Nachweis der Chemilumineszenz spontaner und strahleninduzierter Peroxiradikale

Zusammenfassung Die Autoxydation einiger organischer Verbindungen wird von einer schwachen Chemilumineszenz begleitet, deren Intensität bei Zimmertemperatur in der Grö-ßenordnung von 10³ Photonen/cm³ s liegt. Diese kleinen Lichtmengen werden mit einer Apparatur zur ichtquantenzählung gemessen. Der Einfluß von Licht und ionisierender Strahlung sowie verschiedenen Chemikalien auf die autokatalytische Kettenreaktion bei der Oxydation von Estern ungesättigter Fettsäuren und damit auf den zeitlichen Verlauf der Lumineszenz läßt einige kinetische Aussagen über die untersuchten Systeme zu. Aus der Temperaturabhängigkeit der Lichtemission lassen sich Aktivierungsenergien berechnen, aus dem Spektrum können Angaben über Reaktionsenthalpien gewonnen werden. Die Versuchsergebnisse stützen die Hypothese strahleninduzierter freier Radikale und gleichzeitig die Gültigkeit des klassischen Mechanismus der Kettenreaktion im untersuchten Dosisleistungsbereich. Auf Möglichkeiten des neuen Meßverfahrens bei der Behandlung von Problemen in der Strahlenbiologie wird hingewiesen.     

Variationsbreite und Kulturkonstanz einer Rhodomycin bildenden Actinomycetenart

Zusammenfassung Verschiedene Einsporisolationen aus 7 verschiedenen Stämmen von Streptomyces purpurascens werden beschrieben. Ihre Rhodomycinbildung unter verschiedenen Bedingungen wurde gemessen und die Rhodomycinzusammensetzung bestimmt.Alle Stämme lassen sich entsprechend ihrer Herkunft in Gruppen einteilen.Der Einfluß der Vorkultur auf die Rhodomycinbildung der Nachkultur ist gering.Von einzelnen Stämmen werden die Varianten beschrieben. Mit Hilfe eines Plattentestes wurden die besten Rhodomycinbildner ausgelesen. Auf diese Weise konnten beträchtliche Ausbeutesteigerungen erzielt werden.Teilergebnis einer Dissertation der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Göttingen Untersuchungen an Rhodomycin bildenden Streptomyceten-Stämmen, Göttingen 1954.     

Untersuchungen über die löslichen Aminosäuren und Zucker von Grünalgen mit natürlichem und erhöhtem Vitamin B1-Gehalt

Zusammenfassung In Massenkulturen von Chlorella pyrenoidosa und mehreren anderen Grünalgen wurde in verschiedenen Entwicklungsstadien der Gehalt an löslichen Aminosäuren und Zuckern bestimmt und der Einfluß eines künstlich erhöhten Aneuringehaltes auf diese beiden Komponenten untersucht.Sowohl die Zusammensetzung der Nährlösung als auch der Aneurinzusatz hat Einfluß auf den Aminosäure- und Zuckergehalt der gebildeten Algenmasse.In den Aneurinkulturen ist eine für die einzelnen Algenarten, Kulturbedingungen und Entwicklungsstadien charakteristische Erhöhung des Aminosäure- und Zuckergehaltes zu beobachten.Die Ergebnisse werden unter dem Gesichtspunkt einer Beeinflussung des physiologischen Alters der Kulturen durch die Erhöhung des Aneurinspiegels in den Zellen diskutiert.Auszug aus einer Dissertation der Fakultät für Landwirtschaft und Gartenbau der T. H. München.     

Klimakammertherapie

Zusammenfassung Die Bezeichnung Klimakammer wird in steigendem Masse für die Unterdruckkammern gebraucht, was einer starken Einengung des Begriffs gleichkommt. Denn unter einer Klimakammer versteht man allgemein einen Raum, in welchem zu bestimmten Zwecken klimatische Bedingungen hergestellt werden, die in einem oder mehreren Klimafaktoren vom natürlichen Lokalklima abweichen. Aus der Fülle der Klimafaktoren wurden wegen der therapeutischen Bedeutung die Variationsmöglichkeiten des Luftkolloids und des Luftdrucks ausführlicher entsprechend dem derzeitigen Stande der Kenntnisse besprochen.Die Ausschaltung des Luftkolloids führt zu den allergenfreien Kammern Storm v. Leeuwens. Die zusätzliche Beimengung medikamentöser Schwebstoffe zur Raumluft ergibt Rauminhalatorien, von denen als Prototypen die Säurekammern, Ultraschallnebelkammern, Solenebelkammern und Dispneumotherapiekammern beschrieben wurden. Durch Erhöhung des Luftdrucks entstehen Ueberdruck- und durch Herabsetzung Unterdruckkammern. Die physiologischen Wirkungen der Luftdruckänderung und die bewährten Möglichkeiten im therapeutischen Einsatz werden auf Grund umfassender praktischer Erfahrungen dargestellt.An extensive English summary of this article will appear in November 1960 in the book published by S.W. Tromp: Weather, Climate and the Living Organism (An Introduction to medical Bioclimatology), Elsevier Publ. Co., Spuistraat 110, Amsterdam, Netherlands.Facharzt für physik. Medizin, Leiter des Instituts für medizinische Aerosol-Forschung und-Therapie, ärztlicher Leiter der Kurmittelhäuser in Bad Lippspringe, Westfalen, Deutschland.Meteorologe, Leiter der bioklimatischen Forschungsstelle in Bad Lippspringe, Westfalen, Deutschland.     

Rhythmische Erregungen in den optischen Zentren von Calliphora erythrocephala

Zusammenfassung Die rhythmischen Aktionspotentiale in den optischen Ganglien der Schmeißfliege (Calliphora erythrocephala) werden untersucht.Wird das Komplexauge von Calliphora belichtet, so können vom Ganglion opticum II schnelle, rhythmische Aktionspotentiale, 'Belichtungsrhythme , abgegriffen werden (Abb. 1). Sie treten im Bereich physiologischer Temperaturen und Lichtintensitäten stets und unabhängig von Schädigungen auf. Sie sind die einzige Form von Erregung, die zwischen dem retinalen Bereich und dem Cerebralganglion nachgewiesen werden kann. Die Belichtungsrhythmen zeigen gesetzmäßige Abhängigkeiten von den Reizgrößen. Es ist daher wahrscheinlich, daß sie in die Kausalkette der bei Belichtung des Auges ablaufenden zentralen Vorgänge eingeschaltet sind.Die optischen Ganglien werden mit einer Doppelmikroelektrode abgetastet. Da die Spannung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden in der Nähe der Spannungsquelle am größten sein muß, kann gezeigt werden, daß die Belichtungsrhythmen wahrscheinlich in der äußeren Körnerschicht des Ganglion opticum II entstehen (Abb. 14 und 15).Als Maß für die Größe der Belichtungsrhythmen wird die größte während einer Belichtung auftretende Amplitude gewählt, die 'Maximalamplitud ; sie hängt stetig und reproduzierbar von der Zahl belichteter Ommatidien, von der Lichtintensität und vom Adaptationszustand des Auges ab (Abb. 5, 6, 7, 8, 10, 11 und 12).Die Amplituden der Belichtungsrhythmen klingen bei längerer Belichtung allmählich ab (Helladaptation), (Abb. 1C, Abb. 5). Die Heiladaptationszeit ist der Maximalamplitude proportional (Abb. 6, 8, 9 und 10). Wird die Belichtung vor dem völligen Abklingen der Rhythmen unterbrochen, so werden sie durch den Aus-Effekt des Retinogramms gehemmt und brechen sofort und vollkommen ab (Abb. 1 D). Die Dunkeladaptation ist selbst nach vorangegangener Belichtung mit sehr hohen Lichtintensitäten nach spätestens einer Minute abgeschlossen (Abb. 6 und 7).Die Frequenz der Belichtungsrhythmen liegt zwischen 100 sec^–1 und 250 sec^–1, sie nimmt mit steigender Temperatur zu (Tabelle 1). Die Frequenz ist unabhängig von der Lichtintensität, vom Adaptationszustand d von der Zahl belichteter Ommatidien.Während der einzelnen Belichtung zeigen die Rhythmen ein verschieden starkes Schwanken der Amplitude, eine Amplitudenmodulation. Die Modulation hängt vom Präparat und vom Präparationszustand ab.Durch den Vergleich der verschiedenen Modulationstypen und durch gleichzeitige Ableitung an mehreren Stellen des Ganglions können die physikalischen Überlagerungsvorgänge untersucht werden. Die Einzelschwingungen physiologischer Einheiten überlagern sich am gemeinsamen Ableitwiderstand zwischen den Elektroden. Durch die Art der Überlagerung wird die Modulationsform bestimmt. Sie hängt im besonderen von der Frequenz und der Phasenlage der Einzelrhythmen und von physiologischen Synchronisationsvorgängen ab (Abb. 1, 2 und 16).Auch wenn ein Bereich der Retina gereizt wird, der nur wenige Sinneszellen umfaßt, treten Belichtungsrhythmen wie bei großen Reizflächen auf (Abb. 12). Deshalb wird die Möglichkeit diskutiert, daß bereits die kleinste physiologische Einheit im Ganglion mit rhythmischer Erregung antwortet, die in ihrer Amplitude, nicht aber in ihrer Frequenz vom Reiz abhängt.Herrn Prof. Dr. H. Autrum danke ich für das stete Interesse, das er den Untersuchungen entgegengebracht hat. Die Untersuchungen wurden zum Teil mit Apparaten durchgeführt, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung stellte.     

Elektrophysiologische Untersuchungen an den Ocellen von Calliphora

Zusammenfassung Aus dem Ocellus von Calliphora erythrocephala Meig. kann bei Belichtung ein Elektroretinogramm abgeleitet werden. Es besteht aus einem Eineffekt, der sich aus einer schnellen positiv gerichteten und einer langsameren negativ gerichteten Spannungsschwankung zusammensetzt, und einem negativ gerichteten Auseffekt. Während der Belichtung treten Belichtungsrhythmen auf.Die relativen Amplituden der einzelnen Spannungsschwankungen hängen von der Lage der differenten Elektrode ab.Bei jungen Tieren (3–9 Tage alt) treten neben den oben angeführten weitere Spannungsschwankungen auf, die beschrieben werden.Aus dem Ocellusnerven werden Impulse von Einzelfasern abgeleitet.Im Dunkeln ist eine stationäre Impulsfrequenz (etwa 40–70 Impulse/sec) vorhanden.Belichtung vermindert die Impulsfrequenz zunächst stark. Bei hinreichender Beleuchtungsstärke wird die Entladung vorübergehend vollkommen gehemmt (silent period). Nach einer Übergangszeit stellt sich eine neue, niedrigere stationäre Impulsfrequenz ein. Verdunklung wird mit einer Frequenzzunahme (Erregungsspitze) beantwortet. Hierauf geht die Frequenz langsam auf ein stationäres Niveau zurück, das höher liegt als das bei Belichtung. Die Übergangsfunktionen sind sowohl bei Belichtung als auch bei Verdunklung Exponentialfunktionen.Es werden zwei Impulstypen beschrieben, die sich in ihrem Erregungsverlauf quantitativ unterscheiden.Die Leistungsfähigkeit der Ocellen von Calliphora erythrocephala wird untersucht. Hierzu werden die Abhängigkeit des Elektroretinogramms und der Impulsfrequenz von der Reizdauer, der Reizintensität und von der Einwirkung von Flimmerlicht, Latenzzeiten und Adaptationsverlauf gemessen.Die Ocellen von Calliphora haben ein ebenso hohes zeitliches Auflösungsvermögen wie die Facettenaugen (Verschmelzungsfrequenz ungefähr 250 Lichtblitze/sec).Es werden 3 Möglichkeiten zur Charakterisierung der Verschmelzungsfrequenz aus der zeitlichen Verteilung der Nervenimpulse vorgeschlagen.Die Erregung im Ocellus steigt mit zunehmender Beleuchtungsstärke des Reizes.Während der phasische Anteil des Aus-Effektes im Ocellusnerven mit zunehmender Beleuchtungsstärke des Reizes ansteigt, ist die tonische Erregung gerade im Dunkeln am höchsten. Es wird auf die Möglichkeit hingewiesen, die Ocellen als Dunkelrezeptoren zu betrachten.Die Ocellen von Calliphora sind relativ schnell adaptierende Rezeptoren. Die Adaptation ist nach 30 sec nahezu beendet.Die Untersuchung des Adaptationsverlaufs am Ocellusnerven ergibt, daß die Empfindlichkeitsänderungen während der Hell und der Dunkeladaptation spiegelbildlich zu den Übergangsfunktionen verlaufen. Infolgedessen kann der Verlauf der Adaptation unmittelbar aus der Übergangsfunktion abgelesen werden.Die Impulsfrequenz nach einem Testreiz (Verdunklung) ist unabhängig vom Adaptationszustand.Dissertation der Naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität München. Für die Anregung und die Förderung der Untersuchungen danke ich Herrn Prof. Dr. H. Autrum.     

Beiträge zur Analyse der Wachstumsförderungen bei Einwirkung von Hemmstoffen auf Mikroorganismen im Diffusionstest

Zusammenfassung An der Förderung des Mikroorganismenwachstums am Rande der Hemmzone des Diffusionstestes können mehrere Faktoren beteiligt sein.Für Förderungen, die am Rande von Hemmzonen ohne Einwirkung von Hemmstoffen demonstriert werden können, wurde zur Unterscheidung vom Konzentrationseffekt der Hemmstoffe der Begriff Randwachstumseffekt geprägt und hierbei zwischen einem nährstoffbedingten Randwachstumseffekt (Randwachstumseffekt 1. Art) und einem solchen 2. Art unterschieden, der dadurch entsteht, daß autotoxische Hemmstoffe der Testorganismen aus dem Randbereich wegdiffundieren und der Testorganismus dort weniger unter der autotoxischen Wirkung zu leiden hat als in seinem hauptsächlichen Wachstumsbereich. Es kann angenommen werden, daß solche Randwachstumseffekte im Mikroorganismenreich weit verbreitet sind und sicher auch Anlaß waren, daß fälschlich auf Förderwirkungen unterschwelliger Hemmstoffkonzentrationen geschlossen wurde.Für Bacillus subtilis als Testorganismus ließ sich auf den Trypsin-Pepton-Agarplatten ein Randwachstumseffekt 2. Art in Höhe von 52% Wachstumssteigerung nachweisen. Bei Colletotrichum atramentarium traten Randwachstumseffekte nicht auf.Die jeweiligen Versuchsbedingungen sind für die Beurteilung des Förderungsphänomens von großer Bedeutung.Die Methoden der qualitativen und quantitativen Analyse der Faktoren, die Förderungswälle im Diffusionstest verursachen können, wurden beschrieben und die Möglichkeiten und Grenzen der Förderungs-analyse diskutiert.     

Experimentelle Untersuchungen zur Frage der Entstehung roter Lipochrome in Vogelfedern

Zusammenfassung Das orangerote Lipochrom im Gefieder des Roten Farbenkanarienvogels und des Kapuzenzeisigs (Spinus cucullatus) ist eine Mischfarbe, die aus Canthaxanthin und Kanarienxanthophyll besteht. Auch im Eidotter ist Canthaxanthin als Begleitpigment gelber Carotinoide vorhanden. Der Entzug der Nahrungscarotinoide hat in kürzester Zeit die fast völlige Depigmentierung der Federn zur Folge.Von fünf am Rotvogel getesteten definierten Carotinoidfarbstoffen sind vier von Einfluß auf die Gefiederfarbe: während Rhodoxanthin und Carotin nur schwache Rosafärbung der Federn hervorrufen und Lutein die normale orangerote Gefiederfarbe bedingt, ist die Wirkung von Canthaxanthin am intensivsten, indem es starke Rotfärbung zur Folge hat. Die Ergebnisse am Gelbvogel sind vergleichsweise erwähnt.Es werden die Möglichkeiten der Enstehung roter Lipochrome aus gelben Nahrungscarotinoiden besprochen.     

Wert und Gefahr von Signalfaktoren bei der Saatgutvermehrung von gelben Lupinen (Lupinus luteus L.)

Zusammenfassung Nach einer Definition des Begriffes Signalfaktor bei gelben Lupinen werden einige dafür in Betracht kommende Eigenschaften aufgezählt. Die in der DDR und DBR bestehenden Vorschriften für die Anerkennung von Saatgut der verschiedenen Anbaustufen und die Zulassung von Sorten werden verglichen und durch Versuche die Beziehungen zwischen qualitativem Besatz mit bitteren Körnern und quantitativem Alkaloidgehalt aufgestellt.Von den Kornfarben werden die Weißkörnigkeit sowie die verschiedenen Schwarzsamigkeiten mit und ohne Sichel auf ihren Wert als Signalfaktor und auf ihren Erbgang untersucht.Die Befunde der Samenkontrolluntersuchungen in Potsdam der Jahre 1955–1959 werden tabellarisch aufgezeigt und die Zusammenhänge mit den genetisch zu erwartenden Verhältnissen diskutiert. Die gefundenen Ergebnisse der bitter pigmentierten und der süßen pigmentierten Körner entsprachen den theoretisch begründeten Erwartungen weitgehend. Die Tragweite der Signalfaktoren für die Auslandsvermehrungen von gelben Lupinen wurde aufgezeigt.Mit 2 AbbildungenFrau Prof. Dr.E. Schiemann zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Über die Abhängigkeit der biologischen Strahlenwirkung von der Bestrahlungszeit

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten zur mathematischen Beschreibung der Dosisleistungsabhängigkeit der biologischen Strahlenwirkung diskutiert. Es werden Versuche an über 3000 weißen männlichen Mäusen beschrieben, durch die der Einfluß der Dosisleistung auf die Strahlenwirkung ermittelt werden sollte. Die Dosisleistungen lagen zwischen 1 r/min und 140 r/min; als Maß für die Strahlenwirkung wurde die LD 50/30 benutzt. Weiter wird ein reaktionskinetisches Modell zur mathematischen Beschreibung dieser Ergebnisse angegeben. Danach ist es möglich, die Größe der im Organismus wirksamen Dosis als Funktion der zur Bestrahlung benutzten Dosisleistung, der Bestrahlungszeit und zweier Zeitkonstanten anzugeben. Den Zeitkonstanten entsprechen zwei voneinander abhängige Abklingprozesse, die jeweils aus verschiedenen chemischen oder physika lischen Reaktionstypen bestehen können. Abschließend wird über Messungen der Überlebenszeit der Mäuse nach der Bestrahlung berichtet.Herrn Professor Dr. H.Schreiber bin ich für die Anregung zu dieser Arbeit und für zahlreiche Hinweise zu Dank verpflichtet.In der Zeit zwischen Niederschrift des Vortragsmanuskripts und der Durchsicht des Manuskripts für den Druck sind mir zwei Arbeiten von O.Hug und A.Kellerer bekanntgeworden, deren Ergebnisse aber wegen der Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit in der vorliegenden Arbeit unberücksichtigt bleiben mußten.     

Kybernetische Untersuchungen zur Strahlenwirkung auf Hefezellen

Zusammenfassung Es sollen kybernetische Untersuchungen über die Strahlenwirkung auf lebende Zellen durchgeführt werden, indem der Einfluß von Regel- und Steuervorgängen in der Zelle beim Ablauf der Strahlenreaktion quantitativ berücksichtigt wird. Dazu ist es nötig, die grundlegenden Vorgänge der Zellteilung und Vermehrung in flüssigem Medium und bei räumlicher Fixierung auf einer Agaroberfläche ebenfalls quantitativ zu behandeln.In dieser Arbeit wird die Vermehrung von Einzelzellen in homogenen und synchronisierten Populationen theoretisch untersucht. Die Berücksichtigung von Teilungsverzögerungen in der Ausgangspopulation und Schwankungen der Zykluszeit t_C ergibt bei der Zellvermehrung eine Lagzeit t_lag und anschließend eine genau exponentielle Vermehrung. Es werden mehrere Möglichkeiten zur experimentellen Bestimmung von Lagzeiten sowohl in flüssigen Medien wie auch auf einer Agaroberfläche angegeben, aus denen die Streuungen der Population ermittelt werden können. Durch sehr kleine Zellkonzentrationen, durch Anteile avitaler Zellen, durch Änderungen des Zustandes der Agaroberfläche und durch das Auftreten von Zellgruppen infolge einer längeren Trennzeit t_T können Pseudo-Lag-zeiten entstehen, die eine verzögerte Zellteilung nur vortöuschen. Diese Möglichkeiten werden quantitativ behandelt und durch Experimente mit Hefezellen belegt.     

Über die Modifikationen der Schraubenrotation im Protoplasma

Zusammenfassung Bei der Rotation einer Schraube um ihre Längsachse gibt es zwei extreme Möglichkeiten der Verschiebung: Die Schraube bohrt sich entweder durch das Medium (scheinwellenlose Rotation), oder das Medium wird entlang der Schraube verschoben (Rotation mit Scheinwellen). Welche von diesen beiden Möglichkeiten verwirklicht ist, hängt in erster Linie von der Verschiebbarkeit des Mediums ab. Bei der in Modellversuchen untersuchten Rotation mit Scheinwellen kann außerdem eine Schwingung auftreten, die, wenn sie nicht etwa durch eine Berührung gedämpft wird, die Bildung stehender Wellen verursacht. Die Verschiebungsverhältnisse entlang der schwingend rotierenden Schraube erscheinen sehr kompliziert (Glitschbewegungen nach beiden Richtungen).Zwischen den beschriebenen Extremfällen der Schraubenrotation gibt es Übergänge. Es wurde versucht diese in einem Schema gemeinsam zu erfassen (Abb. 4).Angewandt auf die submikroskopischen Schrauben des Protoplasmas führt die Unterscheidung der genannten Rotationsformen zu Erklärungsmöglichkeiten für verschiedene physiologische Phänomene: Das Strekkungswachstum und die periodischen Turgorschwankungen der Pflanzenzellen, die endogen-periodischen Erscheinungen, sowie das Auswachsen von Amöben-Pseudopodien werden als Wirkungen von scheinwellenlosen Rotationen aufgefaßt. Die Formbildung und Reizleitung wird dagegen mit Hilfe der Schwingungen interpretiert, die bei den Rotationen mit Scheinwellen auftreten.Ausgeführt in der Naturkundlichen Station/Linz.     

Der Einfluss verschiedener Ernährung auf die „Soldaten“-Entwicklung bei Ameisen mit vergleichenden Untersuchungen bei Anderen tieren

Zusammenfassung Als Hauptergebnis der Ameisenversuche, die damit auch ein allgemeines Interesse verdienen, läßt sich folgendes feststellen: Es ist möglich, in Kunstnestern der dafür besonders geeigneten Gattung Pheidole durch experimentelle Methoden Soldatenentwicklung künstlich hervorzurufen, d.h. die Entwicklung der jungen Larven so zu beeinflussen, daß nicht, wie gewöhnlich, kleine Arbeiterinnen entstehen, sondern größere, kräftigere, widerstandsfähigere Tiere, die sich außerdem durch eine längere Lebensdauer auszeichnen. Man kann aber auch in natürlichen, ganz unbeeinflußten Pheidole-Nestern die Zahl solcher Soldaten auf das 4- und 5fache erhöhen, wenn man den Nestern ein bestimmtes Futter vorlegt. Die Möglichkeiten zur Soldatenentstehung sind bei Pheidole im Ei vererbungsmäßig festgelegt; sie verwirklichen sich aber nur unter gewissen Bedingungen. Ausschlaggebend ist dabei ein besonderer Wirkstoff, der Faktor T. Er konnte bisher durch keinen anderen Biokatalysator ersetzt werden, und ebensowenig durch bisher angewandte Gemische von Vitaminen und Aminosäuren-Cholin, Carnitin und Desoxyribonucleinsäure. Dies gilt nicht nur für die Beobachtungen und Versuche an Ameisen selbst, sondern auch für die zu Modellexperimentell herangezogenen anderen Tiere, insbesondere Drosophila melanogaster. Dieser Faktor T hat nach allen vorliegenden Erfahrungen bis hinauf zum Menschen in bisher noch nicht absteckbaren Grenzen die Fähigkeit, andere Wirkstoffe zu mobilisieren und damit vorhandene Reserven herauszuholen. Die Ameisengattung Pheidole, die schon bei der Auffindung dieses Faktors eine bedeutende Eolle spielte, ist durch ihre Soldaten-Kaste bis jetzt das eindrucksvollste Beispiel dafür, wie durch den Faktor T schlummerende, nicht genützte biologische Möglichkeiten verwirklicht werden können.Herrn Prof. Dr. K. von Frisch zu seinem 70. Geburtstag gewidmet.     

Die optische Richtungsorientierung der Roten Waldameise (Formica Ruea L.)

Zusammenfassung Alle folgenden Angaben beziehen sich auf Formica rufa L., die Rote Waldameise, und sind nur unter Vorbehalt auf andere Insektenarten übertragbar.Die Ameisen benützen zur optischen Richtungsorientierung künstliche Lichtquellen, die Sonne oder den Mond.Eine distinkte Lichtquelle kann als Orientierungsmarke durch einen diffusen Lichtschein ersetzt werden.Mit Hilfe einer Polarisationsfolie läßt sich nachweisen, daß sich die Ameisen sowohl nach der Schwingungsrichtung des blauen Himmelslichtes als auch nach der Schwingungsrichtung des Folienlichtes orientieren können.Die Orientierung nach Landmarken, wie Häusern und Bäumen, spielt eine große Rolle und ist bei bewölktem Himmel wahrscheinlich die einzige optische Orientierungsmöglichkeit.Werden Himmels- und Landmarken in Konkurrenz gesetzt, dann läuft die Ameise in einer Kompromißrichtung.Ameisen reagieren in Neststimmung vorwiegend negativ und in Exkursionsstimmung vorwiegend positiv phototaktisch.Es wird eine Methode angegeben, mit der durch Vergleich von Dreherregungen die Stärke der phototaktischen Drehreaktionen gemessen werden kann.Bei gleich großer Ablenkung vom orientierten Lauf sind die geotaktischen und die phototaktischen Dreherregungen (Drehtendenzen) quantitativ gleich.Die phototaktischen Dreherregungen (Drehtendenzen) sind helligkeitsunabhängig, ändern sich jedoch mit dem Einfallswinkel des Lichtes.Aus den experimentellen Befunden wird geschlossen, daß sich am zentralnervösen Funktionsgefüge der negativen (positiven) Phototaxis mindestens drei nervöse Instanzen (Mechanismen) beteiligen: Das Integrationszentrum, das Lagezentrum und der Koordinationsmechanismus der Beinbewegung.Wichtige Vorgänge beim Übergang von der positiven und negativen Phototaxis zur menotaktischen Hin- und Rückwegorientierung sind orientierungsfreie Suchschleifen und Lernprozesse, die zur Ermittlung der Luftlinienrichtung führen.Diese Lernprozesse finden sowohl auf dem Hin- als auch auf dem Rückweg statt.Die Ermittlung der Luftlinienrichtung geschieht über die Auswertung (Integration) der optischen Reizfolge, die kinästhetische Reizfolge ist dafür wahrscheinlich völlig bedeutungslos.Mit Hilfe der Kompensationstheorie werden eine Reihe von Reaktionen sich menotaktisch orientierender Ameisen kausal erklärt.Die Ameise kann sich eine Laufrichtung in bezug auf eine Lichtquelle mindestens 5 Tage lang merken.Die Ameise kann sich mit Hilfe von Landmarken an mindestens vier verschiedenen Plätzen im Gelände je eine bestimmte Laufrichtung merken.Erinnerungsbilder von Himmels- und Landmarken werden im Gedächtnis der Ameisen unabhängig voneinander aufbewahrt, die Erinnerungsbilder der Himmelsmarken dagegen sind im Gedächtnis der Ameisen aneinandergekoppelt.Die Ameisen haben die Fähigkeit, die Wanderung der Sonne bei der Richtungsorientierung mit einzuberechnen.     

Entwicklungsanatomische Untersuchungen an der Galle vonCraneiobia corni Giraud aufCornus sanguinea

Besprechung und Zusammenfassung Die Gallen vonCraneiobia corni können sich entweder aus der Höhlung der von der Mittelrippe abzweigenden Blattnerven (winkelständig) entwickeln, sie sind dann größer und meist mehrkammerig, oder — was nur für einen geringen Prozentsatz zutrifft — aus einem Interkostalfeld des Blattes (flächenständig); diese Gallen bleiben kleiner und sind stets einkammerig. Für die anatomische Entwicklung ergibt sich daraus ein Unterschied in der Herkunft des Gallengewebes. In beiden Fällen handelt es sich um Umwallungsgallen (Küster 1930, S. 8), deren Entstehung ganz allgemein darauf zurückzuführen ist, daß der vom Gallentier ausgehende Reiz Wachstumsvorgänge im Blatt induziert, die zu einer ringförmigen Umwallung desselben führen.Bei der flächenständigen Galle ist es vor allem die mittlere Mesophyllschicht des jungen Blattes mit ihren Leitbündeln und Bündelscheiden, deren unterschiedliche Größenzunahme die beginnende Umwallung und schließlich die charakteristische Gestalt des Gallenkegels bestimmt. Bei der winkelständigen Galle leitet sich das gestaltgebende Gewebe des Gallenkegels nur zum Teil aus dieser Schicht her, zum Teil geht es auf Größenzunahme der Bündelscheiden des Mittelnervs und eines Seitennervs 1. Ordnung zurück. Die übrigen Schichten der Blattfläche bzw. der Rippen haben geringeren Anteil an der Gallenbildung. So geht die oberseitige Emporwölbung der Galle vor allem auf zahlreiche perikline Teilungen der ursprünglichen Palisadenschicht zurück. Die unteren Reihen des Schwammparenchyms bzw. bei winkelständigen Gallen auch noch die peripheren Parenchymzellreihen der Blattrippen folgen, nur mäßig verbreitert, dem formgebenden inneren Gallenteil. Die Epidermiszellen werden meist nur durch antikline Teilungen vermehrt.     

Zur Kenntnis des Monokotyledonen-Perigons II. Die Perigonblätter vonOrnithoglossum

Zusammenfassung Die Untersuchung der Perigonblätter der südafrikanischen Liliaceen-Melanthioideen-GattungOrnithoglossum an Hand von Herbarmaterial hat ergeben, daß sie, und zwar in beiden Kreisen, gemäß ihrer äußeren Form, Bündelversorgung und Ontogenese als peltat-schlauchförmige Blätter zu bezeichnen sind. Damit ist die morphologisch bedeutsame peltate Bauweise im Perianth einer weiteren Monokotyledonen-Gattung nachgewiesen worden.Mit ihrer sitzenden Spreite und den an ihrem Schlauchteil herablaufenden akzessorischen Randkanten gehören die Perigonblätter vonOrnithoglossum jener Modifikation des Schlauchblattes an, die auch die Nektarblätter vonRanunculus verwirklichen. Bemerkenswerterweise wiederholen sich die verschiedenen Ausbildungsmöglichkeiten der Ventralspreite derRanunculus-Nektarblätter an den Perigonblättern vonOrnithoglossum: die taschenartige Ausbildung der Ventralspreite beiO. viride, das Auswachsen des Randes der Ventralspreite zur freien Nektarschuppe beiO. calcicolum und schließlich der Zusammenschluß des Ventralspreitenrandes durch einen akzessorischen apikalen Wulst zu einer in sich geschlossenen Kurve bei gewissen Formen vonO. viride und beiO. glaucum.     

Struktur und Verhalten der Nukleolen von Hühnerherzmyoblasten in Gewebekultur während des Interphasewachstums und der Mitose

Zusammenfassung Die Nukleolen von Hühnerherzmyoblasten können durch ein verbessertes Verfahren annähernd lebensgetreu dargestellt werden. Die im lebenden Zustand recht homogen aussehenden Nukleolen lassen nach geeigneter Behandlung charakteristische Innenstrukturen erkennen, deren Differenzierungsgrad von der Größe der Zellkerne abhängt, die ihrerseits vom Interphasealter der Zellen bestimmt wird.Zur Ermittlung des Interphasealters wurden die Größen von mehreren hundert Kernen in zwei Myoblastenkulturen gemessen. Durch rechnerische und statistische Verfahren konnte daraus die Wachstumskurve der Interphasekerne gewonnen werden. Die weiteren Untersuchungen galten dann den Wechselbeziehungen zwischen der Nukleolusdifferenzierung und dem Kernalter.Zur Identifizierung der Nukleolusbestandteile wurden mehrere cytochemische und färberische Nachweisverfahren verwendet, mit deren Hilfe sich chromatische, fadenförmige Strukturen mit einem gewissen DNS-Gehalt nachweisen ließen, die von einer RNS-haltigen Substanz allseits wolkenartig umgeben waren. Die morphologischen und stofflichen Eigenschaften dieser Nukleolusinnenstrukturen deuten auf ihre chromosomale Natur hin, wofür auch der Umstand spricht, daß die Anzahl der Nukleoluseinheiten pro Zellkern von Generation zu Generation konstant bleibt.Wenn die Chromosomen unmittelbar vor und nach der Mitose infolge ihrer starken Kondensierung sichtbar und auch die Nukleolen eben noch bzw. schon wieder erkennbar sind, kann man nachweisen, daß sie integrierende Bestandteile zweier Chromosomen sind.Mit fortschreitender Interphase dekondensieren die extranukleolären Chromosomenanteile und entziehen sich damit der mikroskopischen Betrachtung. Während dieser Zeit erscheinen die Nukleolen zunächst als kompakte Massen, werden dann langsam größer, lockern sich dabei auf und lassen in einer homogen erscheinenden grauen Masse zunächst eine und bald darauf zwei dünnere identische Fadenstrukturen erkennen, die mitunter weit auseinander weichen. Dieser Vorgang tritt gesetzmäßig ein und muß als Chromosomenspaltung im Hinblick auf die zur nächsten Zellteilung notwendige Chromosomenverdoppelung gedeutet werden. Während der frühen Prophase rücken die beiden Chromosomenspalthälften noch einmal zu einer scheinbaren Einheit zusammen und werden mit Beginn der Anaphase vom Spindelapparat endgültig getrennt.Das Verhalten der Nukleolen gibt auch Hinweise auf ihre Funktion. Die Nukleolen treten im Verlauf der Interphase mit grauer Substanz beladen an die Kernmembran heran und geben diese in submikroskopisch kleinen Mengen an das Cytoplasma ab. Das Produkt der Nukleolen besteht aus RNS-haltigen Granula, die nur im Elektronenmikroskop sichtbar sind und sicher eine Bedeutung für die Eiweißsynthese der Myoblasten haben, die bei der raschen Zellteilungsfolge sehr rege ist. Nach der Aktivitätsphase löst sich der chromosomale Anteil der Nukleolen mit einem Rest an grauer Substanz wieder von der Kernwand ab und wandert zum Kerninnern zurück, wo er dann im expandierten Zustand einen genaueren Einblick in seine chromatischen Strukturen zuläßt. Der den Nukleolen verbliebene Substanzrest wird noch vor der Zellteilung, nämlich nach der Auflösung der Kernmembran während der Prophase, in mikroskopisch sichtbarer Form dem Cytoplasma zugeführt.Gelegentlich erfolgen während der Interphase Nukleolusextrusionen. Hierbei können außer der RNS-haltigen Substanz auch chromosomale Nukleolusanteile knospenartig in das Cytoplasma ausgeschleust werden. Dieser Vorgang ist zwar sehr augenfällig, kann aber schon aus statistischen Gründen kaum eine besondere Bedeutung haben, weil er keine regelmäßige Versorgung des Cytoplasmas mit RNS-haltigen Substanzen gewährleistet.Die Arbeit wurde durch eine Sachbeihilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglicht. Herrn Professor Dr. R. Danneel, danke ich für beratende Hilfe, Frl. stud. med. R. Mielke und Frau A. Meyer für technische Assistenz.     

Experimentelle Untersuchungen über die Resorptionsfähigkeit des Stratum synoviale

Zusammenfassung Unsere Versuche zeigen, daß das Stratum synoviale eine gute Resorptionsfähigkeit besitzt. Eine intraartikulär injizierte wäßrige Lösung wird innerhalb von 20–25 min in die Blutbahn aufgenommen. Durchblutung und Resorption unterliegen den gleichen vegetativ nervösen Regulationen wie in anderen Körpergebieten. Sie können durch eine Entzündung an gelenkfernen Gebieten, reflektorisch durch eine Entzündung der Haut über dem Gelenk, durch örtliche oder intravenöse Injektion von Adrenalin, durch eine Barbituratnarkose und Muskelrelaxantien im Sinne einer Verzögerung beeinflußt werden. Cortison hat am gesunden Stratum synoviale keinen Einfluß auf die Resorption.Jede Entzündung des Stratum synoviale führt über eine Irritation des Endstrombahngebietes zu einer Resorptionsverzögerung, wobei diese von Art und Grad der Entzündung abhängig ist.Bei einem pH von 4,6 und bei Anwendung eines bestimmten Druckes wird die Resorption durch Hyaluronidase über eine verbesserte Diffusion zum Kapillar-system anfänglich gesteigert. Eine sekundär durch Hyaluronidase ausgelöste Entzündung jedoch, die sich in Form von Ödem, Hyperämie, petechialen Blutungen und mäßiger granulozytärer Infiltration manifestiert, verzögert die Resorption, wobei sich aber mit dem Abheilen der Entzündung wieder normale Werte einstellen.Bei einer durch Formalin erzeugten Arthritis findet man eine oberflächliche Koagulationsnekrose der Synovialzellschicht und der in ihr liegenden Gefäße, die vom subsynovialen Gewebe langsam durch Organisation resorbiert wird. In allen Stadien dieser Entzündung, beobachtet vom 1.–12. Tage nach der Injektion, findet man eine beträchtliche, etwa in gleicher Höhe bestehenbleibende Resorptionsverzögerung.Im Vordergrund der allergisch-hyperergischen Arthritis steht eine Gefäßalteration, die 24 Std nach Auslösung der Antigen-Antikörperreaktion zu einer Resorptionssperre führt. Zu diesem Zeitpunkt findet man bei einer hochgradigen, ödematösen Auflockerung des Synovialgewebes Gefäßwandnekrosen und eine massive granulozytäre Infiltration. Die Synovialzellschicht ist völlig abgeschilfert. Mit dem Abheilen der Entzündung nähern sich auch die Resorptionswerte wieder der Norm.Aus den Versuchen wird der Schluß gezogen, daß im Mittelpunkt einer Gelenkerkrankung eine Alteration des Stratum synoviale stehen muß, die über eine Änderung der Sekretion bzw. Resorption zu Funktionsstörungen im Gelenk führt.Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Über die Leistung des isolierten Herzens der Weinbergschnecke (Helix pomatia L.) im künstlichen Kreislauf

Zusammenfassung Die quantitative Messung der Kreislaufleistung von Helix pomatia wird durch eine Methode ermöglicht, bei der das Herz im Perikard in ein künstliches Kreislaufsystem verbracht wird. Während das Herz allein schon von geringen Binnendrucken überdehnt wird, ist es im Verbände des Perikards außerordentlich belastungsfähig.Unter isotonischen Versuchsbedingungen (venöser Überdruck) werden die Ergebnisse älterer Autoren bestätigt: Vermehrung der Anfangsspannung beschleunigt den Herzschlag und steigert das Schlagvolum. Die Wirkungen sind am Herz-Perikardsystem gedämpfter als am freiliegenden Herzen.Werden venöses Angebot und arterieller Druck auf untereinander gleicher Höhe gehalten und gleichsinnig verändert, dann erreichen die Herzfunktionen auf niederer Belastungsstufe (5 cm H₂O) ihr Optimum, sinken aber bis mindestens 35 cm H₂O nicht ab. Das Verhalten wird auf die plastischen Eigenschaften des Herzens zurückgeführt; es ist eine Anpassung an wechselnde Druckzustände im Schneckenkörper.Die normale Kreislaufarbeit wird experimentell in die gegen den Körperbinnendruck und die gegen den Strömungswiderstand gerichtete zerlegt. Die höchstmögliche Druckentwicklung (isometrisches Maximum) beträgt im Durchschnitt 15 cm H₂O, im Höchstfall 25 cm H₂O.Bei steigendem arteriellen Druck sinken Frequenz und Schlagvolum; die Leistung steigt bis zu einem Optimum (10 g · cm/min), das bei einem Überdruck von 8 cm H₂O gefunden wird. Die zugeordnete Frequenz (17–19°C) beträgt 22,4/min, das Schlagvolum 42 mm³.Bei submaximal tonisierten Herzen verbessert die durch den arteriellen Druck erzwungene Spannungsentwicklung den Tonus. Isotonische Tätigkeit setzt ihn in allen Fällen herab.Arbeitet das Herz nur gegen einen Strömungswiderstand, dann sinkt die Frequenz bei konstantem schlagvolum. Die 'bremsende Wirkung des Widerstandes beruht auf der Fähigkeit von 'Tonusmuskeln, eine einmal entwickelte Spannung längere Zeit (bis zur vollständigen Volumaustreibung) zu erhalten. Die Leistung wird hierdurch gesteigert. Die höchste mögliche Leistung wird unter einer Kombination von Faktoren erzielt, welche Spannungsentwicklung erzwingen und die Kontraktion unter Arbeitsabgabe verzögern.Der Körperbinnendruck und der Strömungswiderstand im Schneckenkörper werden bestimmt und die Anwendbarkeit der Versuchsbedingungen auf die natürlichen Verhältnisse gesichert.Abschließend werden eine Modellvorstellung des Kreislaufes bei Helix entwickelt und die allgemein- sowie vergleichend-physiologischen Eigenschaften des Herzens diskutiert.Herrn Prof. Dr. K. Henke danke ich für die großzügig gegebenen Arbeitsmöglichkeiten im Zoologischen Institut der Universität Göttingen.