cellules-tapetes binu- clöees. II est plus probable que ce sont des actions reciproques, mal definies d’aüleurs, du plasma et des noyaux, qui amenent ceux-c-i ä se rapproeher. Et cette hypothese est rendue \Taisemblable par le fait que, dans certaines cellules polynucleees, les noyaux ne se rap- prochent pas: laticiferes, cellules plurinucleees des Spirogyres (Gerassi- moff 1904). Ces phenomenes de rapprochement seraient dejä suffisamment Stranges, meme s’ils n’etaient accompagnes d’aucune autre modification. Recherches sur l’evolution des celluies-nourricieres du pollen, etc. 647 Mais correlativement on observe, dans chacun des noyaux, des ap- parences extremement remarquables. Ces modifications consistent essentiellement dans une polarite tres marquee des noyanx, düe ä la repartition de la chromatine ä lenr in- terieur. Celle-ci en effet, devenant assez peu abondante dans la majeure partie de la cavite nucleaire, s’accumule sous forme d’amas toujours tres nets le long de cette portion de la surface de chaque noyau qui fait vis-ä-vis ä l’autre. J’ai figure un certain nombre de ces aspects sous les numeros 38 ä 50. Dans la figure 50, la polarite est assez peu marquee. On voit cependant nettement que la cavite nucleaire est pareourue par quelques trainees ne presentant pas d’agglomerations bien importantes de chromatine, et que celle-ci forme sur les faces en regard des deux noyaux des amas et des bandes epaisses. II en est de merne dans les figures 46 et 47; mais ici ces agglomerations sont dejä plus considerables. Enfin, dans les figures 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48, 49, la majeure part de la chromatine est accumulee le long des faces planes des deux noyaux. Cette disposition, tres nette dans toutes les figures, est particulierement accusße dans les figures 38, 41, 42, 48. Cette concentration de la chromatine suivant certaines surfaces n’est d’ailleurs pas absolue. En effet il en reste toujours des trainees dans l’etendue de la vesicule nucleaire, et les nueleoles demeurent aussi dans celle-ci, sans position fixe. On ne saurait donc songer ä voir lä une contraction synaptique plus ou moins analogue ä celle que subissent les noyaux des cellules-meres du pollen. Quoi qu’il en soit, les noyaux ainsi polarises doivent avoir dans l’espace la forme d’une demi-sphere, la surface plane de cette demi- sphere etant recouverte sur toute son 6tendue d’une couche epaisse, et plus ou moins continue, de chromatine. Ces phenomenes si remarquables de polarite offrent sans doute des relations avec le mode de repartition des chromosomes ä la telophase de la mitose qui a engendre ces deux noyaux. J’y reviendrai plus tard. Mais etudions d’abord l’evolution ulterieure de ces noyaux polarises. Ces deux noyaux se rapproehent de maniere ä ce que les surfaces planes situees en regard viennent absolument au contact l’une de l’autre. La figure 52 reprßsente un 6tat de ce genre. On voit les deux noyaux en forme de de, les faces planes revetues d’une couche epaisse et continue de ehromatine, qui sont accoles sur toute l’etendue de celles-ci, sauf en un point, vers le milieu, oü il existe encore un espaee libre entre les deux parois. Les deux noyaux sont sans doute encore individualisßs, comme le montrent cet espaee libre median et l’incisure peripherique dont la G48 Jean Bonnet preparation indique l’existence suivant le plan d’accolement. 11 se peut que dans certains cas les noyaux demeurent ainsi accoles dura nt quelque temps, mais tout en conservant chacun leur individualite. Sappin- Trouffy (1896) a observe en effet que chez de nombreux Champignons, apres la fecondation, les deux pronuclei peuvent durant plusieurs genera- tions cellulaires demeurer accoles saus se fusionner. II en est de meine, d’apres Häcker (1895, 1902) eliez les Copepodes; et d’apres Nemec (1910) dans les racines polynucleees de Ricinus , ou cependant les noyaux sont si rapproches qu’ils sont aplatis suivant les surfaces de contact, — et (1904) dans les racines ckloralisees de Ällium, oü les fusions peuvent etre egalement differees plus ou moins longtemps. Mais finalement la membrane nucleaire doit disparaitre suivant la surface d’accolement, et les deux plaques chromatiques se fusionnent en une seule. Pendant ce temps ä la peripherie l’incisure disparait par reconstitution d’une portion de membrane nucleaire. Tous ces phenomenes sont bien visibles sur les figures 54 a, b, c, qui representent trois coupes optiques successives dans un tel synkaryon. La double cavite nucleaire etait parsemee de fines trainües chromatiques anastomosees que j’ai repre- sentees par des teintes grises, — mais la chromatine forme au niveau du petit plan axial de l'ovoide une agglomeration tres volumineuse. Sur la coupe 54a, on voit cet amas median se bifurquer en deux branches qui vont rejoindre tangentiellement les membranes nucl6aires, et dans P angle forme par ces deux branches il s’est reconstitue une portion de mem- brane. Cette bifurcation est encore plus nettement visible sur la figure 54c, du cöte droit ; du cöte gauche on voit que, vers les plans les plus inferieurs de la section, il ne s’est pas differenc-ie encore entre les deux noyaux de membrane de nouvt-lle formation. Et, d’une extremite de Faxe äl’autre, s’etend une masse chromatique tres volumineuse, comme on s’en rend bien compte en superposant les trois figures par la pensee. Cet etat doit persister assez longtemps, vu le tres grand nombre de noyaux ä ce stade que j’ai observes. Mais il se produit ensuite de nou- velles modifications, qui tendent ä donner au nouveau noyau l’equilibre in- terne qui lui manque encore. Ces modifications consistent dans une dissemination de la ehromatine accumulee suivant cette cloison mediane qui divise en deux cavites la vesicule nucleaire. Cette dissemination se produit par une dislocation de cette cloison en bandes chromatiques, qui durant un certain temps demeurent accumulees vers le centre du noyau. Mais peu ä peu la chromatine emigre en partie vers les deux pöles de la cavite nucleaire, qui ainsi reprend un aspect homogene et normal. La figure 51 montre une des premieres etapes de cette evolution: Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 649 ‘ des trainees noii’es, 6paisses, anastomosees et enchevetröes, occupent la partie mediane, encore etranglße, de la cavit6 nucleaire; celle-ci contient de nombreux nucleoles. Dans la fig. 55, cette agglomeration centrale est moins accentuee. II en est de meme dans la figure 57, oü, quoique Fin- cisure annulaire soit encore tres nettement marquöe, les cavitös nuclöaires sont d6jä homogenes. C’est ä peine si deux bandes chromatiques puis- santes sont encore reunies au niveau de l’etranglement. II en est de meme dans tin des deux noyaux de la figure 60. Enfin, dans la figureöB, toute trace de polarite a disparu. Les autres plantes que j’ai etudiees m’ont montre des apparences seriees tout ä fait analogues, mais cependant moins schömatiques et caracterisees, parce que en general la polarite des noyaux sur le point de se fusionner y est moins accentuee. Par exemple, dans la Jusquiame, le reseau nucleaire est forme, je l’ai dit, par un Systeme trabeculaire tres mince portant des amas de chromatine. Certains de ces amas se disposent tout contre les surfaces de contact des deux noyaux, serres les uns contre les autres, et sont donc repartis sur les surfaces planes un peu comme des pions sur un damier. On le voit nettement sur le figure 93. La figure 94 montre la fin d’unc gamie. II y a toujours unc bande mediane de chroma- tine; les surfaces nuclöaires se sont raccordees. B) Ces karyogamies peuvent se produire ä une epoque plus avancße de Involution des cellules-nourricieres, alors que celles-ci contiennent, non plus seulement deux, mais quatre noyaux. Dans la figure 12 par exemple il est certain que les deux cellules qui maintenant ne contiennent que deux noyaux en possedaient autre- fois quatre, mais qui se sont fusionnes deux ä deux. Dans la figure 56, on voit une cellule ä 3 noyaux; 2 sont en train de se fusionner; le 3e, tres volumineux, provient sans doute, comme l’indique son volume comparß ä celui des deux noyaux en voie de gamie, de deux noyaux semblables dejä fondus en un seid. Dans la figure 59 au contraire le noyau spherique est peut-etre un noyau non issu de fusion, eu egard ä sa tadle. Dans tous les cas ci-dessus etudies, les fusions s’operaient seulement entre deux noyaux. Mais ce n’est pas lä une regle generale : ces gamies peuvent s’effectuer entre 3 ou 4 noyaux, et on peut en quelque sorte pre- voir la maniere dont eiles se produiront d’apres la maniere dont s’accolent les noyaux, deux par deux, ou trois ensemble, etc. On peut voir des exemples de ces divers groupements sur la figure 6. Les figures 62 et 63 montrent 3 noyaux en voie de fusion. Dans la figure 61, qui reprösente une v6sicule nucleaire tres pauvre en chromatine, ü en est sans doute de meme, comme le suggerent les deux trainees chromatiques transversales. 650 Jean Bonnet Mais la fusion est tres avanc6e. La figure 13, relative au Fuchsia , montre un noyau replie sur lui-meme en forme de C, et dans lequel on distingue nettement 4 vesicules Constituantes, cliacune avec ses nucleoles, et se- parees toujours par des bandes de chromatine qui indiquent leurs limites. Au-dessus, on voit dans une tres grande cellide un noyau enorme, issu peut-etre de la fusion de deux noyaux tels que ceux que Ton voit au- dessus de lui. La figure 95 montre encore, dans Hyoscyamus albus, un noyau tres voliunineux, issu de la fusion de plusieurs noyaux normaux. Ainsi donc les fusions ne s’operent pas necessairement d’une maniere synchrone pour tous les noyaux contenus dans une meme cellide. Tisch- ler (1900) a observe des phenomenes analogues dans Tendosperme de Corydalis cava. Ici, comrne dans les cellules-tapetes, on trouve en effet des noyaux de tadle normale voisinant avec d’autres noyaux beaucoup plus voliunineux, ellipsoides ou incises. Eemec (1910) a fait des obser- vations concordantes dans les cellules plurinucleees de Ricinus. Ces fusions donnent donc naissance ä des noyaux qui, au moins durant un certain temps, sont etrangles ä un ou plusieurs niveaux. Mais il est probable que finalement leur forme se regularise. Cette regularisation peut d’ailleurs se suivre sur les figures que je donne. II est evident par exemple que le noyau enorme de la figure 13 n’a pas des le debut pre- sente cette forme reguliere, mais qu’il s’est produit une regularisation secondaire de sa forme, regularisation qui a dejä conunence ä s’effectuer dans le noyau de la figure 58. Par eonsequent les synkaryons possedent au moins durant un certain temps une forme en haltere, en biscidt, comme par ex. dans la figure 37, qui montre un de ces noyaux dans la Belladone, et on comprend que cette apparence ait pu faire penser ä des phenomenes d’amitose. Je reviendrai d’ailleurs plus tard sur cette question. J’ai dit que les noyaux quiescents sur le point de se fusionner etaient extremement polarises, par suite de la repartition irreguliere de la chroma- tine ä leur interieur. On a Signale chez les Vegetaux et chez les Animaux de nombreux cas de polarite, relatifs ä des noyaux issus d’une meme mitose. Voici ä quoi sont düs ces aspects: ä la telophase, les chromosomes 6migrent ä un pole de la vesicule nucleaire en voie de reconstruction, et conservent cette position jusque dans le noyau quiescent, de teile Sorte que celui-ci presente des amas de chromatine comparables ä ceux que l’on voit sur les figures 38 ä 50. En partieulier chez le Yucca, Cle- mens Müller (1909) a decrit des phenomenes de ce genre. Le Yucca possede dans les cineses somatiques deux sortes de chromo- somes: Recherches sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 651 1. dix megachromosomes, en forme de bätonnets de 5 ä 6 fois plus longs qu’epais ; 2. environ 45 microchromosomes, beaucoup plus courts. Or ä la metacinese les microchromosomes se segmentent longitudi- nalement plus tot que les megachromosomes, de sorte qu’ils arrivent les premiers aux poles extremes de la figure mitotique. Les megachromo- somes se repartissent alors dans les deux vfeicules nucleaires en voie de reconstruction uniquement du cöte qui regarde le centre de la figure, et forment donc dans les deux noyaux quiescents deux amas situes vis-ä-vis l’un de l’autre. II se peut que la repartition des megachromosomes ä la telophase constitue la premiere indication de la polarite si accusee que j’ai observee, et que celle-ci n’en soit en quelque Sorte que le renforcement. II est meine necessaire de l’admettre, pour comprendre certains aspects particuliere- ment remarquables, tels que celui que represente la figure 92. Cette figure montre deux noyaux en voie de fusion ; on voit an niveau de Fincisure annulaire une bande transversale de chromatine, et, des deux cötes, s’eloignant perpendiculairement dans les cavites nucleaires, deux amas en forme de massue, remarquablement symetriques l’nn de l’autre. On ne peut evidemment expliquer cette apparence que par la disposition des chromosomes ä la telophase: il devait exister ä la metacinese un groupe particulierement important de chromosomes ; les deux groupes de chromo- somes-fils ont conserve des dispositions comparables,et ainsi apris naissance cette apparence symetrique. Mais cette repartition des megachromosomes ne suffit pas ä eile seule ä expliquer les aspects que j’ai observes. En effet: 1. La polarite due ä la repartition des chromosomes ä la telophase, teile qne Cl. Müller la figure et teile que je l’ai observee moi-meme dans les eineses somatiques de Yucca gloriosa, n’est jamais aussi accusee que dans les noyaux en voie de fusion. 2. Söuls les noyaux-tapetes situes tres pres Fun de l’autre presentent ces phenomenes. Je n’en ai pas vu de semblables lorsque ces noyaux etaient 61oignes Fun de l’autre d’une maniere sensible. Cette concentration de la chromatine le long des faces aplaties des noyaux sur le point de se fusionner n’a et6 a ma connaissance signalöe qu’une fois, par Rosenberg (1901), pour les noyaux de l’endosperme de Zostera marina. Ces noyaux sont arrondis, avec un gros nucleole, »wäh- rend das Chromatin in Körner- oder Stäbchenform an der Kernmembran lagert.« Or, lorsque ces noyaux se fusionnent, fusions qui s’operent deux ä deux: »An den Berührungsflächen fand ich, daß das Chromatin 652 Jean Bonnet dort reichlicher vorhanden war. « (p. 16). Ceci est visible sur la figure 11 de l’auteur, mais la polarite semble ici bien moins accusee que dans le Yucca. No us venons donc de voir de quelle maniere s’effectuent les fusions nucleaires entre noyaux quiescents. Mais certaines apparences m’ont paru indiquer que ces fusions peuvent egalement se produire entre noyaux en cinese, ä l’anaphase. Ainsi la figure 67 represente deux diasters conjugues ä axes paralleles, dans le Yucca. On voit que les deux plaques polaires situees vers le centre de la cellule sont absolument fusionnees en une masse commune, et au microscope, en faisant varier la mise au point, cette fusion apparaissait comme complete. Je pense donc que aux depens de ces deux figures mitotiques il se serait reconstruit 3 noyaux, le median deux fois plus volumineux que les deux extremes, — tels que ceux que represente la figure 68. H me parait difficile d’admettre que dans cette figure le noyau median a pris naissance posterieurement aux deux mitoses conjuguees, etant donnee la direction de son grand axe. Dixon (1896) a observ6 des gamies s’operant de la meine maniere dans l’endosperme de Fritillaria imperialis, Nemec (1904) dans les racines choralisees de Pois et de Feve, Kemp (1910) dans les racines chloralisees de Vicia Faba et de Galtonia candicans. La position relative dans la cellule des trois noyaux ainsi issus de deux mitoses conjuguees fusionnees ä un pole varie d’ailleurs suivant la Situation Fun par rapport ä l’autre des axes de ces deux mitoses. Par exemple la mitose conjuguee representee par la figure 69 donnera naissance encore ä 3 noyaux, dont un double; mais celui-ei ne sera plus situe entre les deux autres, comme dans le cas des figures 67 et 68. Tischler (1900) a dessine des aspects analogues, tires de l’endosperme de Corydalis cava. Ces processus de fusion peuvent d’ailleurs s’effectuer aussi entre mitoses anormales. Ainsi la figure 70 represente chez Fuchsia deux mitoses conjuguees irregulieres, des chromosomes etant epars sur toute la longueur du fuseau. Or ä un pole ces deux mitoses sont absolument fusionnees; les chromosomes des deux figures cinetiques y 6taient completement melanges, et il ne se serait certainement reconstitue ä ce pole qu’un seul noyau, — ä supposer qu’il ne se fut pas refonne tout autour des deux karyokineses une seule membrane nucleaire. Qu’elles s’effectuent entre noyaux quiescents ou entre noyaux en voie de mitose, ces fusions engendrent des synkaryons, qu’on qualifiera de polydiploi'des. Quelle est leur destinee ulterieure? ßecherches sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 653 Si on examine, ä un moment oü les cedules-nourricieres du Yucca sont polynucleees, les mitoses, et principalement les plaques mütaphasiques, qui y apparaissent, on en observe de tailles tres differentes. Certaines n’offrent avec les cineses somatiques normales que des difförences de tadle comparables ä celles qui existent entre les noyaux somatiques ordinaires et les noyaux des jeunes cellules-tapetes. Par suite je les qualifierai de »normales«. — D’autres sont au contraire exceptionnelle- ment larges. La figure 37 en montre deux. Dans la figure 71, des deux metacineses reunies dans la meine eellule, celle de droite a des dimensions normales, celle de gauche est au moins 3 fois plus large. Le tableau ci- dessous donne les resultats de quelques mesures effectu6es sur ees deux sortes de mitoses, dans le Yucca: Diametres en /.i. Mitoses normales Mitoses anormales 12 19,2 12 21,6 9,6 17,2 12 14,4 10,2 14,4 13,5 15,6 7,9 14,9 9,6 25,2 19,2 Dejä par leurs dimensions, ces metacineses suggerent l’idee qu’edes proviennent de noyaux de tadle plus considerable. Et en effet eiles posse- dent toujours un nombre de chromosomes superieur au nombre diploide; par consequent eiles ne proviennent pas de noyaux diploides, mais de synkaryons polydiploides. Etudious ces mitoses d’une maniere detadlee. Lorsqu’un noyau polydiploide entre en spireme, plusieurs cas peuvent sc präsenter. Ou bien la gamie s’est effectuee depuis suffisamment long- temps pour que le synkaryon ait recouvre une forme spherique ou ovoide, ou bien au contraire toutes traces de la fusion n’ont pas disparu, et le synkaryon est encore etrangle en forme de sablier. Dans le premier cas, le spd'eme est absolument normal. Dans le deuxieme, une fois la mem- brane nucleaire disparue, les chromosomes non encore ordonnes en plaque equatoriale dessinent une smface plus ou moins irreguliere qui reproduit cede du noyau. La figure 72, relative au Fuchsia, en montre un exemple. 654: Jean Bonnet Cependant, meine lorsque les noyaux polydiploides possedent encore ainsi au moment de la propkase une forme irreguliere, il ne m’a paru se differencier qu’un seul spireme ä lern interieur. En d’autres termes, quoique exterieurement la membrane nucleaire reproduisit encore des traces de l’etat plurinudee, la fusion etait dejä completement achevee ä Finterieur des vesicules nucläaires, en Sorte qu’il ne se formait qu’un spireme unique. Cependant dans certains cas il en est peut-etre autre- ment. Ainsi, dans la cellule superieure de la figure 15a, relative ä la Bella- done, 3 noyaux sont en voie de fusion tres peu avancee; or leur reseau chromatique est dejä entierement Segmente en ckromosomes. La fusion commemjant ä peine, il me parait probable que, au stade du spireme continu, un ruban parfaitement independant s’ätait differencie dans chacun d’eux. Les apparences de ce genre sont cependant assez rares, et dans la litterature elles ont ete peu souvent signalees. Aemec (1910), etudiant ä ce sujet les noyaux syndiploides de Lilium canäiäum et de Pisum sativum , a vu que, meme dans ceux qui etaient encore ovales, les bandes spirematiques s’etendaient souvent, suivant le grand axe, d’une extremite ä l’autre, sans irregularite. Or le plus souvent il n’en est pas ainsi, dans le synkaryon du zygote, apres la fecondation. Et ceci serait un argument contre Strasburger, qui pense que la fusion des noyaux diploides differe essentiellement de celle des noyaux sexuels, haploides, en ce qu’elle n’est jamais aussi complete. La membrane nucleaire une fois disparue, les chromosomes se dispo- sent en une plaque equatoriale, et celle-ci, suivant la forme qu’a eu le spireme, a soit un contour regulier, comme le rnontre bien une des deux metacineses de la figure 22, soit un contour irregulier, comme les deux plaques conjuguees de la figure 74. Dans cette derniere figure, une des deux metacineses rnontre 3 epaississements separes par des etranglements : peut-etre provient-elle du produit de la fusion de 3 noyaux; — Fautre a la forme d'un sablier: eile est sans doute issue d'un synkaryon dü ä la fusion de deux noyaux. Winkler (1906) a observe de pareilles plaques äquatoriales en forme de sablier dans Wickstrcemia, et les rapporte aussi ä des noyaux ineompletement fusionnes. Quoi qu’il en soit, ces cineses sont hyperchromatiques, et formees d’un nombre de chromosomes plus grand que le nombre diploide normal. Ce fait peut s’expliquer, que l’on soit ou non partisan de la theorie de l’individualite et de la persistance autonome des unites chromosomiques. Si en effet on l'admet, il est evident que aux depens de deux noyaux fusionnes en un seul il se reconstituera le meme nombre de chromosomes Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 655 que celui que ä cux deux possedaient ces noyaux non fusionnes. Si on la repousse, il suffit, connne l’a fait remarquer Nemec (1910), d’admettre qu’un noyau quelconque entrant en prophase reconstitue necessairement le meine nombre de chromosomes qu’il a regu ä la telophase qui lui a donne naissance. Dans les deux cas, l’apparition aux depens d’un noyau polydiploide d’un nombre de chromosomes superieur au nombre somati- que normal est donc parfaitement explicable. sj La mesure du nombre des chromosomes permet d’evaluer par lä meine le degre de la valence des noyaux syndiploides : une figure mitotique contenant deux fois le nombre diploide de chromosomes proviendra d’un noyau didiploide; — 4 fois: tetradiploide; — etc. Or dans la plupart des cas la numeration exacte des chromosomes de ces metacineses hyper- chromatiques est tres difficile, vu leur amoncellement en tres grand nombre dans un espace somme toute assez restreint, ce qui amene des superposi- tions partielles frequentes, et etant donne que, par suite de leurs grandes dhnensions, ces mitoses sont reparties sur plusieurs coupes successives, de Sorte que inevitablement certains chromosomes sont sectionnes en deux ou plusieurs trongons. Le Yucca fournit ä ce point de vue des images partie ulierement nettes, ä cause des deux sortes de chromosomes qu’il possede, et qui sont, comme je l’ai dejä rappele: a) 10 megachromosomes en forme de bätonnets, 5 ä 6 fois plus longs qu’epais; b) 45 microehromosomes, — nombre approximatif — , qui d’apres Müller (1909) seraient plus ou moins spheriques, mais qui, comme je l’ai montre (1911e), ont en realite eux aussi la forme de petites massues. Les megachromosomes sont donc en nombre relativement faible, et, ä cause de leurs grandes dhnensions, se detachent partie ulierement bien, ce qui permet des numerations precises. Or, si on examine attentivement les metacineses des cellules-tapetes du Yucca, ä un moment oü la plupart sont bi- ou quadrinueleees, on voit que la majorite possedent plus de dix megachromosomes. Mes figmes en foimiissent des exemples. Dans la figure 66 la plaque equatoriale inferieure possede au moins 14 megachromosomes. Dans la figure 22, on peut en compter 23 dans la metacinese qui se presente en vue polaire, 25 dans celle qui est vue de profil. II y en a de 25 ä 30 dans la metacinese sup6rieure de la figure 75. Presque toutes les mitoses que l’on observe ä ce moment lä dans l’assise nourriciere presentent ainsi un tres grand nombre de megachromosomes. II est inu- Aichiv f. Zellforschung. VII. 43 656 Jean Bonnet tile de dire qu’il en est de meme pour les microchromosomes, mais ceux- ci ne se pretent pas ä des denombrements exacts. Et ces modifications vont s’accentuant ä mesure que l’äge des cellules- nourricieres augmente. Dans la figure 76, qui represente un spireme vu par le profil, on compte au moins 44 ou 45 megachromosomes, et ce- pendant on ne les voit pas tous, etant donnee la forme reelle de la figure. Et, dans la figure 77, qui est une. plaque equatoriale en vue polaire, il y en a 67 ; et il devait en exister d’autres sur la face opposee. On pourrait songer ä expliquer cet accroissement du nombre des chromosomes par une de ces variations spontanees que Della Valle (1909) a cataloguees dans les deux regnes. Mais il n’en est certainement pas ainsi. Un exemple le prouvera facilement. Della Valle etudie les mitoses du peritoine des larves de Salamandra maculosa, et quarante mitoses lui donnent les residtats suivants: Nombre des chromosomes: 19 20 21 22 23 24 25 26 27 Nombre de mitoses: 1 0 1 1 6 16 12 2 1. Il y a donc lä une Variation fluctuante, mais de faible amplitude, et ceci suffit ä faire rejeter cette interpretation dans le cas qui nous occupe, et oü le plus grand extreme que j’ai observe (67 megachromosomes) est par rapport au nombre diploide (10) eomme le nombre 7 par rap- port au nombre 1. On rencontre frequemment des mitoses hyperchromatiques dans les testicules jeunes, au cours des divisions des spermatocytes. Or voici ce qu’ä ce sujet ecrit P. Bouin (1904), dans le «Traite d’Histologie» de Prenant, P. Bouix et Maillard (I, p. 949) : «L’augmentation du nombre des chromosomes parait etre la consequence, dans la majorite des cas, d’une division asymetrique. C’est egalement l’opinion de Hansemann, Claessen, Galeotti. Mais d’autres interpretations de ce phenomene ont ete fournies par les auteurs. Virchow, Klebs pensent que l’hyperchro- maticite des eellules carcinomateuses peut etre düe ä Papport de materiaux nucleaires par Pintermediaire des globales blanes. Flemming et Hanse- mann admettent d’autre part que la fissuration longitudinale des chromo- somes peut anormalement s’operer plusieurs fois de suite et donner naissance ä un nombre de segments chromatiques double ou triple du nombre normal. Remarquons aussi que les eellules hyperchromatiques sont le plus souvent des eellules «hypercytoplasmiques» pour ainsi dire; ce phenomene plaide en faveur d’une nutrition aberrante; celle-ci provoque sans doute la multiplication des microsomes chromatiques, leur augmentation de vo- lume, ou le dedoublement plusieurs fois repete des chromosomes. Tous Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 657 ces processus sont vraisembl ables et peuvent etre invoques legi- timement». On pourrait songer ä expliquer par des raisons de ce genre l’hyper- chromaticite des mitoses des cellules-tapetes, hyperchromaticite qui des lors ne serait plus düe, comme je le soutiens, ä des karyogamies. A ce sujet je ferai les remarques suivantes: a) II ne me parait pas en definitive exister de mitoses heteropolaires dans les cellules-nourricieres. Au debut de mes recherches je croyais ä leur existence reelle, mais une etude approfondie des preparations seriees, et en particulier l’examen des coupes situees immediatement avant ou apres la coupe envisagee montre toujours que l’apparcnte heteropolaritö est due ä ce que la mitose en question a 6te sectionnee obliquement par le rasoir du microtome. b) Les cellules-tapetes ne sont pas hypercytoplasmiques, comme les cellules-geantes des neoplasmes, et par consequent on ne saurait expliquer Fhypercliromaticite de leurs noyaux par une reaction secondaire ä l’hyper- trophie de lern- corps cellulaire. Ces cellules sont au contraire tres sem- blables ä des cellules glandulaü'es, et dans celles-ei on n’a pas Signale d’apparences analogues ä celles que Flemming et Hansemann ont de- crites dans les sarcomes et les carcinomes. c) Les cellules des neoplasmes sont dans un etat essentiellement pathologique, tres different de celui dans lequel se trouvent les cellules- tapetes. Et de meine la division et la subdivision des c-hromosomes ä l’etat quiescent, suivies de la Separation complete des segments ainsi formes, est un phenomene compietement anormal. Une exception est il est vrai fournie par certains noyaux des sacs embryonnaires (antipodes, noyaux-polaires, etc.), oü il s’effectue de meine dans certains cas une multiplication du nombre des chromosomes par scission longitudinale, mais ici on a affaire ä des noyaux haploides, et tres certainement ä des phenomenes)de regularisation secondane. Pour ces diverses raisons, — et des arguments plus significatifs encore se degageront des pages suivantes — , je ne crois pas que Fon puisse rap- porter ä une autre cause qu’ä des karyogamies les mitoses hyperchromati- ques des cellules-tapetes. Ces mitoses, je le repete, ne sont pas des exceptions; bien loin de lä, elles constituent la regle generale, une regle absolue, dirais-je presque. A tel point qu’il devient tres rapidement difficile, meine en etudiant de nombreuses coupes, de trouver des mitoses normales, issues de noyaux diploides. 48* 658 Jean Bonnet Dans les plantes autres que le Yucca, il en est absolument de meine; mais iei les choses sont plus difficiles ä etudier, ä cause du grand nombre de chromosomes que possedent la plupart des autres plantes que j’ai etudiees, et de leur tadle tres faible ( Hyoscyamus , Cobcea, Atropa, Fuclisia). En partie ulier dans ce dernier, le nombre des chromosomes est certaine- ment superieur ä 50 dans les cellules somatiques; mais j’ai observe dans les cellules-tapetes des mitoses enormes, qui en contenaient plus de 200 ou de 250. J’en ai represente une, un peu plus claire que d’ordinaire, justement parce qu’elle renferme, relativement ä beauc-oup d’autres, assez peu de chromosomes, dans les figures 78 a et b, qui representent deux coupes differentes (dües au rasoir) de la meine metacinese. On y compte plus de 120 chromosomes, et cependant la figure n’etait pas tout entiere contenue dans ces deux preparations. La figme 79 montre, toujours dans le Fuclisia, une plaque equatoriale enorme, issue d’un noyau polydiploide. Ses dimensions tout ä fait remarquables sont 14,«, 4 x 7,«, 9, — les dimensions normales etant (au debut de la formation des cellules-nourricieres, dans les mitoses suivies de cloisonnements): 9,1 x 2,4 8,4 x 2,4 9,3 x 3,1 8,1 x 2,4 8,6 x 2,5 9,9 x 2,4. Je pourrais faire des remarques tout ä fait semblables au sujet de la Belladone par exemple. Au cours des mitoses qui s’effectuent dans les cellules-tapetes, et principalement de celles qui sont hyperchromatiques, il apparait des modifications dans la forme des chromosomes. On connait actuellement plusieurs cas de pareilles variations de forme dans les diverses cellules d’un meine etre; la plus remarquable de beaucoup est celle qui se präsente lors de la cinese heterotypique. On sait en effet que les gemini sont tres differents par lern forme et lern taille des chromosomes des cineses soma- tiques, avec lesquels ils presentent des differences constantes et toujours considerables. Ils sont plus gros, plus courts, plus massifs. Ces modifications dans la forme des chromosomes des noyaux-tapetes sont tres nettes dans le Yucca, pour les megaehromosomes. La forme normale a ete nettement figuree par Müller (1909) et par moi-meme dans un autre travail (1911e). On peut l’apercevoir d’ailleurs sur cer- taines figures de ce memoire (fig. 71, 75). La principale modification que j’ai observe consiste dans ce fait que les megaehromosomes deviennent plus massifs, plus arrondis. Ceci se voit dans la mitose superieure de la Recherclies sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 659 figure 19. Dans d’autres cas il y a simplement exageration de la forme en massue, qui devient beaucoup plus accentuee, — comme dans la figure 86, qui represente une portion de mitose normalement chro- matique, et dans la figure 87, oü j’ai represente isolement quelques chromosomes d’une plaque äquatoriale tres hyperchromatique. Ces variations de tadle ne donnent d’ailleurs jamais aux chromo- somes une forme comparable ä celle des gemini heterotypiques. La forme des gemini megachromosomiques1) est visible sur les figures 88 et 89. On voit qu’elle differe notablement des diverses fornres preeitees des chromosomes des cellules-tapetes. Dans l’Asphodele, les chromosomes des noyaux-tapetes sont represen- tes par la figure 90. Hs sont plus epais et plus longs que ceux des cellules somatiques ordinaires et que les gemini. Un pareil accroissernent en epaisseur s’observe aussi dans la Bella- done, le Coicea, etc. Somme toute, ces variations sont assez peu importantes, et tiennent tres probablement ä la tadle plus considerable, et partant ä la plus gi ande richesse en substances chromatiques, des noyaux des cellules-tapetes. Je ne crois pas que l’on puisse rapporter ces variations, ä cause de lern- faible amplitude, ä des fusions de chromosomes, telles que cedes que Nemec (1910) a observees dans certains noyaux polydiploides. Je signalerai ä part un certain dimorphisme que j’ai observe dans les chromosomes du Fuchsia, et qui d’ailleurs se retrouve dans les cineses somatiques. La forme la plus frequente des chromosomes, dans l’espece que j’ai etudi6e, est celle que Fon voit uniquement representee sur la figure 70, et que possedent la prcsque totalite des chromosomes dans les figures 78 a et b. Mais on peut trouver des chromosomes plus longs (3 ä 4 fois plus longs que les chromosomes ordinaires), tout en ayant le meine diametre. Ils paraissent ne pas exister dans toutes les mitoses (fig. 70), et dans les autres se trouvent en nombre plus ou moins grand. Par exemple on en voit 2 ou 3 dans chacune des figures 78 a et b ; ils sont plus nombreux dans la figure 91, qui represente une mitose hyperchroma- tique. D’adleurs, je le repete, ds ne sont pas caracteristiques des cellules- nourricieres, se retrouvant dans les cineses somatiques normales. Leur maniere d’etre est d’adleurs tres difficile ä etudier, par suite du grand nombre de chromosomes que presente le Fuchsia, et du fait qu’ils ne me paraissent pas occuper de places privdegiees au cours de la karyoldnese. 2) Le dimorphisme des chromosomes persiste jusque dans les cellules germinales, comme Koernicke (1901) l’a vu dans le sac embryonnaire de Yucca filamentosa, et moi-meme dans la microsporogenese de Yucca gloriosa. 660 Jean Bonnet Lecaillon (1910) a observe une Variation tout ä fait comparable dans l’einbryon partkenogenetique de la Poule. Je dois faire une mention speciale, au sujet de tous ces pkenomenes, poui' la Jusquiame, ä cause des particularites tres remarquables que les noyaux quiescents de cette plante m’ont offert. Si on examine un noyau diploide de cette plante, tel que celui que represente la figure 80, on voit ä son interieur uii fin reseau de linine, plus ou moins polygonal, qui porte de place en place des araas de chromatine, de formes assez variables, mais qui sont ä peu pres de meme volume. Et ces amas de chromatine sont exclusivement repartis ä la peripherie de la cavite nucleaire. A 1’interieur meme de celle-ci, on ne trouve en fait de formations colorables que un ou deux nucleoles, qui d’ailleurs ne retiennent pas fortement la laque ferrique d’hematoxyline. On le voit sur la figure 80, oü le nucleole est presque entierement decolore, les amas de chromatine possedant au contraire une belle teinte noire. Le nombre de ces amas varie suivant les noyaux envisages, mais dans des limites assez etroites, m’a-t-il paru: de 12 ä 18 ä peu pres. Leur nombre en tout cas est tres inferieur au nombre des chromosomes, qui est trop eleve pour que j’aiepu le determiner exactement, mais superieur ä 35. Or, si on etudie les noyaux peu de temps apres la telophase, on voit qu’ils possedent, repartis sur le reseau de linine, et toujours ä la peripherie de la cavite nucleaire, un grand nombre de petits corps, de meme forme et de meme volume , situüs ä des distances regulieres (fig. 103), et c’est plus tard seulement que les gros amas precites apparaissent. Par compa- raison avec les images observees par Laibach (1907), Overton (1909), etc., j’envisage les petits granules de chromatine comme des prochromosomes, et les gros comme des masses provenant de la fusion de plusieurs prochromo- somes ensemble. Les noyaux des cellules-tapetes possedent la meme structure. Et, si on envisage les noyaux syndiploides de ces cellules, on voit qu’ils posse- dent aussi ces agglomerations de chromatine, mais plus volmnineuses et en nombre plus grand. Cela est nettement visible sur les figures 16, 81, 82, dessinees au meine grossissement. Dans la figure 81, le noyau en possede 16 environ, tres voliunineux. II en est de meme dans la figure 82, mais les amas de ehromatine sont ici moins gros, et parallelement la taille des noyaux est plus faible. Ces observations sont encore trop incompletes pour permettre des conclusions precises touchant la signification de ces masses volmnineuses de chromatine. Mais je retiendrai seulement le fait que, dans Hyoscyamus albus, le nombre de ces amas pennet de se rendre approximativement Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 661 compte du degre de l’hyperchromaticitö , et que d’autre part il ressort de l’etude des cineses somatiques qu’ils proviennent chacun de la reunion de plusieurs procliromosomes. Revenons en ä l’evolution des metacineses polydiploides, dont je viens d’etudier la differenciation et les particularites. Ces metacineses evoluent le plus souvent d’une maniere reguliere, quelle que soit leur forme, en sablier ou bien regulierement circiüaire ou elbptique. Les chromosomes, eomme normalement, subissent une division longitudinale ; ils emigrent vers les pöles de maniere ä se separer en deux amas, nettement distincts, et autour de chacun desquels se reforme une membrane. Ainsi donc prennent naissance deux noyaux de meme valence que le svnkaryon dont est issue la cinese envisagee, et qui sont aussi volumineux que lui. Ces mitoses polydiploides sont, fait remarquable, presque toujours normales; ce n’est que tres exceptionnellement que j’y ai observö une anomalie, et meme cette anomalie est, on va le voir, une question d’inter- pretation. II arrive que l’on trouve des mitoses polydiploides semblables par lern- aspect ä celle que represente la figure 70, ayant par suite la forme d’un V. Or on peut Interpreter ces figures de deux manieres: 1. On peut admettre que ce sont lä deux mitoses conjuguees poly- diploides dont deux pöles se reunissent, et donnent par suite naissance ä deux noyaux de valence simple et ä un de valence double. 2. Mais on peut admettre aussi que ce sont lä des mitoses poly- plo'ides provenant de noyaux encore incompletement fusionnes, et dans lesquelles, ä l’anaphase, une des deux plaques polaires s’est scindee en deux. Dans ce cas une teile cinese engendrera un noyau de valence simple et deux de valence moitie. II est e\ddemment impossible de choisir dans le cas qui nous occupe entre les deux hypotheses. Dans les racines cliloralisees de Vicia Faba, oü Kemp (1910) a observe des images analogues, cette distinction peut etre faite, en tenant compte de la taille des celliües oü les mitoses appa- raissent (regularisation secondaire de la relation nucleoplasmatique). Mais les cellules-tapetes ne peuvent s’agrandir, en sorte qu’on ne peut döcider entre les deux possibilites. Winkler (1906) non seulement admet la possibilite d’une teile scission d’une plaque anaphasique produite par la division cinetique d’un synkaryon, mais va plus loin, et pense que, lorsque les metacineses kyperchromatiques sont tres nettement en forme de sablier, il se reforme ä leurs depens quatre noyaux. Nemec (1910) a egalement observe, dans l’endosperme de Cory- 662 Jean Bonnet dalis pumila, que assez frequemment il se reforme, ä la telophase d’une cinese issue d'un noyau polydiploide, non pas un noyau a chaque pole, mais 2 ou 3 etroitement accoles. La fusion de deux noyaux ne diminue donc pas lenr vitalite, puisque le synkaryon resultant de cette fusion peut se diviser par karyokinese, et engendrer ainsi d’une maniere absoluinent normale deux noyaux-fils, de meine valence que lui. Or ces deux noyaux peuvent encore se fusionner entre eux, et c’est par la repetition de ce processus que s’explique la naissance de synkaryons tres polyplo'ides, tels que ceux qui ont donne lieu au spireme 76 et ä la metacinese 77. Et il est meine necessaire d’ad- mettre un meeanisme de ce genre pour expliquer la naissance de tels noyaux. En effet, au moment ou on les trouve, nulle cellule-tapete ne ren- ferme plus de quatre noyaux de tadle normale, donc diploides. Et la fusion de ces quatre noyaux contenant chacun 10 megachromosomes donne un synkaryon qui en renferme 40, c’est-ä-dire tel qu’ü ne pourrait pas engendrer les eineses representees par les figures 76 et 77. Au contraire, supposons deux noyaux diploides dans une cellide: ds se fusionnent; d en resulte un noyau didiploide, contenant 20 megachromo- somes. Celui-ci se divise, et les deux noyaux-fds se fusionnent, ce qui donne un synkaryon tetradiploide, contenant 40 megachromosomes; — et enfm le meine processus repete une troisieme fois engendre un noyau octodiploide, possedant 80 megachromosomes, et par consequent capable de fournir les stades representes en 76 et 77. Neaiec (1910) a observö dans le sac embryonnaire de Secale cereale de paredles gamies, suivies de divisions et resmvies de fusions des noyaux-fds, qiü aboutissent ä des noyaux octotriploides. Donc dans le seigle d peut se produire 3 fusions nucleaires successives sans qu’d y ait des apparences de degenerescence. L’existence de ces phenomenes permet l’elaboration par diverses marches d’un noyau de valence donnee. Par exemple un noyau tetra- diploide peut, comnie Nemec (1910) l’a observe dans les racines chlora- lisees de Pois, se former de deux manieres differentes: soit par fusion de deux noyaux didiploides issus eux-memes de la mitose d’un noyau didiploide, soit par la fusion simultanee des 4 noyaux diploides F3. Un fait extremement remarquable est que, lorsque une cellule con- tient plusieiu's noyaux qui ne sont pas de meine valence, ces noyaux eependant se divisent simultanement. Mes figures en fournissent des exemples. Ainsi la figure 71 montre deux plaques equatoriales conjuguees: or l’une est infiniment plus riebe en chromosomes que l’autre; la petite Recherches sur l’evolution des ceUules-nourricieres du poUen, etc. 663 doit etre issue d’un noyau diploide, etant donne qu’elle possede 10 gros chiomosomes; l’autre provient peut-etre d’un noyau tetradiploide. Dans la figure 19, une initose doit etre normale, et l’autre issue d’un noyau didiplo'ide. Dans la figure 75 enfin il existe 3 mitoses conjuguees, la superieure beaucoup plus hyperchromatique que les deux autres. De meme dans la figure 68, oü les 3 noyaux sont en spireme. Ce fait, qui a dejä attire l’attention de Winkler (1906) chez Wick- strcemia, et de Nemec (1910) dans les cellules des raeines chloralisees du Pois, montre jusqu’ä quel point les noyaux inclus dans une masse plasmi- que sont dependants des conditions physiologiques de celle-ci, et d’autre part ce synchronisme prouve que la richesse en cliromosomes des noyaux n’a pas d’influence sur la rapidite de leur division, ee qui ressortait dejä des recherches de Juel (1898) sur les irregularites dans la formation du pollen de Hemerocallis fulva, et (1900) sur la microsporogenese de Carex acuta. Ainsi donc les noyaux syndiplo'fdes se trahissent par des mitoses hyper- ehromatiques. Mais est-ce ä dire que toutes les mitoses hyperchromatiques proviennent de noyaux issus de fusions semblables ä celles que nous avons etudiees? H ne faudrait peut-etre pas generaliser d’une maniere absolue. En eff et, en etudiant des mitoses telles que celles que representent les figures 33, 34 et 35, j’ai dejä expose (p. 640) pour quelles raisons, ä mon avis, ces cineses sont destinees ä avorter, et comment ä leurs depens il ne se reconstruit qu’un seul noyau. Mais ce noyau ne sera plus semblable au noyau primitif. En effet, ä la telophase, lorsque la membrane nucleaire se reforme autour de la karyokinese avortee, le nombrc des chromosomes contenus dans la figure mitotique, epars tont le long du fuseau, est double, par suite de la division metaphasique de chaque chromosome-pere. Par suite le nouveau noyau contiendra un nombre de chromosomes deux fois plus considerable que le noyau primitif. Si celui-ci etait diploide, il sera didiplo'ide; — s’il etait didiploide, tetradiploide, — etc. Et ainsi prendront naissance, par un processus special, des noyaux syndiploides. En fin de compte, il y a bien toujours lä une karyogamie, assez proche de celle qui s’effectue entre mitoses conjuguees, mais cependant assez differente comme mecanisme pour qu’elle merite d’etre envisagee ä part. De meine, envisageons la figure 70, qui represente deux diasters irreguliers fusionnes ä un pole. S’il se reforme 3 noyaux aux depens de cette figure, deux auront une valence 1 et le troisieme une valence 2. Mais si autour des deux mitoses il ne se reconstuit qu’une seule membrane, 664 Jean Bonne t ce que le degre et la natnre de l’anomalie permettent de c-onsiderer comme vraisemblable, le noyau ainsi produit aura une valence 4. Mais, de meine que les gamies entre plaques anaphasiques, ces fusions par avortement doivent etre peu frequentes, vu le nombre assez restreint de mitoses anormales qui peuvent leur donner naissance. L’existence des mitoses hyperchromatiques apporte une preuve irre- futable de la realite des gamies entre les divers noyaux de chaque cellule- nourriciere. Cependant on peut encore admettre que, ä cöte de ces processus de fusion il existe les phenomenes inverses, c’est-ä-dire des amitoses, qui causeraient une partie des apparences ci-dessus decrites. Beek (1905), Gates (1907), Tischler (1908) par exemple adoptent cette maniere de von, et admettent que, soit aux meines epoques, soit ä des moments differents, il se produit dans les cellules-tapetes les deux sortes de phenomenes. Il n’est pas inutile d’examiner cette hvpothese, en discutant les arguments qui ont ete invoques par les auteurs en faveur de ces divisions directes. Ces arguments sont principalement au nombre de quatre: 1. nombre tres considerable des noyaux observes ä un moment donne dans la meine celliüe; 2. existence de »nids de noyaux« (Lecaillon); 3. existence de noyaux de dimensions beaucoup plus grandes que les noyaux ordinaires, tels qu’ils existent au debut de la vie des cellules- tapetes; 4. existence de noyaux bourgeonnes et de noyaux en forme de sablier. Et ces apparences sont reliees de la fa<,-on suivante par les savants qui partagent cette maniere de voir; certains noyaux, pour des raisons d’ailleurs inexpliquees, entrent sans se diviser dans une periode d’accroisse- ment intense, qm triple ou quadruple lein- volume initial; ces noyaux une fois hypertropliies, — et encore pour des causes inexpliquees — , entrent en voie de division directe, et ici deux phenomenes peuvent se produire, qui presentent entre eux une difference essentielle au point de \*ue de la destinee ulterieure des noyaux qu'ils engendrent (d’apres Tisch- ler 1901) (p. 101): 1. les «divisions amitotiques», qui engendreraient des noyaux susceptibles de se diviser ulterieure ment; 2. les «fragmentations amitotiques», qui seraient li6es ä des variations dans la structure des noyaux, et donneraient naissance ä des noyaux ineapables de se reproduire. Les «divisions amitotiques» elles-memes presenteraient deux variantes: Recherches sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 065 a) ou bien les noyaux se divisent par 6tirement en deux, ce qui donne naissance ä des vesicules en forme de sablier, — et cette di vision bi- naire peut etre egale ou inegale, suivant que les deux noyaux issus de cet etirement possedent ou non le meme volume; b) ou bien ils entrent en voie de bourgeonneinent. Le bourgeon- nement se distingue de la division binaire proprement dite par deux caracteres: d’abord dans ce cas les noyaux issus de la division sont intime- ment accoles les uns aux autres, et non pas reunis par un etranglement plus ou moins long; — et en second lieu les noyaux-fils bourgeonnes par im noyau donne sont toujours de dimensions bien inferieures ä ce dernier. Ce bourgeonneinent peut d’ailleurs etre simple ou multiple; et, s’il est multiple, le noyau-mere peut finir par se segmenter tout entier en un certain nombre de descendants, qui de par lern' mode de formation sont intimement accoles les uns aux autres, comme les grains d’une müre, et donnent ainsi les nids de noyaux depuis longtemps signales dans les cellules-tapetes. Etudions successivement ces divers aspects. 1. Les nombreux noyaux qui existent, au moins chez certaines plantes ( Mirabüis , Cobcea ) dans cliaque cellule-tapete, vers la fin de Involution, peuvent etre nes aussi bien par mitoses que par divisions dii'ectes. En effet: a) Les divisions multipolaires donnent naissance ä plusieurs noyaux (fragmentation karyokinetique de Buscalioni) (1898). C’est ä de pareilles mitoses multipolaires que Lecaillon (1910) rapporte une partie au moins des nids de noyaux qu’il a observes dans la portion non segmentee de 1’oeuf de potüe parthenogenetique en voie de dßgenerescence (p. 575); b) les nids de noyaux peuvent encore, comme le fait remarquer Nemec (1910) se former par suite des irregularites que presentent souvent ä la telophase les mitoses tres hyperchromatiques, et qui repartissent les clrroniosomes, non pas en une vesicule unique, rnais en plusieurs petites vesicules plus ou moins separees entre eiles. 2. L’existence de «nids de noyaux» s’explique tout aussi bien par des phenomenes de mitose que par des amitoses. Nous avons vu en effet que tres souvent il se produit entre divers noyaux n& indiscutablement par karyokinese des attractions qui les reunissent en un arnas commun. Ces phenomenes d’accolement ont d’aillem's ete observes dans nombre de cas tres divers : par Nemec (1910), dans l’endosperme de diverses plantes, dans les racines chloralisees de Pisum, dans les Elements polynuclees du procambium de Dioscorea discolor, dans les eellules plurinucleees des racines de Ricinus ; — par Van Wisseling (1903), dans les eellules de Sjnro- gijra rendues plurinucleees par l’action de l’ether ou de l’hydrate de ckloral; 666 Jean Bonnet — par Kemp (1910) dans les racines chloralisees de Galtonia candicans ; — ■ par Strasburger (1907) dans les racines chloralisees de Pois; — par Tischleb (1901) et Nemec (1910) dans les cellules geantes des galles causees sur diverses Angiospermes par des Heterodera\ — etc. Un exemple particulierement remarquable en est fourni par les cellules polynucleees des racines des Euphorbiacees, etudiees par Smolak (1904) et Nemec (1910). Ces cellules sont d’abord uninucl66es ; ce noyau se divise par mitose en deux noyaux, qui se rapprochent. Puis ces deux noyaux entrent en prophase; ils s’eloignent alors Tun de l’autre, puis les quatre noyaux- fils issus de la mitose conjuguee s’accolent encore ensemble; — et ce processus d’61oignement avant les mitoses et de rapprochement des noyaux- fils qui en sont issus peut se poursuivre pendant plusieurs autres generations. 3. L’existence de noyaux particulierement volumineux n’est pas non plus convaincante. En effet, contrairement ä l’opinion de Tischler (1906 a) il semble bien difficile d’admettre qu’un noyau se soit accru du double ou du triple de son volume, — pour ne pas aller plus loin — , sans quitter l’etat quiescent. Des faits bien etablis de ce genre sont, chez les Vegetaux, tres rares. Nemec (1910), cependant, observe dans Pcndosperme de Colutea arborescens des noyaux geants, produits, non pas par fusion, mais certainement par croissance, car leur taille croit regulierement du micropyle ä la chalaze. Mais ici il s’agit de noyaux repartis dans une masse de protoplasme tres vaste, — d’une sorte de syn- cytium, et ce cas est entierement different de celui des cellules-nourricieres, qui possedent des membranes cellulosiques tres developpees et qui les isolent parfaitement les unes des autres. Or on tend de plus en plus ä considerer la cellule comme un organisme en etat d’equilibre, et dans lequel une Variation assez faible de l’un des elements de Pequilibre amene des modifications consistant particulierement en des phenomenes de karyokinese. En particulier, d’apres les idees de R. Hertwig, la relation nucleoplasmatique jouerait un role fondamental dans la biologie cellulaire. Or on ne voit pas nettement de quelle maniere accorder avec ces idees une croissance aussi considerable des noyaux, qui n’est pas compensee par un accroissement proportionnel du plasma, les cellules-tapetes etant comprimßes entre les celliües-meres du pollen et les tissus de l’anthere, et ne pouvant par suite pas s’agrandir1). !) Dans les cellules glandulaires on coimait ä vrai dire des cas de pareils accroisse- ments considerables du noyau, non sums de mitose. Mais correlativement il se produit dans ces cellules des phenomenes extremement speciaux (apparition de filaments basaux, formation de grains de secretion, modifications bizarres dans la structure intime du novau) (voir Maziarski 1910) qui attribuent ä ces cellules en proie ä un metabolisme Reclierches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 667 De plus, si l’on examine attentivement les coupes, on ne trouve pas d’intermediaires entre les diverses tailles des noyaux. Examinons par exemple la figure 5. Si on represente par 1 le volume des plus petits noyaux que l’on y observe, on voit des noyaux.de tadle 2, de tadle 4, de tadle 8, mais pas des intermediäres menages et continus. Or ce fait, tres difficile- ment explicable par la theorie de l’amitose, Fest au contraire parfaite- ment en admettant des karyogamies. 4. Enfin l’existence de noyaux en forme d’ovoide, de biscuit, de sablier, d’haltere, ou de noyaux portant un ouplusieurs bourgeons lateraux ne prouve rien, on Fa dejä vu, en faveur des phenomenes d’amitose, car ds s’expliquent de diverses autres manieres: a) les noyaux en forme d’ovoidc ou de biscuit par des fusions nucleaires: b) les noyaux en forme de sablier (figs. 30a, 85), et de meine certains noyaux bosseles (fig. 84) ou etrangles prennent naissance, on Fa vu, par des mitoses irregulieres ; c) Nemec (1910) a observe que, dans l’endosperme de Secale cereale «die oktotriploiden Kerne erscheinen auch in ruhendem Zustande nicht selten amöboid« (eomparer figs. 13, 53, 59, 61, 94, 95, etc). Et de cette discussion nous pouvons tirer les conclusions suivantes: On n’a fourni aucune preuve satisfaisante de l’existence de l’amitose dans les cellules-tapetes. Tous les arguments apportes peuvent s’interpreter d’une maniere differente. A vrai dire, on ne peut pas inversement fournir une preuve decisive de Finexistence totale de la division directe; mais, en presence des phönomenes de fusions nucleaires et des apparences qu’elles necessitent, des irregularites karyokin6tiques et des aspects qu’elles entrainent, et enfin des particularites presentees par les noyaux polydiploides, on peut ä mon sens affirmer que dans les cellules-nourricieres les phenomenes d’amitose jouent un röle presque inexistant, sinon entierement nul. Et ceci verific une phrase de Strasburger (1882) : »Alle Angaben über direkte Kernteilung bei höheren Pflanzen sind somit sehr kritisch zu prüfen« (p. 100 du tirage ä part). Wasielewski (1903) a distingue 4 types de division nucleaire, qui, dans un ordre croissant de complexite, sont: excessivement intense une place tout ä fait ä part, et sur beaucoup de points ne les laissent pas de tres pres comparables aux cellules des tapetes plasmodiaux. L’etude des tapetes secreteurs permettrait sans doute une comprehension plus nette des aspects que l’on decouvre de part et d’autre, et serait ä ce point de vue particulierernent inter- ressante. 668 Jean Bonnet a) Les diatmeses. La division nucleaire est causee par Penergie propre de la membrane, qui s’etrangle au milieu de maniere ä amener finalement une scission; le contenu du noyau, sauf le nuclßole, qui se divise en deux, ne joue pas de röle actif. b) Les diaspases. Apres division du nucleole, le contenu chromatique s’ordonne suivant deux faces opposees du noyau, qui s’eloignent l’une de l’autre, de Sorte que le noyau prendla forme d’une haltere. La barred’ union devient de plus en plus mince et finalement se brise, d’oü deux noyaux. Donc ici c’est le contenu du noyau qui effectue reellement la division. c) Les hemimitoses. H y a formation des chromosomes, rnais la membrane nucleaire, au lieu de se dissoudre, pour permettre ä ces chro- mosomes leur evolution normale, s’etrangle au milieu, et le processus finit comme une diaspase. d) Les mitoses. Je ne discuterai pas ici la valeur de cette Classification ; mais en tout cas je crois qu’il est impossible de considerer comme representant des diatmeses les apparences que j’ai decrites comme etant les etapes des karvogamies. Tout d’abord, dans les diatmeses observees par Wasie- lewski, il n’y a jamais concentration de la chromatine suivant un equa- tem' du noyau, et dans les diaspases c’est aux deux pöles qu’a lieu cette concentration. D’autre part, dans les diatmeses et les diaspases, le nu- cleole se divise en deux; or jamais je n’ai observe de nucleoles en biscuit ni montrant des indices de bipartition. Et tres souvent les deux noyaux accoles sont loin de presenter le meme nombre de nucleoles. A ce sujet, je dois dire qu’il me parait illusoire de chercher ä reconnaitre, dans le cas qui nous occupe, les noyaux polydiploides par le nombre des nucleoles qu’ils contiennent, et qui dans ces noyaux volumineux parait etre essentiellement variable. Buscalioni (1898) n’a de meme observe dans les noyaux geants de l’endosperme de Vicia Faha aucun rapport entre le nombre des nucleoles et celui des chromosomes (p. 38). Ces fusions nucleaires, que je viens de decrire par le detail, avaient dejä ete pressenties par quelques auteurs. Strasburger, en 1878, avait decrit, dans diverses plantes ( Malva crispa, Thunbergia alata, etc.) »schöne Kernfragmentationen «. Mais, en 1882, une 6tude plus approfondie lui fait envisager comme des 6tapes de karvogamies ces soi-disantes fragmentations amitotiques: apres la division karyoldnetique du noyau unique de chaque cellule-tapete, »die gebildeten Tochterkerne werden einander genähert, berühren sich, flachen sich gegeneinander ab, zeigen eine gemeinsame Wandung und sind nun Reclierches sur l’evolution des cellules-noumcieres du pollen, etc. 669 täuschend den sich durch Einschnürung theilenden Zellkernen ähnlich« (p. 99 du tirage ä part). Winkler (1906) observa que, lors de la prophase heterotypique, chez Wickstroemia indica, presque toutes les cellules-tapetes contiennent de deux ä six noyaux; quelques-unes seulement en possedent un seid, mais anormalement gros, et qui »wohl ohne Zweifel der Verschmelzung mehrere Teilkerne zu einem sein großes Volumen verdankt«. Ces syn- karyous engendrent des mitoses hyperchromatiques, contenant parfois plusieurs centaines de chromosomes, le nombre normal 6tant de 52. Strasburger (1909), chez la meme plante, arrive aux meines con- clusions. Gates (1907), chez CEnothera lata , observe des nids de noyaux, et comme ä un stade plus avance il n’en trouve plus qu’un ou deux dans chaque cellule il songe ä des fusions nucleaires. Geerts (1909) admet aussi la possibilite de ces karyogamies chez CEnothera Lamarckiana. Tischler (1906 a) se demande si chez divers Ribes, en particulier chez R. sanguineum, il ne se produirait pas dans les cellules-tapetes des fusions nucleaires, car il a observe dans une figure mitotique 30 chromo- somes environ, soit le double du nombre normal. En 1908, il fait la meine supposition (p. 58) pour Mirabilis Jalapa x M. tubiflora. On connait dans des tissus vegetaux assez divers des karyogamies sans caractere sexuel; et soit dans les conditions normales de la vie, soit sous des influences pathologiques. Des fusions nucleaires interviennent normalement entre les noyaux parietaux, dans l’endosperme de nombreuses Angiospermes : Corydalis cava (Strasburger 1880, Tischler 1900), Corydalis pumila (Nemec 1910), Fritillaria imperialis (Dixon 1896, Saame 1906), Capsella bursa pastoris (Rosenberg 1901), Zostera niarina (Rosenberg 1901), Tulipa Gesneriana (Ernst 1901), Secale cereale (Nemec 1910), etc. — Et ces fusions peuvent etre amenees ä se produire de 3 manieres differentes: a) Dans Corydalis, Tulipa, etc., lorsque, les parois du sac embryon- naire etant tapissees d’une couche continue de noyaux reunis entre eux par des phragmoplastes, il se forme des cloisons centripetes, il arrive que dans une meme alveole sont isoles plusieims noyaux (jusqu’ä 7). Ceux-ci alors se fusionnent. b) Dans Secale cereale, chaque cellule ne contient ä T origine qu’un seul noyau; mais plus tard celui-ci se di\ise sans qu’il se differencie de parois entre les novaux-fils, et alors il y a fusion. Ce cas est donc plus proche encore de celui des celhdes-tapetes. 670 Jean Bonnet c) Dans Zostera marina, Agrostemma Gitliago (Nemec 1910), les fusions s’effectuent avant meine que les cloisonnements centripetes n’aient commence ä se produire. H s’effectue de meme certainement des karyogamies dans l’albumen parthenogenetique du Caprifiguier. En effet, d’apres Leclerc du Sablon (1900), lorsque, sous l’excitation causee par la ponte du Blastophage, le novau seeondaire se divise, il se forme ä la peripherie du sac embryon- naire un tapis de noyaux, disposes dans ce cas particulier sur plusieurs assises; puis il se differencie des eloisons albuminoldes delimitant des alveoles eontenant chacune de 1 ä 4 noyaux et davantage. A un stade plus avance, «les noyaux sont moins nombreux dans cliaque cellide. On constate que les noyaux de vienne nt plus gros et de forme irreguliere; quelques-uns renfermeut plusieurs nueleoles. » Et l’auteur a ete frappe « du nombre tres considerable de filaments aehromatiques formant le tonnelet » des figures mitotiques. Ces apparences ne peuvent evidemment s’expliquer que par des karyogamies entrainant des mitoses hyperchromatiques. Il en est de meine dans Adoxa moschatellina, d’apres Lagerberg (1909), comme le prouve la figurel? du texte (p. 64), qui est sensee re- presenter des amitoses. Ces phenomenes karyogamiques dans les endospermes doivent d’ail- leurs aller tres loin, car Buscalioni (1898) a observe dans la region chala- zienne du sac embryonnaire et dans l’albumen parietal de Vitia, Faba et de Pliaseolus multiflorus des noyaux enormes, de dimensions oseillant de 180 ä 300 u et plus, visibles k l’ceil nu, les plus gros connus ehez les Vegetaux (p. 21). On connait aussi de nombreux cas de fusions nucleaires se produisant dans des cellules mises prealablement dans un etat pathologique par des agents divers. Blazer (1902) et Nemec (1904) en observent dans les racines de Pois traitees par les vapeurs de benzol, Nemec dans les racines de Feve traitees par ime solution de sulfate de c ui vre, dans les cellules-meres du pollen et dans les grains de pollen de Larix detidua traites par le chloroforme (1910), Xemec (1904, 1910), Strasburger (1907), et Kemp (1910) dans les racines chloralisees de diverses Angiosper- mes. Kemec d’aillem's se refuse ä considerer comme pathologiques ces karyogamies se produisant dans des cellules anormales. Ce qu’il consi- dere comme pathologique, c’est la multiplication des noyaux dans une meme cellule saus formation de eloisons; — les fusions consßcutives ne lui apparaissent que comme un ph6nomene de regularisation amene par cet etat polynuclee, mais non pas directement caus6 par 1’influence des agents chimiques. Recherches sur l’evolution des cellules-nounicieres du pollen, etc. 671 H se produit cncore des karyogamies tres frappantes dans les cellules geantes dont les Heterodera amenent la forraation dans les meristemes des racines oü ils s’enfoncent. Les noyaux de ces celliües se mnltiplient par des mitoses repet6es, de sorte que, dans Vitis gongylodes, par exemple, il finit par exister plus de 500 noyaux dans chacune de ces cellules hyper- trophes. Ces noyaux ensuite se rapprochent en formant un ou plusieurs amas; cliacun de ces noyaux emet un prolongement qui se dirige vers le centre de l’espece de müre que forment ces noyaux accoles, et on obtient ainsi sur les coupes des images en forme de rosette. Et finale- ment il n’existe plus que un ou deux noyaux dans chaque cellule. Chez les Animaux, on connait aussi des phenomenes de fusions nucle- aires extrasexuelles. Je me bornerai ä signaler deux cas: Lecaillon (1910) observe, au com's de la degenerescence de l’oeuf parthenogenetique de la Poule, des mitoses possedant plus de 80 ä 100 chro- mosomes, le nombre diploide etant 24. Elles sont donc tres hyperchro- matiques. L’auteur ne se prononce pas sur la cause premiere de cette hyperchromaticite. On peut Fexpliquer, soit par des phenomenes repetes de division des chromosomes, analogues ä ceux que Flemming, Hanse- mann, etc., ont observe dans les carcinomes, ou par des karyogamies. Certaines figures de rauteur (figs. 19, 54, 55, etc.) justifieraient cette derniere interpretation. E. Godlewski junior (1910) Signale aussi des fusions nucleaires au cours de la regeneration de la queue, chez les Amphibiens. Enfin on peut considerer comme des karyogamies, se produisant apres chaque karyokinese et sur une grande echelle, la fusion des karyo- meres en un noyau unique, teile que Gregoire et Wygaerts (1903) Tont observee chez Trillium grandiflorum, Nemec (1910) chez Cham fragilis, Bonne vie (1909) chez N er eis, etc. On peut se demander si, dans les tissus oü on les observe, ces fusions nucleaires sont un phünomene necessaire, regulier et inevitable, de meine que par exemple la karyokinese comme procede de reproduction des cellules en voie d’accroissement normal, ou si au contraire elles ne con- stituent que des phenomenes irreguliers, facultatifs. A ce sujet, il semble y avoir des variations, suivant les cas que Fon considere. Ainsi, dans les racines chloralisees de Liliurn candidum, (Nemec 1910), les fusions s’effectuent ou non, suivant la position occupße par la cellule envisagee. Les karyogamies apparaissent egalement comme Archiv f. Zellforschung. YII. 44 072 Jean Bomiet rares dans les rac-iiies chloralisees de Cyiisus (Strasburger 1907), de Ricinus (Nemec 1910). De meme, dans les cellules plurinucleees des Euphorbiacees, et ehez les Ascomycetes, les Basidiomycetes et les Cope- podes, deux noyaux persistent longtemps dans une meme cellule sans se fnsionner. Mais dans d’autres cas au contraire les fusions nucleaires apparais- sent comme des phenomenes normaux, inevitables, dirais-je presquc. Ainsi Nejiec (1910) les considere comme »eine obligate Erscheinung« (p. 105) dans l’endosperme de Secale cereale. II en est de meine dans les endospermes de Ägrostemma Githago, Corydalis, etc. Mais ces fusions ne sont pas une regle generale de la biologie des albumens des Angiospermes, car il est des plantes ( Ranunculus jicaria, Senecio vulgaris, Lamium album ) dans lesquelles elles ne s’effectuent pas (Xemec 1910). Mais d'ailleurs ce n’est pas lä un fait qui ait de la valeur en lui-meme, car cette absence de karyogamies tient simplement ä ce que les eloisons cellulosiques se forment tres regulierement entre chaque noyau, de maniere ä n’engendrer que des cellules uninucleees (de meme que dans l’albumen normal, non parthenogenetique, du caprifiguier — Leclerc du Sablox 1900). Et lorsque par hasard plusieurs noyaux se trouvent reunis dans une meme cellule, ils se fusionnent, Ces karyogamies me paraissent etre une regle absolue dans les cellules- tapetes. Et ceci me semble evident, vu le nombre extremement consi- derable des noyaux plus volumineux que normalement que Fon apergoit, ä partir d’un moment donne, dans l’assise nourriciere, (la figure 5, qui ne represente pas le moins du monde une coupe privilegiee ä ce sujet, le prouve surabondamment), d’une part, — et d’autre part, par suite de ce fait qu’il devient alors presque impossible de trouver des mitoses qui ne soient pas hyperchromatiques. De meme Rosenberg (1899), je l’ai dejä dit, pense que la division des deux noyaux F2 peut dans le Drosera s’effec- tuer par deux procedes: a) dans la minorite des cas par mitoses conjuguees; b) dans la majorite des cas par amitose. Et il est amene ä cette idee par le tres grand nombre de noyaux en biscuit qu’il a observes. Ici donc encore, ces apparences tenant ä des phenomenes de fusion, celles-ci deviennent tres tot une regle dans l’assise nourriciere. Cela d’ailleurs est tellement vrai que, dans les derniers momcnts ou l’assise nourriciere possede son integrite, alors que sa face interne com- mence dejä ä se desagreger, ses cellules sont presque toujours uninucleees, tres rar - - ent binucleees, ces noyaux possedant une taille remarquable ( Datura , Hyoscyamus). Et e’est lä un fait tres general, car toutes les Rechorches sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 673 ccllules (Tune coupe donnee, et non pas seulement quelques-unes, sont dans cet etat. II en est de meine, d’apres Gates (1907) chez (Enothera lata, oü “the tapetal cells return to a binucleate, or even uninucleate condition” (p. 86). Cependant dans d’antres plantes ( Mirabilis , Cobcea) ces fusions ne se poursuivent pas d’une maniere reguliere, de facon ä rendre finalement ä la cellnle son etat uninuclee, pnisque dans nombre de cas les auteurs ont trouve dans les cellules-nourricieres en voie de desintegration un nombre tres considerable de vesicules nucleaires. Les choses ä ce point de vue doivent donc varier suivant les plantes envisagees. II faut sans doute aussi admettre que les fusions se produisent de plus en plus diffi- cilement, ä mesure que les noyaux qui peuvent se fusionner deviennent d’une valence plus elevee. En effet, d’apres Nemec (1910), dans les racines de Lilium candidum, les noyaux didiploides se fusionneraient moins facile- ment que les noyaux diploides. Et ainsi donc il y aurait ä chaque instant dans chaqne eellule-tapete antagonisme entre les karyogamies, tendant ä reduire sans cesse le nombre des noyaux presents dans chaque cellule, et ä centrer ä nouveau celle- ci autour d’un noyau unique, — et les phenomenes mitotiques et les fragmentations karyokinetiques, tendant au contrarre ä midtiplier sans cesse le nombre des noyaux. Dans certains cas les karyogamies l’empor- teraient, et finalement la cellule redevient alors uninucleöe. D’autres fois ce seraient les phenomenes de morcellement, et la cellule devient poly- nucleee. Dans les cellules-tapetes, les fusions ne s’effectuent qu entre noyaux tres proches parents, freres ou cousins. II en est de meme dans l’endo- sperme de Secale cereale, oü ce sont les noyaux contenus dans une meine alveole cellulosique, mais issus de la division dn noyau primitivement unique de chacune de ces alveoles, qui se conjuguent. Mais il n’en est point toujours ainsi, et les gamies se produisent aussi entre noyaux de parentß tres eloignee : par exemple dans Corydalis ce sont de tels noyaux que les hasards des cloisonnements reunissent dans une meme löge cellu- losique; de meine dans Agrostemma Gitliago, oü les fusions s’effectuent avant meme que les cloisonnements centripetes n’aient dßbute. Ces faits sont importants au sujet de la compa-raison de ces fusions avec les karyo- gamies sexuelles. On sait encore tres peu de choses sur les causes profondes deter- minantes de ces fusions. Il est en effet etrange de voir dans certains cas (cellules plurinucleees des Euphorbiacees), plusieurs noyaux persister dans 44* 674 Jean Bonnet une meine masse plasmatique sans qu’il se produise de eonjugaisons, au moins de maniere normale, — tandis que dans d’autres cas ces gamies se produisent, avec une intensite d’ailleurs variable. Je ne referai pas la discussion de toutes les hypotheses permises. On la trouvera dans Fouvrage de Nemec (1910). Mais je crois que, en ce qui concerne plus specialement les cellules-tapetes, il faut peut-etre ä ce sujet attacher une grande importance ä certaines idees de Boveri (1905). Boveri pense en effet qu’im facteur particulierement important dans la eellule est le rapport entre le voliune du plasma et la surface du noyau, et que cette derniere a une tres grande signification dans la biologie cellidaire. Si en effet cette surface augmente, les eckanges entre le protoplasme et le noyau peuvent, lern- intensite ne variant pas, devenir plus considerables. C’est l’inverse, evidemment, si la surface du noyau diminue. Or ä vo- lume egal plusieurs petits noyaux ont une plus grande surface qu' une seule grosse vesicule nucleaire. Et d’autre part on ne saurait expliquer les caryogamies par des variations du rapport du volume du plasma au volunie des noyaux (K/P) (R. Hertwig), car deux noyaux qui se fusion- nent ne voient pas varier leurs volume total. Au eontraire les fusions nucleaires, reduisant la superficie des noyaux, tendent par lä-meme ä reduire Fintensite des echanges nucleo-plasmiques1). Somme toute, ces fusions aboutissent ä la formation de noyaux anormaux, puisqu’ils possedent un nombre de ehromosomes bien supe- rieur au nombre diploide. Or Nemec (1904, 1910) soutient avoir observe des apparences que Fon ne peut Interpreter que comme des phenomenes de reduction chromatique, s’operant d’ailleurs suivant des modes assez divers, mais parfois proches du mode heterotypique, dans les tissus con- tenant des noyaux syndiploides. II est sur ce point tres vivement con- tredit par Strasburger (1907, 1911), qui interprete d’une maniere toute differente les images obtenues par Nemec. Je ne discuterai pas les figures de ces auteurs, pas plus que les deductions qu’ils en tirent au point de vue de la biologie generale ; on trouvera ces discussions dans l’ouvrage de Nemec (1910) et dans le recent memoire de Strasburger (1911). !) Je dois dire ä ce propos que j’ai essaye ä plusieurs reprises d’effectuer des mesures des quotients nucleoplasmiques, soit au sens de Hertwig, soit au sens de Boveri. J’effectuais les mesures et les calculs en me basant sur les doimees de Tischler (1906b) (p. 88 — 89), et de Gates (1909) (p. 530 — 533). Je n’ai pas obtenu de resultats satis- faisants, les chiffres obtenus pour la valeur de ces rapports variant du simple au double et meine au triple. Cet echec est du, ä mon avis, non pas au mal-fonde des theories en question, mais ä la forme irreguliere des cellules et des noyaux, qui entraine des erreurs considerables dans les evaluations. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 675 Mais, personnellement, je n’ai jamais observe d’apparences que l’on puisse rapporter ä nne rednction dn nombre des chromosomes, et Strasburger (1909) chez Wickstrcemia, pas davantage1). c) La mort des noyaux. En dehors des modifications ci-dessus etudhes, et qui ont trait ä la Physiologie des noyaux, il s’en produit d’autres, qui se rapportcnt ä leur morphologie. Celles-ci apparaissent posterieurement aux premieres, et ceci se conqoit. Elles atteignent en effet profondement la structure in- time des noyaux, et semblent les rendre incapables d’accomplir les actes qui leur sont devolus. Aussi ces modifications ne se montrent que vers la fin de la vie des cellules-tapetes, alors que toute manifestation physiolo- gique nucleahe y a cesse, et elles sont suivies ä breve echeance de la dislo- catiou et de la disparition eomplete des noyaux. Les phenomenes de degenerescence nucleahe ont ete etudies par de nombreux auteurs, et sur des objets tres divers. En particulier, la spermatogenese a fourni ä Flemming, Hermann, Heideniiain, Drüner, P. Bouin, etc., quantite de documents y relatifs. On peut grouper autour de quatre types principaux les diverses formes de la degenerescence nucleahe: 1. La karyorrhexis. Le reseau chromatique se disloque, et la chromatine se repartit en boules de dimensious tres variables; puis celles-ci Je rapporterai ici une Observation de Buscaiioni (1898), qui ne parait pas avoir attire l’attention des auteurs, et qui me semble avoir une grande importance pour la solution de ee probleme. Cet auteur dit (p. 37): «Abbanstanza frequentemente ho pure riscontrato il precoce spezzettamento longitudinale dei cromosomi che talora puö aver luogo fin dalle fasi iniziali del processo cariocinetico (fig. 46, tav. XVI); — come singolarissima particolaritä, per altro molto rara, debbo pure notare che puö avvenire anche una seconda bipartizione longitudinale dei due cromosomi secondari tanto che si originano dei fascetti di cromatina, ognuno dei quali presentati costituito da quatro cromosomi cementati della linina (fig. 43A, tav. XVI).» La figure de l’auteur (relative, de meme que la fig. 46, ä Vicia Faba ), fait absolu- ment songer ä des gemini heterotypiques. Buscalioni ajoute: «Nei pochi casi in cui mi fu dato di osservare la tripartizione io non ho potulo seguire l’ulteriore sorte dei cromosomi e non posso quindi portare un giudizio sul significato della stessa. » Buscalioni rapproche cette apparence de celle que signala vom Rath dans la spermato- genese de Gryllotalpa vulgaris (segmentation precoce des gemini heterotypiques), et il ajoute : «Ciö nondimeno credo utile di segnalare l’analogia che si verifica tra le mie osservazioni e quelle di quest’ autore e di rilevare in pari tempo che la tripartizione precoce dei cromosomi non deve quindi esser considerata come un fenomeno collegato esclusivamente coi processi di fecondazione, potendo essa manifestarsi anche in quelli puramente vegetativi. » Jean Bonnet 676 se dissoeient en tres petits granules qui peuvent passer dans le cytoplasme, en traversant la membrane nucleaire. La, ces granulations se dissolvent et finissent par disparaitre completement. 2. La pyknose. Le reseau chromatique se retracte, perd souvent toute eonnexion avec la membrane nucleaire, et forme en s’agglomerant sur lui-meme une masse qui devient peu ä peu homogene, ä surface plus ou moins granuleuse, et qui fixe d’une maniere uniforme les colorants basiques. Parallelement, la membrane nucleaire, sans doute par Echappe- ment au dehors de suc cellulaire, perd de sa turgescence; par suite le noyau diminue de volume; il retient de plus en plus uniformement les teintures, sauf parfois un espace incolore entre la membrane et la masse chromatique centrale (etat pyknomorphique du noyau). Finalement l’agglomeration centrale de chromatine se dissout peu ä peu. Son affinite pour les colorants basiques devient plus faible; puis il se fait des modifi- cations profondes dans la texture intime de la chromatine, car le noyau ne fixe plus que les colorants acides. Enfin le processus finit comme une karyorrhexis : il y a dislocation de 1’agglomeration centrale, puis passage dans le plasma et dissolution des granules ainsi formes. 3. La karyolyse ou chromatolyse. La chromatine, sans prendre de forme figuree speciale, se dissout peu ä peu dans le suc nucleaire. Ceci amene une coloration tres forte de tout le noyau, et aussi du plasma, par phenomenes d’imbibition. La chromatine perd ensuite progressive- ment ses proprietes morphologiques et chimiques. Le noyau fixe de moins en moins les colorants basiques, puis ne retient que les teintures acides, et enfin se confond entierement avec le cytoplasme. 4. Degenerescence vacuolaire. Il apparait dans le noyau une ou plusieurs vacuoles, qui s’accroissent et occupent bientot presque toute la vesicule nucleaire. Ces vacuoles rcfoulent entre elles le reseau chromati- que, qui se disloque, se Segmente, et la chromatine disparait peu a peu de l’interieur du noyau. Enfin je signalerai un mode de degenerescence tres special: 5. Degenerescence par hypertrophie nucleolaire. Ce pro- cessus a ete observe par Guieysse (1907) dans les cellules de l'hepato- pancreas des Crustaces Decapodes. Dans les noyaux qui degenerent, il se produit une hypertrophie du nucleole. Celui-ci, ä mesure que sa taille augmente, repousse la chromatine, qui se dissocie en granules qui s’appli- quent contre la membrane nucleaire. Le nucleole devenu enorme emet ensuite des prolongements qui atteignent la membrane nucleaire et s’y appliquent ; il prend alors une forme asterolde et remplit de plus en plus la camte nuclEaire. Correlativement les granules chromatiques se segmen- Reclierclies sur l’evolutiou des cellules-nourricieres du pollen, etc. G77 tent en grains plus petits qui finissent par disparaitre completement. Le noyau est alors bourre par la substance nucleolaire, devenue spongieuse, et peu distincte du plasma environnant. Von Voss (1910) a observe uu processus de degenerescence analogue dans certains ceufs des cul-de-sacs ovariens de Echinorhynclius proteus Westr. La merabraue nucleaire disparait tres tot; le filament chromatique se Segmente en tron^ons qui se repandent dans le cytoplasme, et le nucleole, »der riesenhafte Dimen- sionen angenommen hat, scheint das gesamte Chromatin des Kernes in sich aufzunehmen.« (p. 446). Puis les tron^ons du ruban nucleaire se transforment en corps arrondis qui se fusionnent peu ä peu avec le nucleole. — Ehrlich (1909) a egalement observe des phenomenes semblables, au cours de la degenerescence des cellules de l’epithelium intestinal de V Ascaris. Tous ces modes de degenerescence ont donc pour caracteristique commune que la substance chromatique, apres avoir subi quelques modi- fieations regressives, disparait plus ou moins rapidement de la cavite nucleaire, et se dissout peu ä peu dans le plasma. Ces divers processus, exeption faite du mode si special de degen6res- cence par hvpertrophie du nucleole, se rencontrent dans les cellules- nourricieres. Le Cobcea scandens offre un bei exetnple de karyorrhexis. Les figures d’un precedent travail (1911d) en fomnissent des exemples: on voit, dans les noyaux de toutes les figures, qui representent des cellules tres avancees en developpement, comme le montrent la multiplicite des noyaux et la disparition partielle des membranes cellulosiques, que la chromatine est repartie, de preference ä la peripherie de la cavite nucleaire, sous forme de boules assez peu volumineuses, non reunies entre elles. H ne m’a pas paru se produire ensnite une dislocation de ces boules en granides de petite taille qui passeraient dans le plasma et s’v dissoudraient. Comme le montre la figure 5, la membrane nucleaire ne disparait que plus tard, et ces boules degenerent sur place en gardant leur taille normale. Cette karyorrhexis est d’ailleurs compliquee de karyolyse, comme mes figures le montrent aussi. On voit que peu ä peu la chromatine retient de moins en moins fortement la laque d’hematoyxline (comparer par ex. les figures 2, 7 et 8); et, lorsque la membrane nucleaire disparait, les granulations chromatiques ne sont guere plus colorees que le plasma lui-meme. L’ Hellebore offre les niemes apparences avec nettete. Ici encore, le reseau nucleaire, qui ä l’etat normal a la forme d’un boyau tres long et enroule sur lui-meme en tours tres serres, avec des anastomoses se- 678 Jean Bonnet condaires, se disloque eu noinbreuses granulations, de diinensions tres variables, qid, apres disparition de la membrane, degenerent sur place. Chez Hyoscyamus alius, on peut observer, ä cöte des phenomenes de karyorrhexis, des phenomenes de pyknose typiques. Les figures 104 et 109 montrent deux noyaux-tapetes pyknomorphiques de ce vegetal. La chromatine est c-ondensee en une masse ä sur face ondideuse et irre- guliere, accolee ä la membrane nucleaire; le reste de la vesicule nucleaire est entierement iuc-olore. Dans les deux cas, cet amas de chromatine a ete sectionne par le rasoir, et il montre une structure heterogene: le cortex retient plus fortement la laque d’hematoxyline que lenoyau central. Dans la figure 105, il existe encore deux minees trainees c-hromatiques qui relient, ä travers le suc nucleaire, ce globule de chromatine ä la mem- brane nucleaire, sur la face opposee. On ne saurait malgre les apparences songer ä von- lä une eontraction synaptique analogue ä celle que subissent les noyaux des sporoc-ytes, vu l’aspect homogene, gelatineux pour ainsi dire, que presente cet amas de chromatine, et l’absence totale de nueleole differencie, celui-c-i s’etant fondu lui aussi dans ce globule amorphe, — apparences qui contrastent vivement avec daspect irregulier et grenu des grumeaux synaptiques veritables, et qui montrent bien que Ton a ä faire ici avec une masse degeneresc-ente. Ces aspects sont d’aideurs extremement semblables, sauf l’accolement local du grumeau pyknotique ä la membrane nucleaire, aux noyaux pyknomorphiques typiques (voir par ex. les figures 3 et 41 du memoire de Perez 1910). Dans le Fuchsia, il semble aussi, au moins dans certains cas, s’effec- tuer des transformations pyknomorphiques analogues, ici encore com- pliquees de chromatolyse subsequente. Quant ä la Belladone, eile offre des phenomenes tout ä fait remar- quables de degenerescence vacuolaire. La figure 97 represente le debut de la vacuohsation d’un noyau. On voit que celui-ci est hypertrophie au point d’occuper presque tout le volume de la cellule; il possede 3 gros nucleoles et un plus petit, et est parseme de granules de chromatine de petite tadle et repartis uniquement ä sa peripherie, contre la membrane nucleaire. La figure 99 represente un stade ulterieur. Le noyau a ete sectionnß par le rasoir. H est extremement volumineux, et possede plusieurs gros nucleoles occupant des positions excentriques. La membrane nucleaire est toute piquee de granules de chromatine de tres petite taide. Tout l’interieur du noyau est occupe par un liquide homogene, dans lequel on voit des masses irregulieres, fortement colorees, sans connexions avec Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 679 la membrane, et qui sont certainement des masses de chromatine en voie de degenerescence. Celle-ei gagne peu ä peu les nucleoles et la chromatine demeures encore intacts, et finalement on ne voit plus, dans le suc nucleaire trans- parent, que des corps plus ou moins rubannes et aplatis, irreguliers et fortement colores en non-, restes de la chromatine. Puis la membrane du noyau disparait, et ces masses amorphes degenerent sur place et se dissol- vent peu ä peu. Souvent cette vacuolisation et cette degenerescence nucleaires sont en connexion avec des phenomenes de vacuolisation tres intenses qui se produisent en meine temps dans le plasma, et sui' lesquels d’ailleurs je reviendrai plus tard. Et ces phenomenes, en se conjuguant et reagissant l’un sur l’autre, entrainent des apparences assez speciales. La figure 100 montre des aspects ainsi amenes. Dans la cellule de droite les deux noyaux sont inclus dans une voliunineuse vacuole formee dans le cytoplasme. Ces deux noyaux presentent d’ailleurs dejä tous deux des phenomenes de degenerescence: la chromatine est agglomeree en arnas irreguliers, et la membrane nucleaire est dejä tres indistincte. Dans la cellule de gauche, se trouve, au sein d’une vacuole absolument libre de toute trace de cytoplasme et nettement creusee dans celui-ci, des corps irreguliers et denteles, tres fortement colores en non-: ce sont evidemment les restes de un ou plusieurs noyaux ayant subi une evolution degenerative semblable ä celle de ceux que Fon voit dans la cellule de droite, mais plus avancee. Dans la figure 102, la vacuole plasmique, au lieu d’entourer com- pletement le noyau, ne Fa attaque que sur un cöte, et le noyau n’est digere qu’ä moitie. Sa partie encore intacte, et qui d’ailleurs parait etre au contact dhect de la vacuole, la membrane nucleaire ayant disparu entre les deux, montre des signes tres nets de karyorrhexis ; dans la vacuole se • voient des corps de degenerescence de la chromatine. E en est de meme dans la figure 101; mais ici un seul des noyaux de la cellule est attaque par la vacuole ; l’autre est encore intact, quoique dejä fortement marque de karyorrhexis. II existe donc un certain syn- chronisme dans la degenerescence, mais pas absolu. Enfin, dans la figure 98, la vacuole cytoplasmique a des proportions colossales, et reduit le protoplasme ä une minee couche peripherique, intimement appliquee contre la membrane cellulosique de la cellule, et parcourue par un Systeme fibrillaire puissant, isolant des alveoles poly- gonales. Dans la vacuole existent des corps noirs, irreguliers, representant sans doute des räsidus de la chromatine des noyaux de cette cellule. 680 Jean Bonnet De ees divers modes de degenerescence nucleaire, le plus frequent de beaucoup semble etre la karyorrliexis, qid a ete dejä signalee dans les noyaux des cellules-nourricieres par plusieurs auteurs: Beer (1905), Rosenberg (1899), Tischler (1906a) etc. En revanche les phenomenes de pyknose n’y avaient pas ä ma connaissance encore ete observes — , au moins sous une forme aussi typique, pas plus que le processus de de- genereseence par vacuolisation. B) Les modiflcations plasmatiques. Correlativement aux modifications nucleaires, le plasma des cellules- nourricieres subit, ä mesure que le processus de degenerescence s’accentuc, des transformations. a) La vacuolisation. De ces modifications, celles qui apparaissent les premieres ont trait ä la texture du protoplasme. Un fait depuis longtemps Signale est l’abondance et la densite du plasma des cellules-tapetes jeunes; au debut de leur evolution, elles sont bourrees d’une matiere epaisse et granuleuse, sans vacuoles; — lorsqu’ elles ont atteint leur etat adulte, leur cytoplasme a une structure fibrillo- granuleuse, les fibrilles dessinant des reseaux qui circonscrivent de petites alveoles polyedriques. Avec Tage, certaines trabecules se disloquent et disparaissent, amenant la fusion de plusieurs alveoles ensemble. Ce phenomene continuant, le plasma se vacuolise, et cette vacuolisation peut etre poussee plus ou moins loin, suivant les especes que Fon envisage. Dans beaucoup de cas eile donne sculement au cytoplasme l’aspect d’une masse spongieuse de fibrilles anastomosees. Dans la Jusquiame par exemple c’est cette apparence que Fon observe. Dans le Fuchsia le proto- plasme presente des alveoles ovoidcs qui laissent entre elles des espaces occupes par du plasma fibrillaire. Mais dans quelques cas ce plienomene va beaucoup plus loin, et amene la formation de cavites pleines de suc cellulaire, et dans l’interieur desquelles il n’y a plus trace de filamcnts plasmiques. Tischler (1908) dessine de pareilles vacuoles cliez Mirabüis , Meves (1904) cliez Nymphcea, Geerts (1909) chez OEnothera Lamarcki- am, Lewitsky (1911) chez Asparagus. La figure 113 les montre dans le Datura. Ce phenomene d’alveolisation est pouss6 ä l’extreme chez Atropa Belladom, plante chez laquelle il se produit de tres bonne heure au cours de Involution. La figure 15 b montre une serie de cellules-tapetes encore jeunes, puisque le noyau ne s’y est pas encore divis§; et cependant dans Reclierches sur l’evolution des cellules-nourricieres du polien, etc. 681 le plasma il existe dejä des vacuoles enormes, qui meme, dans certaines cellules, compriment le noyau, soit entre elles, soit entre elles et la mem- brane, et lui font prendre une forme irreguläre. Ces modifications sont encore bien plus accusees sur les figures 108, 109 et 110; certains noyaux, ßcrases par la pression qu’exerce le suc cellulaire contenu dans ces alveoles, sont entierement deformes et ont pris la forme d’un T, d’une haltere, etc. Cependant ces noyaux ne paraissent pas atteints dans leur integrite, car ils peuvent encore se diviser : dans la figure 108 le noyau est en spireme ; il en est de meine pour 3 noyaux de la figure 110; — et, dans les figures 109 et 110, on voit des karyokineses. Par cnnsequent, quoique le cytoplasme presente dejä des signes accentues de desintegration, ces noyaux sont encore intacts, ou au moins peu atteints, comme le prouve la capacite qu’ils possedent encore de se reproduire. Coulter et Chamberlain (1903) dessinent de pareilles vacuoles, tres volumineuses, dans les cellules-tapetes de Scrophularia nodosa (fig. 56, p. 125). b) Les formations eliromidiales. En dehors de ces modifications texturales, il se produit dans le plasma d’autres transformations, encore plus remarquables, et qui se traduisent par l’apparition de certaines formations qui ne se voyaient pas auparavant. Parmi ces formations, j’etablirai, en me restreignant etroitement ä celles qui ont jusqu’ici ete observees dans les cellules-nourricieres, deux grandes categories: d’une part les formations ergastoplasmiques; — de l’autre les formations chromidiales. Je ne m’etendrai pas sui1 les formations ergastoplasmiques ; je lern- ai en effet dejä consacre une longue 6tude (1911d), ä laquelle je n’ai rien ä ajouter. Je rappellerai simplement que des differenciations ergastoplas- miques typiques s’observent dans les cellules-nourricieres du polien de Cobcea scandens, — d’une maniere absolument constante — , et qu’elles y sont impregnees d’une matiere qui se colore par les teintures de la chromatine. Mais en revanche je parlerai un peu longuement des formations chromidiales, ä cause des röles tres importants que divers auteurs leur pretent, aussi bien chez les Vegetaux que chez les Animaux, et de l’im- portance que depuis quelques annees on est portä ä leur attribuer. Ce terme general de formations chromidiales n’est, il est necessaire de le specifier, qu’une expression abr6g6e, ne prejugeant rien a priori sur la nature, l’origine, l’evolution et le röle des diffören- 682 Jean Bonnet ciations qu’il sert ä designer, ni meme sur leur parente ni leur similitude 1). Depuis dejä longtemps connues c-liez les Animaux (Von la Valette Saint-George, Benda, Meves), les formations chromidiales furent de- eouvertes, cliez les Vegetaux, dans les cellules-nourricieres du pollen de Nymphcea alba, par Meves, en 1904. Dans ces eellules, apres fixation au Flemming et coloration par Thematoxyline de Heidenhain, appar- urent, dans le eytoplasme vacuolaire, des filaments d’epaisseur constante, longs, contournes irregulierement sur eux-memes, colores en noir intense, qui, dans la plupart des eellules, etaient agglomeres en un ou deux amas. Meves les assimila sans hesiter aux ehondromites connus ehez les Animaux et leur assigna preeisement ee nom. En 1906, Tischler retrouva de pareilles formations, ä caraeteres absolument semblables, dans divers Groseilliers (Ribes Gordonianum, sanguineum, intermedium). Elles y apparaissent lorsque les cellules- tapetes sont dejä polynucleees, et retiennent avec une teile force la laque d’hematoxyline qu’elles sont partieulierement nettes lorsque tout dans le noyau est decolore, sauf les nucleoles. Tischler aussi mit sans liesitation ces formations en parallele avec les formations chromidiales des eellules animales; mais, au lieu de les rapproeher, comme Meves, des chondrio- somes, il les compara aux chromidies recemment decouvertes par Gold- scmiiDT cliez V Ascaris. En 1908 (p. 97) Tischler retrouve ces formations chromidiales dans Syrmga chinensis. Beer (1905) les signala dans CEnothera biennis et CE. longiflora, Gates (1907) dans CE. lata x CE. Lamarckiana, Geerts (1909) cliez CE. La- J) La nomenclature devenant dans ces questions de plus en plus complexe, par suite de la grande quantite de tennes, de sens souvent presque equivalents, que creent les divers auteurs, je crois bon de la rappeier ici succinctement, d’apres M. Heiden- hain (1911) (p. 1079): Benda a appele mitochondries les cytomicrosomes qui passent dans le filament spiral des spermatozoides ; ces filaments forment souvent des chaines qu’il appela ehondromites. Les mitochondries et les ehondromites furent retrouves dans les eellules somatiques. Lorsque ä l’interieur de ces chaines les divers microsomes ne se laissent pas distinguer, de sorte que le filament retient uniformement les colorants et parait homogene, on a les pseudochromosom es (Heidenhain) ou chon- driokontes (Meves). Les mitochondries, ehondromites et chondriokontes sont designes sous le terme collectif de chondriosomes. Un reseau filamenteux forme de ehondromites est un chondromitome. Enfin on appelle chromidium, filaments chromidiaux, for- mations chromidiales sensu strictiori, les differenciations dont le type est foumi par celles qu’a decouvertes Goldschmidt (1905) chez V Ascaris. Recherckes sur l’evolution des ccllules-nourricieres du pollen, etc. 683 marckiana, von Derschau (1907) chez Liliurn Marlagon, Iris germanica, Lewitsky (1911) chez Asparagus officinalis, Beer (1911) chez Ipomcea purpurea. Comme je l’ai dejä brievement Signale (1911 b), j’ai observe des forma- tions chromidiales dans un certain nombre des plantes que j’ai etudiees: Yucca, Fuchsia, Datura, Helleborus. La figure 111 represente ces formations chez Yucca. Ce sollt des filaments, plus ou moins araincis aux deux bouts, epars dans la cellule. Cä et lä ils sont melanges ä des corps colores en noir, plus irreguliers, plus epais et plus courts, et ä des differenciations en forme d’anneau, sur lesquelles je reviendrai plus tard. La figure 113 les montre dans le Datura. Les cellules sont redevenues uni- ou binucleees ; lern- forme est irreguliere, et leur plasma vacuolise; et dans toute lern’ etendue on observe des filaments serpentiformes, qui ne penetrent jamais dans les alveoles du corps cellulaire. L’Hellebore fournit des apparences absolument semblables ä celles que donne le Yucca. Les formations chromidiales y sont particulierement abondantes, et les cellules en sont absolument bourrees, des la prophase de la division heterotypique. La figure 107 represente les chromidies dans le Fuchsia. II est interes- sant de remarquer qu’elles sont filiformes et montrent une tendance ä se grouper par touffes, ce qui constitue une ressemblance avec les formations ergastoplasmiques. Melanges ä ces formations, on observe encore des corps en forme d’anneau, de meme que dans le Yucca, et des granules noirs de tailles diverses. Je n’ai dans aucune espece observe ponr ces formations des places de predilection, contrairement ä ce que Goldschmidt (1905) a vu dans beaucoup de cas chez V Ascaris ; eiles m’ont paru regulierement reparties dans le protoplasme. Jamais non plus je ne les ai vues agglomerees en touffes, comme Meves (1904) chez Nymphcea. Je n’ai observe ces diffe- renciations que dans du matöriel fixe au Flemming, jamais dans les antlieres fixees par d’autres liquides. II se peut que ceux-ci les dissolvent, comme le fait le Flemming pour les formations mitochondriales des cel- lules somatiques ordinaires. En dehors des cellules-tapetes, on a egalemcnt retrouve des forma- tions intracytoplasmiques dans d’autres tissus vegetaux. Von Smirnow (1906) vit, dans les cellules des jeunes racines de Hyacinthus orientalis, des granulations fortement colorables par la laque ferrique d’hematoxvline, et qui, dans les racines plus ägees, oü les cellules 684 Jean Bonnet possedent des vacuoles, sout remplacees par des filaments longs et ondu- leux, formes de granulations disposees en Serie linSaire. Ces formations etaient visibles sur la eellule vivante. Duesberg et Hoven (1910) retrouvent ces aspects dans les germes de Visum sativum, Phaseolus vulgaris et Ällium porrum. Ils fixaient par le liquide de Flemming1) et coloraient, soit par l’h&natoxyline ferrique, soit par la methode de Benda au crystall-violett et ä la sulfalizarine. Ils mettent ainsi en evidence «des filaments de longueur variable, assez epais et souvent renfles aux extremites, et formant par endroits des pelotons serres». Ils sont entremeles de granulations, que les auteurs considerent comme des sections de filaments. Sur le vivant, ces formations apparaissent sous forme d’elements refringents. Dans la eellule plus ägee, et vaeuolisee, ces filaments existent seulement dans les travöes cytoplasmiques qui separent les vacuoles, mais jamais dans celles-ci (fait confirme par A. Roiiieu 1911). Et au für et ä mesure que la celliüe vieillit, «'les cliondriosomes deviennent plus minces et se fragmentent en filaments plus courts». Par consequent Involution de ces formations est ici juste l’inverse de ce qu’elle est, d’apres Smirnow, dans Hyacinthus orientalis. De meine, Duesberg et Hoven mirent ces formations en evidence dans les cellules de Tradescantia. Pensa (1910) etudie l’ovaire de plusieurs Angiospermcs (diverses especes de Tulipa et de Gladiolus, Liliuni candidum et L. Martagon, Iris germanica, Juta filamentosa, Papaver rhoeas, Posa thea, Solanum tuberosum). H traite les coupes par la methode ä l’argent reduit de Ramon y Cajal, et y voit alors apparaitre des «formazioni che assomigliano in modo veramente impressionante ai mitocondri degli animali» (p. 326). Ces formations sont reparties dans les trabecules protoplasmiques et autour du noyau (jamais dans les vacuoles). Ce sont des granules, des anneaux, des filaments, des bätonnets, suivant les especes envisagees. D’aillems toutes les cellules ne contenaient pas necessairement de telles formations; et m6me, dans certaines assises cellulaires de certaines especes. celles qui en contiennent sont la minorite (par ex. couehes movennes des parois de l’ovaire de Lilium candidum ) (fig. 3). Les formations precitees sont differentes par l’aspect de celles qu’ont observees Duesberg et Hoven. Mais, dans les assises internes des car- J) C’est du moins ce qui est indique dans leur travail. Mais il est probable que sous ce terrae ils designent des variantes peu riches en acide acetique,les seules adequates pour la fixation des mitochondries, et ceci est d’autant plus vraisemblable que Dues- berg (1910a) designe justement ces variantes (liquide de Benda, etc.) sous la meine expression generale. Rechercbes sur Involution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 685 pelles de Lilium candidum, Pensa a mis en evidence des bätonnets ondu- leux et des granules absolument semblables aux formations decrites par les deux autcurs beiges. Pensa compare ces bätonnets aux chondriosomes de l’embryon du poulet (Meves). Quant aux granulations noires, ce ne sont certainement pas des sections de filaments, comme le supposaient Duesberg et Hoven, car, dans les cellules les plus internes des teguments, elles existent seules. Tischler (1910) a observe egalement dans les cellules-meres du pollen de Musa sapientum, variete Dole, apres fixation au Flemming et coloration ä Thematoxyline ferrique, des mitochondries, sous forme de granules isolös ou disposes en Serie. Lewitsky (1911) traite par le fixateur de Benda et Thematoxyline ferrique (methode de Meves) des germes de Pisum sativum et divers tissus de Asparagus officinalis. Partout il retrouve des formations mito- chondriales: dans les cellules-meres du pollen par exemple, ce sont des filaments et des granules, les filaments etant formes de granules englues en serie lineaire dans un stroma peu colorable. Ces filaments se rac- courcissent et s’epaississent au für et ä mesure de Tevolution des cellules- meres du pollen, et prennent »eine stäbchenförmige Gestalt«. Et finale- ment ils se segmentent en granules, qui dans le grain de pollen donnent de petites vesicules. Lewitsky a pu sur le vivant decouvrir aussi ces formations. Enfin Tischler (1906a) et Nemec (1910) ont observe des formations chromidiales filamenteuses dans les cellules hypertrophiees des galles causees par les Heterodera sur diverses plantes ( Circcea lutetiana, Prit- chardia robusta, etc.)1). Dans la litterature ancienne, anterieure aux travaux de Benda et de Meves sie les Animaux, on trouve aussi des descriptions qui semblent indiquer que certains auteurs ont egalement observe des formations chro- midiales, mais sans se rendre compte de leur veritable nature. Ainsi Zimmermann (1893) (p. 215) propose de reunir sous le terme de nematoblastes un certain nombre de differenciations diverses: a) Des formations filamenteuses qu’il a observäes dans les meristemes radiculaires de Vicia Faba, aussi bien sur le vivant que sur le materiel fixe. b) Les »Kristall-Plastiden«, inclusions de refringence variable que Wigand a signalees dans les poils absorbants de diverses racines, de B Je laisse entierement de cöte, dans cet expose, les observations de von Derschau (1907, 1908, 1910), observations qui ne me paraissent que par trop insuffisamment conoborees par les dessins que donne l’Auteur. 686 Jean Bonnet Trkinea en particulier, et Zihhermaxn lui-meme dans les poils de Momor- dica elaterium, oü ce sont des filaments flexueux faiblement refringents. e) Hypotketiquement, les «Physodes» de Crato, mais les figures de cet auteur (1892 a et b) montrent, comme le fait remarquer Luxdegard (1910) que ce sont lä bien plutöt des vaeuoles. Scexiewixd-Teies (1897) figure aussi dans les cellides secretrices des nectaires septanx de diverses plantes des formations tres comparables ä des cliondriosomes: dans Lilium Martagon (fig. 96), Nardssus Tazetta (fig. 119), Diervilla rosea (fig. 158); — de menie dans une c-ellule d’une papille stigmatique de Lilium Martagon (fig. 152). Ce sont partout des formations filamenteuses plus ou moins onduleuses, eparses dans tont le corps cellulaire, et qui, cbez Xarcissus Tazetta, sont, comme le montre la figure 119, formees de granules aboutes. Une question qui se pose aussitöt, et dont Fhnportanee est capitale, est de savoir de quelles formations connues cliez les Anim an x on doit rapprocher ces differenciations intracytoplasmiques vegetales. Des le debut, nous distinguerons deux grandes categories de forma- tions c-ytoplasmiques, dans lesquelles nous rangerons toutes celles que Fon a observees dans les cellides somatiques des Metazoaires (je laisse entierement de cöte les Protozoaires): 1. Les chromidies ou formations chromidiales sensu strictiori, c’est-ä-dire les formations decouvertes par Goldsceeidt (1905) dans divers tissus de V Ascaris, retrouvees par Keiceenow (1908) dans les cel- lules de Fepithelium intestinal des Anomes, et dont sont tres certainement homologues certaines differenciations qui se trouvent dans les ovocytes en voie d’accroissement. Ces formations sont earacterisees par ce qu’elles peuvent etre mises en evidence apres fixation par un melange riche en acide aeetique, et se eolorent par les niemes teintmes que la chromatine, et dans le meine ton que cette derniere. 2. Les ekondriosomes sensu Meves, c’est-ä-dire des differenciations filamenteuses ou granuliformes, qui ne peuvent etre mises en evidence qu’ apres fixation par des liquides peu riclies en acide aeetique1), ce dernier les dissolvant, et qui, au moins par certaines metkodes(mätkode de Bexda) ne se eolorent pas comme la chromatme nueleaire. Tandis que les chromidies paraissent limitees ä des tissus bien deter- mines, les chondriosomes semblent exister dans toutes les cellides saus x) De meme que, quoique cTune mauiere moins reguliere, par des melanges qui n’en contiennent pas, pas plus que d’aeide osmique: liquide de Boum, melange de Regaud (formol + bichromate de potassium), etc. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricifres du pollen, etc. 687 exception. De plus, tandis que les chromidies n’existent pas constamment dans une cellule donnee, mais n’apparaissent que lorsqu’un certain ötat pliysiologique est realise dans son interieur, les chondriosomes existent durant toute l’evolution de la cellule; leur existence n’est donc pas liöe ä l’activitö physiologique du plasma oü ils sont situös. H ne semble pas que l’on puisse, du moins en l’ötat actuel de nos con- naissances, ramener ä une seule ces deux categories de formations, c’est- ä-dire, comme le fait Goldschmidt, soutenir l’homologie de nature des formations chromidiales et des formations mitochondriales. Les raisons qui semblent s’opposer äce rapprochement decoulent d’aillcurs de Fexpose ci-dessus. Ceci pose, de quelles de ces formations rapprocher les differencia- tions du plasma des Vegetaux? Ici encore il faut distinguer. Les formations observees par von Smirnow, Duesberg et Hoven, Pensa, Lewitsky, dans les jeunes cellules vegetales, avec des carac- teres morphologiques tout ä fait comparables ä c-eux des chondromites des Animaux et ä tout moment de la vie de ces cellules, doivent etre rapprochees de la deuxieme categorie de formations. Chez les Animaux, on sait que les chondriosomes jouent un röle tres important dans la differenciation des tissus. Meves (1910) a montre quelle part fondamentale ils prennent ä la differenciation du tissu conjonctif, Duesberg (1910) dans la genese des myofibrilles, Hoven (1910) dans l’histogenese du Systeme nerveux periplierique. On a cherche chez les Vegetaux ä leur faire jouer des röles analogues; une partie de ceux qui existent dans les cellules meristematiques persiste- raient tels que jusque dans l’etat adulte, en jouant peut-etre un röle dans l’elaboration de substances de röserve, — et d’autres inter- ^endraient dans la differenciation des tissus, de meme que chez les Animaux. m Pensa le premier apporta des faits en favenr de cette maniere de voir. Pour lui en effet «tutte queste fonnazioni . . . sono iatimamente legate alla formazione dei chlorolcuciti o corpi clorofilliani » (p. 330). Et en effet on verrait, dans les diverses assises cellulaires des parois de l’ovaire de Rosa thea, «i varii staclii di passaggio dai grannli minuti contenuti nelle cellule periferiche ai grossi e tipici cloroplasti delle cellule degli strati medii». Et ces chloroplastes fixent d’aillcurs l’argent reduit, de meme que les mitochondries des cellules voisines. De meme Lewitsky (1911) admet que, chez Asparagus officinalis, »in der Stengelspitze des Keimlings wandeln sich die Chondriosomen zu Chloroplasten um, in der Wurzelspitze zu Leukoplasten« (p. 545). 11 Archiv f. Zellforschung. VII. 45 6S8 Jeaa Boirnet est vrai que Meyer (1911) revoque en doute les donnees de Lewitsky; mais ses arguments sont loin d’etre convaincants. Au contraire, les formations intracytoplasmiques des cellules-tapetes sont etroitement comparables aux formations ehromidiales deerites par Goldschmidt et Reichexow. J’ai Signale ce fait, dejä remarque par Tischler (1906a), que, dans une anthere fixee au Flemmixg, et coloree par la methode de M. Heidex- haix, les chromidies apparaissent uniquement dans les cellules-tapetes, et point dans les tissus des parois des antlieres ni dans les cellules-meres du pollen. Ce fait ne peut s’expliquer qu’en admettant que les formations ehromidiales des cellules-tapetes ne sont pas de meme natine que celles des autres tissus, et par suite ne reagissent pas de meine fa^on aux reactifs. Et c’est lä un premier point de rapproeliement avec les chromidies de V Ascaris et des Anoures. Mais il en est d’autres. Goldschmidt (1905), etudiant les cellules musculaires de V Ascaris lumbricoides apres avoir soumi T animal ä une tetanisation artificielle d’une lieure, y trouve une quantite enorme de fila- ments chromidiaux, »eine Menge, wie sie sonst nie zur Beobachtung kam« (p. 78). De meine, dans les cellules de l’epithelium de l’intestin moyen, il trouve des chromidies dans les cellules qui contiennent des substances assimilees; et, au contraire, sur des anhnaux qui avaient jeüne 3 jours, il n’observe ni formations deutoplasmiques, ui chromidies. Reichexow (1908) a fait des observations comparables sin les cellules de Tintestin des Anoures. Il fait jeüner une larve durant trois jours et la nourrit ensuite abondamment. Puis il l’ouvre, et observe que la partie anterieure de Tintestin seule etait gorgee d’aliments frais, le reste en etant depourvu. Or Tetude microscopique montre que les cellules de la portion moyenne et posterieure de Tintestin etaient depourvues de chromidies. »Dagegen traten sie nur auf Schnitten durch den Vorderteil in so deutlicher Ausbildung entgegen , wie ich sie noch auf keinem andern Präparat nur annähernd beobachtet hatte« (p. 712), ajoute Tauteur. Ici donc encore Taecroissement de Tintensite de la fonction a augmente Tabondance des formations ehromidiales, et eelles-ei sont absentes dans les cellules qui ne fonctionnent pas. Or ces apparences sont tres rapprochables de ce fait cpie les cellules- tapetes sont les seules cellules de Tanthere oü Ton observe des formations ehromidiales, en utilisant les techniques ordinaires. En effet ce sont lä, de toute Tanthere, les cellules qui ont le metabolisme nutritif le plus intense; d’une part elles absorbent aux depens des parois du sac polliuique des materiaux, qu’elles emmagasinent, et c’est ä cette accumulation de Recherches sur l’evolution des celiules-nourricieres du pollen, etc. 689 substances deutoplasmiques que leur plasma doit son apparence spe- ciale; — et d’autre part, au moins ä partir d’un moment donne de leur Evolution, eiles cedent peu ä peu ces substances de reserve aux grains de pollen en voie de formation. Ces cellules sont donc absolument sem- blables aux cellules des epitheliums intestinaux, qui, elles aussi, absorbent les matieres nutritives charriees par le courant de chyle, les accumulent durant un certain temps, puis les evacuent dans le sang. Ainsi donc, dans les cellules intestinales de V Ascaris et des Anoures, il existe des formations qui ne sont pas dissoutes parle liquide de Flemming (fort) et qui par l’hematoxyline au fer se colorent comrae la chromatine nucleaire; — il en est de meme dans les cellules-tapetes. Dans les cellules intestinales, ces formations n’apparaissent que lorsque la cellule joue un role actif, et absorbe des substances nutritives; — de meme, dans le tapetum, les ehromidies n’apparaissent que lorsque ces cellules commencent ä accroitre beaucoup leurs dimensions et ä presenter les symptömes d’une activite considerable (multiplicite des noyaux, debut de la vacuolisation du plasma, suc cellidaire tres abondant, etc.). Et, dans les unes comme dans les autres, ces elements ont la meine forme et augmentent en taille et en nombre ä mesirre que l’activite physiologique de la cellule augmente elle-meme. Et d’autre part, je l’ai montre, les cellules de l’epithelium intestinal et les cellules-tapetes sont absolument comparables au point de vue physiologique. Comment des lors douter de la similitude des differeneiations cyto- plasmiques qui apparaissent dans les unes et dans les autres, aussi bien morphologiquement que physiologiquement? Vejdovsky (1907), s’appuyant sur des recherches effectuees sur Ascaris ensicaudata, a cherche ä expliquer les formations ehromidiales decouvertes par Goldschmidt (1905) chez Ascaris lumbricoides et A. megalocephala par des deformations des filaments de soutien developpes dans le protoplasme. Pom lui, les apparences observees par GoLDScmviiDT sont des artefacts düs ä la fixation des animaux coupes en tron^ons, ä la mort lente des cellules, et dans certains cas au moins ä l’excitation pro- longee (tetanisation electrique et sejom dans des Solutions alcoolisees) que Goldschmidt faisait subir ä des Ascaris, dans le but de rechercher les modifications que subit le chromidium suivant l’ötat physiologique des elßments oü on le trouve. Les filaments. de soutien, qui d’ordinaire sont rectilignes, seraient devenus flexueux, onduleux par suite de la contraction des cellules (cellules musculaires en particulier). »Kurzum, der von Goldschmdt beschriebene Chromidialapparat stellt infolge der gewalt- samen Einwirkung der angewandten Versuchsreagentien stark verletzte 45* 690 Jean Bonnet lind zerrissene Fäden des 'normalen4 fädigen Gerüstapparates dar« (p. 89). Cette opinion a ete dejä rendue peu vraisemblable par les recherches de R Ehrlich (1909), qni a retrouve les formations decrites par Goldschmidt dans des intestins fixes, immediatement apres avoir ete sortis du corps, dans le liquide de Carxoy, — et oü par suite les causes d’erreur imputables ä Goldschmidt ont ete evitees; — et, de plus, du propre aveu de Vejdovsky, chez A. ensicaudata, «die Anordnung der Stützfibrillen, sowohl in den Darmzellen als Muskelzellen, nicht im mindesten an die stark gefärbten, verschlungenen Stränge von Ascaris megalocephala und lunibrico'ides, wie sie von Goldschmidt beschrieben und abgebildet werden, erinnern«. Enfin Goldschmidt lui-meme (1909) (p. 101 — 106) a refute eomplete- ment les arguments de Vejdovsky. II est donc probable que cet auteur n’a pas eu ä faire ä des formations ehromidiales semblables ä celles qu’a observees Goldschmidt, et cec-i est rendu vraisemblable par ce fait que Goldschmidt lui-nieme n’a pas retrouve dans les cellules de Fepithelium intestinal de A. megalocephala les chromidies qui y etaient remarquable- ment developpees chez A. lumbricoides ; A. ensicaudata peut lui aussi etre prive de ces formations. Maziarski (1910), ä propos des formations ana- logues qu’il a observees dans les cellules enteriques Aldothea, rejettc aussi Fopinion de Vejdovsky. II reconnait bien que les fibrilles de sou- tien des cellules intestinales «se presentent sous la forme de filaments rectilignes ou flexueux, de structure uniforme ou quelquefois moniliforme, etmontrant la menie coloration elective que la chromatine nucleaire» (color- ation ä Fhematoxyline ferrique) (p. 535). Mais les formations ehromidiales sont d’apres lui d’un type tont ä fait autre, et on ne peut les identifier ä aucun point de vue. «La repartition et le parcours flexueux des formations decrites ne peuvent etre rapportes ä de mauvaises fixations. On aper- Qoit les niemes images apres l’action de tous les fixatems ; les cellules ne montrent aucune retraction, ce qui permettrait d’interpreter le parcours flexueux de ces filaments». Dobell (1909) repousse egalement Fopinion de Goldschmidt, et, pour lui, l’appareil c-hromidial decrit par ce savant represente “really scattered remnants of centroplasmic fibrils or their derivatives” (p. 304). Les apparences que j’ai observees dans les cellules-tapetes me par- aissent apporter une contribution precieuse ä la connaissance de la nature reelle de ces formations. On ne saurait songer ä considerer ici ces diffe- renciations comme representant des restes de centroplasme et de fibres fusoriales, puisqu’on les observe menie dans les cellules-tapetes de F Helle- bore, oü, nous l’avons vu, les noyaux ne se divisent jamais, et oü les cellules demeurent sans cesse ä l’etat uninuclee. Donc Fopinion de Dobell ne Reclierches sui l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 691 saurait etre exacte. Et d’autre part celle de Vejdovsky ne Test pas non plus, car on n’a pas ä ma connaissance Signale de »Gerüstfibrillen« ni de »Skelett« dans les cellules vegetales. Par consequent ces donnees rerifient Fidee de Goldschmidt, et prouvent le mal-fonde des idees de Vejdovsky et de Dobell. Meves (1904), (puis 1908, p. 843), puis Duesberg et Hoven (1910) ont rapproche des formations mitochondriales ces differenciations obser- vees dans les cellules-tapetes. Cette maniere de voir est ä mon avis inexaete, vu la maniere tres differente dont se comportent vis-ä-vis des liquides riehes en aeide acetique les chondriosomes vegetaux, et etant donne d’autre part qu’on voit ces formations apparaitre dans les cellules- tapetes ä un moment donne de leur evolution, ce qui n’a pas lieu ehez les Animaux pour les chondriosomes des celliües embryonnaires (conti- nuite des ehondiiosomes des celliües embryonnaires et des mitoeliondries des celliües sexuelles [Duesberg 1910b — 1911], continuite qm d’apres Lewitsky [1911] existerait aussi chez les Vegetaux [Asparagus]). Dans un travaü paru en Octobre 1910, Lundegärd apporte des vues tout ä fait nouvelles sur ces structmes protoplasmiques, et qui, par smte de certaines des apparences que j’ai observees, meritent d’etre examinees de pres. Lundegärd aperput dans le plasma des cellules meristematiques des racines de Vicia Faba »reichlich eigentümlich aus- sehende Struktmen. Es waren teüs band-, wurm-, wurst-, bläschen- oder fadenartige Körper, vorzugsweise um den Kern gelagert, teüs kern- ähnliche kleine Gebilde« (p. 331). Or pour Lundegärd toutes ces appa- rences proviennent de deformations dans les leucoplastes, deformations amenees par les reactifs. Et U semble bien indiscutable qu’il en est reelle- ment ainsi, car Lundegärd apporte des arguments tres puissants en favem de sa maniere de voir, et, de plus, ü a pu, sur des sections faites ä la main dans des racines de Feve, sections traitees par les reactifs sous le microseope, observer les modifications progressives dans la forme des leucoplastes, allant jusqu’ä donner des apparences semblables ä celles qu’ü a obtenues siu’ les materiaux fixes. L’auteur considere que c’est lä »ein Beitrag zur Kritik zweier Vererbungshypothesen« (allusion aux idees de Meves sur la participation des chondriosomes ä Fheredite), et discute ä ce propos la signification des formations chromidiales. Tout d’abord, ü etablit une comparaison etroite entre les structmes qu’il a observees et les formations chromidiales et mitochondriales observees chez les Vegetaux. A vrai dire, il dit bien (p. 356): »Natürlich behaupte ich nicht, daß alle diese in dem Plasma verschiedener Pflanzen wahr- 692 Jean Bonnet genommenen Strukturen auch Leukoplasten oder gar Plastiden sind.« Mais il parait au fond etre persuade du contraire, comme le prouvent les comparaisons qu’il etablit sans cesse entre ce qu’il a vu et les aspects observes par Meves, Tischler et Smirnow, et d’autre part les conclusions tres generales qu’il tire de cette discussion. II elargit ensuite le cadre de sa critique et Tötend aux ehromidies et aux mitochondries observees chez les Animaux, qu’il tend de meme ä expliquer, au moins en partie, par l’action des reactifs. Cette maniere de voir me parait injustifiee et hasardeuse. En effet: 1. LundegÄrd met ces structures en apparenee par des fixateurs speciaux: a) 11 plonge des racines de Feve pendant 10 — 30 secondes dans uuo solution ä 1% d’aeide chromique, puis il les sectionne ä 1 — 2 mm du sommet et les fixe dans le melange faible de Flemming (p. 331). b) Il plonge les racines intactes durant 30 secondes ä 15 minutes dans la solution de Flemming, tres etendue (10 ä 100 parties d’eau pour 2 parties de melange faible de Flemming). Puis il les coupe ä la main et les porte dans le melange faible de Flemming non etendu (p. 342). C’est par ces deux modes de fixation qu’il met en evidence les struc- tures qu’il a etudiees. c) Au contraire, dans les racines fixees aussitöt apres sectionnement dans le melange fort de Flemming »sind die Strukturen im allgemeinen rundlich, bläschengleich, weniger in die Augen fallend« (p. 331). Les figures 2 de la planche VI et 27 de la planche VIII representent de pareilles preparations. Or on ne voit dans le plasma: sur la figure 2 que quelques granules noirs tont ä fait sembiables ä ceux de la figure 112 de ce memoire, et un globule semblable ä un novau qui represente sans doute, comme le clit Lundegard lui-meme, un leucoplaste; — et, sur la figure 27, quatre corps noirs et des formations annuliformes, telles que celles que l’on voit sur les figures 106, 107, 111 de ce memoire. Ce n’est que dans un cas qu’une preparation fixee au Flemming a montre des aspects comparables ä ceux des preparations traitees par les modes a) et b). Or il est evident que ces modes de fixation a) et b) sont tout ce qu’il y a de mieux pour amener des modifications profondes et bizarres dans les cellules: sejour prolonge dans des Solutions faibles d’aeide ehromique, sectionnements, fixation dans un liquide tres lent et peu penetrant, rien n’y manque. De meine le cas de la preparation fixee au liquide de Flemming et qui presentait ces aspects s’explique par une mauvaise penetration du reactif, qui n’a d’aillems rien d’etonnant. Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 693 Au contraire les formations chromidiales ont ete mises en evidencc, dans les cellules-tapetes, par Tischler, Meves, Beer, Gates, Geerts et moi-meme apres fixation par le melange fort de Flemming. Or ce liquide tuant rapidement la cellule et conservant intacte la struc- ture du noyau, il est improbable que les formations chromidiales soient dües ä son action. Pensa a d’ailleurs observe en coexistence dans la meine cellule les formations mitochondriales et les chloroplastes; clc meme Lewitsky. Et ce fait que les chromidies et les mitochondries apparaissent apres fixation par des melanges que l’on considere corame les meilleurs fixateurs connus, tandis que les structures observees par Lundegard ne peuvent etre mises en evidence que par des traitements qui amenent une agonie lente et prolongee des cellules, enleve dejä tonte valeur aux raisonnements que Lundegard a bases sur elles. 2. Apres les modes de fixation utilises par Lundegard, »es zeigten sich in den Zellen nicht selten Doppelkernigkeit, Zwergkerne u. dgl. mehr, denen analog, die Wasielewski, Nemec, Strasburger u. a. nach Einwirkung verschiedener Anästhetica beobachten, denken ließ« (p. 337). Quelles modifications profondes un liquide qui cause de pareils troubles dans Pappareil nucleaire d’une cellule ne peut-il pas amener dans le plasma! Et si dans les cellules-tapetes on pourrait encore songer ä expliquer les chromidies par l’etat plus ou moins patho- logique dans lequel se trouve la cellule, il n’en est pas ainsi pour les meristemes jeunes etudies par Smirnow, Duesberg et Hoven, Pensa et Lewitsky. 3. Les structures observees par Lundegard ont des formes et des contours absolument irreguliers, qui font songer aux aspects des «cellules artificielles» obtenues par Traube et Leduc. Ce sont lä evideminent des aspects essentiellement transitoires, düs, comme le suppose Lunde- gard lui-meme, ä des phenomenes d’eclatement et de bomgeonnement par inegalites de tension superficielle. Au contraire les formations chromidiales sont toujours regulieres et uniformes. Les figures de Meves, Duesberg et Hoven, Beer, Pensa, etc., et les miennes le montrent partout. Lewitsky a cependant observe des facies irreguliers ä certaines de ses formations chromidiales; et en particulier ses figures 14 et 15 font penser aux aspects figures par Lundegard. Mais Lewitsky utilisait comme fixateur le melange de Benda, dont le pouvoir penetrant est faible, et qui, s’il donne en general de bonnes fixations des tissus animaux, peut ne pas se conduire de meme chez les Vegetaux, oü la penetration 694 Jean Bonnet est rendue difficile par les parois cellulosiques et lignifiees, et l’air con- tenu dans les tissus1). De meme Goldschmidt (1905) a observe des formes assez irregu- lieres ä ses chromidies (figs. 6, 8, 20, etc.) ; mais, eoninie le fait remarquer Goldschmidt lui-meme, » Ascaris ist im allgemeinen schlecht zu konser- vieren« (p. 43), et, malgre toutes les precautions, »findet man hnmer mein- ungünstige Stücke als gute«. II se peut donc que les irregularites de forme des chromidies dessinees par Goldschmidt soient dües en tres grande partie ä une peuetration insuffisamment rapide du reactif, comrne le suggere de plus la forme parfois irreguliere des noyaux (figs. 19 et 20, par ex.). Au contraire, dans les Nymplicea etudies par Meves, et oü « die Pollenfädchen waren vor der Fixierung stellenweise ausgeschnitten» et fixes au Flemmixg fort, de Sorte que les noyaux des cellules-tapetes »typische Osmiumwirkung zeigen«, les chromidies sont regulieres. II en est de meme dans les Ribes etudies par Tischler (1906a), dans les plantes que j’ai etudiees, dans le Poulet (Meves 1908, Duesberg 1910a), etc. Or jamais, dans les dessins de Lundegard, on ne voit de filaments reguliers sur toute lein- etendue ; dans les figures du texte 3 et 4 et dans la figure 11 de la planche VI, que Lundegard (p. 390) indique comme particulierement comparables aux figures de Meves (1904) et de Tischler (1906a), toutes les formations eytoplasmiques presentent des etranglements et des epaississements qui ne les laissent en rien comparables aux bandes parfaitement regulieres dessinees par ces deux auteurs. Duesberg et Hovex (figs. 2 et 3) (1910) et Pensa (figs. 3 et 4) dessinent bien des fila- ments assez courts, legerement renfles ä chaque bout, mais ces aspects ne se laissent pas non plus comparer aux filaments tres dilates ä une extremite que l’on voit dans les figures 4 du texte et 11 de la planche VI de Lundegard. Ici encore, les apparenees dessinees par Duesberg et Hoven, et Pensa, ont un aspect de regularite, de symetrie bien frappant, tandis que celles de Lundegard suggerent Tidee de deformations patho- logiques. D' ailleius Duesberg (1910a) dessine dans le Poulet des chondriosomes de meine forme (von- en particulier la fig. 7, qui represente une coupe dans un canalicule du corps de IVolff), et cette figure parait bien montrer, comme le pense l’auteur, que cet epaississement distal est du ä un reploiement du filament siu lui-meme. 4. Ainsi donc, les formations observees par Lundegard ne sont i) Duesberg (1910a) prend des precautions speciales pour fixer ä l’aide de ce liquide les jeunes embryons de Poulet: il enleve l’albumiiie de l’ceuf et meme la mem- brane amniotique. Or, malgre ces precautions, «des embryons du debut du 3e jour sont imparfaitement fixes dans leurs parties profondes» (p. 605). Rccherches sur Fevolution des ceUules-nourricieres du pollen, etc. 695 pas le moins du monde assimilables par leui' forme aux chondriosomes, et eiles ne le sont certainement pas non plus par l’origine premiere. Lunde- gard a prouve surabondamment que ees formations proviennent des leucoplastes; de meine, ä cause de lern- forme, les mitochondries et les cliromidies ne proviennent sürement pas de la d£for- mation d’une enclave cytoplasmique quelconque. En effet comment ces deformations, dües ä des eclatements par suite des irregu- larites de la tension superficielle des membranes de ces inclusions, engendreraient-elles toujours et uniquement des filaments aussi reguliers, jamais ramifies, d’epaisseur constante, se ressemblant tous entre eux, non seidement dans une meme cellule, mais dans les diverses cellules d’un tissu donne? D’ailleurs Duesberg et Hoven, Smirnow les ont vues ä l’etat vivant c-hez les Vegetaux; et de nombreux auteurs, et dans des cas tres divers, chez les Animaux (voir Duesberg 1910a, p. 607 — 609). A ceci, Lundegard objecte (p. 350) que ces cliondromites peuvent »ebensowohl vacuolenartige Bildungen vorstcllen«. Mais ä cet argument deux reponses peuvent se faire: a) Des vacuoles veritables dans le plasma ne seraient pas äla fois si enchevetrees, si nombreuses et si regulieres, ni jamais ramifiees ni anastomosees ensemble. b) Et ces formations sont certainement »vacuolenartige Bildun- gen«, et cela ne prejuge en rien de leur valeur ni de leur röle. Car tout dans la cellide est »vacuolenartig«, le noyau, les nucleoles, les chromo- somes, et tout ce que le microscope nous y revele est justement constitue par toutes ces formations vacuolaires, dont les fixateurs ont coagule le contenu. Mais, parmi ces vacuoles coagulees, il en est de regulieres par la forme, par les dimensions, et qui obeissent au cours de leur evolution ä des lois determinees: par exemple les chromosomes. Peu importe que les chondromites soient ou non des »vacuolenartige Bildungen«, s’ils suivent les memes regles. Ceci seul suffit ä leur faire attacher un grand interet. Plusieurs auteurs ont decrit aux formations mitochondriales une structure heterogene. Ainsi Meves (1903) decrit des mitochondries v6si- c-uleuses, formees par une gaine spherique fortement colorable par l’hema- toxyline, — gaine qui renferme un contenu clair. De meme, d’apres Meves (1908), dans les cellules embryonnaires du Poulet, »die kurzen dicken Stäbe und die größeren Körner lassen eine mit Eisenhämatoxylin schwarz färbbare Schale und einen hellen Inhalt unterscheiden«. II en est de meme, d'apres le meme auteur (1907), pour les chondriokontes des spermatocytes de l’Abeille. GoLDScmiiDT (1905) decrit une structure 696 Jean Bonnet analogue aux chroraidies de V Ascaris (p. 54), et Duesberg (1910b) ä eelles du Lapin. Luxdegard attache en faveur de ses idees une grande importance ä cette structure des ehondriosomes, car eile lni parait demontrer que ceux-c-i proviennent bien de vaeuoles ; mais Bonnevie (1908) n’a-t-elle pas decrit aux ehromosomes une structure analogue? Et c-ela eependant nous autorise-t-il ä considerer les ehromosomes conime des partieularites saus importance? 5. Lai pu voir dans les eellules-nourricieres du pollen que les produits de deformation des chloroplastes et des leueoplastes ne donnent pas naissanee aux ehromidies. Considerons par exemple la figure 115. Ou voit dans le plasma 2 sortes de formations: a) Des anneaux, parfois accoles les uns aux autres, et paraissant aussi bourgeonner des vesicules plus petites. Me basant sur les descriptions et les figures de Luxdegard, je les envisage eonmie des leueoplastes de- formes. Leur analogie est en effet complete avec certaines struetirres des figures 1, 9, 30 de eet auteur. b) Des granulations noires, de tailles variables, parfois disposees en rangees lineaires. Dans la figure 107 des fibres chromidiales apparaissent melangees ä ces granulations et aux anneaux preeedemment decrits. Dans la fig. 17, relative au Yucca, on voit eneore des restes de chloro- plastes, et des filaments chromidiaux commen^ants. Dans la figure 111 il existe eneore des anneaux, mais les fibres chromidiales sont tres deve- loppees. L' Hellebore, le Datura fournissent des irnages de tous points sem- blables. Et ees aspeets montrent bien que Fon ne saurait songer ä voir dans les anneaux (c’est-ä-dire dans les leueoplastes) l’origine premiere des ehromidies, mais suggerent l'idee que celles-ei ont des liens de parente avee les granulations noires, — soit que, eomme le pensent Duesberg et Hoven, Lewitsky, les filaments se segmentent en granulations, — soit que, eomme le croit Smirxow, ce soient les granulations qui en s’aboutant engendrent les filaments. Mes observations ne me permettent pas de choisir d’une maniere certaine entre ces deux hvpotheses. 5Iais cette Constitution des fibres chromidiales par des granulations aboutees est justifiee par les observations de Goldsckuidt (1905) qui dit (p. 55) que ces fibres sont formees chez l’Mseans par des »regelmäßige, ovale Tröpfchen perlschuurartig hintereinanderliegend«. II en est de meme chez Ribes intermedium, d’apres Tischler (1906). De meme eneore, d’apres la figure 119 de Schniewixd-Thies (1897) dans les nectaires septaux de Narcissus Tazetta. Recherches sur Involution des cellules-nounicieres du pollen, etc. 697 Mais en tont cas il me parait extremement invraisemblable que, comme le suggere Lundegard (p. 358), les chondriomites et les chro- midies soient produits artificiellement par l’action du rßactif, qui ferait s’abouter les granulations, jusque lä eparses, puisque parallelement 011 observe les deux formations dans la meine cellule, et que, si un tel aboutement peut encore, dans les cas de systrophe, se röaliser pour 7 ou 8 leucoplastes, il serait absolument prodigieux qu’il se produisit pour les quelques centaines de granulations qui seraient necessaires pour en- gendrer un seul filament chromidial ou un seul chondriomite. 6. Lundegard (p. 349) dit avoir »alle geformten Bildungen in dem Protoplasma von Vicia erwähnt«, et cette maniere de voir, si eile etait juste, donnerait une certaine force aux idees de l’auteur. En effet il est bien certain que, de meme que dans les racines de Pisum, Phaseolus, Asparagus, etc., il existe des chondriosomes dans celles de Feve. Mais alors pourquoi Lundegard ne les a-t-il pas vus? Cela tient certainement aux reactifs fixateurs qu’il a employes. Le liquide de Flemming les dissout, et les autres melanges dont s’est servi Lundegard ont pu, soit les dissoudre, soit eux aussi les deformer et les rendre meconnaissables. Un fait vient appuyer cette hypotliese: Lundegard dit en note (p. 390) n’avoir pas observe dans Ällium de structures analogues ä celles qu’il a vues dans la Feve. Or Duesberg et Hoven (1910) (p. 97) ont trouve des formations mitochondriales dans les germes de Ällium porrum. 7. Comme le fait remarquer Tiscüler (1906), il est extremement remarquable que, apres fixation par le Flemming, les formations intra- cytoplasmiques n’apparaissent uniquement que dans les cellules-tapetes, et pas dans les autres cellules, germinales ou somatiques, de l’anthere. Et ce fait seul suffirait ä faire ecarter toute hypotliese contraire ä leur existence reelle. On pourrait multiplier les arguments. Ceux que je viens d’exposer me paraisscnt dejä prouver amplement que l’on ne peut admettre comme justes les idees de Lundegard sur la nature et la signifieation des forma- tions chromidiales. Ce qu’il y a de vrai dans le memoire de Lundegard, c’est l’appel ä la prudence qu’il deduit de scs observations sur les structures protoplasmiques de Vicia Fdba\ — ce qu’il y a de faux, ce sont les com- paraisons erronees et les generalisations injustifiees et hätives auxquelles lui-nieme s’est laisse entrainer. Je ne referai pas ici la discussion de l’origine premiere de ces diff6- renciations. On la trouvera, faite d’une part par les protagonistes memes 698 Jean Bonnefc de la theorie de l’origine nucleaire des formations chromidiales, dans les travaux de Goldschmidt et Popoff (1907) et de Goldschmidt (1909) (p. 106 — 112); — tandis que le point de vue oppose se trouve exprime dans le memoire de Lundegard (1910) (p. 312—323). Maziarski (1910) prend entre ces deux theories opposees une position intermediaire : «un fait tout ä fait sür, c’est que ces formations (formations chromidiales des celliües enteriques d 'Idothea) ne proviennent pas entierement du noyau. Ce sont des differenciations cytoplasmiques, et la chromatine eliminee du noyau les impregne seidement» (p. 536). De meine, une etude approfondie des rapports de ces formations avec les chromidies des Protozoaires a ete falte par Ruzicka (1907) (p. 577 ä 604), oü on trouvera une discussion de la theorie du dualisme ehroma- tique, de meine que dans Chatton (1910) Ql 306—315) et Dobell (1909) (p. 279—319). Je me bornerai ä indiquer que je n’ai jamais observe de chromidies paraissant prendre directement naissance dans le noyau, sous forme d’aspects semblables ä la figure 20 de Goldschmidt (1905) oü ä la figure 38 de Tischler (1906 a). Dans tous les cas les chondriosomes paraissent etre entierement independants dans le plasma et depourvus de toute attache nucleaire. Duesberg et Hoven (1910) n’ont pas non plus vu d’apparences de ce genre, pas plus que Lewitsky (1911). Inversement A. Romieu (1911), dans une note preliminaire, se declare partisan, d’ail- leins sans donner d’arguments, de l’origine nucleaire des mitochondries. Beer (1911) penche dans le meme sens au sujet des filaments chromidiaux des cellules-tapetes de Ipomcea, qu’il a trouvees principalement reparties ä la peripherie des noyaux. Un mode special de formation de ces chromidies a ete decrit par Beer (1905). Voici comment cet auteur explique la formation de ces filaments, c-hez CEnotliera biennis et CE. longiflora : “The nuclear mem- brane, which stains very deeply, becomes ruptured and shredded out into a group of fibres or narrow laminae whilst the nucleolus can also, in many instances, be seen to resolve itself into a coarse fibre” (p. 304). Mais ce mode de formation extremement bizarre repose certainement sur des observations inexactes. En effet les formations observees par Beer chez CEnothera biennis et CE. longiflora sont certainement homologues de celles que Gates et Geerts ont vu dans d’autres especes de ce meme genre, et de celles qui ont et6 mises en evidence dans les niemes cellules, chez d’autres plantes. Et ceci rend plus que vraisemblable que partout ces formations ont la meme origine. Or le fait que chez l’Hellebore, oü les cellules-tapetes demeurent toujours uninucI66es, ces formations apparaissent Recherclies sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 699 tres tot, et dans toutes les cellules sans exceptions, prouve bien que Beek a commis une erreur. II a sans doute 6t6 trompe par l’aspect ondiücux des filaments, qu’il a pris pour des sections de membranes nuclßaires. Au sujet de l’origine de ces formations chromidiales, je ferai encore les remarques suivantes: 1. Des le debut de la vic des cellules-nourricieres, des leur formation pomTais-je dire, leur plasma retient avec intensitö les colorants de la chromatine: safranine, violet de gentiane, hematoxylinc (et c’est lä la plus grande difficultc que l’on rencontre lorsqu’on veut colorer ces cellules par la methode triple de Flemming). Cette affinite ne fait que s’accen- tuer ä mesiu'e que Involution avaiice, et dans certaines plantes meme (en particulier l’Asphodele), le plasma retient ä un moment donn6 la laque d’hematoxyline avec autant d’intensite que la chromatine, ce qui rend extremement aleatoire la differenciation. Cette affinite peut s’ex- pliquer de deux manieres : ou bien en admettant que de la chromatine s’echappe du noyau et impregne le protoplasme; — ou bien en supposant qu’il existe dans celui-ci une substance qui fixe les memes colorants que la chromatine, et qui elle-meme peut provenir du noyau ou s’etre form6e sur place. Cette affinite tres grande du plasma pour les colorants parait etre un fait general dans les cellules qui vont degenerer: Tischler (1906b) par exemple la Signale dans la cellule-mere du sac embryonnaire d’un hybride de Bryoue. Ici encore, comme dans les cellules-tapetes, les premiers in- dices de la mort prochaine apparaissent, non pas dans le noyau, mais dans le protoplasme. 2. Les formations chromidiales apparaissent dans le protoplasme tres tot au cours de Involution, et avant que, dans aucune des plantes que j’ai 6tudiees, il ne se soit effectue aucun phenomene de pyknose ou de karyorrhexis qui indique une degenerescence profonde des noyaux. Par suite il n’en est pas ainsi comme chez Ribes, ou, d’apres Tischler (1906a), les formations chromidiales apparaissent seulement apres que des pheno- menes de degenerescence nucleaire et de lessivage chromatique ont com- mence ä se produire. De sorte que 2 hypotheses sont encore possibles: ou bien ces ehromidies sont formlos de chromatine, ou bien d’une substance qui se colore comme eile. On ne voit pas de relation nette entre le lessivage chromatique et l’abondance des filaments chromidiaux. 3. Les relations que les ehromidies offrent avec le plasma apparais- sent sous des jours variables, suivant le degre de la differenciation des preparations (colorees ä Fhematoxyline ferrique). Dans des pröparations tres differenciees, dans lesquelles le plasma est entierement decolore, celui-ci 700 Jean Bonnet a une structure tres finement fibrillaire, presque granuleuse, et les filaments cliromidiaux apparaissent comme des sortes de boyaux qui seraient lardes dans la masse plasmique, situes ä son interieur, mais independants d’elle, et n’offriraient avec le plasma que des rapports de position, et pas de eontinuite (fig. 64). Au contraire, sur des preparations peu differenciees, dans lesquelles le cytoplasme a une tcinte bleutee tres appreciable, il apparait dans le plasma des fibrilles plus grosses, plus importantes ; le nombre des filaments cliromidiaux est lui-meme plus considerable, leurs dimensions plus variees, et les aspects que Ton observe alors suggerent cette opinion que les chro- midies ne sont que des parties renforcees, et impregnees d’une substance colorable, du reseau fibrillaire protoplasmique. II est donc necessaire, avant de pouvoir se prononcer d’une maniere certaine sur la nature chimique de ces formations et sur les relations qu’elles peuvent presenter avec le noyau, d’en faire une etude mierochi- mique. Ruzicka (1907) a dejä attire l’attention sur cette necessite. Un fait assez c-urieux est qu’on n’a pas pu deceler ces formations chromidiales dans les cellules-tapetes de toutes les plantes. Ainsi Tischler (1906b) n’a pas pu les mettre en evidence dans un bätard de Bryone, ni (1910) cliez Miräbilis Jalapa x tubiflora, pas plus que Winkler (1906) chez Wickstrcerräa. Cette absence des chromidies dans certaines plantes n’a d’ailleurs rien de surprenant. GoLDScmnDT (1904) n’a pas reussi ä retrouver dans les cellules epitheliales de l’intestin moyen de Ascaris megalocephala les formations chromidiales qui etaient si abondantes dans celles de Ascaris lumbricoides. Vejdovsky (1907), on l’a vu, n’a sans doute pas non plus eu affaire ä des differenciations homologues, chez Ascaris ensicaudata, et, puisque les diverses especes d’un meine genre se comportent si differemment ä un meme point de w, il n’est en rien etonnant que des variations comparables se trouvent, lorsqu’on etudie des plantes eloignees les unes des autres. Tischler (1906a) se demande si cc fait ne signifierait pas que »bei Bryonia die Bedeutung des Tapetums für den Stoffwechsel und die Ernährung des sporogenen Gewebes eine geringere als bei Ribcs und CEnothera ist ? « (p. 574). Cette vue me parait ex- tremement hypoth^tique. c) La dislocation du plasma. Pendant que le protoplasme subit les transformations que je viens d’etudier, la membrane se fragmente et disparait peu ä peu. Cette dis- Reclierches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 701 parition s’effectue d’abord ä la face interne des cellules-tapetes, au con- tact des cellules goniales, et d’une maniere tres irr6guliere, comme le montre la figure 17. Puis ces transformations s’etendent aux parois radiales, et, une fois celles-ci disparues, lcs cellules-tapetes sont intimement fusionnees les unes avec les autres, et leurs plasmas en continuite formen t une sorte de syncytium dans lequel sont epars des noyaux tres volumineux. Cet aspect est bien visible sur les figures 2 et 4 de mon pr6c6dent travail (1911 d). Puis le plasma se disloque, se liquefie en quelque sorte; et l’espece de gelee ä laquelle il donne naissance se repand entre les grains de pollen. Strasburger (1882) a Signale dans de nombreuses plantes des aspects de ce genre. Siu' les coupes, les grains de pollen apparaissent alors comme des grains remplissant des alveoles creusees dans une substance grisätre qui s’est glissee dans tous les interstices. Peu ä peu cette substance est digeree et disparait, et correlativement la membrane des grains de pollen se differencie. V. Considerations generales. En possession des resultats cpie nous a fournis l’etude de l’evolution des cellules-nourricieres, on peut essayer de repondre ä un certain nombre de questions generales qui se posent au sujet de la signification et de la valeur de ces cellules. La premiere est celle de la parente des cellules- tapetes et des cellules goniales. 1. Les cellules nourricieres sont-elles des cellules goniales? J’ai dejä dit dans Fintroduction que poiu- certains autem-s le tape- tum ne serait que l’assise la plus externe du massif des archespores. 11 se produirait dans ehaque löge pollinique des phenomenes cFadelphophagie, comparables ä ceux que Fon connait dans Fovaire de nombreux animaux, et par lesquels un certain nombre de cellules originairement predestinees dans un sens reproducteur se detournent de cette voie primitive pour servir uniquement ä nourrir celles qui continuent ä evoluer dans la direction normale. Certains auteurs, en particulier Rosexberg (1899) attacbent ä ce sujet une grande importance au synchronisme des mitoses des deux noyaux F2, car ils le rapprochent des deux mitoses homeotypiques, qui s’effec-tuent au meme moment et de maniere synchrone. Et ce paralle- lisme est encore accentue par ce fait que, ehez la plupart des Dicotvle- dones, les deux noyaux produits par la cinese lieterotypique ne sont pas separes Fun de l’autre par une membrane, de sorte que la cellule-mere 702 Jean Bonnet est ä ce moment binucleee ; et des cloisons cellulosiques ne se differencient entre les noyaux qu’une fois les cineses homeotypiques terminees. De plus, 011 connait des cas oü, apres la division hom6otypique, il ne se forme pas chez les Dicotylödones de membranes entre les 4 noyaux goniaux eontenus ä ce moment dans une meine masse plasmique, ce qui engendre des cellules quadrinucleees. Des cas de ce genre ont ete signales par Caxxon (1903) chez Gossypium, par Woycicki (1906) dans Larix sibirica et par Nejiec (1910) dans Larix dahurica traites par des narcoti- ques, par Tischler (1908) dans l’hybride Mirabilis Jalapa X M. tubiflora, par Rosexberg (1907) chez Hieracium excellens. Tischler (1908) a dejä rapproche ces apparences de celles qui se voient dans les cellules-tapetes. Si reellement cette maniere de von- avait de la valeur, eile fournirait un serieux argument en faveur de Torigine archesporiale des cellides- nourricieres. Mais en est-il ainsi? Je ne le pense pas, parce que le fait que, dans les cellules plurinucleees, les divers noyaux presentent une Evolution synchrone n’est pas le moins du monde caracteristique des sporo- cytes, mais est un caractere general des cellules polyenergides. Nemec (1904, 1910) etudiant les meines chloralis6es de diverses Augiospermes, le Pois en particulier, y voit des cellules binucleees, et jamais il n’a trouve meme un seul cas oü la ditüsion de ces deux noyaux ne s’effectuat pas simidtane- ment. Strasburger (1907) a verifie ces donnees. Il en est de meine dans les cellules plurinucleees des Euphorbiacees (Nemec 1910). Et cependant ces cellules geantes contiennent jusqu’ä 16 noyaux. De meine Brächet (1910) observe que, dans les ceufs de Rana jusca dans lesquels ont penetre de 4 ä 10 spermatozoides (polyspermie experimentale) l’un d’eux se fusionne avec le pronueleus femelle, et tous les noyaux ainsi presents dans le cytoplasme ovulaire se dmsent syn- chroniquement. Kostaxecki (1908) observe aussi un pareil synchronisme dans la division des noyaux des blastomeres, dans Pceuf parthenogenetique de Maetra. De nombreux autres cas de ce genre pourraient etre rapportes. Pourtant il ne faudrait pas non plus gen^raliser outre mesure, car ce synchronisme souffre des exceptions. Par exemple, dans les laticiferes des Euphorbiacees (Xemec 1910), les noyaux ne se divisent pas simultane- ment. Un ou deux noyaux entrent en division ä une certaine distance (0,3 — 0,6 mm) du point vegetatif, et ä partir de ce point d’ebranlement Poscillation mitotique se propage dans les deux sens, ä la fois acropete et basipete. Il en est de meme dans les parois protoplasmiques du sac embryon- naire, lors de la formation de l’endosperme. Et ici trois cas differents se rencontrent: Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du poUen, etc. 703 1. Les noyaux commencent ä se diviser ä l’extremite micropylaire du sac embryonnaire, et de lä le processus mitotique s’etend comrae une vague jusqu’au pole antipodal, de sorte qu’on trouve dans un tel sac embryonnaire tous les episodes de la karyokinese se succedant dans l’ordre chronologique, des antipodes aux synergides (Strasburger 1880) (Fri- tillaria). 2. Dans Corydalis pumila (Nemec 1910), c’est Tin verse : le processus debute aux antipodes et finit aux synergides. 3. Dans Vicia Faba, d’apres Buscalioni (1898), les premieres divisions s’effectuent simultanement pour tous les noyaux («esplosioni cariocinetiche » de Buscalioni, p. 36). Puis le parallelisme des mitoses se localise en des plages limitees et irregulieres. II en est encore de meme dans les galles causees sur les racines de diverses plantes par des vers appartenant au genre Heterodera. Le Nema- tode amene la formation de cellules geantes renferment un grand nombre de noyaux (plus de 500 parfois chez Vitis gongylodes ); or ces noyaux ne se di- visent pas synchroniquemcnt. On trouve, dans une meme cellule et ä un meme instant, par exemple des noyaux quiescents et des m6tacineses. Cependant remarquons que dans tous les cas oü il n’y a pas synchro- nisme.on a ä faire ä des masses de plasma tres volumineuses et tres eten- dues (tubes laticiferes, parois d’un sac embryonnaire, cellules geantes). Au contraire, dans tous les cas oü plusieurs noyaux se trouvent reunis dans un espace relativement restreint, le synchronisme est parfait. Comme le fait remarquer Strasburger (1909), le synchronisme se rßalise donc dans les cellules »deren Größe nicht gewisse Grenzen überschreitet« (p. 55). Je ne connais que de rares exceptions ä cette loi : Tischler (1908) represente (fig. 58) chez Potentilla Taberncemontani x P. rubens, une dyade dans laquelle un des noyaux est en voie de division, l’autre etant encore au repos. De meme Huss (1906) figure dans les antipodes de diverses Angiospermes [Caltha palustris (fig. 9), Clematis Atragene (fig. 66), Anemone Pulsatilla (fig. 57)] plusieurs noyaux dont certains sont au repos et d’autres en voie de division. — Or on ne saurait songer ä expliquer le synchronisme de la division des noyaux dans les petites cellules par l’egalite d’äge et la similitude de l’evolution de ces noyaux, puisque, lorsque 2 noyaux-fils issus d’une mitose sont separes par une membrane, il arrive tres frequemment que, quoique suivant une Evolution parallele, ils ne se divisent plus exactement au meme moment. Par consßquent la raison de ce synchronisme doit etre cherchee dans ce fait que les noyaux sont plonges dans une meme masse de cytoplasme. Mais alors corhment se fait-il que dans les petites Archiv f. Zellforschung. VII. 46 704 Jean Bonnet cellules il y ait synekronisme, et pas dans les grandes? II faut sans doute songer ä des differences qualitatives dans le plasma aux divers points de la masse cytoplasmique envisagee, differences qui ne sauraient dans de petites cellules etre assez considerables pour entrainer des differences dans le mode de vie des noyaux. Quoi qu’il en soit, le fait que, dans les cellules-nourrieieres, de meme que dans les sporocytes, les divisions des divers noyaux contenus dans une meme masse plasmique marchent simultanement ne saurait etre considere comme tenant ä une propriete späciale des cellules goniales, puisque le meine synekronisme se retrouve tout aussi parfait et aussi accuse dans des cellules indiscutablement somatiques par leur origine et par leurs destinees. Et cec-i me semble devoir fake repousser definitivement l’idee de Rosenberg, que le synekronisme mitotique des deux noyaux F2 des eellules-tapetes serait un »Erblickkeitsphänomen«. Rosenberg (1899) invoque encore d’autres faits en favem de son idee de la parente etroite des cellules-nourrieieres et des cellules meres du pollen. En premier lieu, il n’a jamais observe, dit-il, plus de quatre noyaux dans les cellules-nourrieieres de Drosera ; or ce nombre est exactement le meme que celui des noyaux qui dans les cas ordinaires sont issus de la division du noyau de chaque microsporocyte. Et c’est lä une colncidence au moins remarquable. Dans les espeees que j’ai etudiees, je dois ehre que je n’ai que tres rarement observe dans les eellules-tapetes plus de 4 noyaux (Ex. : Cobcea ). Mais, dans le Yucca, le Fuchsia, la Belladone, etc., la formation de 4 noyaux dans chaque cellide etait une regle. Et, dans les cas ( Cobcea ) oü ä un äge avance de la cellule on en trouve plus de quatre, on peut mettre eette partieularite au c-ompte des irregularites dejä etudiees dans les mitoses et la reconstruction des noyaux. De meme Tischler (1908) figure 4 noyaux (fig. 107a) dans une eellule-tapete de Syringa. D’autres auteurs cependant ont trouve dans des cellules-nourrieieres un nombre tres considerable de noyaux. Par exemple Tischler (1906a) a vu dans Ribes intermedium se former un tres grand nombre de noyaux; mais il est vrai que ces noyaux multiples prenaient naissance, d’apres l’auteur, par amitose et bomgeonnement aux depens de 4 noyaux F3, produits par mitoses conjuguees, et que durant un tres long temps chaque cellule nourriciere persistait ainsi avec 4 noyaux, pas plus, pas moins: — et c’est lä encore une apparence remarquable, propre ä attirer l’attention sur ce nombre 4. Recherches sui l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 705 Mais, en 1908, le merne auteur decrit dans les cellules-nourricieres . avancees en äge de Mirdbilis Jalapa x M. tubiflora un nombre tres con- siderable de noyaux (on en voit 11 dans la figure 33), issus, dit-il, par bourgeonnement, de deux noyaux F2. Ici donc, si ces observations sont completes, il n’y aurait pas de mitoses conjuguees des deux noyaux F2, et pas de stade de longue duree ä 4 noyaux. Chez Hepatica, Coulter (1898) a trouve de meine dans cliaque cellule-nourriciere de 6 ä 13 noyaux. Inversement, Lagerberg (1909), chez Adoxa, n’a jamais observe plus de deux noyaux dans cliaque cellule-tapete : »Bei Adoxa habe ich nie mehr als 2 Kerne in diesen Zellen beobachtet. « De meme Merrell (1900) ne dessine que 2 noyaux dans chacune des cellules-nourricieres de Sil- phium ; et Lubdienko et Maige (1907) disent aussi n'en avoir observe que deux dans celles de Nympkcea alba. Enfin je n’en ai jamais observe qu’un seul dans celles de Helleborus viridis. Ainsi donc, dans beaucoup de cas, les cellules-tapetes presentent, souvent d’une maniere definitive, mais toujoms assez durable pour qu’elle apparaisse connne douee d’une certaine importance et d’une certaine signification, quatre noyaux. Les cas oü ce nombre est depasse ulterieure- ment s’expliquent pai’ des phenomenes seeondaires greffes sui' les donnees premieres. La formation aux depens de ces 4 noyaux F3 d’un nombre plus ou moins considerable de vesicules nucleaires n’a pas plus d’importance que les irregularites mitotiques que l’on observe presque ä l’etat de regle dans les cellules-tapetes. Les cas oü jamais quatre noyaux ne naissent dans une cellule donnee sont plus importants, car, si reellement les cellides-tapetes sont des cellides goniales somatisöes, il y a lä une grande modification par rapport aux processus originels, et qui parait ä premiere vue difficilement explicable. Cependant la difficulte n’est peut-etre point aussi grande qu’elle le parait de prime abord. En premier lieu il est des plantes chez qui il ne nait occasionnelle- ment que 2 mierospores aux depens d’une cellule-mere : Convallaria multi- jlora, Aconitum Napellus, Asparagus officinalis, etc. (voir Coulter et Chamberlain, 1903, p. 125). En deuxieme lieu, les etudes encore trop peu nombreuses faites sur les hybrides vegetaux ont montre qu’une des prineipales causes de la sterilitü du pollen et des irregularites si variees et si nombreuses que l’on observe dans leur microsporog6nese tient ä un »Yegetativwerden« (Juel) des microsporocytes. Et cette »somatisation« se traduit, comme je Fai Signale au cours des pages precedentes, par des apparences tout ä fait semblables ä celles que j’ai observöes dans les cellules-nourricieres: mitoses 46* 706 Jean Bonnet anormales, affinite tres grande du protoplasme pour les colorants, non- formation de membranes entre les noyaux, defonnations et degönerescence des noyaux, vacuolisation du plasma, etc. Ces analogies tres grandes entre les microsporocytes des hybrides steriles et les cellules-tapetes ont frappe plusieurs auteurs (Juel, Gates, Tischler). Or Tischler (1908) a observß, chez Mirabilis Jalapa x M. tubiflora, que »recht häufig bemerkt man in einer Mutterzellmembran nicht vier, sondern nur zwei Zellen; die Kerne sind somit hier nicht mehr in die homöotype Mitose getreten, sondern haben sich nach der ersten Teilung in einen Ruhezustand begeben« (p. 47). Et on peut specialement rap- procher ce cas de celui des cellules-tapetes de VAdoxa et de Nymphcea. Dans Gossypium barbadense x G. herbaceum, d’apres Cannon (1903), la degenerescence des cellules-meres du pollen commence durant les stades presynaptiques ; ceci fournit une transition vers les cas oü ces cellules-meres ne se diviseraient meine pas, cas qui a 6te observß par Juel chez Syringa Rothomagensis, et par Tischler (1908) chez Poten- tilla Taberncemontani x P. rubens, — et, d’une maniere plus proche encore des cellules-tapetes, chez Syringa chinensis, oü les cellules-meres ne se divisent pas, mais ne degenerent pas immediatement. Et l’analogie avec le cas des cellules-nourricieres de l’Hellebore est frappante. Ainsi donc le fait que dans certaines plantes les cellules-nourricieres ne deviennent pas quadrinucleees n’est pas une dif ficulte ; au contraire meme, on pourrait dire qu’il fournit un tres fort argument en faveur de l’origine goniale de ces cellules, par suite des rapprochements tres frappants et tres etroits que l’on peut facilement etablir avec les apparenccs que presenten t les microsporocytes «somatises» des hybrides steriles. Une troisieme raison qu’invoque Rosenberg (1899) en faveur de la parente des cellules-nourricieres et des cellules-meres du pollen, est que, d’apres lui, chez Drosera, les deux periodes mitotiques successives qui rendent quadrinucleee chaque cellule-nourriciere s’effectucnt äpeu pres dans le meme temps que les deux divisions allotypiques, »so daß vier Kerne in den Tapetenzellen auftreten, etwa dann wenn die Tochterkerne des zweiten Teilungsschritts der Pollenmutterzellen fertig gebildet sind. « Une pareille coincidence a ete observee par Mottier (1897) chez Podophyllum, car on y observe, »besonders wenn die Pollenmutterzellen sich teilen, fast immer auch sich teilende Kerne in einzelnen Tapetenzellen« (p. 36). Cette coincidence ne s’est pas retrouvee dans les exemples que j’ai etudies, et, fait remarquable, les cineses des noyaux-tapetes m’ont paru toujours en avance sur celles des microsporocytes. Ainsi, dans la figure 6, Reell erches sur Involution des cellules-nourricieres du polleu, etc. 707 relative au Fuchsia, presque toutes les cellules ont plus d’un noyau; plusieurs en montrent quatre, et cependant la division hßtßrotypique n’est pas encore effectuße. Dans la figure 12, relative encore au Fuchsia, deux cellules montrent chacune quatre noyaux, et cependant cette figure a 6te prise dans une anthere oü les cellules-meres etaient encore au strepsinema. Dans la figure 5, relative au Yucca , la plupart des cellules ont deux noyaux, et ici encore les cellules-meres definitives n'ont pas atteint le synapsis. De meine dans la Belladone, dans l’Asphodele, etc. De meme, encore, d’apres Gates (1907) chez CEnothera lata. Dans cette plante, durant le stade quiescent des noyaux des microsporocytes, les cellules- tapetes sont uninucleees; mais, durant les premiers stades prßsynaptiques, le noyau de chacune d’elles se divise mitotiquement, et durant quelque temps les cellules-nourricieres demeurent binueleßes. Ces faits ne sont pas en accord avec ceux que Signale Rosenberg, et par consequent la coüncidence qu’il a observee dans le Drosera doit etre considöree comme fortuite, et ne saurait etre consider6e comme empreinte d’une grande signification. Remarquons d’ailleurs que, meme chez Drosera, ce synchronisme n’est pas parfait, puisque Rosenberg dit que la premiere division mitotique des noyaux-tapetes a lieu alors que »die Pollenmutterzellen bereits gebildet sind, sich aber noch nicht zu teilen begonnen haben« (p. 102). Enfin une derniere remarque que je ferai au sujet de ces mitoses est qu’elles ne possedent pas du tout, dans l’ensemble des diverses cellules- nourricieres d’un meme sac pollinique, ni meme ä un niveau donnö de ce sac, le synchronisme si remarquable qui est une loi generale pour les cellules- meres du pollen. Tandis que, dans un sac pollinique donnß, celles-ci sont toujours toutes en synapsis, ou toutes ä la metaphase I, ou toutes ä l’ana- phase II, par exemple, on observe au meme instant et dans la meme coupe des cellules-tapetes ä 1, 2 ou 4 noyaux, des noyaux en division, d’autres au repos, etc. Mais ä ce propos il faut signaler deux observations tres remarquables: 1. Gates (1907), Signale, que, chez CEnothera lata, “this first nu- clear division in the tapetal cells may take place almost simultane ously throughout a loculus, so that many mitotic figures in various stages are often found in the same section” (p. 85). 2. Tischler (1906b), dans l’hybride Bryonia alba Q x Bryonia dioica ö\ observe (note de la p. 86), que les divisions des sporocytes ne s’effectuent plus synchroniquement dans un meme sac pollinique. »So 708 Jean Bonnet konnten selbst noch Kerne der Pollenmutterzellen gefunden werden, die sich erst zur I. Mitose anschickten, während andre schon beide Tetraden- teilungen vollendet hatten.« Et parallelement cet hybride etait sterile. Le rapprochement de ces deux observations, surtout si on les compare avec ce que j’ai dejä dit sur les hybrides vegetaux steriles et les irregularites de lern- micro- sporogenese, ne laisse pas que d’etre suggestif. II serait d’une grande importance au point de vue de la question de l’origine premiere des cellules-tapetes, et d’un interet considerable pour la cytologie generale, de retrouver dans ces cellules des aspects qui se realisent normalement dans les cell ules-m eres du pollen, par exemple le phenomene du synapsis. J’ai effectu6 ä ce sujet de longues recherches, pour tächer de deceler ce phenomene, ne füt-ce qu’ä l’etat de traces, mais je n’ai dans aucun cas reussi ä trouver quelque apparence de ce genre1). Ainsi donc l’etude des noyaux-tapetes et des mitoses auxquelles ils donnent naissance nous a fourni des arguments troublants en faveur de l’origine archesporiale des cellules-nourricieres, et ces arguments sont, on Fa vu, particulierement tir6s de la comparaison de ces cellules avec les microsporocytes somatises des hybrides partiellement ou totalement steriles. Mais une raison decisive au sujet de la parente des cellules goniales et des cellules du tapetuni nous sera fournie par l’etude de certains modes de differenciation de ce tissu. J’ai dit que d’une maniere extremement generale le tapetum se differencie aux depens des parois de l’anthere, par une cloison tangentielle qui se forme apres l’individualisation des archespores, et dans ce cas la question de la parente des cellules-tapetes et des cellules goniales revient ä savoir si cette eouche cellulaire n’evoluait pas eile aussi originaire- ment dans le sens reproducteur. Or cette question est singulierement ec-lairee par certains processus spec-iaux de differenciation du tapetum. Laissant de cote un certain !) Cependant, et contrairement ä ce que pense Nemec (1910) (p. 493), on connait des phenomenes de contraction synaptique dans des cellules indiscutablement somatiques : Lagerberg (1909) figure (fig. 11, p. 53) des synapsis indiscutables dans le tissu conduc- teur du style de Adoxa moschatellma ; — et Rosenberg (1909) dans les tissus somatiques d’une antMre de Drosera obovata, sous l’influence de la piqüre d’un insecte (p. 47). Recherches sur l’evolution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 709 nombre d’observations douteuses ou peu precises, je m’en tiendrai aux recherches de Rosenberg (1901) sur Zostera marina. Dans cette plante les archespores sont tres allongees et tres ßtroites, disposßes obliquenient par rapport aux parois du sac pollinique. Or on constate que beaucoup, sinon toutes, separent ä leurs extremites de petites cellules tres courtes, presque isodiametriques, »die deutlich zeigen, daß sie durch Abspaltung von den längeren Zellen entstanden sind.« Or »diese Zellen sind die Tapetenzellen, die also hier dem Archespor angehören« (voir fig. 1 de Rosenberg). A la suite de la discussion precedente, deux hypotheses sont permises : 1. Les cellules-nourricieres sont reellement des archespores somatisßes, cette origine demeurant bien visible dans Zostera , mais etant masquee dans la tres grande majoritö des cas par l’ordre des cloisonnements ; 2. ou, comme le pensent Coulter et Chamberlain (1903): “The tapetum has no definite boundary or origin, but results from pressing into special physiological Service the sterile cells, of whatever origin, contiguous to the sporogenous tissue” (p. 36). A la suite des resultats que m’a fournis la premiere partie de cette discussion, relative ä des tapetums differencies aux depens des parois de l’anthere, je pencherais plutöt en faveur de la premiere hypo- these. 2. Quelques remarques. Apres avoir etabli les relations qui paraissent exister entre les cellules- tapetes et les cellules archesporiales, on pourrait c-hercher ä elargir enc-ore le champ des comparaisons, et tenter d’analyser les ressemblances et les diff6rences qui existent entre le tapetum et des Organes de fonctions analogues. C’est ainsi que la recherche des analogies que les cellules- nourricieres peuvent presenter avec les cellules des follicules ovariens, — particulierement dans les cas d’adelphophagie — , et avec les cellules secretrices bien differencißes serait particulierement interessante. Je ne me livrerai pas cependant ä ces comparaisons, car la base d’observations ne me parait pas enc-ore suffisamment etendue pour les faire fructueuses et solidement etablies. Pour que ces comparaisons aient une reelle valeur, il faut elargir et approfondir encore la connaissance des phenomenes. Nous avons vu que d§jä les quelques plantes que j’ai etudiöes montrent des differences sensibles au point de vue de l’evolution des tapetums: tapetes devenant multinuclees de Colcea, tapetes redeve- nant uninucl^es de Datura , tapetes demeurant constamment uninucleGs 710 Jean Bonnet de FHell6bore; — tapetes sans formations intracytoplasmiques differen- ciees de Wickstrcemia et de Mirabilis ; — tapetes ä ergastoplasme de Cdbcea scandens ; — tapetes ä chromidies du DcUura, de l’Hellßbore; — tapetes plus ou moins vacuolises, etc. De nouvelles rec-herches accroitrout sans doute encore le nombre de ces variations, mais aussi feront connaitre des types intermediaires, et permettront sans doute de distinguer quelques Schemas fondamentaux autour desquels on pourra grouper les cas etudies. D’autre part il convient d’etudier en detail les tapetes secreteurs des Pteridophytes, et d’y rechercher des images analogues ä celles que Fon connait dans les cellules secretrices et glandidaires typiques. Alors seidement on pourra rechercher les analogies, voir quell es sont les particularites de la phvsiologie des cellules-tapetes que Fon peut rapporter ä leur fonctionnement comme cellules glandulaires, et ä quoi on doit attribuer leur etat polynuclee et les karyogamies consecutives. Je signalerai cependant, tres brievement d’ailleurs, Fanalogie ex- tremement precise qui existe entre Fevolution des cellules noumcieres du pollen et celle des antipodes des sacs embryonnaires des Angio- spermes. Les details des phenomenes qui se produisent dans ces anti- podes nous sont assez bien connus, en particulier depuis le travail de Huss (1906), travail dans lequel on trouvera la bibhographie complete de la question. Cela m’entrainerait trop loin que d’etudier dans le detail les ressemblances tres grandes entre les processus que lui et d’autres auteurs ont mis en evidence dans ces antipodes, une fois que la fecondation a ete effectuee et durant les premiers temps du developpement de Fembryon,* avec ceux qui se produisent dans les cel- lules-nourricieres du pollen; elles apparaissent d’ailleurs nettement en confrontant son memoire et le mien; mais, en ce qui concerne les modifications de Fappareil nucleaire, le paralleiisme cst tres grand (multi- plication des noyaux dans chaque cellule antipode, cette multiplication se faisant par voie karyokinetique, — mitoses anormales — , fusions nucleaii'es et noyaux de formes in-egulieres). Ceci n’a d’ailleurs rien que de tres naturel, car les fonctions physiologiques des cellules-tapetes et des antipodes sont tres comparables. VI. Resume. 1. Les noyaux des cellules nourricieres ont des le debut de Fevolution de celles-ci une structure assez differente de celle des noyaux des cellules somatiques ordinaires, — structure caracterisee essentiellement par le nombre et la grande taille des nucleoles, et par l’abondance de la chromatine. Recherches sur Involution des cellules-noumcieres du pollen, etc. 711 2. Dans la plupart des plantes (sauf l’Heliebore), les cellules nourri- cieres deviennent plurinucieees, et cette multiplication des noyaux s’ef- fectue de la maniere suivante: a) le noyau primitif se divise par mitose en 2 noyaux F2; b) ceux-ci, dans la plupart des plantes (exceptions: Nymphcea, Adoxa, Silphium ) se divisent ä leur tour, et toujours synchroniquement, en engendrant 4 noyaux F3; c) ces 4 noyaux F3 ne paraissent plus se diviser mitotiquement. 3. Au cours de ces diverses karyokineses, il peut apparaitre des irregularitfe d’ordre et de nature variables, mais tendant ä engendrer des noyaux de formes aberrantes (en sablier, en haltere, etc.). 4. Parallelement aux plienomenes de multiplication nucleaire, qui tendent ä rendre la cellule poly^nergide, se produit un processus inverse, qui tend ä centrer ä nouveau la cellule autour d’un noyau unique. Ces phenomenes de karyogamie se preparent par un rapprochement des noyaux et une concentration de la chromatine le long des surfaces de contact. Puis, apres fusion, de nouvelles modifications interviennent dans la re- partition de la chromatine, de maniere ä rendre au synkaryon son equilibre interne. Ces fusions peuvent s’effectuer entre deux ou plus de deux noyaux. 5. Les noyaux polyploides ainsi produits se divisent mitotiquement, et les mitoses sont naturellement hyperchromatiques ; de plus les chromo- somes presentent quelques variations de forme par rapport aux chromo- somes somatiques ordinaires. 6. Ces mitoses peuvent etre suivies de karyogamies entre les noyaux auxquels elles donnent naissance, et ce processus plusieurs fois r6p§t6 engendre des synkaryons de valence tres elevee. 7. A mesme que la valence des synkaryons augmente, il semble que les mitoses qu’ils produisent tendent ä devenir de plus en plus irregidieres, cette irrögularite consistant en une repartition des chromosomes, ä la telophase, non pas en un seul noyau ä chaque pole, mais en plusieurs petites v6sicules communiquant plus ou moins largement entre elles. 8. Les phenomenes d’amitose ne paraissent pas exister dans les cellules nourricieres. Toutes les apparences qu’on lern a attribuees s’ex- pliquent par des irregularites mitotiques et des fusions nucleah'es. 9. Dans quelques cas les karyogamies l’emportent siir les divisions mitotiques et les irregularites qu’elles presentent, et finalement rendent ä la cellule ägee son etat uninuciee ( Datura , Jusquiame). Dans d’autres cas c’est le contraire qui a lieu ( Cobcea ). 712 Jean Bonnet 10. Dans le plasma des cellules nourricieres se produisent paral- lelement des variations: a) le plasma se vacuolise fortement; b) il retient avec une intensite sans cesse croissante les colorants basiques ; c) il y apparait des formations filamenteuses qui fixent la laque ferrique d’hematoxyline. Les unes sont de l’ergastoplasme ; les autres des diffürenciations chromidiales, qui paraissent devoir etre rapproch6es, non pas des chondriosomes, mais du chromidium de V Ascaris. 11. Les cellules nourricieres paraissent etre des cellules archespo- riales redevenues vegetatives. Elles offrent des analogies completes avec les microsporocytes abortifs des hybrides steriles. 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Über die Entwicklung der Sexualorgane bei einem sterilen Bryonia- Bastard. Berichte D. Bot. Gesell. XXIV. 118. 1908. Zellstudien an sterilen Bastardpflanzen. Arch. f. Zellf. I. 119. 1910. Untersuchungen über die Entwicklung des Bananenpollens. I. Arch. f. Zellf. V. 120. Tönniges, C. 1901. Beiträge zur Spermatogenese und Oogenese der Myriopoden. Zeitschr. f. wiss. Zoologie. LXXI. 121. Van Tieghem, P. 1891. Traite de Botanique. Paris. 122. Valle P. Della. 1909. L’organizzazione della cromatina studiata mediante il numero dei cromosomi. Archivio zoologico. IV. 123. Vejdovsky, F. 1907. Neue Untersuchungen über die Reifung und die Be- fruchtung. Kgl. böhm. Gesell, d. Wiss. Prag. 124. Voss, H. von. 1910. Beitrag zur Kenntnis der Eireifung bei den Acanthocephalen. Arch. f. Zellf. V. 125. Wasielewski, W. von. 1903. Theoretische und experimentelle Beiträge zur Kenntnis der Amitose. Jahrb. wiss. Bot. XXXVIII. 718 Jean Bonnet 126. Wilson, E. B. 1901. Experimental Studies in Cytology. I. 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Les combinaisons optiques sont indiquees par deux chiffres, relatifs, le premier ä l’objectif, le deuxieme ä l’oculaire: 1. Objectifs 8 = objectif apocbrom. 8 mm. Zeiss, 3 = objectif apochrom. 3 mm. imm. homog. Zeiss, 2 = objectif apocbrom. 2 mm. imm. bomog. Leitz, 1,5 = objectif apoclirom. 1,5 mm imm. homog. Zeiss. 2. Les chiffres relatifs aux oculaires indiquent les numeros des oculaires compensa- teurs de Zeiss. Tirage du tube : 160 mm. pour les objectifs Zeiss, 170 mm. pour les objectifs Leitz. A l’impression, les figures ont toutes ete reduites de moitie; les grossissements reels des figures sont par suite les suivants: 8 x 8 = 160 environ 3 x 4 = 240 » 3 xl2 = 625 » 3 x 18 = 900 » 2 x 8 = 750 » 2 xl8 = 1300 » 1,5 x 4 = 450 » 1,5 x 8 = 950 » 1,5 xl2 = 1225 » 1,5 x 18 = 1750 » Les figures la k 17 sont inserees dans le texte ; les figures 18 a ä 114 forment les planches. Les legendes des figures la ä 17 sont inscrites au-dessous de chacune d’elles. Recherches sux l’&volution des cellules-nourricieres du pollen, etc. 719 Fig. 18. Fuchsia. Mitoses conjuguees des deux noyaux F2. • 18a prophase. 3x18. 18 b metacinese. 3x18. 18 c anaphase. 3x18. 18 d telophase. 3 x 18. Fig. 19. Yucca gloriosa. 2 mitoses conjuguees, dont une hyperchromatique, avec variations de forme des chromosomes. 1,5 x 18. Fig. 20. Fuchsia. 2 mitoses conjuguees ä axes inclines l’un sur l’autre. 1,5 x 8. Fig. 21. Fuchsia. 2 anaphases conjuguees ä axes paralleles. 1,5 x 8. Fig. 22. Yucca gloriosa. 2 metacineses hyperchromatiques conjuguees, ä axes perpendiculaires. 1,5 x 18. Fig. 23. Atropa Belladona. 2 metacineses conjuguees ä axes perpendiculaires. Des granulations dans les champs polaires. 1,5x12. Fig. 24. Yucca gloriosa. Premiere mitose du noyau d’une cellule-nourriciere. Fuseau diarche-apolaixe. 1,5x12. Fig. 25. Fuchsia. Fig. 26. Fuchsia. Fig. 27. Fuchsia. Fig. 28. Fuchsia. Fig. 29. Fuchsia. plasme. 1,5x12. Fig. 30 a. Fuchsia. Fig. 30 b. Fuchsia. Fig. 31. Fuchsia. Diaster anormal. Diaster anormal. Diaster anormal. Diaster anormal. Diaster anormal. 1,5x12. 1,5x18. 1,5x18. 1,5x12. Nombreuses granulations dans le proto- 1,5x12. Noyau en haltere en prophase. Diaster anormal. 1,5x12. Diaster anormal. A cote, tache noire irreguliere representant sans doute la coupe d’une cinese ä axe perpendiculaire sur celui de la premiere. 1,5 x 18. Fig. 32. Fuchsia. Diaster anormal (tassements polaires en forme d’anneau). 1,5x18. Fig. 33. Fuchsia. Fig. 34. Fuchsia. 1,5 x 8. Fig. 35. 1,5x18. Fig. 36 a, b, c. Yucca gloriosa. mitose quadripolaire. 1,5x12. Fig. 37. Atropa Belladona. Un noyau en forme de sablier. 1,5 x 18. Fig. 38. Yucca gloriosa. Deux noyaux tres rapproches avec accumulation de la chromatine le long des faces en regard. 3x12. Debüt d’une anaphase tres irreguliere. 1,5 x 12. Deux diasters conjugues tres anormaux, ä axes paralleles. Fuchsia. Deux anaphases conjuguees et ä axes inclines, tres anormales. Trois coupes optiques successives dans une Fig. 39. — Fig. 40. — Fig. 41. — Fig. 42. — des deux noyaux. Fig. 43. — Fig. 44. — Fig. 45. — Fig. 46. — Fig. 47. — Fig. 48. — Ibidem. Ibidem. Ibidem. Ibidem. 3x12. Ibidem. Ibidem. Ibidem. Ibidem. Ibidem. Ibidem. 3x12. 3x12. 3x12. Remarquer les ondulations semblables des faces en regard 3x12. 3x12. 3x12. 3x12. 3x12. 3x12. Archiv f. Zellforschung. VII. 47 720 Jean Bonnet Fig. 49. — Ibidem. 3 x 12. Fig. 50. — Ibidem. 3 x 12. Fig. 51. — Stade avance d’une karyogamie. Bandes chromatiques accumulees vers le centre de la ca vite du synkaryon. 1,5 x 12. Fig. 52. Yucca gloriosa. Debüt d’une karyogamie. Accolement des deux noyaux. 1,5x18. Fig. 53. Yucca gloriosa. Noyau irregulier. 1,5x12. Fig. 54 a, b, c. Yucca gloriosa. Trois coupes optiques successives dans un synkaryon en voie d’elaboration. 1,5 x 18. Fig. 55. Yucca gloriosa. Fin d’une karyogamie. Plus de concentration mediane de la cliromatine. Le synkaryon a encore une forme irreguliere. 1,5 x 12. Fig. 56. Yucca gloriosa. Le noyau spherique parait etre un synkaryon regularise. Au-dessus, une karyogamie en voie d’accomplissement. 1,5x12. Fig. 57. Yucca gloriosa. Karyogamie. 1,5x12. Fig. 58. Yucca gloriosa. Fin d’une karyogamie. Regularisation de la forme du synkaryon. 1,5x12. Fig. 59. Yucca gloriosa. Deux noyaux en voie de fusion, et un troisieme qui n’est sans doute pas un synkaryon comparable ä celui que donnera la fusion des deux autres noyaux, en egard ä son volume. 1,5x18. Fig. 60. Yucca gloriosa. Deux noyaux reunis par une trainee de cliromatine. 1,5x18. Fig. 61. Yucca gloriosa. Un synkaryon triple. 2 x 18. Fig. 62.« — Ibidem. La gamie est moins avancee. 2 x 18. Fig. 63. — Ibidem. Debüt de la gamie. 2 x 18. Fig. 64. — Un synkaryon double. Des filaments cbromidiaux dans le plasma. 2x18. Fig. 65. — Mitose normale. 3 x 12. Fig. 66. — Deux mitoses conjuguees byperchroinatiques. Fuseaux diarches- apolaires. 1,5 x 12. Fig. 67. — Gamie entre 2 plaques anapliasiques. 1,5x8. Fig. 68. Fuchsia. 3 noyaux; le median est un synkaryon. Les 3 noyaux sont en prophase. 1,5x12. Fig. 69. Fuchsia. Gamie entre 2 plaques anapliasiques de deux cineses ä axes obliques. 1,5 x 18. Fig. 70. Fuchsia. Gamie entre 2 mitoses tres anormales. 1,5x12. Fig. 71. Yucca gloriosa. Deux metacineses conjuguees, dont une tres hyper- cliromatique. 1,5x12. Fig. 72. Fuchsia. Spireme de forme irreguliere. 1,5x12. Fig. 73. Atropa Belladona. Cinese parallele ä Taxe longitudinal de la cellule. 1,5x8. Fig. 74. Fuchsia. Deux metacineses conjuguees, en vue polaire, de forme irreguliere. 1,5 x 12. Fig. 75. Yucca gloriosa. Trois metacineses conjuguees; la superieure au moins est hyperchromatique. 1,5 x 12. Fig. 76. Yucca gloriosa. Spireme d’un noyau tres polyplolde. Les megachromo- somes seuls sont indiques. 1,5x18. Fig. 77. Yucca gloriosa. Metacinese tres hyperchromatique. 67 inegachromo- somes. 1,5 x 18. Recherches sur l’evolution des cellules-nourriciöres du pollen, etc. 721 Deux coupes (faites par le rasoix du microtome) d’une Quelques cliromosomes de longueur plus considerable. Fig. 78 a et b. Fuchsia. metacinese hyperchromatique. 1,5x12. Fig. 79. Fuchsia. Une metacinese tres hyperchromatique. 1,5 x 18. Fig. 80. Hyoscyamus albus. Un noyau d’une cellule des meristemes ovariens. 1,5 x 12. Fig. 81. Hyoscyamus albus. Deux noyaux d’une cellule-nourriciere. 1,5x12. Fig. 82. Hyoscyamus albus. Ibidem. 1,5x12. Fig. 83 a. Fuchsia. Une anaphase ä plaques polaires obliques. 1,5x4. Fig. 83 b. Cobcea scandens. Mitose dans une je une cellule-nourriciere. Une granu- lation centrosomiforme. 1,5x12. Fig. 84. Fuchsia. Noyau en haltere. 2x8. Fuchsia. Deux noyaux irreguliers. 2x8. Yucca gloriosa. Chromosomes d’une metacinese d’une cellule-nourriciere. Fig. 85. Fig. 86. 1,5x12. Fig. 87. Fig. 88. Fig. 89. Fig. 90. Fig. 91. 1,5x18. Fig. 92. chromatiques. Yucca gloriosa. Ibidem. 1,5x18. Yucca gloriosa. Metaphase heterotypique. 1,5x12. Yucca gloriosa. Ibidem. 1,5 x 18. Asphodelus albus. Monaster dans une cellule-nourriciere. 1,5x12. Fuchsia. Metacinese hyperchromatique, montrant les megachromosomes. Karyogamie; remarquable symetrie de deux amas Yucca gloriosa. 1,5x18. Fig. 93. Hyoscyamus albus. Debüt d’une karyogamie. medianes de granules chromatiques. 1,5x12. Fig. 94. Hyoscyamus albus. Karyogamie. 1,5 x 12. Hyoscyamus albus. Atropa Belladona. Atropa Belladona. Deux series lineaires Noyau amoebolde. 1,5x8. Noyaux en haltere. 1,5x4. Noyau hypertrophie. Debüt de karyorrhexis. Fig. 95. Fig. 96. Fig. 97. 1,5x12. Fig. 98. Atropa Belladona. Dans une cellule, 2 noyaux en spiröme. Dansl’autre, plus de noyau ; le plasma est refoule contre la membrane par une enorme vacuole con- tenant des corps noirs. 1,5x12. Fig. 99. Atropa Belladona. Noyau trös vacuolise. Karyorrhexis. Des nucleoles intacts; des corps de degenerescence. 1,5x12. Fig. 100. Atropa Belladona. A droite, deux noyaux en voie de degenerescence englobes dans une vacuole. A gauche, il n’y a plus dans la vacuole que des corps de degenerescence. 1,5 x 8. Fig. 101. Atropa Belladona. Les noyaux sont en karyorrhexis. Un est encore intact; l’autre est digere par une vacuole, dans laquelle se trouvent des corps de de- generescence. 1,5 x 12. Atropa Belladona. Un noyau digere par une vacuole. 1,5x8. Hyoscyamus albus. Cellule des meristemes ovariens. Prochromosomes. 1,5 Fig. 102. Fig. 103. x 12. Fig. 105. Fig. 106. Hyoscyamus albus. Hyoscyamus albus. Noyau pyknomorphique. Ibidem. 1,5 x 12. 1,5x12. Fuchsia. Granulations noires. Formations en forme d’anneaux (leuco- plastes). 1,5 x 12. 47* 722 Jean Bonnet, Recherehes sur l’evolution des cellules-nourricieres, etc. Fig. 107. Fuchsia. Granulations noiies. Formations en forme d’anneaux. Filaments chromidiaux. 1,5x8. Fig. 108. Atropa Belladona. Noyau en spireme deforme par les vacuoles plasma- tiques. 1,5 x 12. Fig. 109. Atropa Belladona. Vacuolisation du piasma. Noyaux deformes. 1,5x4. Fig. 110. Atropa Belladona. Vacuolisation intense du cytoplasme. Noyaux deformes et mitoses. 1,5x4. Fig. 111. Yucca gloriosa. Formations en forme d’anneaux. Filaments chromi- diaux. 1,5x8. j Fig. 112. Yucca gloriosa. Etat plus jeune. Filaments chromidiaux plus petits. Des anneaux. 1,5x8. Fig. 113. Datura Stramonium. Vacuolisation du piasma. Formations chromi- diales. 1,5x8. Fig. 114. Cöbcea scandens. Cinese dans une archespore. Fuseau diarche apolaire. Granulations. 1,5 x 12. Druck von Breitkopf & Härtel in Leipzig. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Taf XXXIX. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Tcif. X .LI. 54 a. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. 54 c. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Bonnei. Archiv für Zellforschung. Bd. VII. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig. Archiv für Zellforschung. Bd. VII 100. Taf. XLIV. 103. 102. 101. Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig.