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HANDBUCH

DER

VERGLEICHENDEN
PHYSIOLOGIE

BEARBEITET VON

E. BABÄK (Prag), S. BAQLIONI (Rom), W. BIEDERMANN öena),
R. DU BOIS-REYMOND (Berlin), F. BOTTAZZI (Neapel), E. v. BRÜCKE
(Leipzig), R. BURIAN (Neapel), L. FREDERICQ (Lüttich), R. F. FUCHS
(Breslau), S. GARTEN (Oiessen), E. GODLEWSKI (Krakau), C. HESS
(WÜRZBURG), J. LOEB (New-York), E.MANGOLD (Freiburq), H. PRZIBRAM
(Wien), O. zur STRASSEN (Frankfurt), R. TIGERSTEDT (Helsingfors),
E, WEINLAND (MÜNCHEN), O. WEISS (KÖNIGSBERG), H. WINTERSTEIN

(Rostock)

HERAUSGEGEBEN VON

HANS WINTERSTEIN

IN ROSTOCK

ZWEITER BAND:

PHYSIOLOGIE DES STOFFWECHSELS

Erste Hälfte

Mit 465 Abbildungen im Text

JENA

VERLAG VON GUSTAV FISCHER

1911

N^^

Alle Rechte vorbehalten.

xo j7

Inhalt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der

Nahrung.

Von W. Biedermann, Jena.

Seite
Erster Teil. Die Ernährung der Pflanzen und ihre Bezie-
hungen zu der der Tiere 1

Einleitung 1

I. Die Entstehung des Plasmas (Assimilation) bei den chlorophyllfreien

Pflanzen 7

A. Die Assimilation von Stickstoff und Kohlenstoff 7

a) Hefe- und Schimmelpilze 7

1. Die N-Assimilation , 8

Anhang: Der S- und P-Bedarf 17

2. Die C-Assimilation • 19

b) Bakterien 23

1. Die denitrifizierenden und nitrifizierenden Bakterien 28

2. H zu H,0 oxydierende Bakterien 35

3. CO-assimilierende Bakterien 37

4. CH^-assimilierende Bakterien 37

5. Die N-fixierenden Bakterien 38

Elektion (Wahl) der Nährstoffe 47

B. Die mineralischen Nährstoffe der niederen Pilze 56

Zusammenfassung 64

Literatur: Assimilation der chlorophyllfreien Pflanzen 72

II. Ernährungs- und Betriebsstoffwechsel (Dissimilation) der chlorophyll-
freien Pflanzen 75

A. Allgeraeines 75

B. Gärung anorganischer Substanzen. Die Schwefelbakterien .... 79

C. Gärung organischer Substanzen und ihre Beziehungen zur Assimi-
lation und zum Betriebsstoffwechsel 85

a) Alkoholgärung 86

1. Allgemeines . • 86

2. Der chemische Verlauf der Alkoholgärung 90

b) Die Milchsäuregärung 95

1. Allgemeines 95

2. Der chemische Verlauf 97

c) Reduktionsgärungen (Butter säur egärung) 98

d) Die Proteinfäulnis (faulige Gärung) 101

e) Harnstoffgärung 107

f) Oxydation sgärungen 108

D. Gärungstheorien und Kraftenzyme 111

a) Die Alkoholgärung vorbereitende Fermente (Invertase, Maltase,
Trehalase, Raffinase, Laktase) 115

b) Buchners Zymase 123

c) Andere Gärungsenzyme 129

d) Oxydasen ^ 130

1. Allgemeines über Vorkommen 130

2. Guajakreaktion 132

3. Einteilung der Oxydasen 135

4. Lakkase 137

5. Tyrosinase 140

jy Inhalt,

Seite

6. Bedeutung der Oxydasen 143

7. Anhang: Tierische Oxydasen 147

Literatur: Gärungen und Krattenzyme 151

III. Enzyme im Dienste der Assimilation (Bauenzyme) 156

A. Allgemeines 156

B. Enzyme der Polysaccharide 161

a) Diastatische Fermente 161

1. Allgemeines über die Wirkungsweise 161

2. Quantitative Bestimmung des diastatischen Fermentes . . . 165

3. Darstellung diastatischer Enzyme 167

4. Lokalisation der Diastasen im Samen . • 169

5. Sind die Samenamylasen Enzymgemische? 173

6. Sonstige Verbreitung der Diastasen bei höheren Pflanzen . . 174

7. Die Amylasen der Pilze (Pilzglykogen) 177

b) Die Cellulose-lösenden Enzyme („Cytasen" oder „Cellulasen") . 183

1. Bei höheren Pflanzen 183

2. Cytase (Cellulase) bei Pilzen 188

3. Celluloselösung durch Bakterien 194

c) Chitin- und keratinlösende Enzyme 198

C. Die fettspaltenden Enzyme (Lipasen) und ihre Rolle bei der Ver-
dauung und Resorption des Reservefettes der Pflanzen 199

1. Bei höheren Pilanzen 199

2. Bei Bakterien und Pilzen 203'

D. Die proteolytischen Enzyme der Pflanzen 204

a) Proteolyse in Pflanzensamen 204

1. Auftreten der Produkte der Proteolyse in Samen und Keim-
lingen 204

2. Nachweis proteolytischer Enzyme in Samen 207

b) Fleisch verdauende Pflanzen 211

1. Droseraceen 211

2. Nepenthes-Arten 222

3. Sarracenien 227

4. Pinguicula 228

c) Proteolytische Bakterienenzyme 229

d) Proteasen der Hefe und höherer Pilze 236

■ 1. Proteolytische Enzyme der Hefen 236

2. Proteasen bei höheren Pilzen 240

3. NH,-Bildung durch Pilze 242

4. Kasease und Nuklease 245

E. Abhängigkeit der Enzymbildung von der Nahrung 246

F. Zusammenfassung 254

Literatur: Bauenzyme 264

Zweiter Teil. Die Ernährung der Einzelligen (Protozoa) . ... 278

I. Die Nahrungsaufnahme 273

A. Rhizopoda (Amoebina, Mycetozoa, Heliozoa, Radiolaria, Foramini-

fera) 273

a) Wird gelöste Nahrung aufgenommen? 273

b) Abhängigkeit der Amöben von Bakterien 278

c) Die Aufnahme fester Nahrungskörper 281

1. Amöben und Heliozoen 281

2. Radiolarien 301

B. Gregarina 304

C. Flagellata 306

a) Allgemeines 306

b) Flagellaten ohne LokaUsierung der Nahrungsaufnahme .... 307

c) Flagellaten mit Lokalisierung der Nahrungsaufnahme 309

1. Ohne Mundöffnung 309

2. Mit Mundöffnung 314

D. Infusoria (Ciliata) 319

1. Anatomisches 319

2. Einrichtungen zur Erzeugung von Nahrungsstrudeln 324

3. Die Schlinger 327

4. Nahrungswahl (Tropismen) 330

5. Sauginfusorien 332

Inhalt. V

Seite

II. Die Vorgänge der Verdauung 336

A. Myxomyceten 337

a) Eiweißverdauung 337

b) Stärkeverdauung bei Myxomyceten 346

B. Amöben 346

a) Stärkeverdauung 346

b) Fettverdauung 350

c) Eiweißverdauung 350

C. Radiolarien 355

D. Flagellaten und Ciliaten 356

a) Bildung der primären Nahrungsvakuole 356

b) Weitere Schicksale der primären Nahrungsvakuole (Aggregation) 360

c) Bildung der sekundären Nahrungsvakuole 363

d) Wanderung der Vakuole (Cyclose) 363

e) Veränderungen des Vakuoleninhaltes während der Wanderung . 365

f) In welcher Periode sind typische Verdauungsvorgänge nach-
weisbar? 872

g) Enzymatische Natur der Verdauungsvorgänge • . . 374

1. Proteolyse 374

2. Stärkeverdauung 378

3. Fettverdauung 379

h) Assimilationsprodukte (Reservestoffe) der Infusorien . • . . . 380

1. Reserveglvkogen 380

2. Reservefett 381

i) Inauitionserscheinungen 382

E. Zusammenfassung 384

III. Der pflanzliche Ernährungstypus bei Protozoen 387

A. Chromomonadmen 387

B. Dinoflagellaten .... - 389

a) Farbstoffe 389

b) Dinoflagellaten mit tierischer Ernährungsweise 390

C. Euglenaceen 393

IV. Die Flechten, die „Phytozoen" und das A-^orkommen von Chlorophyll

bei Protozoen 399

A. Symbiose zwischen Algen und Pilzen 399

B. Die gelben Zellen der Radiolarien 400

a) Vorkommen der gelben Zellen 401

b) Die Zellnatur der „gelben Körper" 402

c) Die Natur des gelben Farbstoffes 403

d) Die biologische Bedeutung der gelben Zellen 405

C. Die gelben Zellen bei anderen Protozoen 408

D. Die grünen Zellen der Protozoen 409

a) Allgeraeines 409

b) Vorkommen 410

c) Zellnatur der Zoochlorellen ') 411

d) Biologische Bedeutung der Zoochlorellen 414

E. Tierisches Chlorophyll 417

Literatur: Protozoen 419

c

Dritter Teil. Die Ernährung der Spongien 426

I. Die Nahrungsaufnahme 426

A. Bau der Spongien 426

B. Art der Nahrungsaufnahme 429

II. Die Vorgänge bei der Verdauung 435

III. Algen bei Spongien 440

Literatur: Spongien 443

Vierter Teil. Die Ernährung der Coelenteraten 445

I. Hydroidpolypen und Hydromedusen 446

A. Ernährung der Hydroidpolypen 4M

a) Anatomisches 446

b) Nahrungsaufnahme der Hydroidpolypen 450

c) Die Vorgänge bei der Verdauung 452

1) Im Text irrtümlich Zooxanthellen gedruckt.

VI Inhalt.

Seite

B. Ernährung der Hydromedusen 457

a) Anatomisches 457

b) Nahrungsaufnahme ' 458

C. Ernährung der Siphonophoren 462

II. Scyphozoa 465

A. Anthozoa 465

a) Die Nahrungsaufnahme der Actinien 467

b) Der Verdauungsvorgang bei Actmien 469

c) Die Enzyme der Actinien 481

B. Scyphomedusen (Acraspeda) 484

a) Nahrung und Nahrungsaufnahme 485

b) Die Verdauung der Scyphomedusen 488

III. Allgemeine Uebersicht 490

IV. Symbiose mit Algen 493

Literatur: Cölenteraten 498

Fünfter Teil. Die Ernährung der Würmer 501

I. Die Plathelminthen (Plattwürmer) 501

a) Anatomisches 501

b) Histologie 503

c) Die Nahrungsaufnahme der Turbellarien 508

d) Der Verdauungsvorgang bei den Turbellarien 510

e) Veränderungen der Turbellarien bei herabgesetzter Ernährung . 513
Anhang: Nahrungsaufnahme und Verdauung bei Distomum

hepaticum 514

f) Symbiose acöler Turbellarien mit gelben und grünen Algenzellen 518
II. Die Nemertinen (Schnurwürmer) 523

a) Anatomisches 523

b) Nahrungsaufnahme 526

c) Der Verdauungsvorgang 527

III. Die Nematoden 528

a) Anatomisches 528

b) Nahrungsaufnahme 533

c) Verdauungsvorgänge 536

IV. Die Anneliden (Ringelwürmer) 540

A. Hirudineen 540

a) Anatomie 540

b) Histologie 541

c) Die Nahrungsaufnahme • . 643

d) Die Verdauung • 547

B. Lumbricus 551

a) Anatomie 551

b) Nahrung und Nahrungsaufnahme 556

c) Der Verdauungsvorgang 559

1. Der Verdauungssaft 559

2. Das Verhalten der Darmzellen 564

3. Die ExJjremente 565

4. Die Kalkdrüsen 566

Anhang: Die „Chloragogenzellen" und ihre Beziehung zur Ver-
dauung und Resorption 567

1. Anatomisches 567

2. Physiologisches 572

C. Capitelliden 576

a) Anatomie . . . . • 576

b) Nahrungsaufnahme und Verdauung 579

D. Polychäten 582

a) Anatomisches 582

b) Physiologisches 585

E. Echiuren (Gephyreen) 591

V. Die Rotatorien (Rädertiere) 592

VI. Die Verdauungsvorgänge bei den Würmern (Zusammenfassung) . . . 593

Literatur : Vermes 597

Inhalt. VII

Seite

S echs ter Teil. D ie Em ährung der Echino dermen 603

A. Anatomie 603

B. Histologie 606

C. Nahrung und Nahrungsaufnahme 610

D. Die Verdauung der Echinodermen 619

1. Ei weiß Verdauung 619

2. Kohlehydratverdauung 624

E. Die Resorption 626

Anhang: Wanderzellen und Phagocytose bei den Echinodermen . . . 627

Zusammenfassung 633

Literatur: Echinodermen 635

Siebenter Teil. Die Ernährung der Crustaceen 637

A. Anatomie 637

B. Histologie 641

C. Struktur der Mitteldarmdrüse 643

D. Nahrung und Nahrungsaufnahme 649

1. Die Entomostraken 649

2. Die Malakostraken 660

E. Die Verdauung 668

1. Die Entomostraken 668

2. Die Malacostraken 671

F. Die resorptive Funktion der Mitteldarmdrüse der Crustaceen . . . 681

G. Die physiologische Morphologie des Pylorusabschnittes des Kau-
magens 686

Anhang 692

1. Die Glykogenfunktion 692

2. Die Leber als Exkretionsorgan 693

Literatur: Crustaceen 694

Achter Teil. Die Ernährung der Arachniden 698

A. Anatomie 698

B. Histologie T 702

C. Nahrung und Nahrungsaufnahme 708

1. Die Araneiden 708

2. Die Phalangiden 710

3. Die Skorpione 711

4. Die Milben 711

a) Zecken 711

b) Trombidium 714

D. Die Funktion des Mitteldarmes und die Verdauung der Spinnentiere 714
Literatur: Arachniden 725

Neunter Teil. Die Ernährung der Insekten (Hexapoda) .... 726

I. Morphologie des Verdauungsapparates 727

A. Anatomie ... 727

a) Mundwerkzeuge 727

b) Darm 734

c) Drüsen • 740

B. Histologie 742

a) Speicheldrüsen , 742

b) Vorderdarm 748

c) Mitteldarm . . . . ; 752

IL Nahrung und Nahrungsaufnahme 773

A. Allgemeines 773

B. Kauinsekten 777

C. Saugende Insekten 783

1. Insektenlarven 783

2. Hymenopteren 784

3. Dipteren 795

4. Rhynchoten 803

5. Lepidopteren 811

D. Passive Fütterung 818

E. Die pilzzüchtenden Insekten 822

VIII Inhalt.

Seite

III. Der Verdauungsvorgang 828

A. Die Verdauung im Vorderdarm 828

B. Die Verdauung im Mitteldarm 847

1. Coleopteren 847

a) Entwickelte Käfer 847

b) Larven 850

2. Orthopteren 858

3. Hymenopteren 864

4. Dipteren 8ö9

5. Lepidopteren 871

a) ßaupen 871

1. Allgemeines 871

2. Stärkeverdauung 872

3. Verarbeitung des Chlorophylls 874

4. Verarbeitung des Keratms 880

5. Verarbeitung von Wachs 882

b) Schmetterlinge (entwickelt) 883

Anhang: Intracellulare Verdauung (Phagocytose) 884

Auhang: Die Myriapoden 892

A. Anatomisches 892

B. Nahrungsauluahme und Verdauung 893

Literatur: Insekten und Myriapoden 895

Zehnter Teil. Die Ernährung der Mollusken 903

A. Allgemeine Morphologie 903

B. Die Ernährung der Cephalopodeu 913

1. Nahrungsaufnahme 913

2. Die Speicheldrüsen 915

3. Die Mitteldarmdrüse (Leber) 919

a) Histologie . 920

b) Die Funktionen der Mitteldarmdrüse 922

C. Die Gastropoden (Schnecken) 929

1. Die Nahrungsaufnahme 929

2. Der Verdauungsapparat und die Verdauung der Schnecken . . 935

a) Speicheldrüsen (HeHx) , . . . . 937

b) Die Mitteldarmdrüse (Leber) der Schnecken 939

1. Allgemeines 939

2. Die „Sekretzellen" der Leber bei Helix 941

3. Die „Resorptionszellen" der Leber bei Helix 948

4. Die „Kalkzellen" der Leber 952

5. Mitteldarmdrüse bei anderen Gastropoden 956

6. Das Sekret der Mitteldarmdrüse und seine verdauenden

Wirkungen 962

Verdauung von Kohlehydraten 967

Die Produkte der enzymatischen Cellulosespaltung .... 980

Die fettspaltende Wirkung des Lebersekretes 985

Wirkt das Lebersekret von Helix proteolytisch? . • . . . 986

7. Die „Leber" als Eesorptionsorgan 1002

Die Kohlehydrate der Leber 1018

8. Die Schneckenleber als Exkretionsorgan 1022

D. Die Muscheln (Laraellibranchier) 1024

1. Anatomisches 1024

2. Nahrung und Nahrungsaufnahme 1027

3. Der Verdauungsvorgang 1028

Die „grünen" Austern 1038

Anhang: Die Tunicaten (Manteltiere) 1040

Literatur: Mollusken 1043

Elfter Teil. Die Ernährung d er Fische 1049

A. Anatomie 1049

B. Histologie • . 1055

a) Magen und Darm 1055

b) Die äußeren Drüsen des Darmes 1060

C. Nahrung und Nahrungsaufnahme 1065

a) Nahrung • 1065

Inhalt. IX

Seite

b) Nahrungsaufnahme 1076

c) Pütters Theorie der Fischernährung 1081

D. Die Verdaiiungsvorgänge bei den Fischen 1088

a) Selachier 1088

b) Teleostier 1098

1. Drüsenmagen 1098

2. Die Pylorusanhänge 1103

3. Pankreasverdauung (magenlose Fische) 1106

Literatur: Fische 1111

Zwölfter Teil. Die Ernährung der höheren Wirbeltiere .... 1116

I. Die Mechanik der Nahrungsaufnahme 1116

A. Kieferbewegung und Zähne der Säugetiere 1116

B. Der Kieferapparat der Vögel 1133

C. Der Kieferapparat der Reptilien (Schlangen) 1138

D. Hilfsorgane der Nahrungsaufnahme 1142

1. Zunge 1142

2. Die Munddrüsen (Speicheldrüsen) .... • 1156

a) Anatomisches 1156

b) Histologie 1162

c) Beschaffenheit und Bedeutung des Sekretes der Speicheldrüsen 1168
II. Der Magen und seine mechanischen Funktionen 1178

A. Anatomisches (Amphibien, Reptilien, Vögel) 1178

B. Die mechanische Funktion des Muskelmagena der Vögel 1198

C. Magen der Säugetiere 1210

1. Allgemeine Anatomie 1210

2. Histologie des Säugetiermagens 1219

3. Die mechanischen Funktionen des Säugetiermagens 1225

a) Der einfache Magen 1225

b) Die Bewegungen des zusammengesetzten Magens 1236

III. Die chemische Verdauung im Magen der Wirbeltiere ........ 1242

A. Geschichtlicher Ueberblick 1242

B. Der Magensaft und seine Eigenschaften 1249

1. Säugetiere 1249

a) Allgemeines über Säure- und Fermentgehalt des Magensaftes

und der Magenschleimhaut (Pepsin und Pepsinogen) .... 1249

b) Säure- und Pepsinbildung in ihrer Beziehung zum Bau der
Drüsen 1267

2. Der Magensaft der Vögel, Reptilien und Amphibien 1272

3. Pepsine (?), Labferment (Chymosin) und Lipase des Magensaftes 1282

C. Die chemischen Wirkungen des Magensaftes und die Produkte der
Magenverdauung 1295

1. Die (künstliche) peptische Verdauung 1296

2. Die natürliche Magen Verdauung 1299

a) Fleischfresser (Hund) 1299

b) Omnivore Säugetiere (Schwein, Mäuse, Hamster) 1308

c) Reine Pflanzenfresser 1312

a) Die Frage der Celluloseverdauung 1312

ß) Die Magenverdauung beim Pferd 1316

y) Die Bedeutung der Nahrungsmittelenzyme 1322

d) Die Magen Verdauung der Wiederkäuer 1329

a) Die Verdauung der Kohlehydrate (Cellulose) 1329

ß) Die Verdauung der Eiweißkörper 1344

IV. Darm und Darmverdauung 1349

A. Anatomisches 1349

1. Amphibien 1349

2. Vögel 1355

3. Säugetiere 1361

a) Allgemeine Anordnung und Länge des Darmes 1361

b) P'alten und Zotten 1363

c) Muskeln des Darmes 1367

d) Darmdrüsen .- . . 1370

e) Lymphzellen und Lymphgewebe des Darmes 1374

X Inhalt.

Seite

B. Pankreas und Pankreasverdauung 1384

1. Anatomisches 1384

2. Der Pankreassaft 1392

a) Physikahsche und chemische Eigenschaften 1392

b) Die Fermente 1396

a) Karbohydrasen (Amylase, Maltase, Laktase) 1396

ß) Esterasen (Lipase) 1402

y) Proteasen (Pankreastrypsin) • . . 1407

8) Die chemischen Wirkungen des Trypsins 1417

3. Die Absonderung des Pankreassaftes 1423

C. Der Darmsaft 1428

D. Verdauung und Resorption im Darm 1438

Eückblick 1464

Literatur: Amphibien, Reptilien, Vögel, Säugetiere 1465

Sachregister 1493

Die Aufnahme, Verarbeitung und
Assimilation der Nahrung.

Von W. Biedermann, Jena.

Erster Teil.

Die Emäliruiig der Pflanzen und ihre Beziehungen zu

der der Tiere.

Einleitung.

Die Untersuchung der Zusammensetzung der lebenden Substanz
hat zu der Erkenntnis geführt, daß alle die besonderen Eigenschaften
und Tätigkeiten derselben vor allem jenen hochkomplizierten Ver-
bindungen zuzuschreiben sind, welche als Ei weiß körp er (Proteine)
oder Eiweißverbindungen (Proteide) die Hauptmasse jedes pflanzlichen
oder tierischen Protoplasmas bilden. Die Vermehrung desselben muß
daher mit einer beständigen Neubildung von Eiweiß Hand in Hand
gehen, während andererseits der Lebensprozeß mit fortwährender Zer-
störung, einem beständigen Zerfall von Eiweiß verbunden, ja durch
denselben geradezu charakterisiert erscheint.

Will man einen durchgreifenden Unterschied zwischen lebender
und toter Substanz statuieren, so würde ein solcher nur und aus-
schließlich in jenen Stoffwechselprozessen und vor allem in der Fähig-
keit des Plasmas erblickt werden können, gewisse fremde Substanzen
von anders gearteter chemischer Zusammensetzung (Nährstoffe) in
seine eigene Substanz umzuwandeln, sie zu „assimilieren'''. Lediglich
durch die Assimilation wird neue lebende Substanz, neues Plasma
erzeugt. Als lebendige T e i 1 c h e n (P 1 a s m a t e i 1 c h e n) k ö n n e n
wir demgemäß diejenigen kleinsten Massen bezeichnen,
welche noch selbst die wesentliche Eigenschaft des
Assimilationsvermögens besitzen.

Es erscheint zweckmäßig und durchaus naturgemäß, unter „As-
similation" nicht bloß den Aufbau von lebender Substanz im engeren
Sinne des Wortes zu verstehen, sondern auch die Bildung und Spei-
cherung von Stoffen, welche als Reservemat erial für energetische
Zwecke oder als plastische (Bau-)Stoffe dienen, wie die in den Chro-
matophoren der Pflanzen entstehenden ersten Produkte der Kohlen-
stolfassimilation (Zucker, Stärke, Paramylon) oder das Glykogen und
Fett in verschiedenen pflanzlichen und tierischen Zellen.

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 1

2 W. Biedermann,

Man hat den Assimilationsprozeß und speziell das Wachstum der lebenden-
Substanz oft mit dem Wachsen der Kristalle verglichen. Nach der Ansicht von
SCHLEIDEN und vielen anderen sollten die von ihnen als „Zellen" bezeichneten organi-
sierten Gebilde ähnlich wie Kristalle eines Salzes aus der organischen Mutterlauge,
dem „Cy toblastem" gleichsam herauskristallisieren, und speziell Schwann stellte,
freilich mit großer Reserve, als Leitfaden für vpcitere Untersuchungen geradezu die
Hypothese auf, „daß die Bildung der Elementarteile der Organismen nichts als eine
Kristallisation imbibitionsfähiger Substanz, der Organismus nichts als ein Aggregat
solcher imbibitionsfähiger Kristalle ist". Davon kann nun freilich nicht mehr die
Rede sein, da ja ein Kristall sich immer nur durch Anziehung gleichartiger Mo-
leküle aus der Umgebung vergrößert, während bei der Assimilation eine mitunter
höchst komplizierte Umformung (Spaltungen und Synthesen der von außen aufge-
nommenen Substanzen [Nährstoffe]) erfolgt. Demungeachtet erscheint ein Ver-
gleich zwischen Kristallen und lebenden Organismen von gewissen anderen Gesichts-
punkten aus von großem Interesse, und es mag hier nur flüchtig an die Unter-
suchungen von Rauber über Regeneration der Kristalle und jene von Lehiniann
über „fließende, fließendweiche" und „scheinbar lebende" Kristalle erinnert sein.

Um nun die Natur der Assimilationsprozesse in ihrer ganzen un-
geheuren Mannigfaltigkeit näher kennen zu lernen, erscheint es un-
erläßlich, zunächst gewisse niedere Organismenformen (Bakterien und
Pilze) ins Auge zu fassen, bei welchen wir durch eine überreiche Fülle
von Untersuchungen über die Vorgänge der Ernährung und über die
Bildungsgeschichte der lebenden Substanz weit besser unterrichtet
sind als bei irgendwelchen höheren Formen pflanzlicher oder tierischer
Natur. Mit berechtigtem Stolz darf man die Ernährungslehre der
Pilze und Bakterien als eine der glänzendsten Errungenschaften der
modernen Physiologie bezeichnen.

Man begegnet hier aber außerdem einer solchen Mannigfaltigkeit
der Lebensbedingungen, daß es schon aus diesem Grunde angezeigt
erscheint, die Protop hyten in einer vergleichenden Ernährung^phy-
siologie an die Spitze zu stellen. Dennoch bedarf es vielleicht einer
Rechtfertigung, wenn gerade in dem vorliegenden Bande dieses im
wesentlichen der Tierphysiologie gewidmeten Werkes auch pflanzenphy-
siologische Tatsachen besonders eingehend berücksichtigt werden. Es
besteht kein Zweifel, daß viele Fragen des Stoffwechsels und der Er-
nährung der Tiere nur verständlich werden durch den Verjileich mit
den entsprechenden, viel einfacheren und übersichtlicheren Vor-
gängen im pflanzlichen Organismus. Ja, ich wage zu behaupten,
daß die Entwickelung der Lehre vom Stoffwechsel der Tiere viel-
fach einen anderen Weg genommen hätte und vielleicht in manchen
Fragen weiter gefördert wäre, wenn man sich der prinzipiellen Ueber-
einstimmung zwischen Tier und Pflanze mehr bewußt gewesen wäre
und nicht immer gerade umgekehrt den durch die besonderen Ver-
hältnisse der C- Assimilation bei den grünen chlorophyllhaltigen
Pflanzen bedingten scheinbaren Gegensatz in den Vordergrund ge-
stellt hätte.

Die chlorophyllfreien niederen Pilze führen eine ganze Reihe von
Etappen oder Stadien der Entwicklung vor Augen, die uns die lebende
Substanz bei einfachster morphologischer Ausgestaltung doch in einer
Mannigfaltigkeit der physiologischen, speziell der assimilatorischen
Leistungen zeigen, der gegenüber die Ernährung der höheren Pflanzen
und sämtlicher tierischer Organismen geradezu als einförmig be-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 3

zeichnet werden muß. Es kommt dazu, daß auch die Mittel, über
welche lebende Zellen verfügen, um kompliziertere organische Mole-
küle der Assimilation zugänglich zu machen, d. h. also der ganze Che-
mismus der „Verdauung", hier einer eingehenderen Untersuchung
bei weitem zugänglicher erscheint, als es bei vielzelligen Pflanzen und
Metazoen der Fall ist. Führt doch das Stadium der E nzym -Wirkungen
(Fermente) immer wieder auf die niederen Pilze zurück, welche in
dieser Hinsicht der Forschung ein geradezu unerschöpfliches Material
liefern.

Eine eingehende Besprechung der Assimilationsvorgänge bei ein-
zelligen, chlorophyllfreien pflanzlichen Organismen ist aber auch noch
aus einem anderen Grunde unerläßlich, denn hier allein sind wir vor-
läufig imstande, die Wandlungen, welche die Nährstoft'e vor und nach
ihrer Aufnahme in den Zellkörper erleiden, genauer zu übersehen und
chemisch zu verfolgen. Bei einzelligen Tieren (Protozoen) ist
dies infolge mancher Eigentümlichkeiten ihrer Ernährungsweise, sowie
auch schon deshalb nicht wohl möglich, weil sie sich nicht so leicht
wie „Protophyten" in Reinzucht gewinnen lassen. Was aber die viel-
zelligen Tiere, die Metazoen, betrifft, so beschränkt sich hier das,
was gewöhnlich als „Verdauung", „Assimilation" und „Re-
sorption" bezeichnet wird, auf das Studium derjenigen Vorgänge,
die sich im Hohlraum des Magen-Darmkanales (des Verdauungstraktus)
abspielen, während die eigentliche Zellern äh run g, die sich natur-
gemäß bei den Elementen der verschiedenen Gewebsarten sehr ver-
schieden gestalten muß, abgesehen von einigen wenigen Fällen, noch
kaum bekannt ist, und doch liegt gerade hier der Schwer-
punkt für das chemische Verständnis des Stoffwechsels.
Wie bei der Atmung die Vorgänge der sogenannten „inneren At-
mung" (der Zellen atm ung) das eigentlich Wesentliche darstellen,
denen gegenüber die im einzelnen sehr verschiedenartigen Mechanis-
men der „äußeren Atmung" an Bedeutung sehr zurücktreten,
— denn sie dienen ja nur der Zufuhr von Sauerstoff zu den Ge-
weben — so vermittelt auch die Darmverdauung und -resorption
lediglich die Vorbereitung und Zufuhr des Ernährungsmaterials,
welches dann in gelöster Form jeder einzelnen Zelle zugeführt und
von diesen aufgenommen und nach Maßgabe ihres Bedürf-
nisses weiter verwertet wird.

Jede Gewebszelle lebt, wie es schon Gl. Bernard ausgedrückt
hat, dauernd in einem „inneren flüssigen Medium", einer „Nähr-
lösung", aus welcher sie alle nötigen Nährstoffe entnimmt und an
die andererseits auch die unbrauchbaren Endprodukte des Stoff-
wechsels abgegeben werden. Sie resorbiert und assimiliert wie eine
Hefezelle oder ein Bakterium, und die Vorgänge, welche sich hier
abspielen, lassen demgemäß einen direkten Vergleich mit jenen zu,
wobei natürlich der spezifische Charakter der Ernährung in jedem
einzelnen Falle stets zu beachten bleibt.

Seit Gl. Bernard zuerst auf die wesentliche Uebereinstimmung
pflanzlichen und tierischen Lebens aufmerksam gemacht hat, hat sich,
wiewohl nur langsam, so doch auf um so sichereren experimentellen
Grundlagen die Anschauung Bahn gebrochen, daß speziell in Beziehung
auf die Ernährungsverhältnisse der Gewebszellen ein durch-
greifender Unterschied zwischen Tier und Pflanze nicht besteht, und

1*

4 W. Biedermann,

wenn man sich lange Zeit auf angeblich fundamentale physiologische
Diflferenzen berief, so kann man heute diesen Standpunkt nicht länger
festhalten. Das gilt vor allem auch in betreff der Eiweißsynthese
aus einfacheren organischen Bausteinen (für die Synthese aus an-
organischem Material besitzen die grünen Pflanzen in den Chloro-
phyllkörpern ein besonderes Organ), die man bis vor nicht allzu-
langer Zeit als eine charakteristische Eigentümlichkeit pflanzlicher
(chlorophyllfreier) Zellen hielt. Heute wissen wir, daß die Ver-
dauung darauf hinzielt, das Nahrungsniitteleiweiß in einfachere
Bruchstücke zu zerspalten, aus welchen auch die tierischen Zellen,
wie etwa Hefezellen, ihr eigenes Körpereiweiß mit allen seinen spezi-
fischen Eigenschaften synthetisch aufbauen. Die interessanten Unter-
suchungen Weinlands über das Vorkommen typischer Gärungs-
prozesse in den Geweben so hochstehender Tiere, wie gewisser Würmer,
haben der Kette der Erfahrungen über die prinzipielle üeberein-
stimmung des pflanzlichen und tierischen Stoffwechsels ein neues und
sehr wichtiges Glied hinzugefügt.

Aber nicht nur von diesen Gesichtspunkten aus scheint es ge-
boten, die Ernährungsphysiologie der Pflanzen gewissermaßen als Ein-
leitung einer Darstellung der Verdauung und Assimilation der Tiere
vorauszuschicken, sondern es kommt auch noch der weitere Umstand
sehr wesentlich in Betracht, daß niedere Pilze in einer außerordentlich
großen Zahl und gerade bei den höchststehenden Tieren als ständige
Bewohner des Verdauungsapparates selbsttätig bei der Vor- und Zu-
bereitung des Nahrungsmaterials beteiligt sind und so die Aus-
nutzung desselben als „Symbionten" nicht nur befördern, sondern
oft überhaupt erst ermöglichen. Endlich darf auch der Stoffwechsel
der grünen Pflanzen nicht ganz unberücksichtigt bleiben, indem ihre
an das Chlorophyll geknüpfte Fähigkeit, aus CO^ und H^O organische
Substanz (Zucker, Stärke) zu erzeugen, nicht nur in gewissen Fällen
von Symbiose grüner Pflanzen mit Tieren diesen letzteren zugute
kommt, sondern weil das Chlorophyll, wie es scheint, auch als solches
im Tierkörper auftreten kann oder doch in Form gewisser Derivate
(Pigmente) eine wichtige Rolle spielt.

Der große Gegensatz, welcher zwischen der überwiegenden Mehr-
heit der Pflanzen und den Tieren bezüglich ihres Stoffwechsels be-
steht, ist in erster Linie durch den Besitz des Chlorophylls bedingt,
der die grünen Pflanzen in den Stand setzt, als einzige C-Quelle die
CO, der Luft resp. des Wassers zu benützen, so daß die Tiere, welche
nur C aus fertiggebildeten organischen Substanzen zu assimilieren
vermögen, in ihrer Existenz von vornherein auf die Pflanzen an-
gewiesen sind.

Berücksichtigt man bloß die grünen, chlorophyllführenden
Pflanzen, welche sozusagen am Anfang jenes großen Kreislaufs der
Stoffe im Reiche des Organischen stehen, so kann man, wie dies oft
in einer zu sehr verallgemeinernden Form geschehen ist, von einem
völligen Gegensatz der Ernährungsverhältnisse und des Stoffwechsels
dieser Gruppe von Pflanzen und andererseits der Tiere sprechen,
was sich vielleicht am schärfsten in den Beziehungen zur Atmosphäre
ausprägt. Während nämlich im Lichte die grünen Pflanzen der
Luft durch ihren Ernährungsprozeß fortwährend CO., entziehen
und ihr dafür O2 wiedergeben, verbrauchen die Tiere gerade um-
gekehrt O2 und scheiden CO2 und HgO aus. Der C dieser CO2 und

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 5

ein Teil des H vom IL>0 stammt hier aus den umgesetzten Geweben,
von ihrer bestündificn Auflösung in immer einfachere und einfachere
Formen, Für die grünen Pflanzen ist die Luft (resp. deren CO^, und
in einzelnen Fällen auch der N) Nahrungsmittel, für die Tiere, und
zwar ausnahmslos für alle, ist sie (und zwar der 0) Vermittlerin der
Zerstörung lebender Substanz, des Stoff- und Kraftwechsels. Die
Entwicklung und das Wachstum der grünen Pflanzen, ihre Zunahme
an organischer Masse ist geknüpft an Austritt von 0, der sich von
Bestandteilen ihrer Nahrung (CO^) trennt. Im Tier sind die stofflichen
Veränderungen, die das Leben kennzeichnen, fast immer an die Auf-
nahme von gebunden, der sich mit gewissen Bestandteilen des
Tierkörpers verbindet und schließlich als CO2 und H2O austritt und
somit keine Massenzunahme, sondern vielmehr Stoffverbrauch, eine be-
ständige Abnahme an Masse bedingt. So ist klar, daß sich die Tiere
alle sozusagen mit der Zeit in Luft auflösen müßten, wenn ihnen für
den beständigen Verlust an Stoff, den sie erleiden, nicht Ersatz durch
Zufuhr von außen geboten würde.

Dieser Ersatz wird durch die Nahrung geliefert, deren Beschaffen-
heit aber von der der grünen Pflanzen total abweicht und selbst mit
der der chlorophyllfreien Saprophyten und Parasiten nur teilweise
Uebereinstimmung zeigt. Die Nahrungsmittel der Tiere sind
nur die organischen Erzeugnisse des Bodens, und zwar
immer Teile von bereits vorhandenen Organismen.
Während im allgemeinen kein Teil eines organischen Wesens als
solcher einer grünen Pflanze zur Nahrung dienen kann und in der
Regel erst in anorganische Form übergehen, d. h. als solcher zerstört
werden muß, bedarf der tierische Organismus absolut zu seiner Ent-
wicklung und Erhaltung höher organisierter Moleküle. Die Nahrungs-
mittel aller Tiere sind unter allen Umständen Teile von Organismen
und enthalten zum großen Teil im wesentlichen schon jene organischen
Stoffe fertig gebildet, welche die lebende Substanz der tierischen
Zellen bilden. Sie sind dem, was sie ersetzen sollen, gleichartig
oder mindestens gleichwertig. Der Tierkörper setzt sich nicht,
wie es die grüne Pflanze tut, seine organischen Bestandteile durch Syn-
these aus einfachen anorganischen Stoffen zusammen, sondern empfängt
sie im wesentlichen bereits fertig gebildet von außen. In dem Fleische
des pflanzenfressenden Tieres verzehrt das fleischfressende Tier sein
eigenes Fleisch, in den Pflanzen aber verzehrt das pflanzenfressende
die bereits fertig gebildeten Bestandteile seines Körpers. Das
Endprodukt der bildenden Fähigkeit der Pflanze: die Eiweißkörper
und andere Bestandteile des Pflanzenleibes, dienen unmittelbar und
ohne tiefgreifende chemische Metamorphose zum Ersatz des Stoff-
verlustes des Tieres. Und so erscheinen die Pflanzen als die stoff-
bereitenden Organe im allgemeinen Kreislauf des Lebens.

Vergleichen wir nun die Einnahmen eines tierischen Organismus mit
seinen Ausgaben ihrer Qualität nach (die letzteren kommen, abgesehen
von dem bei der C-Assimilation ausgeschiedenen 0, bei grünen
Pflanzen kaum in Betracht), so finden wir, daß die organischen
Verbindungen, welche die Hauptbestandteile der tierischen Nahrung
ausmachen, nämlich die Eiweißkörper, die höchstzusammengesetzten
sind, die wir überhaupt kennen, sowie daß auch die Kohlehydrate und
Fette als Endprodukte der schaff end en Tätigkeit der Pflanzen auf-
zufassen sind, daß endlich mit den Eiweißkörpern die höchste Sprosse

6 W. Biedermann,

der Leiter der progressiven durch das Pflanzenleben repräsentierten
Stoffmetamorphose erklommen ist, während die Form, in welcher die
umgesetzten Stoffe des Tierkörpers denselben verlassen, entweder gar
keine organische mehr ist oder sich doch wenigstens auf der Grenz-
linie zwischen organischen und anorganischen Verbindungen bewegt.
Die der Menge nach vorwiegenden Bestandteile der tierischen Ausschei-
dungen sind: CO2, HgO und gewisse N-haltige Verbindungen von kom-
plizierterer Struktur. Durch das Leben der Tiere kehrt sonach die
allgemeine Stoffmetamorphose zu ihren ersten Anfängen zurück, die
Endglieder der regressiven Stoffmetamorphose des Tieres sind
die Anfangsglied er der progressiven Stoffmetamorphose der grünen
Pflanzen, die Ausscheidungen und Zerfallsprodukte der Tiere Nähr-
stoffe der Pflanzen.

Aber auch in bezug auf die Assimilation (resp. Ausscheidung)
des N macht sich eine tiefe Kluft zwischen tierischen und chlorophyll-
führenden pflanzlichen Organismen geltend. Als N-Quellen kommen
für die ersteren unter allen Umständen organische, meist höchstkom-
plizierte Verbindungen in Betracht, welche außerdem noch C, H, 0, S
und eventuell P enthalten, während die grünen Pflanzen ihren Bedarf
an N aus einfachsten anorganischen Verbindungen (insbesondere
Nitraten) zu decken imstande sind. Besonders charakteristisch ist die
außerordentliche Sparsamkeit, mit welcher die Pflanzen den N be-
handeln. Aus keineswegs allzureichlich fließenden Quellen schöpfend,
speichern die höheren Pflanzen während ihres ganzen Lebens den N
in Form von Proteinstoffen, als Organ- resp. Reserveeiweiß in
immer wachsenden Mengen auf, darin den Tieren die Grundbedingung
ihres Daseins, die chemische Spannkraft liefernd, deren Umsetzung in
lebendige Kraft (Energie) das eigentliche Wesen des tierischen Stoff-
wechsels ausmacht. „Soweit bekannt, wächst die im Pflanzenkörper be-
findliche N-Menge stetig heran, ohne daß mehr als die geringe in den
abgestoßenen älteren Teilen des Pflanzenstockes vorhandene N-Quantität
verloren ginge" (Czapek). Während so die grüne Pflanze als Eiweiß-
produzent fungiert, ist jedes Tier in erster Linie Eiweißzerstörer und
liefert Avieder jene einfachen N-haltigen Endprodukte des Eiweißzerfalles,
welche als „Nährstoffe" der Pflanze fungieren. Demungeachtet kann
gar nicht bezweifelt werden, daß auch im lebendigen pflanzlichen
Plasma Eiweißkörper zerfallen, und unter gewissen Umständen lassen
sich die Zerfallsprodukte sogar in reichlicher Menge nachweisen (so
bei der Keimung). Immer jedoch treten diese Erscheinungen einer
regressiven Eiweißmetamorphose ganz in den Hintergrund, wenn man
sie mit den entsprechenden Vorgängen in tierischen Zellen vergleicht,
so daß man in die Bedeutung des Eiweißzerfalles in der Pflanze
als Energiequelle zurzeit noch keineswegs genügend klare Einsicht
hat. Was vom N gilt, das gilt in gleichem auch vom S und P, die
beide Bestandteile der Eiweißsubstanzen des Protoplasmas bilden.
Auch sie gewinnt die grüne Pflanze aus einfachen anorganischen Ver-
bindungen (Sulfate, Phosphate) und fügt sie als Bausteine bei der
Synthese des Eiweißmoleküls ein, während das Tier diese beiden Ele-
mente wie den N in der Regel nur in Form von Proteiden als ge-
eignete Nahrung zu verwerten vermag und Schwefelsäure sowie Phos-
phorsäure als Endprodukte des Eiweißzerfalles ausscheidet, wie auch
der C zum größten Teil als Kohlensäure, also in höchstoxydiertem
Zustande den Tierkörper verläßt. So scheint denn auf den ersten

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 7

Blick eine unüberbrückbare Kluft zwischen den beiden großen organi-
schen Reichen zu bestehen, denn während die (grünen) Pflanzen ganz
vorwiegend organische Substanz auf synthetischem Wege bilden und
so zu Speichern chemischer Spannkräfte werden, liefern die Tiere
durch Zerstörung der von den Pflanzen erzeugten organischen Mole-
küle lebendige Kraft in Form von Bewegung und Wärme. Dabei voll-
ziehen sich im Plasma pflanzlicher Zellen in großartigstem Maßstabe
Reduktions Prozesse, während der Stoffwechsel der Tiere in
erster Linie als ein x y d at i o n s p r o z e ß charakterisiert erscheint.

Das organische Leben beginnt mit der Pflanze und mit ihr die
Bildung organischer Verbindungen. Die Bestandteile der Luft, des
Wassers und des Bodens werden zu Bestandteilen der Pflanze, die
Bestandteile der Pflanze zu Bestandteilen des Tieres, die Bestandteile
des Tieres aber wieder zu Bestandteilen der Luft und des Bodens.
Der C der Kohlensäure der Luft wird zum C des Zuckers, der Stärke,
der Cellulose, des Gummis, der Pflanzensäuren, der Eiweißstoffe, kurz
•aller organischen Substanzen des Pflanzenkörpers, er wird unter
Vermittlung derselben zum C des Tierleibes und kehrt aus diesem
wieder in der Form von CO., in die Atmosphäre zurück, ein Prozeß,
der sich freilich auch in jeder Pflanzenzelle abspielt, aber in den
grünen Pflanzen, wenigstens während des Tages, gegenüber dem
entgegengesetzten Vorgang der COo-Aufnahme und 0-Ausscheidung
ganz in den Hintergrund tritt. Die Wanderungen des Stoffes stellen
eine in sich geschlossene Kette dar, deren Anfangsglieder auch ihre
Endglieder sind.

Das Anorganische wird organisch, um wieder an-
organisch zu werden. Das ist es, was man den Kreislauf
des Stoffes zu nennen pflegt. Was wir im Gesamtgebiete der Natur
als Kreislauf des Stoffes bezeichnen, das nennen wir im lebenden
Einzelindividuum Stoffwechsel. In jedem Zellteilchen verliert eine
Zelle Substanz durch Dissimilation und ergänzt das Verlorene
wieder durch Assimilation. In diesem Punkte besteht kein Unter-
schied zwischen Pflanze und Tier, und wenn auch bei den grünen
Pflanzen die assimilatorischen Prozesse bei weitem überwiegen, wie
umgekehrt bei den Tieren die dissimilatorischen, und dadurch ein an-
scheinend durchgreifender Unterschied vorgetäuscht wird, so besteht
ein solcher in Wirklichkeit nicht, im Prinzip ist das Leben und
der dasselbe charakterisierende Stoffwechsel überall
im Reiche des Organischen derselbe.

Am klarsten tritt dies hervor, wenn man den Stoffwechsel der
chlorophyllfreien Pflanzen untersucht, von denen, wie schon erwähnt,
die niederen Pilze und Bakterien in lückenloser Reihe alle nur denk-
baren Uebergänge liefern und in physiologischer wie in morphologi-
scher Hinsicht zwischen Pflanzen- und Tierreich vermitteln.

I. Die Entstehung des Plasmas (Assimilation) bei den
chlorophyllfreien Pflanzen.

A. Die Assimilation von Stickstoff und Kohlenstoff,
a) Hefe- und Scliimmelpilze.

Der Umstand, daß man sich Hefezellen sowie Schimmel-
pilze leicht und in großer Menge als Reinkultur verschaffen kann,

8 W. Biedermann,

macht dieselben bei der Raschheit ihrer Vermehrung zu einem für
Stoffwechseluntersuchungen überaus geeigneten Versuchsobjekt. Als
normale Bedingungen für das Leben und Wachsen derselben ist, ab-
gesehen von einer nicht zu niedrigen Temperatur, vor allem eine be-
stimmte chemische Zusammensetzung des Nährmediums erforderlich,
welches selbstverständlich alle jene Stoffe wird enthalten müssen, die
für den Aufbau der lebenden Substanz der Zellen notwendig er-
scheinen: also außer Wasser gewisse anorganische Salze, sowie C-
und N-haltige Verbindungen. Da entsteht denn zunächst die Frage^
in welcher Form der N an die Zellen herantreten muß, wenn diese
ihn assimilieren, d. h. Eiweiß bilden sollen.

1. Die N-Assimilation.

Die N-Nahrung, welche die Hefe an den Standorten in der Natur,,
wie z. B. auf Traubenbeeren, findet, ebenso wie die, welche ihr seit
Jahrhunderten in den Betrieben der Alkoholindustrie geboten wird,
ist ein kompliziertes Gemisch organischer Substanzen der verschieden-
sten Art. Doch ließ sich erwarten, daß Hefezellen auch dann zur
vollen Entfaltung ihrer Lebenstätigkeit kommen können, wenn ihnen
der erforderliche N nur in Form eines einheitlichen Körpers ge-
boten wird.

Gestützt auf die Autorität Liebigs (68), war man früher allgemein
der Meinung, daß, wie den Tieren, so auch allen Pilzzellen ei weiß-
artige Stoffe in Substanz dargeboten werden müssen, wenn sie
neues Eiweiß (Plasma) bilden sollen. Doch hatte schon Dujardin
in den 40er Jahren des vorigen Jahrhunderts beobachtet, daß Lösungen
von Zucker, oxalsaurem und phosphorsaurem Amnion und Kochsalz
sich nach einiger Zeit mit einer weißen, aus ,,Bacterium termo'-'- be-
stehenden Haut bedecken. Als der eigentliche Begründer der Er-
nährungsphysiologie der Pilze ist aber Pasteur (85) anzusehen, der
1858 nachwies, daß man Hefepilze durch wein saures Am nioniak
und Zucker, Schimmelpilze (PeniciUium) aber sogar durch das erstere
allein zu ernähren vermag, wobei natürlich vorausgesetzt ist, daß die
Nährlösung außerdem noch die nötigen Mineralbestandteile enthält
(K, Mg, Fe, P und S).

Pasteur benutzte ursprünglich eine Lösung, welche in 100 ccm Wasser 10 g
Eohrzucker, 0,1 g weinsaures Ammon und die Asche von 1 g Hefe (also 0,07—0,08 g)
enthielt. In der Folge hat man als PASTEURsche Nährlösung eine solche verwendet,
welche in 1000 Gewichtsteilen 838 Teile Wasser, 150 Teile Rohrzucker, 10 Teile
weinsaures Ammon, 0,2 Teile MgSO^, 0,2 Teile Calciumphosphatlösung, 2 Teile
saures Kaliumphosphat enthält. Zu der fertigen Lösung kommt noch 0,01 Proz.
FeSO^ hinzu.

Wenn es nun auch seit Pasteur (85) trotz aller Einsprüche Lie-
bigs als sicher festgestellt galt, daß die Saccharomyces-ZeWen die
Fähigkeit besitzen, aus einer N- freien organischen
Substanz (Zucker) und Ammoniak nebst gewissen
Aschen bestand teilen auf synthetischem Wege Eiweiß
zu bilden, so war es doch schon immer aufgefallen, daß es weit
günstigere Bezugsquellen für N gibt, bei deren Vorhandensein das
Wachstum und die Vermehrung der Hefe sehr viel lebhafter erfolgt.
Schon Liebig wies in seinem Streite mit Pasteur auf die sehr gün-
stige Wirkung eines wässerigen Extraktes von Hefe hin, und das gleiche

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 9

gilt ebenso auch von gewissen natürlichen Säften (Fruchtsaft), in wel-
chen neben Zucker N-haltige organische Stoffe enthalten sind, die in
ihrer Konstitution den Eiweißstoffen nahestehen. Ersetzt man beim
PASTEURschen Versuch das weinsaure Ammoniak durch gewisse Ami de
(Asparagin), Aminosäuren oder A Ibum ose n , so überzeugt
man sich leicht, daß innerhalb derselben Zeit weit mehr Hefe gebildet
wird, als in der gewöiinlich PASTEURSchen Lösung.

Obschon nun Molisch (75) bereits 1894 durch einwandfreie Versuche den Beweia
erbracht hatte, daß die Hefezellen ihren N-Bcdarf tatsächlich aus rein anorgani-
scher Quelle zu decken vermögen, so hat es doch Wildiers (117) noch ganz neuer-
dings versucht (li'Ol), die alte LiEBiGsche Lehre wieder zur Geltung zu bringen.

Unter Verwendung von Reinzuchten einer obergärigen Bierhefe vom Typus
Saccharomyces eerevisiae I Hansen sowie anderer Hefearten beobachtete er,
daß in einer gezuckerten Mineralsalz-Nährlösung, welche den N ausschließlich in
Gestalt von Salmiak bot, weder Gärungserscheinungen noch auch Hefevermehrung
erfolgten, wenn sie nur mit einer sehr geringen Menge von Hefezellen
beimpft wurden. Gärung und Vermehrung traten jedoch ein, wenn noch ein
Zusatz von einigen Kubikzentimetern einer Hefeabkochung beigefügt wurde. Anstatt
letzterer kann auch Liebigs Fleischextrakt, Pepton (Albumosen) oder Würze ange-
wendet werden. Wildiers schloß aus diesen Befunden, daß die Hefe mit N in anor-
ganischer Bindung allein nicht auszukommen vermag, daß vielmehr zu deren Wachs-
tum eine gewisse Menge einer besonderen noch unbekannten Substanz erforderlich
sei, die sich in den letztgenannten Nährmitteln findet und für die er die vorläufige
Bezeichnung ,,Bios" vorschlug. Diese Substanz ist in der Asche jener Stoffe nicht
enthalten, wird durch Kochen in 2ü-proz. H.jSO^ zerstört, ist dialysierbar, in Wasser
löslich und durch solches aus den Hefezellen (besonders beim Kochen) extrahierbar*
Die Hefe enthalte zwar „Bios", sei aber unfähig, solches neu zu bilden. Mit einer
kleinen Impfgabe werde davon eine für die weitere Vermehrung unzureichende Menge
in die mineralische Nährlösung eingeführt; durch eine reichlich bemessene Beimpf ung
hingegen gelange davon so viel hinein, daß dadurch auf Kosten absterbender
sich neue Zellen zu bilden vermögen. Dieser Einfluß der Menge der zum Versuch
benutzten Hefezellen wurde noch genauer von Kossowicz festgestellt, welcher
mit Reinkulturen von Saccharomyces ellipsoideus I Hansen und der Spiritushefe
Rasse II der Berliner Versuchsstation experimentierte. 200 Zellen der ersteren Art
lieferten, in 100 ccm gezuckerter Mineralsalz-Nährlösung gesät, in 50 Tagen 140
Millionen Zellen, während beim Einbringen nur einer Zelle in 21 von 22 Ver-
suchen jede mikroskopisch feststellbare Entwicklung ausblieb.

Neuerdings hat Devloo (20) in einer sehr umfassenden Arbeit den Ver-
such gemacht, das „Bios'' zu isolieren, welches der Hefe das Wachstum in
mineralischen Lösungen ermöglichen soll. Nach einer großen Zahl vergeblicher
Versuche kommt er schließlich zu dem Resultat, daß das aktive Prinzip des
Bios ein Molekül ist, welches sich in den Lecithinen, wie man sie bis jetzt
dargestellt hat, vorfindet. Nach Ide.(47) hätte man, „um zu ziemlich reinem ,Bio-
sin' zu kommen'', Lecithin „so rein wie möglich in wasserfreiem und alko-
holfreiem Aether zu bereiten. Das Fett wird dann verseift, die organischen
Basen werden durch Molybdänsäure vom Cholin befreit und das im Filtrat ge-
bliebene Biosin kann durch HgCl^ und Ba(OH)., als Hg- Verbindung gefällt und
gereinigt werden". H. Pringsheim (91) hat diese Arbeiten einer verdienten strengen
Kritik unterzogen und vertritt die Ansicht, daß die die Entwicklung der Hefe be-
sonders günstig beeinflussende Hefeabkochung oder Würze ihren Nährwert offen-
bar dem Umstände verdanken, daß sie den N, P und wahrscheinlich auch S in
organischer Bindung in Form chemisch charakterisierter Stoffe enthalten, ,,an welche
die Hefe noch besser angepaßt ist als an Pepton", welches an sich schon in hoher

10 W. Biedermann,

Verdünnung (0,002 — 0,0002-proz.) das Wachstum selbst bei geringer Aussaat ermög-
licht. „Bei größerer Impfgabe lebt die Hefe zuerst von der Eiweißsubstanz, die
sie selber mitbringt, wobei durch Zerfall ihres Eiweißes organisch gebundene Nähr-
stoffe in die Nährlösung übergehen. Im Falle der geringen Impfgabe ist die Menge
des mitgebrachten Eiweißes zu gering, um anfängliches Wachstum zu ermöglichen.
Im ersteren Falle sprossen ein paar überlebende auf Kosten absterbender Zellen in
Berührung und teilweiser Ausnutzung der mineralischen Nahrungstoffe. In diesen
wenigen Generationen gewöhnen sie sich an die Verarbeitung der
letzteren" (H. Peingsheim).

Ganz neuerdings hat sich Rubner (99) bezüglich der Verwertbarkeit von Am-
moniaksalzen wieder skeptisch geäußert und glaubt, „daß die Frage des Aufbaues
von lebender Substanz aus Aramoniaksalzen erneut zu prüfen wäre". Er hält deren
Nährwert für einen ,,sehr geringen". „Die größte Wirkung erzielen die Nährstoffe
der Bierwürze."

Ohne allen Zweifel sind Albumosen und Aminosäuren
(unter diesen letzleren wieder besonders das Asparagin und die
Aminobernstein säu r e) die bei weitem besten N- Quellen für
die Sproßpilze, doch können ganz fraglos auch Ammoniaksalze
verwertet werden. Ueber die Eignung von Amiden und Peptonen
(Albumosen) zur N-Ernährung liegen aus neuerer Zeit vergleichende
Untersuchungen vor, die ergeben haben, daß Amide und Peptone
von der Hefe weit leichter als genuine Eiweißkörper aufgenommen
werden und Amide wieder leichter als Albumosen. Nach Rubner
(99) werden die mit Zinksulfat fällbaren Albumosen von den
Hefezellen überhaupt nicht verwertet. Im allgemeinen scheinen unter
den Bedingungen der technischen Gärung Amide als Haupt-N-
Quellen für die Hefezellen zu dienen, nachdem Arthur Meyer und
Heyduck (38) das in allen natürlichen Maischen weitverbreitete As-
paragin in seiner hervorragenden Bedeutung für die Hefeernährung
erkannt hatten. Das gleiche gilt auch von den Aminosäuren, von
denen Leu ein, Glutamin, Glykokoll und Ty rosin vortreffliche
N-Quellen darstellen.

Pringsheim (91) fand auch Phenylaminoessigsäure, Phe-
nylamin und Hip pur säure als N- Nahrung geeignet, wiewohl
viel schlechter als Leucin oder Tyrosin. Nach Duclaux (21)
sind auch Allantoin, Guanin und Harnsäure verwertbar.

Die dominierende Bedeutung der Peptone als N-Quellen zeigt
sich sehr deutlich bei Vergleichung der Hefezahlen (Zellmengen),
welche bei verschiedener N- Versorgung beobachtet werden. Immer
veranlassen höhere N-Gaben auch höhere Hefezahlen. Beim Leucin
liegen nach Pringsheim die Hefezahlen sehr nahe beieinander; in
allen Fällen aber ist die Zahl der mit Leucin gebildeten Zellen bei
gleicher N-Gabe geringer als bei Pepton. Mit Asparagin läßt sich
eine größere Zahl von Hefezellen in der Volumeinheit erzielen als
mit Leucin. Es kommen aber nicht annähernd so hohe Zahlen zur
Beobachtung wie bei Darreichung von Pepton. Unter allen Um-
ständen darf man behaupten , daß die Hefe irgendwelcher Amino-
säurerestgruppen bedarf, wenn es zum Aufbau eines möglichst kräftigen
Plasmas kommen soll. Nach Pringsheim hätte man anzunehmen,
daß eine Hefe, welche Alkoholvergärung zu bewirken vermag, ohne
Aminosäuren überhaupt nicht denkbar ist.

Lindner und seine Mitarbeiter RtJLKE und Hoffmann (69) haben

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 11

interessante Versuche über die Assimilierbarkeit verschiedener N-
haltiger Stoflfe nach der BEYERiNCKschen „auxanographischen" Methode
angestellt, indem die Versuchshefe auf Gelatine oder Agarzucker-
platten gleichmäßig verteilt und auf der Oberfläche derselben die auf
ihre Nährtüchtigkeit zu prüfende Substanz strichweise mit dem Pinsel
aufgetragen wurde. Sagt dieselbe den eingesäten Hefezellen zu, so
entsteht um die Auftragstelle ein dichter Haufen von Kolonien, der
sich kreisförmig mehr und mehr über die Platte ausbreitet. In dieser
Weise wurden Leucin, Tyrosin, Aden in, Hypoxanthin,
Hystidin, Urazil, Asparagin, Asparaginsäure, Arginin,
Guanidin, Lysin, Cholin, Thymin, Kaliumnitrat und
Amnion Sulfat geprüft. Es ergab sich, daß von den Hefen nur
Tyrosin, Leucin, Adenin, Asparagin, Asparaginsäure
und Ammonsulfat kräftig assimiliert werden, wobei die einzelnen
Rassen sich verschieden verhalten. Am wählerischsten in bezug auf
die N-Nahrung sind die obergärigen Hefen, dann folgen die untergärigen
(Kohl, 58). Sehr bemerkenswert, weil mit dem Verhalten anderer
Pilze (Schimmel) und höherer Pflanzen nicht in Uebereinstimmung,
ist es, daß die Hefezellen anscheinend nicht imstande
sind, den zur Eiweißbildung nötigen N der Salpeter-
säure (Nitraten) zu entnehmen, wie sich leicht zeigen
läßt, wenn man in der PASTEURschen Nährlösung an Stelle des
weinsauren Ammoniaks Nitrate setzt. Es findet in diesem Falle kein
Wachstum statt. Es scheint, daß die schädigende Wirkung der Nitrate
in einer sonst günstigen Nährlösung darauf beruht, daß durch
die Reduktionstätigkeit der Zellen giftig wirkende Nitrite gebildet
werden. Auch für die Mycodermen und einzellige Sproßpilze,
welche in weiter Verbreitung auf Wein oder Bier, wenn diese ofl"en
an der Luft stehen gelassen werden, in Gestalt einer sehr rasch
heranwachsenden faltigen Hautdecke (Kahm haut) auftreten, darf es
als sichergestellt gelten, daß sie zu ihrem Wachstum lediglich des Al-
kohols und als N-Quelle des Ammoniaks bedürfen. Schulz (102)
verwendete zu seinen Versuchen eine künstliche Nährlösung, die außer
phosphorsaurem Kali und Kalk noch MgS04 Alkohol, und salpeter-
saures oder weinsaures Ammoniak enthielt. Meissner (74)
erhielt auch bei Anwendung des Chlorids sowie des Phosphates des
Ammoniums Wachstum.

Auch für höhere Pilze (Schimmelpilze) darf es als sicher
festgestellt gelten, daß sie prinzipiell die Fähigkeit besitzen, Am-
moniaksalze der verschiedensten Art als N-Quelle zu benützen.
Sind dieselben in erheblichem Grade elektrolytisch dissoziiert, so wird
der N in der Regel nur dem Kation (NH^) entnommen. Die Anionen
(Säurereste) können indifferent sein oder wohl auch selbst als Nähr-
stoffe dienen, indem sie dem Pilz S, P oder C zur Verfügung stellen.
Doch kann auch das Anion (wie im Ammonnitrat) als N-Quelle
fungieren, steht aber freilich an Bedeutung dem Kation nach. Wir
verdanken Czapek (19) eingehende Untersuchungen über die N-Ge-
winnung und Eiweißbildung der Schimmelpilze, nachdem schon lange
vorher Raulin (96) gezeigt hatte, daß Äs/m-giUus niger in resp.
auf einer Nährflüssigkeit zu wachsen vermag, welche neben den not-
wendigen Aschenbestandteilen (Kalium und Magnesiumkarbonat) nur
noch Zucker, Weinsäure und Ammoniaksalze (Nitrat, Phosphat und
Sulfat) enthält.

12 W. Biedermann,

Die von Raulin verwendete Nährlösung hatte eine außerordentlich kompli-
zierte Zusammensetzung:

1000 Teile Wasser

70 „ Kandiszucker,

4 ,, Weinsäure,

4 „ Ammoniumnitrat,

0,6 ,, Ammoniumphosphat,

0,4 „ Magnesiumkarbonat,

0,6 „ Kaliumkarbonat,

0,25 ,, Ammoniumsulfat,

0,07 „ Zinksulfat,

0,07 „ Eisensulfat,

0,07 „ Kaüumsilikat.

Es ist selbstverständlich in jedem Falle darauf zu sehen, daß eine Nährlösung
nach MögUchkeit einfach und derart zusammengesetzt sei, daß deren Ausnutzung
die günstigsten Bedingungen findet. Nur dann gilt das „Gesetz des Minimums",
welches besagt, „daß die Produktionshöhe einer Nährlösung von dem in minima
gebotenen Stoff abhängig ist und durch gesteigerte Darbietung eines anderen nicht
vergrößert werden kann". (Lafars Handb., Bd. 1, p. 374.)

Czapek verwendete als Stammlösung von Mineralsalzen bei seinen Zuchtver-
suchen von Aspergillus niger eine solche von folgender Zusammensetzung:

Aq. destill. . . 1000 g

Mg SO, .
KH, PO,
KCl'. . .
FeS(\ .

0,5
1,0
0,5
0,01

die entweder zuckerfrei oder zuckerhaltig angewendet wurde, je nachdem außer dei*
N-haltigen Substanz keine weitere C-Quelle geboten wurde oder aber eine solche sich
als nötig erwies. Die zuckerhaltigen Nährlösungen enthielten 3 Proz. Saccharose
und etwa 1 Proz. der N-bietenden Substanz. Bei Abwesenheit von Zucker wurden
4 Proz. der gleichzeitig N u n d C liefernden Stoffe hinzugefügt.

Die Versuche ergeben einen sehr verschiedenen Nährwert der Ammonsalze
der Mineralsäuren, indem dieselben um so günstiger wirken, je ver-
wendbarer der Säurerest (das Anion) ist.

Bei Darreichung von Salmiak fand Czapek gar keine Eutwickelung und
bezog dies auf eine schädliche Wirkung der nicht assimilierbaren Cl-Ionen. Ammon-
sulfat wirkte besser und am günstigsten Ammoniumphosphat (namentlich als
glyzerin phosphorsaures Ammon).

Mit diesen Angaben stimmen Beobachtungen anderer Autoren an demselben
Objekt {Aspergillus) nicht überein. So fand Butkewitsch (14) das Chlorid
nicht nur brauchbar, sondern sogar geeigneter, als das Nitrat. Den besten Erfolg
erzielte er mit dem Sulfat. Da die Menge des verbrauchten Ammoniums, von der
hauptsächlich der Ernteausfall abhängt, der Stärke der Affinität der Säure zum
Ammonium umgekehrt proportional ist, diese beim Sulfat am geringsten, beim Nitrat
am größten ist, so scheint der erwähnte Befund leicht verständlich. Bei allen Zucht-
versuchen mit organischen NH,-Salzen wirkt die allmähliche Ansammlung der be-
treffenden Säure in der Nährlösung schädlich, und zwar in um so höherem Grade,
je giftiger sie ist. Darauf beruht es wohl, daß man nach Nikitinsky (82) bei
Abernten der Pilzdecke und Neutralisieren der Lösung mit dem Sulfat und Nitrat
eine größere Reihe von Ernten erzielt, als mit dem Chlorid.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 13

Von organischen NH^-Salzen werden nach Czapek jene der Essigsäure-
reihe von Aspergillus niger gar nicht ausgewertet, während sich die Ämmon-
salze der Oxy f ettsäuren durch einen ungewöhnlich hohen Nährwert auszeichnen.
Neben den reichhch dargebotenen NH^-Ionen kommt aber hier auch noch die Taug-
lichkeit der Säurereste als C-Nahrung wesentlich mit in Betracht, so daß es in man-
chen Fällen (milchsaures oder ;S-oxybuttersaures Ammon) gelingt, sogar ohne Zucker
Entwickking zu erzielen.

Während, wie schon erwähnt, Hefepilze nicht imstande sind, den N aus
Nitraten zu assimiheren {r\\\v Saccharotuyces acetaetliylicus xn&cht Qine A\\?,nah.\ae)^
vermögen dies Schimmelpilze zwar zu leisten, immerhin ist aber der Nährwert
der Ammoniaksalze im allgemeinen auch hier größer. Aspergillus
niger wächst mit KNOg schlechter als mit Ammonphosphat, aber besser als mit
Ammonsulfat. Ammonnitrat wirkt in der Regel besser als KNO3 aber nicht ganz
so gut, wie (NH^ , H^ POJ. [Czapek].

Es ist begreiflich, daß bei gleichzeitiger Darreichung von Ammon und Nitrat
das letztere in keinem Falle stärker verbraucht wird, wohl aber ist es bekannt, daß
oft beide gleich stark verarbeitet werden, oder daß das Ammon bevorzugt wird. Es
sind Pilze beschrieben, besonders eine Cylindrotrichum- Art, welche mit Nitriten
als alleiniger N-Quelle hohe Ernten liefern. Sogar Aspergillus niger verarbeitet Ni-
tritstickstoff, falls nur die Anhäufung von Säuren durch Mg-Karbonat verhindert
wird. (Raciborski, 94.)

Wenn es auf Grund der mitgeteilten Erfahrungen auch nicht zu bezweifeln ist,
daß Schimmelpilze ihren N- Bedarf lediglich aus anorganischen oder organischen
Ammoniaksalzen resp. Nitraten zu decken vermögen, so muß doch andererseits durch-
aus zugegeben werden, daß auch für sie in den meisten Fällen fertige Amino-
säuren das bei weitem beste Substrat zur Eiweißsynthese liefern,
besser als alle anderen organischen oder anorganischen N-Verbin-
dungen (von den Albumosen abgesehen). Es ist diese experimentell festgestellte
Tatsache von umso größerem Interesse, als ja auch die Versuche einer künst-
lichen Synthese von Eiweißkörpern Emil Fischer auf denselben so erfolgreichen
Weg führten. Ebenso günstig, wie die einfachen Aminosäuren, wirken aber auch
eine große Anzahl von gekuppelten Aminosäuren, Di- und Tripeptiden bei Asper-
gillus, welche offenbar leicht aufgespalten werden. (Abderhalden u. Teruuchi, 3.)

Der Vergleich des Nährwertes der einzelnen von Czapek untersuchten Am-
minosäuren ergab nur geringe Differenzen und die Erntegewichte entsprachen meist
dem überhaupt möglichen Maximum der Pilzentwicklung.

Diese Erfahrungen im Verein mit dem schon erwähnten Umstand, daß aus den
nächst den Aminosäuren besten N-Quellen, den Oxyfettsäu ren, auch am leich-
testen die Synthese der ersteren bewerkstelligt werden kann, haben Czapek zu der
Ansicht geführt, daß, „wenn irgendeine N-haltige Substanz im Organis-
mus assimiliert wird, d. h. zu Eiweiß verarbeitet werden kann, vor-
übergehend aus der N-haltigen Nahrung immer erst Aminosäuren
formiert werden", sei es daß dies durch Synthese geschieht oder, wie bei der
Ernährung durch Proteine selbst oder diesen noch nahestehende Substanzen (Albu-
mosen, Peptone), durch hydrolytische Aufspaltung (Zersetzung). Jeden-
falls gedeihen Sproßpilze wie auch Schimmel in ausgezeichneter Weise mit Amino-
säuren als N-Quelle bei gleichzeitiger Darreichung von Zucker als C-Quelle, mit
manchen Aminosäuren sogar ohne diesen letzteren.

Selbst das Taurin mit der Struktur einer Sulfosäure

CH, . NH„

I
CH, . SO,H

wird vollständig assimiliert.

14 W. Biedermann,

Im übrigen ist es sehr bemerkenswert, daß Aspergillus niger die Verarbeitung
fertiger Aminosäuren ebenso leicht vollzieht, wenn ihm nur eine einzige beliebige
Aminosäure oder ein Gemenge aus verschiedenen Repräsentanten der Gruppe von
beliebiger Zusammensetzung als N-Quelle dargeboten wird.

Emmekling (25) fand auch die erst neuerdings unter den Spaltungspro-
dukten der Eiweißkörper aufgefundene Pyrrolidin-Karbonsäure, sowie das
Serin sehr geeignet zur Ernährung der Schimmelpilze und konstatierte außerdem,
daß nur die (bei der Ei weißhydrolyse ausschließlich entstehenden)
a-Aminosäuren der aliphatischen Eeihe tauglich sind, nicht aber
die ß- und y* Aminosäuren , welche künstlich synthetisch darge-
stellt werden können. Auch die Derivate von Aminosäuren sind oft ebenso
gute N-Quellen, z. B. Trimethy laminoessigsäure, Ben zoylam inoessig-
säure. Hingegen steht das der Aminopropionsäure isomere Sarkosin (Methylamino-
essigsäure) der ersteren Säure beträchtlich nach, ebenso die phenylierten Alanin-
derivate Phenyl-Alanin und Tyrosin.

Nichtsdestoweniger gibt es Schimmelpilze, welche besser mit anorganisch als
mit organisch gebundenem N auskommen; so beispielsweise der Soorpilz, der nach
LiNOSSiEB und Eoux (71) mit Ammon besser als mit Glykokoll, Tyrosin oder
Asparagin gedeiht, Nitrate aber ganz verschmäht und mit Harnstoff oder Acetamid'
noch schlechter auskommt als mit Aminosäuren. Es ist bemerkenswert, daß auch
zwischen nahe verwandten Arten große Verschiedenheiten in bezug auf die Wahl
der N-Quellen bestehen. So gedeihen nach Herzberg (41) Ustilago Jensenii,
ü. arenae und U. perennans am besten bei Peptonzufuhr ; es folgen der Güte
nach absteigend Asparagin, weinsaures und schwefelsaures Ammon und Na-Nitrate.
Für Ustila Jiordei und U. tritiei hingegen sind Asparagin, Pepton und Ammon
gleichwertige N-Quellen, wenn d- Glukose als C-Quelle geboten wird.

Zugunsten seiner Ansicht hat Czapek auch da» Verhalten verschiedener Amine

bei der Ernährung der Schimmelpilze geltend gemacht. Er prüfte eine große Zahl

von Alkylaminen und fand, daß es gute N-Quellen sowohl unter den primären

wie sekundären und tertiären Aminen gibt, wenn außerdem noch Zucker vorhanden

ist. Der Nährwert wächst im allgemeinen mit zunehmendem Molekulargewicht und

scheint besonders begünstigt zu werden durch den Charakter eines primären Amins,

d. h. durch die Gegenwart der Gruppe — CH^ .NHg. Dies lehrt beispielsweise auch die

Vergleichung von Benzylamin <;:^>CH2.NH2 mit Anilin <;~>NH, , von

welchen das erstere bei weitem günstiger wirkt. Es erwies sich auch von Bedeutung für

die Eignung als N-Quelle, daß die — CH., .NH^-Gruppe noch mit mindestens einem

C-Atom, besser noch mit mehreren in Verbindung steht. So ist das Aethylamin

(CHg— CH^.NHj) = (CjHg.NHg) merklich besser geeignet als Methylamin

(CHg.NHj), und es spielt dieser Umstand wohl auch eine Rolle bei der so auf fallend

günstigen Wirkung der a-Aminosäuren, in welchen ja die Gruppe — CH.NHj

I
COOH

enthalten ist. Von Säureamiden wurde das Acetamid bereits von Naegeli (78)
als gute N-Quelle erkannt. Aspergillus vermag ihm sogar in Ermangelung von Zucker
auch C zu entnehmen. Dagegen sind die Nitrile durchgehends sehr
schlecht geeignet, N zu liefern, relativ am besten noch Phenylglyko 1-
säurediglykosid (Amygdalin). Die für die Nitrile charakteristische Gruppe
CN muß daher im allgemeinen als schlecht assimilierbar gelten ; Naegeli hielt sie
sogar für gänzlich wertlos. Es wurde schon erwähnt, daß gewisse zyklische
N-Verbindungen, wie Anilin, Benzylamin, sowie sämtliche Amino-
phenole als N-Quellen fungieren können, doch sind alle diese Stoffe nur dann
Nährsubstanzen, wenn gleichzeitig Zucker als C-Quelle geboten wird, sonst unter-
halten sie das Pilzwachstum gar nicht. Unter gleichen Umständen erweist sich

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 15

auch Ortho-, para- und metaaminoben zoesaures Natron als inamerhin
brauchbare N-Quelle, doch ist der Nährwert dieser Aminosäuren unverhältnismäßig
geringer als der der aliphatischen a - A m i n o s ä u r e n. Die Hip pursäure wird, wie
Pfeffer (87) gezeigt hat, durch Pilze in Benzoesäure und Glykokoll gespalten.
Wird sie als alleinige C- und N-Quelle geboten, so verläuft das Wachstum zwar nur
langsam, wird aber nicht durch Stof f Wechsel produkte gehemmt. Mit Zucker gemein-
sam geboten, fördert sie das W^achstum zunächst sehr stark, bald aber wird die Nähr-
lösung zu weiterer Pilzentwicklung ganz ungeeignet. Nikitln'SKY (82) erklärt dies da-
mit, daß im ersten Falle die Benzoesäure als C-Quelle dient, im letzteren aber, durch
den Zucker geschützt, sich ansammelt und so eine schädliche Konzentration in der
Nährlösung erreicht.

Da der Harnstoff eines der wichtigsten Endprodukte der Eiweißumsetzung im
Körper der Wirbeltiere ist und daher auch eine derjenigen N-haltigen Organsubstanzen
darstellt, welche saprophytischen Pflanzen mit am häufigsten zur Verfügung stehen,
beansprucht die Frage besonderes Interesse, welche Bedeutung dem Harnstoff
(CO (NH.,)^) und seinen Abkömmlingen als N-Quelle für die Schimmelpilze {Asper-
gillus) zukommt. Die Versuche von Czapek haben nun gezeigt, daß weder Harn-
stoff noch eines seiner Substitutionsprodukte eine N-Quelle .dar-
stellen, welche an Eignung die Aminosäuren oder Alkylamine er-
reicht. Dagegen sind die iSäureureide durchweg gute N-Quellen.

Fassen wir alles zusammen, so zeigt sich, daß die Zellen der Hefe
und insbesondere jene der Schimmelpilze sich ihren N aus den
verschiedenen anorganischen und organischen Verbindungen aneignen
können. Von den organischen Stoffen scheinen wenigstens für A^})er-
giUus niger als geradezu ideale N-Quellen die «-Aminosäuren
obenan zu stehen, wobei es sehr bemerkenswert erscheint, daß ihre
Eignung fast ganz unabhängig ist von dem Werte der betreffenden
Aminosäure als C-Nahrung, so daß ihre Bedeutung offenbar nur der
N-haltigen Gruppe CH.NH., in a-Stellung zuzuschreiben ist. „Selbst
Substitution in der NH.,- Gruppe oder Anhängung eines Benzolringes
vermag nicht in allen Fällen und nur relativ schwach ihre Wirkung
als N-Quelle herabzusetzten'' (Czapek, 19). Nächst den «-Amino-
säuren sind die Ammonsalze der Oxyfettsäuren durch ihren
hohen N-Nährwert ausgezeichnet, wie denn überhaupt Ammoniak-
salze immer günstiger wirken als Nitrate, wenn diese
auch von Schimmelpilzen ausgenützt werden können. Gute N-Quellen
liefern dann auch die Amine, während Säureamide wenig günstig
sind und noch weniger Nitrile.

Nach der Auffassung Czapeks wären «-Aminosäuren allein zum
Aufbau des Eiweißmoleküls tauglich und müßten daher auch aus allen
sonst überhaupt verwertbaren N-Verbindungen gebildet werden, wobei
teils Spaltungen, teils mannigfache Synthesen erforderlich wären. «-
Aminosäuren wären demgemäß regelmäßige Zwischenglieder in der Kette
der zur Eiweißsynthese führenden chemischen Vorgänge, welches auch
immer das N-haltige Ausgangsmaterial sein mag. In neuester Zeit
sind aber eine ganze Reihe von Tatsachen bekannt geworden, welche
einer solchen Annahme widersprechen. Es zeigte sich, daß sowohl
Hefe- wie gew^isse Schimmelpilze (Asperqülus niger) d i e
Fähigkeit besitzen, aus N-haltigen Substanzen, vor
allem auch aus Aminosäuren, in denen die Amino-
gruppe fest gebunden ist, NHg abzuspalten, so daß also
wenigstens in gewissen Fällen der Aufnahme der Aminosäuren in das

16 W. Biedermann,

Plasma der Pilze eine Desamidierung vorausgeht und der Aufbau
der komplizierten Polypeptidketten bei der Eiweißsynthese vom
Ammoniak auszugehen scheint.

Effront (22) fand, daß eine Aufschwemmung von lebender Hefe aus Aminosäuren
NH3 abspaltet, und das gleiche konstatierte Shibata (105) im Aspergillus niger. Bei
der Assimilation der aliphatischen oder aromatischen Aminosäuren bleiben nach der
Desamidierung derselben durch die Pilze N-freie Verbindungen in der Lösung, die
entweder assimiliert werden oder weiteren Umsetzungen und Oxydationen unterliegen.
Bei der Assimilation des Tyrosins wird bei Ueberschuß einer guten C-Quelle zur
Deckung der N-freien Komponente des Tyrosins ein „Alkaptonkörper" gebildet, der
zwar mit der Homogentisinsäure nicht identisch ist, aber doch die Reaktionen des
„Alkaptonharnes" gibt (Raciborsky, 94).

Von großem Interesse für die vorliegende Frage sind auch Untersuchungen,
welche Abderhalden und Rona (2) über die Frage anstellten, „ob es möglich ist, die
Eiweißbildung von Pilzen dadurch zu beeinflussen, daß die N-Quelle verschieden
gewählt wird", da es ja nicht ausgeschlossen erscheint, daß das Eiweißmolekül unter
bestimmten Bedingungen gewisse Gruppen oder auch einzelne seiner Bausteine ab-
geben könnte, ohne daß das ganze Molekül völlig zerlällt. Sie verwendeten zur
Zucht von Aspergillus niger die von Czapek angegebene Nährlösung, welche im
Liter 0,5 MgSO,, 1,0 KH,PO„ 0,5 KCl, 0,01 Ferrosulfat und 3 Proz. Saccharose
enthielt. Zu dieser Lösung kam als N-Quelle 1 Proz. KNO3 oder 1 Proz. GlykokoU
oder 1 Proz. Glutaminsäure. Am besten gedieh der Pilz mit Glykokull. Bei der
Analyse der Pilzrasen wurden in allen 3 Fällen immer dieselben Aminosäuren
(GlykokoU, Alanin, Leucin, Glutaminsäure, Asparaginsäure) ge-
funden. Von den aromatischen Eiweißspaltprodukten (Tyrosin, Phenylalanin)
konnte keines mit Sicherheit nachgewiesen werden. Jedenfalls scheinen diese Be-
obachtungen dafür zu sprechen, „daß der Pilz sein Eiweiß ganz unabhängig von
der Art der N-Quelle bildet."

So sehr alles dies für eine Rekonstruktion der Aminosäuregruppen,
vom NH3 ausgehend, zu sprechen scheint, so lassen sich doch
andererseits, wie H. Pringsheim (91) mit Recht hervorhebt, gewichtige
Gründe zugunsten der Annahme geltend machen, „daß man auch an
die gelegentliche Einverleibung der Aminosäuregruppe der in der
Nährlösung gebotenen Aminosäuren und an eine Verkettung dieser
Gruppen zu Polypeptidketten denken kann. Abgesehen davon, daß
«Aminosäuren im allgemeinen für Pilze die bei weitem günstigste
N-Quelle darstellen, kommt auch der Umstand sehr in Betracht, daß
erfahrungsgemäß eine ganze Anzahl von Pilzen und Bak-
terien mit NH3 als N-Quelle überhaupt gar nicht
wachsen (Pepton und Amin oor gan ism en im Sinne Beije-
RiNCKs, vgl. Kap. VI). Man wird in solchen Fällen gewiß nicht an-
nehmen wollen, daß die betreffenden Orjianismen die ihnen zugäng-
lichen hochkomplizierten organischen N- Quellen bis zu NH3 abbauen,
welches sie nicht zu assimilieren vermögen, ehe sie den Eiweißaufbau
beginnen."

Besonders großen Schwierigkeiten begegnet die Aufnahme von NHg-Stickstoff,
wie schon oben erwähnt wurde, bei Hefezellen. Es bedarf hierzu, wie H. Prings-
heim gezeigt hat, einer gewissen Gewöhnung, während die Assimilation des Amino-
säurestickstoffes ohne Schwierigkeiten von.^tattcn geht. Derselbe Forscher gibt auch
an ('.(1), daß Allesc/ieria Oayonii auf manchen Polypeptiden besser wächst als auf
Ammonsulfat.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 17

Der erste Forscher, welcher sich bemühte, auf Grund ausgedehnter experi-
menteller Untersuchungen leitende Gesichtspunkte für die Beurteilung des Nähr-
wertes verschiedener N-Verbindungen zu gewinnen, war Naegeli (78). Er gelangte
zu dem Eesultate, ,,daß der N am leichtesten assimiliert wird, wenn er als (NH,) vor-
handen ist, weniger leicht, wenn er nur mit einem II-Atom verbunden ist (als NH),
noch weniger leicht, wenn er als NO vorkommt, und gar nicht, wenn er mit an-
deren Elementen als H und O verbunden ist (CN)". Wenn dies auch in sehr vielen
Fällen zutrifft, so sind doch auch die Ausnahmen zahlreich, wie insbesondere die,
wiewohl schlechte, Verwertbarkeit der Nitrile beweist (Reinke, 97). Auch
fand Pfeffer (87), daß Amygdalin oder Cyankalium den N-Bedarf zudecken
vermögen.

Man sieht, daß die N- Assimilation seitens der Hefe- und Schi mm el-
pilze im großen und ganzen eine weitgehende Uebereinstimmung
zeigt, die sich vor allen Din gen darin ausprägt, daß beide organische
N -Quellen entschieden bevorzugen. Während aber die
Hefepilze anorganischen N (in Form von NHg) überhaupt nur unter
gewissen Bedingungen auszunützen vermögen, Nitrate aber gänzlich
verschmähen, erweisen sich die Schimmelpilze in dieser Hinsicht viel
leistungsfähiger, indem sie nicht nur den N aus Nitraten assimilieren,
sondern auch aus den verschiedensten anorganischen und organischen
Ammoniaksalzen, und zwar ohne Mithilfe anderer organischer N- Ver-
bindungen. Bei der außerordentlich weitgehenden Verschiedenheit
der Ernährungsbedingungen selbst nächstverwandter Pilzformen wird
man sich hüten müssen, das Verhalten dieser oder jener Gruppe oder
Species als bestimmend für die Gesamtheit anzusehen und dement-
sprechend aus vereinzelten Beobachtungen verallgemeinernde Schlüsse
zu ziehen. Es erscheint daher auch von vornherein sehr unwahr-
scheinlich, daß die N-Versorgung aller Hefe- und Schimmelpilze von
einem gemeinsamen Prinzip beherrscht wird und daß etwa in allen
Fällen entweder Aminosäuren oder NHy den Ausgangspunkt für den
Aufbau des Plasmas bilden sollten. Vielmehr dürfte das eine wie das
andere möglich sein, und wird auch für ein und denselben Pilz je nach
der Beschaffenheit der dargebotenen Nahrung (Ammonverbindungen,
Nitrate oder Peptone) der Gang des Chemismus ein sehr verschiedener
sein können. Es ist sehr wohl möglich, daß in einem und dem-
selben Falle NHg oder Nitrate, die in vielen Fällen Pilzen als
N-Quelle dienen können und dann wohl zu NHg reduziert werden
müssen, oder endlich fertige Aminosäuren die ersten Bausteine dar-
stellen, ohne daß man letzterenfalls immer erst eine Desamidierung
vorauszusetzen hätte.

Aiiliaiis: Der S- und P-Bedarf.

Wenn auch im Hinblick auf die Tatsache, daß. soweit wir wissen, alle echten
Eiweißstoffe S-haltig sind, die Assimilation dieses Elementes selbstverständlich er-
scheint, so muß doch betont werden, daß der experimentelle Nachweis nur in den
seltensten Fällen erbracht werden konnte. Gewöhnlich wird der S als Sulfat (als
SO^-Ion), den Nährlösungen zugesetzt; wird er aber fortgelassen, so unterbleibt
in den meisten Fällen das Wachstum nicht, und man erklärt dies in der Eegel
so, daß den anderen Nährstoffen S- Verbindungen als Verunreinigungen anhaften.
Schon Naegeli (78) fand, daß die Pilzdecken, die auf scheinbar S-freien Nähr-
lösungen sich bildeten, S-hallig waren, und spätere Autoren konnten dies nur be-
stätigen. Nach GÜXTHER (36) entwickelt sich Rhixopus nigricans auf Zucker-
Handbuch, d. vergl. Physiologie. II. 1. 2

18 W. Biedermann,

lösungen ohne Sulfatzusatz fast ganz 'normal. Auf Glyzerinlösungen hingegen«
tritt ohne S-Zufuhr nur ganz geringes Wachstum ein. Es genügt aber schon,
ein Zusatz von 0,01 mg Na.^SO^, um normales kräftiges Wachstum zu ermöglichen.
Pasteur (85) hielt denn auch für die Essigbakterien den S für entbehrlich. Für
Hefepilze stellte auch A. Mayer (72) fest, daß ein iSulfatzusatz zu den Nähr-
lösungen nicht imbedingt erforderlich ist, indem offenbar die geringen als Verun-
reinigungen anderer Nährstoffe vorhandenen S-Mengen zur Ernährung der Hefe
geraume Zeit ausreichen. Was die Form der Bindung anlangt, in welcher der S
assimilierbar ist, so darf es als sicher gelten, daß Hefezellen sowohl Eiweißstoffe,
wie auch Sulfate und Thiosulfate benützen können.

Sicher ist der Phosphor ebensowenig entbehrlich, wie Schwefel. In der Reger
wird dieses Element anorganischen Phosphaten entnommen, und ist nicht nur
die Orthophosphors äure , sondern auch die Meta- und Pyrophosphor-
säure tauglich. Aber auch organische P- "Verbindungen erweisen sich als verwert-
bar. So konnte Iwanow (49) verschiedene Schimmelpilze {Aspergillus niger, Penicil-
lium, glaueiim, Mucor) mit Thymusnukleinsäure alsN- und P-Quelle ernähren.
Es dürfte sich aber nach Benecke (12) wohl nicht eigentlich um Aufnahme des P aus
organischer Bindung gehandelt haben, sondern vermutlich ist die aus jener Säure
abgespaltene HgPO^ assimiliert worden. Das gleiche dürfte auch für die Unter-
suchungen von Schittenhelm und Schröter (100) gelten, in denen Bakterien
mit Thymonukleinsäure gefüttert wurden.

Daß 'allenfalls nur sehr geringe Mengen von Phosphaten nötig sind, zeigte
GÜNTHER (36), welcher fand, daß schon Zugabe von 0,0000001 Proz. sauren Na-Phos-
phates genügen, um bei Rhizopus nigricans geringes Wachstum mit etwas ge-
hemmter Sporenbildung zu bedingen. Sehr bemerkenswert ist die Tatsache, daß
H3PO4 in Fluß- und Seewasser nur in unbestimmbar geringer Menge enthalten ist..
Trotzdem leben in demselben zahkeiche Pilze und Algen. Desgleichen sind orga-
nische Substanzen nur in minimaler Quantität vorhanden.

Nach J. König (Nahrungs- und Genußmittel, Bd. 2, p. 1144) enthält das Main^
Wasser 0,0021 Proz. organischer Stoffe. Außerdem befinden sich in demselben:

Kalk 0,008 Proz.

Magnesia 0,0028

Eisenoxyd und Tonerde . . . 0,00032 „

Kali 0,0005

Natron 0,Oo26

H.,SO, 0,0054

HNO3 0,0029

Rheinwasser enthält nach demselben Autor:

Organische Stoffe . . . . 0,00168 Proz.

Kalk 0,0071

Magnesia 0,00147 „

Eisenoxyd und Tonerde . . . 0,0U018 „

Kali 0,00042 „

Natron 0,00067 „

H,SO, 0,U0244 „

HNO3 0,0062

In der Donau wurden gefunden (von Sommer):

Organische Stoffe. . . . 0,00042 Proz.

Kalk 0,00543 „

Magnesia 0,00128 „

Eisenoxyd und Tonerde . . . 0,00044 „

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 19

Kali 0,0016 Proz.

Natron 0,00028 „

H^ÖO, 0,0016

HNO3 0,00013 „

Für die meisten Pilze dürften diese geringen Spuren organischer Substanzen
in den natürlichen Wässern nicht ausreichend sein, um den meist rasch wachsenden
Organismen, die ihre Trockensubstanz in wenigen Tagen vervielfachen, ein Fort-
kommen zu ermöglichen.

Die H., Pü^ ist in keiner der erwähnten Analysen aufgeführt. „Die im Fluß-
wasser kaum nachweisbaren Spuren von Phosphaten findet man reichlich in der
Asche von Wasserpflanzen, und den J- und Bromgehalt des Meerwassers hat man
auch erst entdeckt, als man die Asche der Meeresalgen untersuchte, in welcher
sich die Spuren von Jod und Bromsalzen, welche das Meerwasser enthält, so an-
häufen." (v, Pettenkofer, 86.)

2. Die C-Assimilation.

Eine ganz ähnliche Rolle, wie sie den «-Amino-
säuren der aliphatischen Reihe für die N- As similation
der niederen Pilze zukommt, spielen Zuckerarten, ins-
besondere Hexosen, in bezug auf die C-V er sorgung, in-
dem sie die bei weitem geeignetsten C-Quellen dar-
stellen und da auch für andere C-Verbindungen festgestellt ist, daß
ihre Wirkung sich um so günstiger gestaltet, je leichter sie von dem
betreffenden Pilz in Zucker übergeführt werden können (z. B. Glyzerin).
Eine große Anzahl niederer Pilze vermag, wenn die übrigen notwendigen
Elemente in geeigneter Form zur Verfügung stehen, mit Zucker als
einzigem organischen Nährstoff zu leben und zu wachsen. Die
Zucker sind ideale C-Quellen, wie die «-Aminosäuren
ideale N-Quellen; beide zusammen dürfen daher als die weit-
aus beste organische Nahrung für die meisten niederen Pilze be-
zeichnet werden. Es wurde aber bereits erwähnt, daß für das Ge-
deihen eines Pilzes getrennte N- und C-Quellen keineswegs erforder-
lich sind, sondern daß der zur Eiweißsynthese notwendige C zugleich
N-haltigen organischen Verbindungen entnommen werden kann. So
bilden gerade Aminosäuren sowie Oxyfettsäuren nicht nur vortreffliche
N-, sondern auch geeignete C-Quellen, wenngleich bei Darbietung
von Aminosäuren allein als gemeinsame N- und C- Quelle in der
Regel C-Hunger besteht, d. h. es konnte durch Zusatz von Zucker
der Nährwert bedeutend gebessert werden. Im übrigen steigt der
Nährwert der Aminosäuren als C- und N-Quelle mit deren C-Gehalt.
Für Aspergillus niger fand Czapek (19) die Aminopropionsäure
noch viel besser als C- und N-Nahrung geeignet, als das milchsaure
Amnion. Ernährung mit Aminosäuren ist natürlich auch immer
dann gegeben, wenn Pilze mit Eiweißstoffen selbst zu leben haben,
da diese wohl immer erst hydrolytisch gespalten werden müssen, um
assimiliert zu werden.

Kein Hefe- oder Schimmelpilz vermag den C aus
einer anorganischen Verbindung zu assimilieren. Sie
sind daher nicht imstande dieses Element der COg zu
entnehmen, sondern durchaus darauf angewiesen, es in
organisclier Bindung zu erhalten. Im übrigen ist aber die

2*

20 W. Biedermann,

Zahl der in dieser Hinsicht brauchbaren Verbindungen eine außer-
ordentlich große, wiewohl eine große Verschiedenheit in der Er-
nährungstüchtigkeit derselben besteht, ohne daß es jedoch möglich
wäre, in bezug auf den Nährwert eine Reihenfolge von einiger
Gültigkeit für die Gesamtheit auch nur etwa der Schimmelpilze auf-
zustellen. Denn abgesehen davon, daß die eine Species mit gar
vielen, die andere mit nur wenigen 0- Verbindungen fortkommt,
reagiert vielleicht in dem einen Falle als optimaler Nährstoff ein
Körper, der in einem anderen Falle schlecht oder gar nicht aus-
genützt wird und umgekehrt. Ja, es gibt, wie Pfeffer (87) bemerkt,
wahrscheinlich überhaupt keine C- Verbindung, mit der alle niederen
Pilze ernährt werden könnten, wenngleich dies angenähert für Zucker
(Glykose) und gewisse Aminosäuren gilt.

Mit Rücksicht auf das Gesagte hat daher auch die von Naegeli (78) bei Kultur-
versuchen mit e i n e r Pilzspecies (Penicilliuin glaucum) gefundene und von den
besser zu den schlechter nährenden Substanzen geordnete Reihe eben nur für diese
oder nahe vervrandte Arten Geltung:

1) Pepton (Albumosen) als N-Quelle, Zucker als C-Quellle

2) Leucin

3) Weinsaures NH^ als N-Quelle, Zucker als C-Quelle

4) Pepton als N- und C-Quelle.

5) Leucin als N-Quelle, Zucker als C-Quelle

6) Weinsaures oder bernsteinsaures NH^ oder Asparagin

7) Esssigsaures NH^ als N- und C-Quelle.

Im Anschluß an Naegeli hat auch Pfeffer für PeniciUium und Aspergillus
eine in gleicher Weise geordnete Skala einiger C- Verbindungen mitgeteilt (Pflanzen-
physiol., Bd. 1, p. 372) wobei NH^-Nitrat als N-Quelle geboten wurde. Die Reihenfolge
war folgende: Trauben- und Rohrzucker, Pepton, Chinasäure, Wemsäure, Zitronen-
säure, Asparagin, Essigsäure, Milchsäure, Methylalkohol, Benzoesäure, Propylamin,
Methylamin, Phenol, Ameisensäure.

Für eine Anzahl rein gezüchteter Bier- und Weinhefen (als Bodenhefen) hat Lau-
rent (64) festgestellt, daß die Essigsäure als K-, Na- und NH^-Salz, desgleichen
die Milchsäure, die Ma Ion säure, die Bernstein säure und deren Ammonium-
salz, das K- und Ca-Salz der Glyzerinsäure, das Ca-Salz der Glyzerin-
phosphorsäure, die Aepfelsäure und deren K- und NH^-Salze, die Rechts-
weinsäure und deren K- und NH^-Salze, die Linksweinsäure, die Zitronen-
säure, Schleimsäure, Fumarsäure, die Asparaginsäure, das Asparagin
und die Glutaminsäure verwendbar sind. Unter allen Umständen spielt
der freie Zutritt von O eine sehr große Rolle für die Assimilation
des C aus organischen Verbindungen. So sind nach den Untersuchungen
von Laurent Bodenhefeii nicht imstande, Methyl-, Aethyl-, Propyl- und
Butylalkohol (2—4 Proz. Zusatz), ferner Ameisensäure und deren K-, Na-
NH^- und Ca Salze, Essigsäure, Propionsäure und deren K-Salz, Butter-
säure, Valeriansäure, Stearinsäure, Oelsäure und deren K-Salze,
Na-Butyrat, die Oxalsäure und deren K- und NH^-Salze, die NH^-Salze
der Benzoesäure, Salicylsäure und Gallussäure sowie Harnstoff zu
verwerten. Dagegen sind die an der Oberfläche der Nährlösungen wachsenden
Hefezellen (Hautzuchten) imstande, auch Alkohol zu verarbeiten. Hier sind vor
allem die Mycodermen (Kahmhefen) zu nennen, von welchen bereits A. Schulz (102)
zeigte, daß sie zum Aufbau ihrer Körpersubstanz mit Ammoniak und Alkohol aus-
kommen. Er verwendete zu seineu Zuchten eine künstliche Nährlösung, die außer

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 21

K- Phosphat und Kalk noch MgöOj und Alkohol (Aethylalkohol) enthielt. Als
N-Quelle diente entweder (NH^)N03 oder weinsaures Ammonium oder endlich
Asparagin. Meissner fand bei Versuchen mit Kein züchten von echten Mycoderraen
(Lafars Handb., ßd. 4, p. 312) auch das Phosphat und Chlorid des Ammoniums
als N-Quelle geeignet. Der Alkohol wurde zum Teil veratmet (zu COj oxydiert),
anderenteils zum Aufbau des Zellkörpers verwendet. Desgleichen sind, wie Du-
CLAUX (21) gezeigt hat, Schimmelpilze (Aspergillus) fähig, Aethylalkohol als
U-Quelle zu verwerten, allerdings nur dann, wenn gleichzeitig eine andere gute
C-Nahrung (Zucker) zur Verfügung steht. Neben Dextrose wird Essigsäure von
allen Schimmelpilzen ausgenutzt, doch keimt nach Czapek (19) Aspergillus niger bei
Darreichung von 4-proz. Ammoniumacetat allein nicht aus, ebensowenig mit
Ameisensäure.

Dagegen sind bei demselben Pilz mit den Ammon salzen von Oxy-
säuren deutliche Nährwirkungen zu erzielen und zwar im allgemeinen zunehmend
mit steigender Hydroxylzahl und verlängerter C-Kette, so mit

glykolsaurem NH^ akonitsaurem NH^

phenylglykolsaurem ,, zitronensaurem „

milchsaurem ,, d-weinsaurem „

ß-oxydbuttersaurem ,, oxalsaurem „

maleinsaurem „ malonsaurem „

glyzerinsaurem „ bernsteinsaurem „

apfelsaurem „

Von aromatischen Verbindungen erwiesen sich Benzoesäure, Salicyl-
säure und m-Oxybenzoesäure als ungeeignet, das Wachstum von Aspergillus
zu unterhalten, dagegen gedeiht er nach Czapek gut auf p-Oxybenzoesäure
und ganz besonders auf Gallussäure, chinasaurem NH^ und Quercit.
Dieses letztere Hexahydrobenzolderivat übertrifft sogar das Glyzerin an Nährwert.
Zimmtsäure, Hydrozimmtsäure und o-Toluylsäure vermag Aspergillus
als C- Quellen nicht zu verwerten. Von Ureiden fand schon Reinke (97) die
Parabansäure als C-Nahrung für Pilze geeignet. Für Aspergillus wirkt nach
Czapek das Alloxan noch günstiger.

Das große Uebergewicht, welches den Zuckerarten, speziell den Hexosen als
C-Quellen sowohl in bezug auf den quantitativen Enderfolg, wie auch hinsichtlich
der Schnelligkeit der Eiweißbildung bei niederen Pilzen zukommt, macht sich auch
hier deutlich geltend, wenn man Zuchten anlegt, bei welchen als N-Quelle eine
Substanz zur Verwendung kommt, welche an sich schon geeignet ist, auch C zu
liefern, wie es beispielsweise vom Asparagin gilt. Setzt man einer 3-proz. Lösung
der zu vergleichenden Stoffe 1 Proz. Asparagin nebst den notwendigen Aschenbestand-
teilen zu, so liefern (für Aspergillus) sowohl Hexosen wie auch Pentosen eine
unverhältnismäßig reichere Ausbeute als 4-proz. Asparaginlösungen allein. Unter den

H H OH H
Pen tosen finden wir in derl-Xylose: HC — C — C — C — CÖHeineSubstanz,welche

OH ÜH H OH
dem Traubenzucker an Nährwert ebenbürtig ist. In der Tat enthält aber auch ihr

H H H OH H
Molekül bereits den größten Teil des Glykosemoleküls: H. C— C— C— C— C— COH

OH ÖHÖHHOH
sterisch vorgebildet. Nicht minder gut wirken d-Mannit, d-Sorbit, d-Galak-
tose, d-Fruktose, Maltose, Raffinose und Inulin. Weniger geeignet er-

22

W. Biedermann,

wiesen sich d-Glykonsäure: OH • CH^

H H OH H
— C-C-C-C-COOH sowie auch
OHOHH OH

OH H OH OH

Zuckersäure als d-zuckersaures Natron: NaOOC— C — C — C — C — COONa

H OH H H
Sehr schlecht geeignet waren unter gleichen Umständen Methylal

(CH,^ ^1 und Aethvlenglykolj 2 \ Immerhin lieferte J^süera*7/ws

^ocHg/ ' vch„-oh;

mit dem ersteren und Asparagin noch eine mehr als doppelt so große Ausbeute wie
mit Asparagin allein. Auch die verschiedenen Hefen zeigen eine sehr verschiedene
Fähigkeit, die einzelnen Zuckerarten zu assimilieren. Beijerenck (6) hat mit Rück-
sicht darauf dieselben folgendermaßen gruppiert:

a) Qlukomyces {Saccharomyces apictdafus),

( „ Mycoderma etc.),

b) Maltomyces {Saccharomyces cerevisiae),

c) Laktomyces ( „ Kefyr etc.),

d) Baffinomyces {Saccharomyces fragrans etc.),

indem er den Namen des von den betreffenden Hefen am besten als C-Quelle aus-
genützten Zuckers in den Namen der Gruppe legte.

Die folgende Tabelle nach Kohl (58) zeigt sehr deutlich, welche Zuckerarten
von den einzelnen Hefen als C-Quellen ausgenützt werden können. (+ bedeutet,
daß die Substanz assimiliert, — daß sie nicht assimiliert wird.)

Maltose

Glykose

Saccharose

Laktose

Sar.charoviyces ellipsoides

+

+

+

—

, cerevisiae

+

+

+

—

Pastorianus

+

+

+

—

, fragrans

—

+

+

—

Kefyr

—

+

+

+

, acetaethylicus

+

+

+

—

Die ganz besondere Eignung der Hexosen und insbesondere
des Traubenzuckers als C-Quelle für niedere Pilze könnte zu der Ver-
mutung führen, daß Zucker auch die Form ist, in welcher
der C in allen Fällen bei Verwertung organischer Ver-
bindungen assimiliert wird. Man würde dann annehmen
müssen, „daß der Pilz nur dann die C-darbietende Sub-
stanz assimilieren und zur Eiweißsynthese verwenden
kann, wenn er daraus Traubenzucker aufzubauen ver-
mag" (Czapek, 18). So wäre es verständlich, warum Glyzerin eine
so gute C-Nahrung darstellt, andererseits aber auch gewisse Poly-
saccharide, wie Stärke, Inulin und Glykogen. Denn diese kol-
loidalen Kohlehydrate werden als solche ebensowenig aufgenommen,
wie etwa Eiweißkörper oder deren nächste Abkömmlinge (Albu-
mosen), sondern zunächst hydrolytisch gespalten, und dabei ent-
steht eben Zucker. Es darf aber andererseits nicht unbemerkt
bleiben, daß Tatsachen bekannt sind, welche mit einer solchen Auf-
fassung keineswegs übereinstimmen. So wird nach H. van Laer
(Lafars Handb., Bd. 4, p. 313) Dextrose von Mycodermen in

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 23

Naegelis Nährlösung überhaupt nicht angegriffen, während sie in
Hefewasser ein besserer Nährstoff ist als Alkohol. Auf künstlichen
Nährlösungen, welche außer den notwendigen anorganischen Salzen
als alleinige organische Substanz nur Dextrose oder Saccharose
enthielten, oxydierten die Mycodermen die Zuckerarten, verwendeten
aber einen Teil derselben auch zur Bildung neuer Zellen. Rahn (95)
hat außerdem gefunden, daß selbst Paraffin kohlen Wasser-
stoffe, die man früher kaum als geeignetes Nährmittel für irgend-
einen Organismus angesehen hatte, für ein PeniciKium verwertbare
C- Quellen darstellen. „Wir können also kaum umhin, die hohe
Eignung des Zuckers für die saprophytischen Pilze und die höheren
Pflanzen nur als eine Spezialanpassung an die gebotenen Lebens-
verhältnisse aufzufassen" (Czapek).

b) Bakterien.

Wie hinsichtlich ihrer morphologischen Eigenschaften, so nehmen
die Bakterien auch bezüglich ihrer physiologischen Wachstums-
bedingungen vielfach eine Sonderstellung ein.

Der Mangel des Chlorophylls und die in den meisten Fällen zu
beobachtende Gebundenheit an die Ernährung durch organische
Substanzen weisen ohne allen Zweifel auf verwandtschaftliche Be-
ziehungen zu den Pilzen hin, die ja auch in der Bezeichnung Spalt-
pilze (Schizomyceten) ihren Ausdruck fanden. Gleichwohl er-
scheint es zurzeit kaum noch berechtigt, die Bakterien einfach der
Klasse der Pilze zu subsumieren, vielmehr stehen sie in jeder Hinsicht
zwischen Pflanzen und Tieren und bilden daher eine der phylogene-
tisch ursprünglichsten Gruppen von Lebewesen, in der sich die Dif-
ferenzierung noch ganz frei nach sehr verschiedenen Seiten hin ent-
falten konnte.

In der Tat zeigen die Energiequellen, mit welchen das lebende
Plasma der Bakterienzellen arbeitet, größere Verschiedenheiten als
bei allen anderen lebenden Organismen zusammengenommen. Ledig-
lich auf Grund ihrer Ernährungsverhältnisse lassen sich drei Haupt-
gruppen von Bakterien unterscheiden ;

1) Bakterien, welche wie die grünen Pflanzen weder organischer
C-Quellen noch organischer N-Quellen bedürfen. Diese sogenannten
„autotrophen" Bakterien können sowohl Kohlehydrate wie auch Eiweiß-
stoffe aus CO2 und anorganischen Salzen aufbauen.

2) Bakterien, die organischer C-Quellen bedürfen, die aber or-
ganischer N-Quellen entbehren können. Diese Bakterien vermögen
Proteinstoffe aus Kohlehydraten (oder organischen Säuren) und aus
NH3, HNOa oder elementarem N aufzubauen.

3) Bakterien, die wie die Tiere sowohl organischer C-Quellen
wie organischer N-Quellen bedürfen und mit anorganischer Substanz
allein weder die Kohlehydrat- noch die Eiweißsynthese auszuführen
imstande sind.

Zu dieser letzteren anspruchsvollsten Gruppe gehören vor allem
auch die pathogenen Bakterien, von denen es Formen gibt, welche,
wie z. B. der Syphiliserreger, in ihrer Existenz ausschließlich
an die Säfte und Gewebe des Menschen (resp. gewisser Affen) ge-

24 W. Biedermann,

bunden zu sein scheinen, wälirend andere noch bei Ernährung mit
ganz einfach zusammengesetzten Nährsubstraten gedeihen (wie der
Tuberkelbacillus). Bald ist der unentbehrlich (wie beim In-
fluenzabacillus und den nitrifizierenden Bakterien), bald kann er
fehlen (wie beim Typhusbacillus), oder es handelt sich um
völlig anaerobe Formen (Tetanusbacillus, das N-fixierende Clo-
stridium P a s 1 r i a n u m , die d e n i t r i f i z i e r e n d e n Bakterien).
In manchen Fällen weichen die Lebensbedingungen so weit von den
gewöhnlichen normalen ab, daß die Kraftquelle gar nicht mehr in
der Zersetzung von C- Verbindungen unter Entwicklung von COj
(der fundamentalsten Lebenserscheinung aller sonstigen Lebewesen)
gesucht wird, sondern wie bei den Schwefelbakterien in der
Oxj'dation von HjS zu Sulfaten oder wie bei den Nitrobak-
terien in der Oxydation von NHg zu Nitriten oder Nitraten, und
selbst der chemische, fast ganz inaktive elementare N kann von man-
chen Formen zum Aufbau der Leibessubstanz verwertet w-erden.

Zweifelsohne sind die pathogenen und parasitischen Formen von Bakterien
unter allen die anspruchsvollsten und bieten daher ihrer Kultur in künstlichen.
Nährlösungen die größten Schwierigkeiten. Für viele von ihnen sind Eiweißstoffe
als N-Quellen absolut unentbehrlich, ja es gibt eine ganze Anzahl Formen, die
geradezu auf Substanzen des lebenden Organismus angewiesen sind, und zwar
oft sogar nur einer ganz bestimmten Speeies, für die daher zurzeit eine Züchtung
auf künstlichen Substraten von vornherein ausgeschlossen erscheint (Recurrens-
spirillen, Syphilis, Hundswut). Interessant sind Versuche, welche man neuerdings
gemacht hat, solche Formen innerhalb des lebenden Organismus rein zu züchten,
indem man sie m Kollodiumsäckchen eingeschlossen in die Bauchhöhle oder in das
Unterhautbindegewebe empfänglicher Tiere brachte und so allen diffusiblen Stoffen
des lebenden Körpers den Zutritt ermöglichte (Kolle und Wassermann, 59).

„Andere pathogene Bakterien, obzwar auf künstlichem Substrat gedeihend, sind
noch auf eine sehr beschränkte Zahl von Nährsubstraten, auf nahe Abkömmlinge
des lebenden Eiweißes angewiesen oder finden dort auf anderen Substraten nur ein
sehr kümmerliches Fortkommen. So kann sich der Influenzabacillus fast ausschließ-
lich nur auf hämoglobinhaltigem Substrat ernähren (daneben auf Eigelbnährböden).
Hierbei findet in vielen Fällen eine spezifische Elektion zwischen chemisch
nahe verwandten Substanzen statt, so ist z. B. Kaninchenblutserum ein elektiver
Nährboden für Pneumokokken, desgleichen Hasenblutserum für den Tetanus-
bacillus; so ist für sicheres Wachstum des Gonococcics nach Wassermann (59)
Anwesenheit unkoagulierten Serumalbumins Bedingung, wobei wieder das menschliche
Serum einen elektiven Nährboden darstellt, jedoch nicht jedes menschliche Serum
gleich gut verwendbar ist und einzelne Sera zuweilen sogar negative Resultate geben.
Als elektiver Nährboden zur Züchtung des Diphtheriebacillus eignet sich nach
LÖFFLER (59) am besten mit Traubenzucker versetztes Kälberserum, nach Joes noch
besser Schweine-, nächstdem Pferdeserum. Nächst den eigentlichen Eiweißkörpem
kommen für die N-Ernährung vieler, namentlich auch wieder pathogener, Bakterien
hauptsächlich Pepton (Albumosen) und Leimsubstanzen in Betracht, so
beispielsweise für Bae. cyaneo fuscus, Bact. indicnm und hnninosum. während andere
außerdem noch eine besondere C-Quelle (Zucker) verlangen, wie z. B, B. Pflügeri,
B. phosphorescens, B. Fischeri, Milchsäurebakteri en. Mit großer Vorliebe
werden auch oft nicht sicher gekennzeichnete Spaltungsprodukte von Eiweißkörpern
als N-Quelle verwertet (Aminosäuren?), so in allen Fleisch wässern, in Hefewasscr,
Bierwürze und in den Gelatinenährböden, allenfalls noch zusammen mit anderen
organischen N-Verbindungen. Beijerinck (5) gibt an , daß dem Urobacilhis

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 25

Pasteurn als N-Quelle nur Fleisch, Bouillon, Urin und Pepton Chapoteau ge-
nehm ist, nicht aber auch Pepton Witte oder Asparagin. In einer Lösung von
2 Proz. Pepton Witte mit 0,1—0,2 Proz. Mannit findet der Bae. iijphi sehr gute
Ernährungsbedingungen. Der Cholerabacillus bedarf gar nicht einmal einer
besonderen C-Quelle, sondern wächst ganz gut in Peptonwasser allein. Die meisten
pathogenen Bakterien sind aber durchaus auf eine besondere C-Quelle bei künstlicher
Züchtung angewiesen. Am besten geeignet erweisen sich wieder Zucker uud
Glyzerin. Das letztere ist insbesondere für den Tuberkelbacillus ein fast unent-
behrlicher Nährstoff, am ehesten können noch Stärke oder Fruchtzucker dafür ein-
treten.

Auf Grund solcher Erfahrungen erscheint es sehr auffallend und
unerwartet, daß dennoch viele an den eiweißreichen Nährboden des
lebenden Organismus angepaßte Formen pathogener Bakterien im-
stande sind, auch in künstlich zusammengesetzten Nährlösungen zu
gedeihen und sogar üppig zu wachsen, selbst wenn diese gar keine
Eiweißstoffe enthalten , sondern den N in Form relativ einfacher
organischer Verbindungen bieten.

Hier sind zunächst Versuche von KtJHNE (61) zu nennen, der sich zuerst be-
strebte, einen eiweiß- resp. peptonf reien Nährboden für T u b e r k e 1 b a c i 1 1 e n zu finden.
Für andere Bakterien war es längst bekannt, daß sie ihre Leibessubstanz ohne Ei-
weißstoffe aufzubauen vermögen. Dies hatte Dujaedin bereits in den 40er Jahren
des vorigen Jahrhunderts beobachtet, und Cohn (17) hat in einer meisterhaften Arbeit
schon sehr detaillierte Angaben über die Ernährungsbedingungen von „Bacterium
termo" gemacht, indem er verschiedene organische Säuren betreffs ihres Wertes als
C-Quelle prüfte und zeigte, daß der N von dem untersuchten Organismus sowohl
aus Harnstoff wie aus Ammon und vielleicht sogar aus HNOg assimiliert werden
kann.

Seit ß. Koch benützt man in der Bakteriologie vielfach feste Nährböden,
als deren Grundlagen zumeist Gelatine oder Agar in Betracht kommen. Das
letztere ist pflanzlichen Ursprunges (Gallerte von Seetangen), ein Kohlehydrat von
neutraler Eeaktion, welches bei 90" schmilzt und unter 40° erstarrt. Man verbindet
die Gelatine gewöhnlich mit Zusätzen von NäCl und Pepton (Albumosen).
Aehnlich erfolgt auch die Herstellung des Nähragars. Für spezielle Zwecke werden
sowohl der Bouillon wie Gelatine und Agar noch gewisse andere Zusätze beigegeben,
wie Zucker (Glukose), Blut (Hämoglobin), vielfach auch Glyzerin. Eine große
Bedeutung hat die Anwendung des Blutserums zur Herstellung fester Nährböden,
namentlich zur Zucht pathogener Bakterien gewonnen, indem man seine Fähigkeit
benutzte, bei etwa 65" zu einer festen durchsichtigen Gallerte 'zu erstarren. Koch
verwendete auch Mischungen von Blutserum mit gleichen Teilen Gelatine, Hueppe
solche mit Agar.

Kühne (61) setzte nach Pasteurs Vorgang an die Stelle der bis dahin em-
pirisch angewandten Nährlösungen von komplizierter und schwer zu definierender Zu-
sammensetzung chemisch bekannte Körper. Seine ,,Nährl ösung" enthält vor
allem eine reiche Auswahl bekannter Spaltungsprodukte der Proteine
neben anderen für das Wachstum der Bakterien schon bewährten organischen Ver-
bindungen, ferner eine S- Verbindung und entweder Fleischextraktasche oder eine
diese ersetzende, künstlich zusammengesetzte Flüssigkeit, welche in 600 ccm Wasser
enthält:

16,0 g NaCl
3,5 „ MgSÜ,
1,5 „ CaSO^ (gebrannt)

26 W. Biedermann,

2,5 g MgO (gebrannt)
62,13 „ K,00,
7,35 „ Na,CO,
6,20 ,, P'errum reductutn
95,0 „ H3PO, (von 1,3 spez. Gew.)
50—60 ,, Milchsäure (von 1,2 spez. Gew.)

Die Nährflüssigkeit selbst hat folgende Zusammensetzung: auf 1 Liter Flüssig-
keit kommen neben 1,2 ccm der erwähnten Lösung:

4,0 g Leucin
1,0 „ Ty rosin
2,0 „ Asparagin
2,0 ,, schleimsaures Ammoniak
0,5 „ Taurin
40,0 „ Glyzerin
5,0 „ NaCl.

Daß eine derart zusammengestzte Nährlösung in der Tat vortrefflich ernährt,
beweist der Umstand, daß schon 4 Wochen nach der Impfung die Oberfläche der
in einem ERLENMEYERschen Kölbcheii befindlichen Flüssigkeit mit einer dicken Haut
Tuberkelbacillen überzogen war. Indessen läßt sich die KÜHNEsche Lösung noch
wesentlich vereinfachen. Proskauer und Beck (93) fanden, daß zunächst das Taurin
unnötig ist, ja sogar schädlich wirkt, und daß vor allem dem Asparagin und
namentlich dem Leucin besondere Wichtigkeit zukommt. Das letztere ließ sich
auch durch Alanin (Amidomilchsäure) und Glykokoll ersetzen und auf
0,2 — 0,4-proz. Lösungen aller dieser Stoffe mit 4 Proz. Glyzerin, 0,5 Proz. NaCl
und dem KÜHNEschen „Aschenersatz" ein reichliches Wachstum der Tuberkelbacillen
erzielen. Weitere, außerordentlich eingehende Versuche betrafen dann die Prüfung
der einzelnen Mineralsalze auf ihre etwaige Entbehrlichkeit; es zeigte sich, daß
in der Tat die Mehrzahl der bisher benützten anorganischen Substanzen überflüssig
war, daß sogar das Kochsalz fortgelassen werden konnte, und daß die Anwesenheit
«ines Alkaliphosphates, eines Mg-Salzes und eines Sulfates ausreichte,
um die Entwicklung der Tuberkelbacillen zu ermöglichen. Erhöht wird die Brauch-
barkeit aller derartigen Lösungen durch den Zusatz eines Kohlehydrates, wie
Dextrin, Mannose, Saccharose usw., oder eines mehrwertigen Alkohols, wie Dulcit,
Mannit usw., und zwar so sehr, daß schließlich sogar die N-haltige organische Ver-
bindung in Fortfall kommen und durch Salmiak- oder Ammoniumsulfat
ersetzt werden kann. Als ausgezeichneter Nährboden bewährte sich beispielsweise
folgendes Gemisch:

1,5 Proz. Glyzerin

0,2 ,, Ammoniumsulfat

0,25 „ zitronensaure Magnesia

0,5 ,, Kaliumphosphat

0,6 „ Mannit

oder mit Weglassung des Mannits:

1,5 Proz. Glyzerin

0,3 ,, Ammoniumsulfat

0,25 ,, zitronensaures Magnesium

0,5 ,, Kaliumphosphat

und endlich haben Proskauer und Beck sogar eine wiewohl verzögerte Entwick-
lung auf einem Substrat erzielt, das nur aus

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 27

Glyzerin 1,5 Proz.

Am tuon iumkarbo nat 0,35 „

MgSO, 0,25 „

primärem K-Phosphat (KH^PO^) 0,15 „ bestand

Eine große Zahl pathogener Bakterien wächst sehr gut auf einer von Uschinsky
(111) angegebenen eiweißfreien Nährlösung. Das ursprüngliche Rezept derselben:
Wasser 1000

Glyzerin 30—40

NaCl 5—7

CaCl^ 0,1

MgSO, 0,2-0,4

K^HPO, 2—2,5

Amnion, lactic. 6 — 7

Na. asparaginic. 3 — 5

■wurde später von Fränkel (31) wesentlich vereinfacht. Er gibt an, daß auch MgSO^
für die Kultur der sämtlichen auf derartigen eiweißfreien Lösungen überhaupt ge-
deihenden Pilze durchaus entbehrlich ist (? ß.), und da das gleiche auch bezügUch
des Glyzerins gilt, so enthielt die von ihm benützte Lösung im Liter nur noch:

5 g NaCl

2 „ K.HPO, oder (Na,HPOJ

6 ,, Ammonium lacticum

4 „ asparagin saures Natron oder Asparagin
verdünntes NaOH bis zu deutlich alkalischer Reaktion.

Auf einem solchen eiweißfreien und, was besonders hervorzuheben ist, an-
scheinend auch S-freien Substrat entwickelten sich zahlreiche saprophy tisch e
und pathogen e Bakterien in außerordentlich üppiger Weise. Unter den ersteren
wären zu nennen Mierococcus prodigiosvs, Heubacillus, Bac. cyanogenus, aeidi
lactici, Proteus vulgaris und in mäßigem Grade Leuchtbakterien. Von den patho-
genen besonders Baet. coli, Bacillus pyocyaneus, Bac. Friedländer, Rotzbacillus
und die sämtlichen Vibrionen (Cholera, Finkler, Vibrio danubicus, beroli-
nensis, Metschnikoff usw.). Geringer war die Entwicklung von Milzbrand und
Streptococcus pyogenes ; kaum angedeutet beim Typhusbacillus, Diphtherie-
bacillus und den Staphylokokken; gänzlich fehlend bei Tetanus, Schweine-
rotlauf, Mäuseseptikämie und Hühnercholera.

Für den Tuber kelbacillus erwies sich die Nährlösung ebenfalls insuffizient,
wenn nicht Glyzerin zugefügt wurde, dessen Unentbehrlichkeit in diesem Falle
schon aus der Untersuchung von Kühne hervorgeht. Derselbe gedieh jedoch üppig
in Gestalt einer dicken, weißen, gefalteten Haut, wenn der Flüssigkeit 3 — 4 Proz.
Glyzerin zugefügt wurden. Der Zusatz einer S-Verbindung erwies sich
dagegen auch hier als unnötig.

Als möglichst vereinfachte, für gewisse Spaltpilze aber immer noch notdürftig
ausreichende Nährlösung erwies sich Fränkel eine einfache wässerige
Lösung von as paragin saurem Natron. (1000 Aq. + 4 g asparaginsaures
Natron), in der der Oholeravibrio und Bact. coli, wenn auch nur kümmerlich,
gedeihen sollen.

Es kann nicht beweifelt werden, daß es sich in den zuletzt erwähnten Fällen nicht
wirklich um ein Wachstum bei Vorhandensein nur eines Metalles, und noch da-
zu des Na, ohne K, ohne Mg und ohne S, gehandelt hat. Vielmehr erscheint es
wohl sicher, daß das benützte Wasser trotz mehrfacher Destillation nicht absolut
frei von Nährstoffen war, auch können aus der Wand der Glasgefäße kleine Mengen
von anorganischen Substanzen (K, Ca, Mg) in die Lösung übergehen, und endlich
haften den verimpften Mikroben selbst immer noch Spuren ihres ursprünglichen

28 W. Biedermann,

Nährbodens an. Es gibt in der Tat Bakterienformen, weiche mit den geringen
Substanzmengen, die das destillierte Wasser unserer Laboratorien enthält, auszu-
kommen vermögen. Papenhaüsen (84) züchtete 10 Bakterienarten aus verschie-
denen Proben destillierten Wassers.

Außer Asparagin haben sich nun eine große Reihe anderer organischer N-Ver-
bindungen als N-Quellen für Bakterien tauglich erwiesen, insbesondere auch wieder
Aminosäuren, wie bespielsweise die von Naegeli auch für Schimmelpilze em-
pfohlene Kombination Leucinund Zucker. Loew fand auch Aminosulfo-
säuren für manche Bakterien brauchbar.

Bei der Untersuchung verschiedener Aminosäuren kennte Naaviasky (80)
bemerkenswerte Unterschiede in der Angreifbarkeit durch Bac. Proteus vulgaris fest-
stellen. Die Nährlösung enthielt außer der zu prüfenden N-haltigen Substanz nur
noch die erforderlichen Salze (in 100 ccm 0,5 g NaCI, 0,2 g K2HPO4 und 0,05 g
MgSO^). Werden die Aminosäuren nach der Leichtigkeit, mit der sie durch Proteus
umgesetzt werden, geordnet, so ergibt sich folgende Reihe:

Asparaginsäure Arginin

Leucin Kreatin

Amin o valeriansäure Glykocoll

Phenylalanin Alanin.

Ty rosin
Wie man sieht, vermögen die genannten Aminosäuren nicht nur den N-, son-
dern auch den C- Bedarf des betreffenden Bakteriums zu decken.

Von nicht-pathogenen Bakterien gibt es eine große Menge von
Formen, welche imstande sind, den Nin anorganischer Bindung
zu verwerten, und zwar nicht nur als Amnion salz, sondern auch
als Nitrat; doch hängt dies in vielen Fällen von der Beschaflfenheit
der C- Quelle ab.

1. Die denitrifizierenden und nitrifizierenden Bakterien.

Aus Ackerböden und Stalldünger isolierten Gerlach und Vogel
(34) 7 Arten von Bakterien, welche bei Zufuhr von N in Form von
NaNOg (auch von Ammoniak oder Harnstoff) sehr gut wuchsen und
den Salpeterstickstoff quantitativ in „Eiweißstickstoff" überführten. Als
Zwischenstufe trat salpetrige Säure auf. Dies führt direkt zur
Betrachtung einer Reihe höchst merkwürdiger und wichtiger Bakterien-
formen, welche „denitriflziereiid" wirken, d. h. Nitrate zu Nitriten
oder auch zu Ammoniak reduzieren, wobei es bis zum Frei-
werden von N kommen kann. In allen solchen Fällen liegt
offenbar eine Wertverminderung vor, indem N-Verbindungen, die für
höhere Pflanzen die vorzüglichsten N-Quellen darstellen, in schlecht
oder gar nicht brauchbare verwandelt werden. Denitritizierende Bak-
terien finden sich in weiter Verbreitung sowohl im Boden (besonders
im gedüngten) wie auch im Wasser und in den Faeces herbivorer
Tiere. Aber auch eine ganze Anzahl pathogener Formen wirken
unter Umständen im angedeuteten Sinne reduzierend, und man kann
ohne weiteres behaupten, daß diese Wirkung wenigstens unter ge-
wissen Bedingungen eine bei den verschiedensten Bakterienformen
{Bact. Ilnrtlebi, Bac. ßiiorescens liquefaciens, Bact. pyocyaneum, Bac.
Stutzeri, Bac liquefaciens, Bact. centropunctatuni, Bact. nitrovorum und
Bac. denitrificansj weitverbreitete Eigentümlichkeit ist. Es mag gleich
hier erwähnt sein , daß diese Reduktionsprozesse sicher nur zum
kleinsten Teil der Gewinnung des für den Aufbau der Körpersubstanz
erforderlichen N dienen, sondern hauptsächlich dem Betriebsstoff-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 29

Wechsel, wie sich sofort ergibt, wenn man die Quantitäten der um-
gesetzten Nitrate gegebenenfalls berücksichtigt. Auch ist zu betonen,
daß die Denitritikation notwendigerweise von Oxydationsprozessen
begleitet sein muß, denn es ist jede Denitrifikation an sich eine
Oxydation mit gebundenem Sauerstoff.

Es empfiehlt sich, den Ausdruck „Denitrifikation" (zuerst von
Gayon und DuPETiT gebraucht, 33) ausschließlich auf diejenigen Vor-
gänge zu beschränken, bei welchen freier N als Endprodukt der
Reduktion auftritt. Daß es sich gerade hierbei weniger um die Ge-
winnung von N zu Zwecken der Assimilation als vielmehr um die des
O für die Atmung handelt, geht schon daraus hervor, daß die De-
nitrifikation bei Vorhandensein von 0, wobei die betreffenden Bakterien
übrigens sehr gut gedeihen, sehr verzögert wird, während anaerobe
Zuchten (auf Salpeter-Bouillon) äußerst energisch reduzieren. „Die
Denitrifikation ist demnach als eine Art anorganischer intra-
molekularer Atmung zu betrachten" (Jensen, 50 und 51).
Wie sehr dabei die N - A ssimilation in den Hintergrund tritt,
ergibt sich zur Genüge aus dem Umstände, daß der N in geeig-
neten salpeterhaltigen Nährlösungen in solchen Massen frei wird,
daß lebhaftes Aufschäumen stattfindet. Neben beschränkter 0-Zu-
fulir ist das Vorhandensein reichlicher organischer
Substanzen als C-Qu eilen (Kohlehydrate, organische
Säuren) eine unerläßliche Bedingung für die salpeter-
zer stören de Wirksamkeit der Denitrifikationsbak-
terien.

GiLTAY und Aberson (85) züchteten die zuerst 1882 von Gayon und Du-
PETIT (83) isolierten denitrifizierenden Bakterien auf einer künstlichen Nährlösung von
2 g KNO.„ 1 g Asparagin, 2 g MgSO,, 5 g Zitronensäure, 2 g K^HPO^, 0,2 g CaClg
und einigen Tropfen FeCl., auf 1 Liter Wasser, in der unter Luftabschluß der ge-
samte Nitratstickstoff freigemacht wurde. Der Prozeß erfolgte aber wesentlich
rascher in Salpeter-Bouillon (Bouillon + 0,3 Proz. KNO.^). Zur C- Ver-
sorgung genügt nach Jensen auch Zitronensäure, nicht aber Zucker, Stärke oder
Glyzerin allein. Milch- und ßuttersäure sind hingegen dienlich. In Traubenzucker-
lösungen sah dieser Forscher Denitrifikation nur dann eintreten, wenn gleichzeitig
organische Säure, Fleischextrakt, Pepton oder Bouillon dargeboten wurde. Es wurde
aber von anderer Seite diesen Angaben auch widersprochen und Zucker allein als
C-Nahrung für ausreichend erklärt (vergl. Czapek, 18, Bd. 2, p. 115).

In bezug auf die Frage, welche Nitrate überhaupt von den Denitrifikations-
mikroben angegriffen werden, haben Ampola und Ulpiani (4) angegeben, daß dies
bezüglich aller Alkali- und Erdalkalinitrate gilt, dagegen trat keine Zersetzung
ein bei den Nitraten von Fe, Mn, Th, Yt, Ag (giftige Wirkung der Kationen?). De-
nitrifiziert wurde auch der Salpetersäureäthylester (C.^H-.NÜg), nicht aber
N i tromethan.

Eine Reihe von Erfahrungen weisen darauf hin, daß sich der
Prozeß der Denitrifikation in zwei Phasen abspielt,
von denen die erste mit der sehr weitverbreiteten Fähig-
keit verschiedener Bakterien formen, Nitrate zu Nitrit
zu reduzieren, übereinstimmt, während die zweite
durch den Zerfall der Nitrite in Ng, H-.O und Og charak-
terisiert erscheint.

30 W. Biedermann,

Stutzer und Burri (HO) beschrieben zwei denitrifizierende Bakterien als Bac.
denitrificans I und 11 (später als Bacterhim demtrificans und Bacterium Stuizeri
bezeichnet), die eine auffallende Verschiedenheit zeigten ; „während Bad. Stutzeri
ganz wie die von Gayon und Düpetit und von Giltay und Aberson ge-
züchteten Bakterien den Salpeter ohne Zusammenwirken mit anderen Bakterien
spalten konnte, zeigte Bact. denitrificans diese Eigenschaft nur in symbiotipchen
Zuchten vaiiBact. coli oder5ac. typhi abdom. Die Erklärung hat Weissenberg (116)
gegeben, indem er fand, daß B. denitr. wohl Nitrit, aber nicht Nitrat zerstören
kann. Wenn aber zugleich eine reduzierende Bakterienart, wie z. B. B. coli, anwesend
ist, kommt eine Denitrifikation der Nitrate zustande, andernfalls aber nur der
Nitrite."

Unter allen Umständen sind die aus Nitrat Nitrit-
bildenden Bakterien von den denitrifizierenden zu
unterscheiden, da es sicher Formen gibt, welche Ni-
trate zwar zu Nitriten, diese aber nicht weiter zu redu-
zieren vermögen. Jensen (52) schlägt für diese beiden Haupt-
gruppen denitrifizierender Bakterien die Gattungsnamen Deniiromonas
und Denitr ohacterium vor.

Den denitrifizierenden (reduzierenden) Bakterien in jedem
Sinne entgegengesetzt sind die nitrifizieren d en (oxydieren-
den) Mikroben, die hier vor allem deswegen interessieren, weil sie
rein anorganisch ernährt werden können und sowohl
den C wie den N aus kohlensaurem Ammoniak zu be-
ziehen im Stande sind.

„Die oft massenhafte Entstehung von Salpeter in der Natur an Orten, wa
organische Stoffe in größerer Menge der Zersetzung anheimfallen, wurde bereits von
Glauber im Zusammenhang mit den Zersetzungen der Tier- und Pflanzenstoffe
gebracht. Als sich die wissenschaftliche Chemie im 19. Jahrhundert mit der Salpeter-
bildung zu beschäftigen begann und man auch das Auftreten und die Bildung der
Salpetersäure im Ackerboden, deren Abhängigkeit von klimatischen Einflüssen, die
Entstehung großer Ablagerungen von (NaNO.,) in den Bereich der Untersuchungen
zog, waren die Ansichten geteilt." (Lafars Handbuch, II.) Daß der Salpeter des
Bodens auf Kosten des N Hg- Stickstoffes und des Luftsauerstoffes entsteht, hatte be-
reits Davy (^1814) ausgesprochen, und LiEBiG hatte die Oxydation des NHg zu HNO^
ausführlich begründet. Daß es sich aber hierbei um biologische Vorgänge handelt,
die mit der Lebenstätigkeit von Mikroorganismen aufs engste zusammenhängen, wurde
1878 von ScHLOESiNG und Müntz (104) wahrscheinlich gemacht, indem sie zeigten,
daß die Salpeterbildung beim Durchleiten von NHg-haltigen Abfall wässern durch
Röhren, welche mit Quarzsand und etwas Kalk gefüllt waren, aufhörte, wenn der
Röhreninhalt mit Chloroformdämpfen geschwängert wurde. Ebenso konnte festgestellt
werden, daß Ackererde durch Erhitzen auf 100" C das Nitrifizierungsvermögen ver-
liert, aber wiedergewinnt, wenn sie mit etwas Wasser befeuchtet wurde, in dem man
1 g Ackererde verteilt hatte. Da sich außerdem herausstellte, daß gewisse Schimmel-
pilze und Mycodermen (Penicillium glaucum, Aspergillus niger, Mucor mucedo u. a.^,
die erfahrungsgemäß eine energische Oxydation organischer Körper bedingen, Salpeter
nicht bilden , so ergab sich der Schluß , daß die Funktion , gebundenen N zu
nitrifizieren, nicht allen Organismen zukommt, welche die Verbrennung organi-
scher Stoffe vermitteln, sondern eine spezielle Eigenschaft einer besonderen Gruppe
von Wesen zu sein scheint. Doch gelang es erst Winogradsky 1890 (118 und 119),
die betreffenden Bakterienformen durch Reinzucht zu isolieren. Es stellte sich zu-
nächst heraus, daß die betreffenden Organismen außerordentlich empfind-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 31

lieh gegen organische Substanzen sind, welche für die meisten anderen
Bakterienformen die trefflichsten Nährstoffe bilden. Sie wuchsen vor allem gar
nicht auf Gelatine, und auch eine Nährlösung, welche außer Aschensalzen, NH^Cl
und als C-Quelle weinsaures Kali enthielt, ließ bei Infektion mit Erde keine be-
friedigende HNO3- Bildung erkennen. Dagegen gibt eine Flüssigkeit, die auf
] Liter reines Wasser 1 g (NHJjSO^ und 1 g KH^PO^ enthielt und unter Zu-
satz von je 0,5 — 1 g basischem MgCOg zu je 100 ccm in Kolben verteilt war, schon
am 4. Tag nach der Infektion mit Diphenylamin (0,05 g in 10 ccm konzen-
trierter H3SO4 gelöst, vergl. Detmer, Praktikum, p. 58) eine gute Keaktion, die
sich nach weiteren 2 Tagen zur Farbe blauschwarzer Tinte steigerte; nach 14 Tagen
war alles NH^ verschwunden. Zur Zeit der lebhaftesten Nitrifikation konnte WiNO-
GRADSKY in der Flüssigkeit neben einem Oidium und einem Sproßpilz 3 verschiedene
Bakterien und vorübergehend auch lebhaft schwärmende ovale Organismen nachweisen,
welch letztere stets auch in reichlichster Menge die am Boden liegende Schicht von
MgCOg oder CaCOy durchsetzen und dieselbe durch Zoogloeabildung in eine graue gela-
tinöse Masse verwandeln. Wenn man von dieser Zoogloea mit einem Kapillarrohr ein
kleines Stück in frische Flüssigkeit überträgt, so ist die Nitrifikation schon nach
24 Stunden nachweisbar. Die erwähnten begleitenden und, wie sich zeigte, nicht
nitrifizierenden Organismen ließen sich durch Anwendung von Nährlösungen,
welche von organischen Substanzen absolut frei waren , ausschließen. Es gelang
so schheßlich Winogradsky, jene allein nitrifizierenden, d. h. NH3 zu salpetriger
Säure oxydierenden ellipsoidischen Organismen, wenn auch nicht völlig sicher, rein
zu kultivieren und er schlug vor, dieselben ihrer rundlichen Form wegen als Nitro-
monas zu bezeichnen.

Die Erfahrung lehrt, daß es am vorteilhaftesten ist, als Ammonsalz das
Ammon Sulfat zu gebrauchen, wobei man die Konzentration nicht über 2 — 2,5 7oo
hinaus steigern darf. Als kohlensaure Base nimmt man am besten bas.
kohlensaure Magnesia im Verhältnis von ca. 1 g auf je 0,1 g des Ammonsalzes.
Mit Kreide geht die Nitrifikation, besonders zu Anfang, langsamer. Noch minder
empfehlenswert ist eine lösliche Base wie Soda. Die von Winogradsky am
meisten gebrauchten Nährlösungen zu Nitrifikationsversuchen hatten folgende Zu-
sammensetzung:

1.

2.

3.

{NH,\SO, 1 g

(NH,),SO, 2-2,5 g

(NHJ.,SO, 2 g

Kaliumphosphat 1 „

Kaliumphosphat 1 „

Kaliumphosphat 1 „

Brunnenwasser 1 1

MgSO^ 0,5 „

MgSO, 0,5 „

Bas. kohlens. Magnes.

CaCI., Spuren

NaCl 2 „

im Ueberschuß

Aq. destill. 1 1

Eisenoxydul 0,4 „

Bas. kohlens. Magnes. im

Aq. destill. 1 1

Ueberschuß

Bas. kohlens. Magnes. im
Ueberschuß

Solche Lösungen wurden dann mit etwa 1 g Erde geimpft, worauf nach Tagen,^
manchmal aber auch erst nach Wochen die Nitrifikation nachweisbar wird. Regel-
mäßig wird zunächst aller verfügbare NHg-N in Nitrit-N verwandelt, worauf
dann erst die N i tri t- Oxydation beginnt, bis schließlich nur Nitrat vorhanden ist.
Es hat sich später herausgestellt, daß beide Wirkungen durch verschiedene
Organismen bedingt werden und daß es demgemäß Nitrit- (Nitrose-)
und Nitrat- (Nitro-) Bakterien gibt. Winogbadsky gelang es, beide Stufen
des natürlichen Nitrifikationsprozesses dadurch vollkommen zu trennen, daß er die
Züchtung bei Ausschluß von NH, in Nitritlösungen:

32 W. Biedermann,

Natriumnitrit (Na. nitros. puriss. Merck) 1 g

Kaliumphosphat 0,5 „

MgSO, 0,3 „

Na,CO, 0,5 „

NaCl .' 0,5 „

Aq. destill 1 Liter

oder mit Nitrit-Agar als festem Nährboden in folgender Mischung:
Natr. nitros. puriss. 2 g
Soda (wasserfrei) 1 „
Kaliumphosphat Messerspitze
Agar-Agar 15 g

Flußwasser 1 Liter

vornahm. „Beimpfte man eine solche Lösung mit Erde, so wurde schon nach
einigen Tagen eine Nitritoxydation bemerkbar, und nach etwa 2 Wochen war das
Nitrit verschwunden. Machte man davon Ueberirapfungen in eine frische Lö-
sung gleicher Zusammensetzung , so war meist schon in der 2. Generation d i e
Fähigkeit, NH3 zu oxydieren, verloren. Denn beimpfte man davon reich-
hch die gewöhnliche Ammonlösung, so blieb regelmäßig jede Nitrifikation aus"
(Wixogradsky). Daß die Nitratation in ammoniakalischeu Nährlösungen erst be-
ginnt, wenn die Nitritation ganz beendet ist, und bei immer erneutem Zusatz von
Ammoniak überhaupt nicht beginnt, erklärt sich leicht aus dem Umstände, daß
Ammonsalze auf die Entwicklung des Nitratationserregers hemmend wirken.

Unzweifelhaft gibt es eine ganze Anzahl nahe verwandter, aber doch morpho-
logisch unterscheidbarer Nitritbildner, deren Isolierung Winogradsky mit Er-
folg versuchte und zwar teils unter Anwendung flüssiger, teils fester Nährböden.

Als eines sehr geeigneten festen Nährbodens bediente er sich, da organische
Substanzen (Gelatine) von vornherein ausgeschlossen waren, der von Kühne seiner-
zeit vorgeschlagenen Kieselsäuregallerte. Dem Prinzipe nach wird eine durch
Dialysieren eines Gemisches von Wasserglas (K- oder Na-Wasserglas) und HCl
erhaltene wässerige Kieselsäurelösung verwendet. Um daraus einen festen Mähr-
boden für den Nitritbildner zu gewinnen, sind folgende 4 Flüssigkeiten erforderlich :

L II. III. IV.

Ammon. sulfur. 3 g FeSO^ 2-proz. Lösung Kochsalzlösung Magnesiamilch
KjHPO^ 1 ,, gesättigt (Aufschwemmung

MgSO, 0,5 „ von MgCOg)

Aq. destill. 100 „

50 ccm der Kieselsäurelösung werden in einem Kölbchen mit 2,5 ccm der
I. und 1 ccm der II. Lösung versetzt. Von III wird nur ein kleiner Tropfen ganz
zuletzt in jede fertig gegossene Platte gebracht. Ueber die Herstellung von Kiesel-
platten vergl. besonders Beijerinck (7, p. 38). Mg-Milch setzt man so viel zu, daß
das Gemisch ein milchiges Aussehen bekommt. Zur Beimpfung wird der Kiesel-
säurelösung zugleich mit den Salzen eine Oese voll einer guten Zucht des Nitrit-
bildners beigemischt. Bequemer als die Kieselsäuregallerte erwies sich als fester
Nährboden Nitrit-Agar.

Zur Reinzuchl. der Nitratationsbakterien benutzte Winogkadsky die oben
erwähnte Nitri tuährlösung oder das Nitrit-Agar.

Auf geeigneten Nährböden bildete der Ni tratbildner {Nttrobactn; Kitromona-s)
mikroskopisch kleine, völlig einförmige Kolonien, die unregelmäßig rundlich, sehr
scharf konturiert, sehr stark lichtbrechend und farblos erschienen, in enormer Zahl,
Das Wachstum war immer äußerst langsam. Während der ersten Woche sieht

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 33

man von Entwicklung in der Regel gar nichts. „Vor 10 Tagen kann nur ein ge-
übtes Auge in den kleinsten, stark lichtbrechenden Körnchen die jungen Kolonien
erkennen. Nach 2 Wochen haben die inneren Kolonien der Platten das Aussehen
von runden, ovalen, eckigen, herz- oder linsentörmigen Körperchen, deren Durch-
messer 30—50 [JL, selten mehr mißt. Wenn die Nitritreaktion ganz verschwunden
ist (nach 3—4 Wochen), zeigen die Kolonien keine Wachstumserscheinungen mehr.
Morphologisch ist der Nitratbildner am besten charakterisiert durch sein geringes
Färbungsvermögen. Bei Anwendung von wässerigen Anilinfarben (besonders Gentiana)
kann man in einer unreinen Kultur zwischen gefärbten Stäbchen und Kokken sehr
kleine farblose Zelichen massenhaft finden, welche gerade dem Nitratbildner ange-
Mren. Dieselben besitzen eine Schleinihülle, wie schon Bukri und Stuzer ange-
geben haben. Karbolfuchsin färbt nur die Stäbchen, ohne die Hüllen irgendwie
hervortreten zu lassen und deshalb fallen dann die ersteren durch ihre außerordentliche
Kleinheit auf. Sie messen in der Länge unter 1 (j. und sind nur etwa 0,3—0,4 (x
dick". Der oben erwähnte, von Winogradsky zuerst isolierte ellipsoidische Or-
ganismus (Nitrosomonas) ist nicht ein Nitrat-, sondern der Nitritbildner. Der
Nitratbildner bildet keine beweglichen Formen (Schwärmer), die für den Nitritbildner
so charakteristisch sind.

Nach einer vorläufigen Mitteilung von Kaserer (55) gehören noch viele andere
Bakterien zu dieser Gruppe. Unter anderem beschreibt er einen Bacillus nitrator
{Nitrosomonas nitrator), der Ammoniumkarbonat direkt zu HNO, oxydiert, und
•einen Bae. axoto-fluorescens, der dieses Salz nur bis zum elementaren Stickstoff unter
gleichzeitiger Bildung von Ameisensäure oxydiert. Beide Bakterien sind beweglich
und vermögen auf Gelatine zu wachsen.

Es steht nach den Untersuchungen Winogradskys über jeden
Zweifel fest, daß sowohl die Nitrit- wie die Nitrat-bildenden
Organismen normal wachsen und ihre spezifische
Wirkung in einem Medium ausüben, welches keine Spur
von organischen C- Verbin düngen enthält. Daraus folgt
aber mit Notwendigkeit der Schluß, daß dieselben die Fähigkeit be-
sitzen müssen, CO2 zu assimilieren, ähnlich wie grüne PÜanzen,
aber offenbar durch einen vom Lichte u n ab h ä n gi ge n Prozeß.
Winogradsky konnte in der Tat die allmähliche Anreicherung der Nähr-
lösungen an organisch gebundenem C direkt nachweisen, Hueppe (46)
verglich den Ernährungsvorgang bei Nitromonas mit einer „Chloro-
phyllwirkung ohne Chlorophyll" und glaubt, daß der aus der COg
frei werdende direkt zur Oxydation des NH3 verwendet wird.
OoDLEWSKY prüfte noch einmal die Richtigkeit der Angabe Wino-
gradskys, daß sich die nitrifizierenden Organismen ohne jede Spur
von organischen C-Verbindungen entwickeln können. Da vielleicht
Luftstäubchen als C-Quelle dienen konnten, so leitete er die Luft
vorher durch HgSO^ und Kalipermanganat. Die Nitrifikation ging
ganz normal vor sich, dann aber nicht, wenn die Luft durch KOH-
Lauge von CO2 befreit worden war. Godlewsky zieht daraus den
Schluß, daß die von den Salpeterbildnern verwendete CO2 nicht aus
den Karbonaten, sondern aus der umgebenden Luft stammte.
Es darf aber nicht unerwähnt bleiben, daß nach späteren Ver-
suchen von Winogradsky und Omeliansky(119) die Darreichung von
Alkalikarbonat (NaaCO.s) neben freier CO2 sich als unentbehrlich
herausgestellt hat, wobei das Na2C03 nicht allein durch seine al-
kalische Reaktion eine Rolle spielt, da es durch NaOH nicht er-
setzt werden kann. Alle Versuche, die CO2 durch organische Nähr-

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 3

34 W. Biedermann,

Stoffe zu ersetzen, schlugen fehl. Gibt man den Zuchten der Nitrit-
bildner neutrale Karbonate und kleine Mengen (0,2 Proz.) von Glu-
kose, Pepton oder Glyzerin bei, hält sie aber streng kohlensäure-
frei, so kommt niemals Entwicklung oder Nitrifikation zustande, ja
„es wird durch die Anwesenheit gerade der besten
der organischen Nährstoffe die Entwicklung des Nitrit-
bildners schon bei geringen Konzentrationen gehemmt
bezw. gänzlich aufgehoben" (Winogradsky), und zwar ist
dies in um so höherem Grade der Fall, „je komplizierter,
zersetz barer und für die Mehrzahl der Mikroben as-
similierbarer das Molekül einer organischen Substanz
ist'^ Die nitrifikationswidrige Wirkung von Pepton und Glukose
ist demgemäß größer als die entwicklungshemmende Wirkung mancher
Antiseptica. Ebensowenig wie der C kann der N der Proteinkörper,
Amide, sowie der Amine von den nitrifizierenden Bakterien ausge-
wertet werden , vielmehr erstreckt sich die oxydierende Tätigkeit
des Nitritbildners ausschließlich auf Ammoniak-N, wie die
der Nitratbildner auf den N der Nitrite. Für diese letzteren ist
die Anwesenheit organischer Substanzen in viel geringerem Grade
schädlich als für diedieNitritation vermittelnden Organismen. Dagegen
übt das Ammon aufdie Nitrat bildner, wie schon erwähnt,
einen höchst schädlichen Einfluß, und es übertrifft das
Ammoniak in dieser Beziehung die kräftigsten Antiseptica. Ohne allen
Zweifel sind die Untersuchungen Winogradskys sehr geeignet, be-
treffs unserer Vorstellungen von Nährstoffen oder Giftwirkungen zur
Vorsicht zu mahnen. „Alle diese unerwarteten Tatsachen", sagt er
mit Recht, „beweisen aufs neue, wie tiefgehende Unterschiede der
physiologischen Eigenschaften in der Mikrobenwelt vorhanden sind,
Sie sind es bis zu dem Grade, daß die Nahrungsbedürfnisse oder im
allgemeinen die Lebensbedingungen fast diametral entgegengesetzt
sein können. Die für die eine Art besten Verhältnisse können für
eine andere geradezu verderblich sein, und dieselbe Substanz kann
bald das beste Nährmittel, bald ein gleichgültiger Stoff, bald endlich
ein kräftiges Antisepticum sein." Der Zucker, der so allgemein als
hervorragender Nährstoff gilt, übertrifft in seiner schädlichen Wirkung
auf die Nitromonaden die Wirkung des Phenols und das NH^ bei
weitem die des Sublimates und der stärksten Antiseptica. Es sind
eben, wie Czapek bemerkt, die verschiedenen Organismen in bezug
auf die näiirenden und giftigen Stoffe verschieden gestimmt, ähnlich
wie hinsichtlich des 0-Bedarfes die aeroben Wesen, und Winogradsky
hat der Entdeckung des Lebens ohne durch Pasteur ein würdiges
Seitenstück zugesellt, das „Leben ohne Zucker" (Czapek, 18).

Eine ähnliche Empfindlichkeit gegen Zucker ließ sich auch bei
Bakterien voraussetzen, welche in einem an organischen Nährstoffen
so armen Medium, wie Quellwasser, leben. Dies zeigte sich in der Tat
bei Untersuchungen, welche E. Kohn, ein Schüler Czapeks, ausführte.
Manche derartige Bakterienformen werden schon durch 3—5 Proz.
Glukose sehr merklich in ihrer Entwicklung gehemmt und zeigen
demnach dieselbe Erscheinung wie die Salpeterbakterien, wenngleich
in schwächerem Maße. Czapek faßt die quantitativ differenten An-
passungen an ein zuckerarmes Nährsubstrat als „Saccharophobie"
zusammen und stellt sie der Aerophobie" der obligat anaeroben
Bakterien als Gegenstück an die Seite.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 35

Man ersieht leicht die ungeheure Bedeutung, welche der Tätigkeit
der vorstehend besprochenen Bakterienformen im Haushalte der Natur
zugewiesen erscheint. Sie sind es, welche in erster Linie den „Kreis-
lauf des Stickstoffes" ermöglichen, indem die einen (die Harnstoff-
bakterien) den an sich für die Ernährung der höheren Pflanzen nicht
brauchbaren Harnstoff in kohlensaures Ammoniak verwandeln
[CO(NH2)2 + 2H20= (NH.i)2C03j, das nun schon, wenigstens in man-
chen Fällen, assimiliert werden kann. Im allgemeinen aber wird der
N seitens der höheren Pflanzen am liebsten und bisweilen ganz aus-
schließlich Nitraten entnommen. Den Nitrit- resp. Nitrat-bildenden
Bakterien bleibt daher noch die wichtige Aufgabe vorbehalten, diese
Umwandlung des NH^- Stickstoffes im Boden zu bewirken.

I (NH4). CO3 4- 30, = CO2 + 2 HNO, + 3 H,0 (Nitritbildung)
II HNO2 j- = HNOo (Nitratbildung).
Dieser für die Entwicklung der Pflanzenwelt so wichtigen Kette
bakterieller chemischer Prozesse scheinen nun allerdings die den itri-
fizieren den Bakterien entgegenzuwirken, indessen dürfte dies kaum
wesentlich ins Gewicht fallen, da ihre salpeterzerstörende Tätigkeit,
wie früher schon erwähnt wurde, an Bedingungen geknüpft erscheint,
die in der Natur nur selten ausreichend gegeben sein dürften.

2. H zu H,0 oxydierende Bakterien.

In neuerer Zeit ist noch eine höchst merkwürdige Bakterienform
bekannt geworden, welche, ähnlich wie die salpeterbildenden, CO, zu
assimilieren vermag, sich aber dadurch ganz wesentlich von ihnen
unterscheidet, daß sie den C ebenso gut oder sogar besser organi-
schen Verbindungen entnehmen kann und daher auf fast allen ge-
bräuchlichen Nährböden wächst. Kaserer (54), welchem wir die Ent-
deckung dieses in der Ackererde weitverbreiteten Mikroben verdanken,
nannte denselben daher Bacillus pnntotro))Jius {Hydrogenomonas Jen-
sen). Es kommt aber noch ein zweiter Umstand hinzu, welcher diesem
Organismus besondere Aufmerksamkeit sichert, nämlich sein Ver-
mögen, freien elementaren Wasserstoff bei Gegenwart
von und CO, zu Wasser zu oxydieren.

Die ersten Beobachtungen über eine durch Mikroorganismen vermittehe Oxydation
von H hat schon 1892 Immendorff (48) gemacht, indem er zeigte, daß Knallgas
durch bakterienhaltige frische Erde zum Verschwinden gebracht wird, was nicht
geschieht, wenn die Erde vorher chloroformiert wurde. „Wenn der Analogieschluß
zutrifft, schreibt Immendorff, „so würde bei dem von mir beobachteten Vorgange
der freie H als Respirationsmittel benutzt und Wasser als Atraungsprodukt gebildet."
Die Reinkultur gelang Kaserer mit einer mineralischen Nährlösung von fol-
gender Zusammensetzung:

K.HPO,

0,05 Proz.

MgSO,

0,02 „

NH.Cl

0,1 „

NaHCO,

0,05 „

FeCl,

Spuren

auf Kieselsäureplatten, unter einer Glocke, welche evakuiert und mit einer
Mischung von 3 Teilen H und 1 Teil CO., beschickt wurde. Bei 28—30" C wuchsen
auf den aus einer flüssigen Reinkultur oder von Gelatine geimpften Platten nach
einigen Tagen dicke, hellgelbe Strichkolonien heran. Sauerstoff ist unentbehrlich,
doch ist der Bedarf offenbar [ein sehr geringer, da unter den erwähnten Umständen,

3*

36 W. Biedermann,

die im unreinen H und der COg enthaltenen, sowie die am Glase usw. adhärenten
0-Mengen vollständig genügten. (Der Bacillus ist im Sinne Beijerincks „mikro-
aerophil".)

Die mikroskopische Untersuchung zeigt sehr kleine monotriche Kurzstäbchen
von 1,2 — 1,5 /t Länge. Ist der Mikrobe einmal auf der Kieselsäureplatte angewachsen,
so wächst er auch in Knallgas mit nur wenig CO., weiter, nur zum Anwachsen
ist unbedingt eine im Verhältnis zur 0-Menge beträchtliche CO^-
Menge erforderlich.

Es muß ausdrücklich erwähnt werden, daß die COj-Assimilation nur dann er-
folgt, wenn keine organischen C-Quellen vorhanden sind, andernfalls werden
nur diese ausgenützt. Dies ist um so auffallender, als wir in den nitrifizierenden
Bakterien das Vermögen COj zu assimilieren, mit einer vollkommenen Unfähigkeit,
sich organisch zu ernähren, verbunden fanden.

Einiges Licht fällt auf das so sehr abweichende Verhalten des Bacillus panto-
trophus, wenn man die besondere Art der CO.,-Assimilation berücksichtigt. Kaseeer
glaubt nämlich zeigen zu können, daß diese Mikrobe befähigt ist, H und COg zu
Formaldehyd zu vereinigen und dieses alsNährstoff zu verwenden,
ein Vorgang, der sich etwa durch folgende Gleichung ausdrücken läßt:

OH H

CO +2H, = CO + 2H,0
OH " H

Der Nachweis von Formaldehyd gelang Kaserer in flüssigen Kulturen, welche
in Glaskölbchen hergestellt waren; außer der geimpften mineralischen Nährlösung
enthielten dieselben ein Gasgemisch aus CO^, H und O im Verhältnis von 1:2:
l^/g- Nach etwa 2 Wochen ist es dann möglich, in der Flüssigkeit Formaldehyd
nachzuweisen, freilich nur in überaus geringen Mengen. Bei Beimpfung von mine-
ralischen Nährlösungen, welche mit sehr kleinen Mengen Formaldehyd (1:25000 bis
35000) versetzt waren, zeigte sich, daß B. pnntotroplius tatsächlich diesen Körper als
C-Quelle zu verwenden vermag, denn die Aldehydreaktion verschwand nach mehreren
Tagen, während sie in bacillenfreien Kontrollproben erhalten blieb. Da nun mit der
Assimilation des Aldehyds zugleich die Assimilation organischer Nahrung erwiesen zu
sein scheint, ist gleichzeitig die Erklärung gegeben, warum der seltsame Organismus
auch unschwer auf allen gebräuchlichen Nährböden zur Entwicklung zu bringen ist.
In der Folge fanden die Resultate Kaserers durch Untersuchungen von
Nabokich und Lebedeff (79) im wesentlichen Bestätigung. Um nitritizierende
Organismen völlig auszuschließen, ersetzten die genannten Autoren in der minerali-
schen Nährlösung das Ammoniumsalz durch Nitrat. Die Lösung, die im Liter
Wasser

0,5 g Na,,HPO,

2,0 „ KNO3

0,2 „ MgSO,

1,0 „ NaHCOg

Spur Fe^Clg

enthielt, wurde zu 100—150 ccm in große Glaskolben (etwa 1 Liter Kapazität) gebracht
und mit Erdpartikelchen geimpft. Hierauf wurde der Hals des Kolbens zuge-
schmolzen und nach dem Evakuieren von einem Seitenrohr her mit CO^-haltigem
Knallgas gefüllt. Dieses Gasgemisch wurde nach und nach völlig aufgezehrt, so daß
in allen Kulturen (nach 25—30 Tagen) immer ein volles Vakuum gefunden wurde,
was sich nur unter der Voraussetzung erklären läßt, daß in den Kolben außer H-
Bakterien, welche H zu Wasser verbrannten und CO^ zerlegten, keine anderen Mikro-
organismen sich entwickelt haben konnten.

Auch NiKLEWSKY {83) hat aus Leipziger Erdboden ein dem B. jmntotrophus ent-
sprechendes H - oxydierendes Bakterium gezüchtet. Er fand, daß die betreffen-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 37

den Bakterien auf mineralischer Nährlösung eine üppige Kahrahaut bildeten und
Wasserstoff intensiv oxydierten (bis zu 0,13 ccm Knallgas pro Stunde und pro 1 ccm
Kahmhaut), wodurch die zur Bildung der ersteren nötige Betriebsenergie geliefert
wird. Freie CO., kann durch Karbonat nicht ersetzt werden.

3. CO-assimilierende Bakterien.

Der Reihe merkwürdif^er Bodenbakterien schließt sich ein zuerst
von Beijerinck und van Delden (7) gezüchteter Bacillus an, der im
Laboratorium in rein mineralischen Nährlösungen und auf Kieselsäure-
platten in Form trockener, schwer benetzbarer Häute wächst, die
aus äußerst kleinen unbeweglichen Bakterien bestehen. Als C-Quelle
schien er mit Spuren eines in der Luft vorhandenen Stoffes zufrieden
zu sein, und Beijerinck nannte ihn dieser Anspruchslosigkeit wegen
BnciUus oligocarhophilus. Die Entwicklung desselben schien nun merk-
würdigerweise nur in der Laboratoriumsluft gut vonstatten zu gehen,
viel schlechter oder gar nicht aber in freier reiner Luft. Auch Ka-
SERER hat diesen Bacillus in seinen Rohkulturen H - oxydierender
Bodenbakterien fast regelmäßig gefunden und gelangte auch schließlich
zur Aufklärung seiner höchst merkwürdigen Ernährungsverhältnisse.
Im direkten Gegensatz zu Bac. pantotrophus verhält er sich organi-
schen Substanzen gegenüber völlig ablehnend und vermag auch CO2
nicht zu assimilieren ; dagegen besitzt er die bisher einzig da-
stehende Fähigkeit, CO als C-Quelle zu benutzen,

Kaserer (54) konnte den Mikroben in Reinkultur auf Kieselsäure-
platten unter Glocken heranziehen, die mit einem Gemenge aus CO-
und Luft und außerdem mit KOH-Lauge beschickt waren, um die ent-
stehende CO2 zu absorbieren.

Die Tatsache, daß Bac. oligocarhophilus CO als Stoff- und Energie-
quelle zu verwenden vermag, steht mit dem von Beijerinck und
van Delden beobachteten Verhalten desselben in voller üeberein-
stimmung. Denn die Luft des Laboratoriums enthält immer bedeu-
tende Mengen CO infolge der unvollkommenen Verbrennung des
Leuchtgases.

4. CH4-assimilierende Bakterien.

Das Vorkommen eines CO-assimilierenden Organismus im Boden
erscheint um so auftallender, wenn man berücksichtigt, daß in der Luft
außerhalb der Städte keine irgend erheblichen CO-Mengen gefunden
werden. Es kann das auch nicht überraschen, wenn man den relativ ge-
ringen Umfang der Bildung von CO durch unvollkommene Verbrennung
berücksichtigt. Dagegen entsteht eine andere einfache Verbindung des
C, das Sumpfgas CH 4 (Methan), in ungeheuren Mengen in der Natur,
und sind Bakterien hierbei in erster Linie beteiligt. Da dieses Gas
außerdem eine feste, sehr beständige Verbindung darstellt, so muß sein
fast völliges Fehlen in der Atmosphäre immerhin als auffallend be-
zeichnet werden, und der Gedanke, daß bei seinem Verschwinden
ebenso wie bei seinem Entstehen Bakterien beteiligt sein könnten,
drängt sich um so eher auf, als bei der Oxydation von CH^ zu COo
und Wasser eine nicht unerhebliche Energiemenge frei wird.

Es gelang nun in der Tat Söhngen (lUG), im Boden, sowie in
Jauche oder Grabenwasser Bakterien aufzufinden, welche Methan als
C-Nahrung und Energiequelle gebrauchen {Bacillus methanicus).

38 W. Biedermann,

Zur Keinzucht diente wieder eine rein mineralische Nährlösung, welche in
100 g Aqu. destill.

0,05 „ K^HPO,

0,1 „ MgNH.PO, 6 Aq.

0,01 „ CaSO,
enthielt und in einem Glaskolben den Boden etwa 1 cm hoch bedeckte. Der übrige
Baum wurde mit einem Gemisch von O und Methan angefüllt. Nach 2 — i Tagen
entsteht an der Oberfläche der Flüssigkeit eine rasch an Dicke zunehmende rötlich-
braune Haut, die der Hauptsache nach aus einer einzigen Bakterienart besteht von
der Form kurzer dicker btäbchen von 4 — 5 /t Länge, welche nachweislich das Me-
than verschwinden lassen und eine entsprechende Menge CO., erzeugen.

5. Die N-fixierenden Bakterien.

1) Clostridium. Ein uuerschöpflicher Vorrat von N, freilich in
ungebundenem Zustande, liegt in der atmosphärischen Luft, der den
Pflanzen nicht nur in dieser, sondern auch im Wasser gelöst geboten
wird. Bis in die neuere Zeit galt in der pflanzlichen Ernährungslehre
der von Boussingault aufgestellte Satz, daß der freie N für Pflanzen
bedeutungslos sei, indem er von ihnen nicht assimiliert werden könne.
Es ist nun aber neuerdings gezeigt worden, daß dies dennoch ge-
schieht, und zwar in erster Linie von Seiten einiger Bakterien, die
entweder für sich im Boden leben oder mit höheren grünen Pflanzen
vergesellschaftet sind.

Schon Berthelot hatte beobachtet, daß sehr N-arme Bodenproben einen
merklichen Zuwachs an N gewinnen, wenn sie längere Zeit unter Verhältnissen
aufbewahrt werden, wo nur gasförmiger N zutreten kann, und daß diese An-
reicherung gänzlich fehlt, wenn die Proben vorher durch Erhitzen auf 100" sterilisiert
werden. Der Erfolg bleibt aus bei niederer Temperatur, tritt aber sonst sowohl in
geschlossenen Gefäßen, wie in freier Luft ein und ist im Dunkeln mehr ausgeprägt,
als im Lichte. Es war hierdurch die Mitwirkung lebender Organismen bei jenen
Vorgängern, durch welche N fixiert wurde, erwiesen. Berthelot machte auch
bereits den Versuch, dieselben zu isolieren und in künstlichen Kulturmedien zu
züchten, um ihre Eigenschaften näher zu studieren.

Ziemlich gleichzeitig mit Berthelot hatte sich auch Winogradsky (118) die
Aufgabe gestellt, die betreffenden Bakterienformen zu isolieren. Als Kulturflüssigkeit
benützte er Lösungen von Mineralsalzen und sehr reiner Dextrose, welche absolut
N-frei waren. In 1000 g Wasser waren enthalten:

Kaliumphosphat 1 g
MgSO^ 0,5 .,

Zu je 100 ccm dieser Lösung wurden 2 — 1 g Glykose und CaCOg im Ueberschuß
hinzugefügt und dann ein Spur Erde ausgesäet. Die Kulturgefäße standen unter
einer hermetisch schließenden Glasglocke, durch welche ganz reine Luft strich.
Solche Kulturen zeigen bald ganz konstante Eigenschaften. ]\Ian beobachtet regel-
mäßig eine Gasentwicklung, die Bildung einer Säure (Buttersäure) und die Bildung
warzenförmiger Zoogloeamassen, die durch Gasblasen aufgebläht erscheinen, solange
noch Zucker in der Lösung zur Verfügung steht. Es ließen sich drei Arten von
Mikroben in denselben unterscheiden: 1) ein Clostridium, welches vorherrscht,
2) ein sehr feiner Bacillus in langen welligen Fäden, 3) ein großer Bacillus (2 y.)
in langen gegliederten Fäden. Es stellte sich heraus, daß nur das Clostridium

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 39

■die Fähigkeit besitzt, den Zucker unter Buttersäureentwicklung zu zersetzen und
gleichzeitig freien N zu assimilieren, während die beiden anderen Formen für sich
in derselben N-freien ]\ährlösung nicht zu wachsen vermögen. Sie sind in ihrer
Existenz auf das Vorhandensein von Clostridium angewiesen ; Spuren von NHg
reichten aber hin, um eine ziemlich kräftige Vegetation derselben hervorzurufen.
Keiner von beiden gab Gas oder Buttersäure, welche in allen Versuchen stets sichere
Symptome der Assimilation des gasförmigen N waren.

Der charakteristische Bacillus Clostridium hat die Gestalt zylindrischer Stäb-
chen (1,2 fjL breit und 2— 4mal so lang); vor der Sporenbildung nimmt er die Form
einer langen Ellipse an und wird mit Ausnahme der beiden ]*ole durch Jod blau-
schwarz gefärbt. In gleicher Nährlösung, die sich in den einzelnen Versuchen nur
dadurch unterschied, daß die Menge der zugesetzten Glykose variierte, und daß ent-
weder gar kein gebundener N oder verschiedene, aber inuner nur sehr kleine Mengen
von Araraonsulfat beigefügt wurden, erschien der N-Gewinn am Ende des Ver-
suches, nach völliger Zerlegung des Zuckers im allgemeinen propor-
tional der Menge des letzteren. Je einem Gramm zersetzter Glykose ent-
sprachen 0,0025-0,003 g N.

Was nun die Isolierung des N-fixierenden Clostridium betrifft, so gelang dieselbe
in luftleeren, zugeschmolzenen Eöhren auf Mohrrübenschnitten, nachdem WlNO-
GEADSKY aus dem Auftreten von Buttersäure auf die Vermutung gekommen war, es
könnte sich hier um einen an aeroben Bacillus handeln. In zuckerhaltiger Nährflüssig-
keit, die in dünner Schicht der Luft ausgesetzt war, wuchs das isolierte Clostriditim
nicht weiter. Wenn man aber die beiden anderen Bacillen zusetzte,
oder gewisse Schimmel, so entwickelte sich der spezi fische Bacillus
kräftig. Offenbar haben hier die aeroben Mikroorganismen den O
der Luft verbraucht und so die Entwicklung des an aeroben Bacillus
ermöglicht. Dies erklärt auch das scheinbare Paradoxon, daß der N-Bacillus in
dem so gut durchlüfteten Boden gedeiht, er lebt eben hier nur in Gemeinschaft mit
starken 0-Verzehrern. Es handelt sich also um eine besondere Art von
„Symbiose" zwischen verschiedenen Mikroorganismen.

Die Fixierung des N durch diese Mikroben in Reinkultur erhält man am
schönsten, wenn man die zuckerhaltige Flüssigkeit ohne gebundenen N entweder in
wenig tiefer Schicht und in Berührung mit einer Atmosi^häre von reinem N an-
wendet, oder noch besser einen Strom von reinem N fortdauernd durch die Kultur-
gefäße leitet. Das Wachsen des Bacillus ist dann ein sehr energisches. In Bouillon
oder auf Gelatine wächst er nach Winogradsky nicht, was aber neuerdings von
Bredemann (15) bestritten wurde, der ihn sowohl in Dextrosegelatine, wie in Bouillon
(Pepton, Fleischextrakt, Saccharose, ää 1,0, Wasser 100) vorzüglich gedeihen sah.
Als festen Nährboden fand Bredemann Nähragar am besten geeignet (Dextrose
1,0 Proz., Pepton Witte 1,2 Proz., Liebigs Fleischextrakt 0,8 Proz., NaCl 0,2
Proz. und 1,6 Proz. Agar).

Man hat es bei diesem von Winogradsky als Clostridium
Pasteurianum bezeichneten Mikroben mit einem Organismus zu tun,
welcher anaerob im Zustande völliger Reinheit den
freien N der Luft zu assimilieren und sich daher in
einem Medium zu entwicl^en vermag, welches absolut
frei ist von den geringsten Spuren gebundenen Stick-
stoffes. Notwendige Vorbedingung des Gedeihens ist unter allen
Umständen das reichliche Vorhandensein von Zucker, welcher
während der Entwicklung des Clostridium in Buttersäure, Essigsäure,

40 W. Biedermann,

CO2 und H gespalten wird, welches letztere zuweilen 70 Proz. der
entwickelten Gase ausmacht.

Sehr charakteristiscli ist die Fälligkeit dieser Bakterien form, Reservestoffe
zu speichern in Form von Glykogen (Bakterienglykogenj und einer mit Jod sich
bläuenden, bisher gewöhnlich als Granulöse bezeichneten Substanz, für die
A. Meyer (72), um anzudeuten, daß sie wahrscheinlich nicht mit Stärke identisch ist,
den Namen „logen" vorschlug. Diese Fähigkeit teilt das Cl. Pasteurianwn mit
einer Anzahl anderer anaeroben Bakterien formen, die bisher als Amylobacter und
Granulobacter beschrieben wurden. Nach einer außerordentlich eingehenden ver-
gleichend-morphologischen und physiologischen Untersuchung einer ganzen Anzahl
dieser Formen ( Cl. Pastcurianum, Cl. aniericaniim, Bac. amylobacter, Bae. saccharo-
butyricus, Qramdobacter butyricu7n, ör . pectintvorum etc.) gelangte Bredemann (15)
zu dem überraschenden Ergebnis, daß sie alle identisch sind und zu der Species
Bacillus amylobacter zusammengefaßt werden müßten. Von besonderer Wichtigkeit
ist der Nachweis, daß sie auch alle die Fähigkeit besitzen, freien N zu binden. War
dieselbe in einem gegebenen Falle verloren gegangen, so erwies sich als besonder»
günstiges Mittel zur Regeneration die Kultur auf Erde.

2) As otoh acter. In der Folge beschrieb Beijerinck (6) noch
zwei weitere N-fixierende Mikroben, die er in die neue Gattung Äzo-
tohacter rechnet: A. chroococcum mit rundlichen unbeweglichen Zellen
und den lebhaft beweglichen A. agüis. Beide Formen bedürfen Spuren
von N-Verbindungen, wenn sie wachsen sollen, während in möglichst
N-freien Nährlösungen das Wachstum bald aufhört. Sie gehören dem-
nach zu den von Beijerinck als „oligonitrophil" bezeichneten
Bakterien, d. h. solchen, welche in Nährsubstraten „ohne absichtlich
zugefügte N-Verbindungen, aber auch ohne daß Fürsorge getroffen
wird, um die letzten Spuren solcher Verbindungen zu entfernen",
leben können.

Beijerinck fand Ä. chroococcum stets vergesellschaftet mit einer anderen-
Bakterienform {Bacillus radiobacter) , von der er annahm, daß sie ebenfalls N zu
fixieren vermag und durch ihr Zusammenleben mit jenem dessen Potenz zur N-
Assimilation steigere. Das letztere fand Stocklasa (108) für Reinkulturen des Äx,oto-
bacter nicht bestätigt.

Zur Herstellung solcher beimpft man mit frischer Erde eine Nährlösung,
welche in 100 Teilen Leitungswasser 2 g Mannit und 0,02 g KgHPO^ enthält. Von den
an der Oberfläche sich entwickelnden Bakterienmassen wird dann weiter gezüchtet,
und man kann leicht mittels Mannitagarplatten (Zusatz von 2 g Agar zu 100 ccm
der Nährlösung) Reinkulturen erhalten. Die Kolonien fallen schon nach 24 Stunden
durch ihre kleisterartige Beschaffenheit auf, und werden auch durch die auftretende
Braunfärbung außerordentlich charakteristisch und sofort erkennbar. Die einzelnen
Zellen bieten je nach der Art der Ernährung und des Alters der Kulturen ein durchaus
verschiedenes Aussehen. In sehr N-armen Substraten zeigen sich vornehmlich dicke
kurze Stäbchen, die oft zu riesigen Diplokokken verbunden sind. Bei vereinzelten
Zellen ist in jungen Kolonien eine langsame, durch eine polare Cilie verursachte
Bewegung zu bemerken. Bei Eintritt der Braunfärbung nehmen die Bakterien an
Größe ab, und ihre Form wird mehr kugelig. Beijerinck hat bereits festgestellt^
daß Axotobacter außer Mannit eine ganze Reihe anderer organischer Stoffe als
C-Quelle verwenden kann. So Propionate, Glukose, Lävulose, Galaktose,
Saccharose, Maltose, gequollene Stärke, nicht aber Milchzucker;
auch Glyzerin, sowie Aethylalkohol sind als Nährstoffe ü\r Axotobacter nicht
ungeeignet. Ferner werden noch assimiliert Butyrate, Laktate, Malate,
Succinate, Acetate, Citrate, nicht aber Formiate und Tartrate.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 41

Nach Stocklasa erweist sich Ära bin ose als der vorzüglichste Nährstoff,
und da sich unter den ihr an Nährwert zunächst stehenden Zuckerarten auch die
Xylope befindet, so schließt er, daß diese Pen tosen im Hoden eine der wichtig-
sten C-Quellen für Axotobader bilden. Gewisse Meeresalgen {Fiicus, Larninaria),
auf denen sich große Mengen des Bakteriums finden, sind nach Stocklasa in der
Tat sehr reich an Pentosen.

Wird dem Axotobacter in mannithaltiger Nährlösung NaNO^ als N-Quelle ge-
boten, so erfolgt Reduktion zu salpetriger Säure und weiter zu NH^. Es erfolgt
auch, wie die Analysen zeigen, Eiweißsynthese, aber nach einiger Zeit scheint dieser
Prozeß zum Stillstand zu kominen. Es scheint daher die HNO3 ^^^ N-Quelle für
Axotobacfer hinter dem elementaren N zurückzustehen und die Assimilation des
letzteren zu hemmen. Stocklasa hat schon früher darauf hingewiesen, daß für die
Bakterien, die elementaren N assimilieren, HNO., keine gute N-Quelle ist und daß
sie immer mit Denitrifikanten vereinigt leben, die ihnen aus der HNü.j den elemen-
taren N in statu nascendi liefern. Versuche mit Axotobacter und L'adiobacter be-
stätigten diese Ansicht. Die letztere Form wirkt energisch denitrifizierend. In
4 Kulturen, in denen beide Bakterien gemeinsam in mannithaltiger Nährlösung mit
wechselnden Mengen Nitrat gezüchtet wurden, verschwand der gesamte anorganische
N, ohne daß N- Verlust (durch Freiwerden von elementarem N) festzustellen war.
Bei Anwesenheit von reichlichen Mengen von Nitrat war nur der in diesem enthaltene
N nachher in organischer Form nachzuweisen. Bei Gegenwart geringerer HNO3-
Mengen fand außerdem eine Assimilation von Luft-N statt, die um so stärker war,
je weniger HNO.j die Lösung enthielt. Stocklasa schließt aus diesen Beobachtungen,
daß Axotobacter den ihm durch L'adiobacter gelieferten elementaren N assimiliert.

Als Stoffwechselprodukte wurden (in Glukosekulturen) neben COg
Aethylalkohol, Ameisensäure, Essigsäure, Buttersäure, Milch-
säure und Wasserstoff festgestellt. Stocklasa schreibt dem letzteren eine be-
sondere Aufgabe bei der Bindung des elementaren N zu. Er vermutet, daß Cyan-
wasserstoff die Grundlage der Eiweißsynthese abgibt, und will diesen Körper
„unter bestimmten Kautelen in den zerrissenen Zellen der jungen Kultur von Axoto-
bacter" nachgewiesen haben. Von der außerordentlichen Intensität, mit welcher diese
Bakterien Kohlehydrate umsetzen (verbrennen), gibt der Umstand Zeugnis, daß 1 g
Bakterienmasse, auf Trockensubstanz berechnet, in 24 Stunden 1,2729 g CO2 aus-
atmet (Stocklasa).

Wie in künstlichen Nährlösungen, so müssen die N-bindenden Bakterien auch
im Boden organisches Nährmaterial zur Verfügung haben, und es richtet sich
danach die Verbreitung derselben. Stocklasa konnte Axotobacter (resp. Eadio-
bacter) in allen Ackerböden, die gut bearbeitet und gedüngt worden waren, nach-
weisen. Nicht gefunden wurden sie in sogenannten jungfräulichen Böden, nament-
lich in Torfböden und in den Böden beträchtlicher Höhen. In jungfräulichen Ver-
witterungsböden, die eine üppige Vegetation blauer und grüner Algen aufwiesen,
wurde Axotobacter gefunden. „Die grünen Algen hefern während der Abwicklung
ihrer Lebens Vorgänge den Bakterien Sauerstoff und ferner nach ihrem Absterben
abbaufähige Kohlehydrate." Nach Heinze (39) findet sich Axotobacter auch in der
schwarzen Erde der jungfräulichen Böden der Nord- und Süd tiroler Kalkalpen.
Seine Verbreitung scheint an eine gewisse Basizität des Bodens (CaCOg) geknüpft
zu sein. In der Entwicklung von Axotobacter, die eine bestimmte Menge Erde in
einer Mannit und K2HPO4 enthaltenden Nährflüssigkeit bewirkt, kann man geradezu
einen biologischen Ausdruck für den Gehalt des Bodens an CaCO., (resp.
MgCO.j) erhalten. Außer CaCO,, kann Axotobacter auch Kalk aus CaHPO^, sowie
aus Salzen organischer Säuren gewinnen, wogegen Ca^iPO^), und CaS04 nicht ver-
wertbar scheinen. Als Phosphorsäurenahrung werden die Ka- und Na-Phosphate,
sowie CaHPO^ und Thomasmehl sehr leicht ausgenützt, während Triphosphat

42 W. BlEDERMANE,

Ca,(P04) schwer zugänglich ist. Nach Benecke und Keutnee (10) komnat sowohl
Clostridium Pasteurianum wie Axotobacter chroococcum im Schlick des Meeres-
grundes sowie im Plankton der Ostsee und endlich im Süßwasserplankton vor.

3) DieKiiöllchenbakterien. Wenn schon Symbiose von
Bakterien untereinander bei manchen N-fixierenden Formen
eine wichtige Rolle spielt, so gilt dies doch noch in ungleich höherem
Grade von der merkwürdigen Vergesellschaftung gewisser
höherer (grüner) Pflanzen mit derartigen Mikroben.
Schon seit den ältesten Zeiten ist es bekannt, daß manche Pflanzen
(wie die Leguminosen) den Reichtum an Bodendüngerstoft'en
steigern. Ja, es findet sich schon in verhältnismäßig früher Zeit so-
gar die Ansicht, wenn auch nur vermutungsweise, ausgesprochen,
daß jene Pflanzen den N aus der Atmosphäre zu binden vermögen.;

So bemerkt Davy schon 1814: „Erbsen und Bohnen scheinen in allen Fällen
sehr geeignet, einen Boden für Weizen zuzubereiten, und in manchen reichen Gegenden,
wie in dem aufgeschwemmten Erdreiche von Parret (am Fuße der südlichen Dünen
in Sussex) werden eine Reihe von Jahren hindurch abwechselnd die Felder mit ihnen
bestellt. Erbsen und Bohnen enthalten eine geringe Menge einer dem Eiweißstoffe
analogen Substanz; es scheint aber, daß dieser N, welcher einen Be-
standteil dieser Substanz ausmacht, von der Atmosphäre herrühre."
Auf experimentellem Wege ist dann zuerst Boussingault der Frage näher getreten.
Er konnte zeigen, „daß während der Kultur von Klee in einem absolut düngerfreien
Boden und unter alleinigem Einflüsse der Luft und des Wassers diese Pflanzen C,
H, O und eine durch die Analyse feststellbare Menge N gewinnen , während der
Weizen, genau unter denselben Bedingungen gezogen, an die Luft und an das Wasser
C, H, O abgibt, aber die Analyse nach Beendigung der Kultur weder einen Gewinn
noch einen Verlust an N konstatieren kann". Aehnliche Erfahrungen machte Boussin-
gault auch mit Erbsen, kam aber in der Folge dennoch wieder ganz von der Meinung
zurück, daß von irgendeiner Pflanze N aus der Atmosphäre assimiliert werden könne
(1854). So blieb ein anscheinend unlösbarer Widerspruch zwischen den alten Er-
fahrungen der praktischen Landwirte und den genauesten wissenschaftlichen ünter-
suchungsergebnissen bestehen, zumal nachdem Schültz-Lupitz den unwiderleglichen
Beweis geliefert hatte, daß die Leguminosen in der Tat als N- Sammler gelten
müssen und demnach bodenbereichernd wirken. Auf seinen Lupinenwiesen hatte der
genannte Landwirt durch 15 Jahre unter Düngung mit Kainit Lupinen gebaut, und
nach diesem Zeitraum, während dessen niemals mit N gedüngt worden war, erwies
sich der Boden an N nicht ärmer, sondern sogar reicher. Die klassischen Unter-
suchungen von Hellriegel (40) und zahlreichen anderen Forschern führten dann end-
lich zur Lösung des Rätsels und haben gezeigt, daß die Leguminosen imstande
sind, unter Umständen in einem von gebundenem N völlig freien Boden üppig zu ge-
deihen, in dem andere Pflanzen unfehlbar verkümmern (Lafak, Handbuch, Bd. 3).

Einen absolut N-freien Boden kann man sich leicht durch Glühen und Aus-
waschen von reinem Quarzsand herstellen; fügt man demselben pro Kilo 4 g CaCOg,
0,15 g K,HPO„ 0,07 g KCl, 0,07 g MgSO^ (die letzteren 3 Salze in 150 ccm H^O
gelöst) und etwas phosphorsaures Eisenoxyd hinzu, so hat man einen zum Versuche
geeigneten Nährboden. Pflanzt man in denselben Hafer- und Erbsenkeimlinge
aus, so findet man, daß jene ohne Zufuhr von gebundenem N (salpetersaurem
Kalk) nur höchst kümmerlich gedeihen, während die Erbsen unter gleichen Um-
ständen sich oft recht kräftig entwickeln. Bestimmt man in der Trockensubstanz
der geernteten Pflanzen den N-Gehalt, so findet man, daß die in nitratfreiem Boden
gewachsenen Erbsen oft reichliche N-Mengen enthalten, während die unter denselben
Verhältnissen entwickelten Haferpflanzen höchstens um einige Milligramm N-reicher

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 43

sind als die ausgelegten Samen. Schon aus diesem Versuch ergibt sich demnach
unzweifelhaft, daß die Erbsen (und ihnen analog verhalten sich die anderen Papilio-
naceen) bei Abwesenheit von Nitraten im Boden den elementaren N zur Eiweiß-
bildung zu verwenden vermögen.

Ueber die näheren Bedingungen, unter welchen dies stattfindet, geben folgende
Versuche Aufschluß. Sterilisiert man auf das sorgfältigste den Sand, die N-freie
Nährlösung und die benützten Gefäße, sowie die auszusetzenden Samen (Erbsen),
80 zeigt sich, daß sämtliche Keimlinge zunächst ganz normal wachsen. Nach 3 bis
4 Wochen gerateu sie aber augenfällig in einen Hungerzustand, und die Pflanzen
fristen fortan ein kümmerliches Dasein. Ihr Trockensubstanzgewicht ist bei Abschluß
der Versuche (etwa nach 3 Monaten) sehr gering, und N-Bestimmungen ergeben,
daß sie nicht mehr N enthalten als die ausgelegten Samen. Fügt mau aber anderen
Kulturgefäßen, welche sonst ganz ebenso behandelt wurden, einen geringen Zusatz
{etwa 25 ccm) eines Extraktes von fruchtbarer Gartenerde bei, so sieht man die
Erbsenpflanzen auf das üppigste gedeihen, blühen und Früchte bilden, sie erzeugen
reichliche Trockensubstanz und Eiweißmengen.

Die Erbsen (und Papilionaceen überhaupt) haben also die überaus be-
merkenswerte Fähigkeit, bei Abwesenheit von N- Verbindungen
im Boden reichliche Eivveißmengen zu produzieren, während andere
Pflanzen dies anscheinend nicht können ; sie gedeihen nur normal,
wenn ihnen N-Verbindungen als Nahrungsmittel zu Gebote stehen.
Die Papilionaceen müssen demnach imstande sein, den freien atmo-
sphärischen N zur Eiweißbildung zu verwerten. Der zuletzt erwähnte
Versuch scheint nun ohne weiteres darauf hinzuweisen, daß es sich
hier um eine Art von Infektion handelt, und in der Tat hat sich
herausgestellt, daß bei den in Rede stehenden Vorgängen parasitische
niedere Pilze die wesentlichste Rolle spielen. Wenn man eine Erbsen-
ptiauze (oder überhaupt Papilionacee) kurz vor der Blütezeit aus
fruchtbarem Boden, in dem sie gewachsen war, heraushebt, so findet
man, daß ihre Wurzeln eine oft sehr erhebliche Zahl zuweilen recht
großer Knöllchen tragen, die zur angegebenen Zeit meist rosenrot
erscheinen ; untersuchen wir die im N-freien Sande gezogenen Pflanzen,
dann ergibt sich, daß allein die Wurzeln derjenigen Pflanzen mit
Knöllchen versehen sind, die sich unter Mitwirkung des nicht sterili-
sierten Bodenauszuges entwickelten. Bei Abwesenheit des Boden-
extraktes oder bei Gegenwart sterilisierten Bodenextraktes kommen
dagegen die Knöllchen nicht zur Ausbildung.

Ihr Sitz ist meist seitlich an den Nebenwurzeln; ihre Größe schwankt von
1 mm bis 1 cm, ebenso ihre Form. Bald ist sie kugelig (Phaseolus), oval (Trifolium),
bandförmig (Vicia craeea) , gelappt (Eolinia) etc. Schon Marcellus Malpighi
(1675) beschreibt diese wunderbaren Gebilde in seiner Pflanzenanatomie als eine Be-
sonderheit der Wurzeln von Vicia Faba und hielt sie für Insektengallen. Im Jahre
1852 wurden dann zum ersten Male von Schlechtendal eigentümliche bakterien-
ähnliche Körperchen in den WurzelknöUcheu von Phaseolus beschrieben. 1866
fand sie WoRONix ebenfalls in den Knöllchen von Lupinus und hielt sie für pflanz-
liche Parasiten. Die Annahme, daß es sich um Pilzgallen handle, war dann in der
Folge ziemlich allgemein verbreitet.

Als Inhalt der zentralen großen Zellen der Knöllchen findet man
kleine bakterienförmige Körperchen („Bakter oiden"), welche häufig
eigentümlich verzweigt erscheinen in Form eines T oder Y. Auch in
ihren Reaktionen, namentlich Farbstoffen gegenüber, verhalten sie sich

44 W. Biedermann,

ganz wie Bakterien. Die jüngsten Zellen des Bakteroülengewebes
findet man durchzogen von eigentümlich verzweigten, protoplasmatischen
Fäden, welche die Zellmembranen durchsetzen und hier und da kleine
eiförmige oder rundliche Anschwellungen erkennen lassen. In der
Folge wurden diese hyphenartigen Fäden in sehr verschiedener Weise
gedeutet. Prazmowsky (89) faßt sie als eine Art von Zoogloea auf,
innerhalb deren die spezifischen Bakterien liegen, welche später sich
zu den Bakteroiden umbilden. Nach außen schließt sich an das Bak-
teroidengewebe ein Parenchym an, welches von Gefäßbündeln durch-
zogen wird, die mit den Gefäßbündeln der die KnöUchen tragenden
Wurzeln in Zusammenhang stehen. An der Oberfläche der Knöllchen
ist eine Rindenschicht entwickelt, die aus mehreren Lagen verkorkter
Zellen besteht. Es hat sich nun herausgestellt, daß die im Bakteroiden-
gewebe auftretenden Fäden Stränge oder Schläuche sind, die zahlreiche
Bakterien enthalten und diese offenbar nach bestimmten Zellen hin-
zuleiten bestimmt sind. Es handelt sich also unzweifelhaft um In-
fektion der Wurzeln mit einem ursprünglich im Boden vorhandenen
Bakterium, welches Beijerinck (8 u. 9) als B. radicicola bezeichnet hat.

Es finden sich diese Bakterien in der Ackererde sehr häutig und
dringen von hier aus in die Wurzeln der geeigneten Wirtspflanzen
ein. Prazmowsky, dem zuerst die kün stli che Hervorrufung
von Knöllchenbildung in einer Reinkultur von Knöllchen-
bakterien, und zwar bei der Erbse, gelang, konnte feststellen, daß hier
die Eingangspforten der Bakterien die Wurzelhaare darstellen. Wahr-
scheinlich werden sie durch Ausscheidungen der letzteren angelockt
(chemotaktisch). Die Spitzen derselben erleiden durch die Einwirkung
der äußerlich ansitzenden Bakterien eigentümliche Formänderungen,
anscheinend durch gewisse von den Bakterien ausgeschiedene Stoffe.
HiLTNER (44) konnte dieselben durch Filtration mittels Chamberland-
kerzen von den Bakterien trennen. Auf diese „ A n g r i f f s s t o f f e" kommt
es offenbar bei der Infektion an, denn die Bakterien werden auch
durch Wurzelausscheidungen anderer Pflanzen (Nicht-Leguminosen) an-
gelockt. Die infizierten Wurzelhaare verkrümmen sich hirtenstab-
ähnlich, und sehr bald sieht man im Innern eine schleimige Kolonie
der Bakterien, von welcher aus sich ein glänzender, mit Bakterien
erfüllter Schlauch (Infektions faden) abzweigt, der sich den
Rindenzellen zuwendet und sich darin verzweigt. Durch sein Vor-
schreiten und die damit einhergehende außerordentliche Vermeh-
rung der aus den Schläuchen allmählich sich freimachenden Bak-
terien werden diese Zellen zu lebhafter Teilung angeregt und drängen
sich dicht, wodurch ihr Umriß viereckig wird. Dadurch entsteht
das schon erwähnte Bakteroiden ge webe. In der Folge werden
nun die Bakterienkörper in eigentümlicher Weise hypertrophisch, d. h.
sie verwandeln sich unter Vergrößerung bis auf das 5-fache ihrer
ursprünglichen Größe in keulen- oder gabelförmige Gebilde von sehr
hohem Eiweißgehalt. Gleichen Schritt mit der Vermehrung und Um-
bildung der Bakterien hält die Entwicklung der Knöllchen, die nicht
nur größer, sondern auch immer reicher an organisch gebundenem N
werden.

In ErbsenknöUchen betrug nach Frank (30) der N-Gehalt 6,94 Proz.,
in solchen von Buschbohnen sogar 7,44 Proz. Unter Zugrundelegung
des Faktors 6,25 würde dies einem Eiweißgehalt von 43,4 bezw.
46;5 Proz. entsprechen.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 45

Es ist das große Verdienst von Beijerinck (8 u.9), zuerst den Nach-
weis erbracht zu liaben, daß die Kn öl leben Bakterien auch auf
künstlichen Nährböden außerhalb der Pflanze gezüchtet
werden können.

Er ersetzte die gewöhnliche Fleischpeptongelatine durch einen Absud von
Vicia i^aia-Stengeln, der mit 8 Proz. Gelatine erstarrte, und dem vorher ^/^ Proz.
Asparagin und V-j Proz. Trauben- oder Rohrzucker zugesetzt wurden. Die
erwünschte Acidität soll in 100 ccm etwa 0,6 com Normalsäiire betragen. Nach
sorgsamer Sterilisation der Rinde wurden die zerriebenen Knöllchen beigemischt
oder mit dem Inhalt derselben Inipfstriche auf der erstarrten Gelatine gezogen. Im
einen wie im anderen Falle bildet Bact. radicicola kleine schleimige, die Gelatine
nicht verflüssigende Kolonien an der Oberfläche, die Prazmowsky treffend mit
Stearintröpfchen vergleicht. Bei mikroskopischer Untersuchung findet man zweierlei
Elemente, Stäbchen und Schwärmer, welch letztere außerordentlich klein
sind , kleiner als die kleinsten pathogenen Mikroben. Die Stäbchen messen in
der Länge 4 — o ,a. Wie Stutzer und Hiltner (109) fanden, sind die kurzen stumpfen
Auszweigungen, welche die Bakteroidenform charakterisieren, auch in Kulturen hervor-
zurufen, und scheint ein großer Ueberschuß an C-reichem Nährmaterial in den Nähr-
lösungen, besonders an Kohlehydraten (Traubenzucker, Maltose, Mannit, Galaktose,
Arabinose, Xylose, Rohrzucker, Stärke, Laktose, Lävulose) dafür maßgebend zu
sein. Laurent (ü5) benützte als Nährboden Gelatine mit Erbsenabsud oder bloß den
letzteren ohne Asparagin. Im ersteren Falle entstehen weißliche, an der Ober-
fläche glänzende Kulturen. Im Absud allein findet man einen schleimigen Boden-
satz, in dem sich zahllose Y- undT-förmigeBakteroiden finden. Die ersten Versuche,
Bact. radicicola in rein mineralischen Nährlösungen mit oder ohne N zu
züchten, sind von Prazmowsky gemacht worden. Wie dieser Forscher, sah auch
Laurent die Kuöllchenbakterien in ganz N-freien Lösungen gedeihen. Er benützte
destilliertes Wasser, welches keinen gebundenen N enthielt, unter Zusatz von
0,1 Proz. KH2PO4, 0,01 Proz. MgSO^ und 5—10 Proz. Rohrzucker (auch Maltose,
Laktose, Dextrose, Mannit oder Glyzerin waren brauchbar). Zutritt von Luft
ist unbedingt erforderlich, und nur in dünnen Schichten der Nährlösung
erfolgt Wachstum, da Bact. radicicola entschieden aerob lebt.

Einer besonderen Besprechung bedarf noch das Verhältnis
zwischen den Bakterien derWurzelknöllchenund ihren
Wirtspflanzen, welches nicht ohne weiteres als „Symbiose" auf-
gefaßt werden darf in dem Sinne, daß beide Genossen immer von-
einander Vorteil hätten, indem die Bakterien der Wirtspflanze den
notwendigen N liefern, von dieser aber den zu ihrer Entwicklung er-
forderlichen C in geeigneter Form erhalten. Daß die Knöllchen als
Eiweiß (N-)Speicher von der grünen Pflanze nutzbringend verwertet
werden können, unterliegt heute keinem Zweifel mehr, wenngleich die
verschiedenen Papilionaceen in verschiedenem Grade von der Knöllchen-
bildung Nutzen ziehen dürften. Ebensowenig kann es bezweifelt werden,
daß dieN-Bildungin den Wurzel knöllchen selbsterfolgt
und hier an die Tätigkeit der Bakterien geknüpft ist. Demungeachtet
fehlt noch der einwandfreie Nachweis, daß die VVurzelbakterien in
Reinkultur elementaren Stickstoff zu fixieren imstande sind. Beije-
rinck beobachtete allerdings bei Züchtung in Nährlösungen während
2-monatlicher Dauer eine Anreicherung an N (9 — 18 mg pro Liter),
und auch Maze (73) berichtet über positive Erfolge. Doch ist diesen An-
gaben umsoweniger Beweiskraft zuzuerkennen, als Hiltner und
Störmer (44) bei ihren Kulturversuchen keinen N -Gewinn erzielten.

46 W. Biedermann,

Nach den Untersuchungen von Nobbe und Hiltner (45) scheint es,
daß die Verarbeitung des freien N erst dann beginnt, wenn die
Knöllchenbakterien in sogenannte Bakteroiden sich umgewandelt
haben, welche aus jenen, wie schon erwähnt, durch Vergrößerung und
Verzweigung hervorgehen. Es scheint dies entschieden darauf hin-
zuweisen, daß gerade in den „Bakteroiden" jene chemischen Prozesse
sich abspielen, welche zur Bindung des elementaren N führen. Ab-
gesehen von jenen Veränderungen der Form der Knöllchenbakterien
treten bei der Umbildung zu Bakteroiden auch noch Aenderungen im
plasmatischen Inhalt ein, welche Miltner und Störmer für besonders
wichtig halten. Es handelt sich dabei einerseits um das Auftreten
von Vakuolen, andererseits um eine Differenzierung des Plasmas in
eine mit Jodtinktur sich rotbraun färbende, stark lichtbrechende
Partie, welche oft Neigung zeigt, aus den Bakteroiden auszusprossen,
und eine zweite, die nur gelb wird. Noch neuerlich ist die Meinung
geäußert worden, daß es sich bei der Bildung der Bakteroiden um
eine Art von Degeneration, um eiweißreiche „Involutions-
formen" handle, welche von der Pflanze als Eiweißreservebehälter
verwertet werden. Frank (30) hat die Vorgänge in den Wurzelknöllchen
direkt mit denjenigen bei insektenfressenden Pflanzen verglichen.
„Die pilzfressenden Pflanzen, um die es sich hier handelt", so schreibt
er, „wissen mit noch raffinierteren Einrichtungen Pilze als ihre auserkore-
nen Opfer in ihr Protoplasma einzufangen, darin groß zu züchten und
schließlich zu verdauen, um so von der reichen Eiweißproduktion der
Pilze Nutzen zu ziehen. Es geht hierbei also der eine der beiden
Symbionten im Organismus des anderen derart auf, daß er wie ein
stofflicher Bestandteil des letzteren erscheint, der im Stoff"wechsel
schließlich verbraucht wird" (Frank).

Tatsächlich liegt die Sache nun aber ganz anders. Zunächst liegt zur-
zeit kein Grund vor, die Bakteroiden als „Involutionsformen"
aufzulassen, denn wir wissen, daß Verzweigungen und Bildung von
Keulenformen bei vielen anderen Bakterien auch vorkommen und
hier gerade als Ausdruck einer ganz besonderen Wachs-
tum senergie auf dem Höhepunkt der Entwicklung zu
betrachten sind. Dies geht schon daraus hervor, daß solche
Formen unter ungünstigen Bedingungen (wo überhaupt kein Wachs-
tum mehr möglich ist und am ehesten Degeneration zu erwarten
wäre) überhaupt nicht auftreten, so bei Uebertragung von Bacillen
der menschlichen Tuberkulose in den Froschkörper. Dagegen ent-
wickeln sie sich immer dann am sichersten, wenn die Ernährungs-
verhältnisse die allergünstigsten sind (Friedrich, 32). Es sind
solche Verzweigungen bei einer ganzen Reihe pathogener Bakterien
bekannt geworden (Rotz, Pest, Fyocynneus usw.). Was speziell die
Knöllchenbakteroiden anbelangt, so zeigt schon ihre Fähigkeit, sich
lebhaft zu vermehren und sich wieder in normale Bakterien um-
zuwandeln, daß es sich nicht um Involutionsformen handeln kann.
Es kann aber auch von einem „Einfangen" der Bakterien seitens der
Leguminosen gar nicht gesprochen werden, vielmehr handelt es sich
um eine aktive Einwanderung derselben, eine richtige Infektion.
„Das Verhältnis zwischen den Bakterien und der Wirtspflanze ist
kein Freundschaftsverhältnis, sondern ein richtiges Kam pf Verhält-
nis" (Hiltner). Die Knöllchenbakterien verhalten sich zunächst durch-
aus wie Parasiten, gegen deren Eindringen die Pflanze sich wehrt.

Die Aufnalime, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 47

und es hängt ganz von dem Virulenzgrad der Bakterien ab, der
sich, wie Miltner und Nobbe gezeigt haben, so weit steigern läßt,
daß die Bakterien einer bestimmten Pfianzenart gegenüber als reine
Parasiten wirken. Sie verwandeln sich dann innerhalb der Knöllchen
garnicht in Bakteroiden; daher unterbleibt auch die N-Sammlung, und
die Ernährung der Bakterien erfolgt lediglich auf Kosten der Pflanze,
und diese wird demnach geschädigt. Demgegenüber kann der Virulenz-
grad in anderen Fällen so gering sein, daß die Bakterien in die
Wurzeln gar nicht eindringen können und die Infektion unterbleibt,
so wenn z. B. Bohnenpflanzen mit Rotkleeknöllchen geimpft werden.
Es mangelt diesen Bakterien offenbar der wirksame „Angriffsstoff",
der aber auch von ihnen erzeugt werden kann und ihnen für Bohnen
Infektionsvermögen verleiht, wenn sie allmählich angepaßt werden.
Können Bakterien zwar eindringen, sind sie aber der Pflanze gegen-
über zu schwach (zu wenig virulent), so werden sie großenteils gleich
resorbiert, und es kommt nur zu unbedeutenden Knöllchenbildungen, die
später wieder ganz schwinden. Werden Pflanzen mit tätigen Knöllchen
mit Bakterien höherer Virulenz geimpft, so wird dadurch Zahl und
Größe der Knöllchen, sowie der Ertrag noch wesentlich gesteigert.
„Tätige Knöllchen verleihen der Pflanze Immunität
gegen Bakterien von gleichem oder niedrigerem Viru-
lenzgrad, als ihn die in den Knöllchen bereits ent-
haltenen Bakterien besitzen; nur Bakterien von höherer
Virulenz vermögen noch in die Wurzeln einzudringen."
Aus der Gesamtheit der sehr ausgedehnten Untersuchungen von
HiLTNER und seinen Mitarbeitern scheint hervorzugehen, „daß die
Pflanze die eingedrungenen Bakterien nur dann zu resorbieren ver-
mag, wenn entweder die Bakterien an die betreffende Pflanzenart
nicht vollkommen angepaßt sind, wenn sie nicht virulent genug sind,
oder wenn die Pflanzen in ihrem Kampfe gegen die Bakterien längere
Zeit hindurch reichlich mit Boden-N versorgt und dadurch besonders
gekräftigt werden. Erfolgt eine solche Resorption, so geht dieser
Resorptionsprozeß schon sehr frühzeitig vor sich, und es unterbleibt jede
N- Assimilation. In den meisten Fälleu aber vermögen sich die Bak-
terien gerade durch die Umwandlung in Bakteroiden vor der Re-
sorptionskraft der Pflanzen zu schützen, und im letzten Grunde
ist die N - A s s i m i 1 a t i n darauf zurückzuführen, daß die
Pflanzen den Bakteroiden beständig Eiweiß entziehen,
daß diese aber den Verlust eben durch Assimilation des
freien N wieder zu ersetzen vermögen, ohne dabei an
Lebenskraft einzubüßen. Nur in diesem Sinne entwickelt
sich allmählich ein symbiotisches Verhältnis zwischen den ursprüng-
lichen Gegnern." (Hiltner.)

Elektioii (Wahl) der Nährstoffe.

Aus dem Gedeihen eines Pilzes mit verschiedenen organischen
Körpern geht hervor, daß für eine C- oder N-Verbindung eine andere
erfolgreich substituiert werden kann. Unter diesen Umständen drängt
sich naturgemäß die Frage auf, ob, wenn z. B. zwei oder mehr Ver-
bindungen des C oder N gleichzeitig dargeboten werden, von denen
eine jede für sich eine ausreichende Nahrung ist, nunmehr beide

48 W. Biedermann,

substituierbaren Körper in den Stoffwechsel gerissen werden oder ob
und inwieweit der eine den anderen vor der Verarbeitung zu schützen
vermag und bevorzugt wird.

Bei Versuchen, welche Pfeffer (87, 88) bezüglich dieser Frage mit
Aspergillus niger und PenicUlmm glaucum anstellen ließ, ergab sich,
daß, wenn Dextrose oder Pepton, zw^ei ausgezeichnete und ungefähr
gleichwertige Nährstoffe, je in Vereinigung mit einem minderwertigen
Nährstoff dargeboten werden, das Resultat sehr verschieden ausfiel,
je nachdem Glyzerin (oder Milchsäure) einerseits, Essig-
säure andererseits geboten wurden. Denn wohl vermag eine ge-
nügende Menge Dextrose (6 Proz.) oder Pepton das Glyzerin (1 Proz.)
oder die Milchsäure vor Verarbeitung zu schützen, nicht aber die
Essigsäure, welche reichlicher als die zugleich verarbeitete Dextrose
dem Pilze zur Beute fällt. Doch vermag die Essigsäure so wenig
wie das Glyzerin die Glykose zu schützen, die auch in Spuren bei
weit überwiegender Menge jener Stoffe völlig aufgezehrt wird. Immer-
hin haben diese schlechteren Nährstoffe einigen Einfluß auf den V'er-
brauch der Dextrose, und besonders bei Penicillium erzielt eine reich-
liche Menge von Glyzerin unverkennbar eine gewisse Einschränkung
in der Verarbeitung der Dextrose. Aus Versuchen, welche van Laer
(63) mit Mycodermen anstellte, ergab sich, daß „bei gleichzeitigem
Zusatz verschiedener C-Quellen zur Nährlösung diejenige, welche
am leichtesten assimilierbar ist, zuerst abgebaut wird". Wenn dem
Hetewasser Maltose, Saccharose und Dextrose zugesetzt wurden, so
wurde letztere zuerst angegriffen, während die Disaccharide anfänglich
nicht abgebaut wurden. Das Leu ein, welches, wie wir sehen werden,
bei der alkoholischen Gärung in Amylalkohol umgewandelt wird, läßt
sich durch Gegenwart anderer N-Quellen, wie Asparagin, Pepton und
(NH4)2S04, die nicht in höhere Alkohole überführbar sind, teilweise
vor dem Angriff der Hefe schützen (H. Pringsheim, 91).

Wie bekannt, ist wein säur es Ammoniak sehr geeignet, von
Bakterien aufgenommen zu werden, indem sowohl der C der Weinsäure
als auch der N des Ammoniaks verwendet werden kann. Wortmann
(121) benützte daher diese Substanz, um den Einfluß leicht assimilier-
barer C- Verbindungen auf Stärkelösungen näher zu untersuchen. Es
ergab sich das bemerkenswerte Resultat, daß, „solange auch nur
noch eine Spur von Weinsäure neben der Stärke vor-
handen war, diese letztere von den Bakterien nicht im
mindesten angegriffen wird; daß aber nach dem Ver-
schwinden jener leichter aufnehmbareu Verbindung an
der Stärke sofort die Erscheinungen der Lösung sicht-
bar werden".

Jensen (50) züchtete denitrifizierende Bakterien in einer neutralen
anorganischen Nährlösung, welche 2 Prom. KNO3 und 1 Proz. Aethyl-
alkohol, und außerdem 2 Prom. Traubenzucker enthielt. Es ergab sich,
daß diese Bakterien sich nicht um das Kohlehydrat kümmerten, so-
lange noch hinreichend Alkohol zur Verfügung stand.

Nach dem Nährwert der einzelnen Stoffe kann natürlich nicht der
Nährwert der Mischung beurteilt werden. Denn im Grunde genommen,
wird stets bei Mangel eines notwendigen Nährstoffes erst mit der Zufuhr
das notwendige Zusammenwirken und damit die Bedingung für Wachs-
tum und Ernährung hergestellt. Ferner gibt es auch Bakterien, die
der Vereinigung von Pepton und Zucker bedürfen, also mit einer

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 49

einzelnen C-Verbindung nicht fortkommen. Für Aspergillus und Peni-
cilliuni ist aber sowohl Pei)ton allein wie Zucker (und Amnionsalz) allein,
eine zureichende und ungefähr gleichwertige Nahrung. Doch begünstigt
die Vereinigung beider in erheblichem Grade das Wachstum. Der
Vorteil einer solchen Kombination ist auch wohl zu verstehen, da
einerseits das N-Bedürfnis aufs beste gedeckt und in dem Zucker ein
ausgezeichneter Nährstoff für Befriedigung der anderweitigen Bedürf-
nisse geboten ist. So scheint es natürlich, daß Pepton den Zucker
nicht zu schützen vermag, und dementsprechend wird, wie Pfeffer
(87) fand, eine kleine Menge Dextrose neben viel Pepton völlig aul-
gezehrt, und es ist andererseits kaum zu bezweifeln, daß etwas Pepton
durch viel Dextrose auch dann nicht gedeckt wird, wenn ein Am-
monsalz zugegen ist.

Außerordentlich interessante Beispiele von Elektion zwischen
nächstverwandten (isomeren) Körpern liefern die durch Mikroorganis-
men verursachten „Spaltungen" sogenannter racemi scher Ver-
bindungen in ihre optisch differenten Komponenten. Am längsten
bekannt ist die Zerlegung der optisch inaktiven Traubensäure in
zwei optisch aktive stereoisomere Säuren, die Rechts- und Links-
weinsäure.

Alle drei besitzen dieselbe Zusammensetzung: ^^'^^j nr^r^jT

OH • OH — COOK

liefern dieselben Zersetzungsprodukte und unterscheiden sich nur durch
ihr verschiedenes Verhalten dem polarisierten Lichte gegenüber. Die
Rechtsweinsäure lenkt die Polarisationsebene ebensoviel nach rechts
ab wie die Linksweinsäure nach links. Auch die Salze beider aktiven
Säuren sind sehr ähnlich und meist isomorph, zeigen aber entgegen-
gesetzte hemiedrische Flächen. Durch Mengen beider Säuren entsteht
die optisch inaktive (racemische) Traubensäure, deren Spaltung auf
chemischem VV^ege am besten mittels des Natrium-Ammoniumsalzes :
CH-OH — COONa

I gelingt. Sättigt man saures trauben saures Na-

CH-OH — COONH4

trium mit NHj; und läßt es kristallisieren , so bilden sich große
rhombische Kristalle mit teils rechts, teils links liegenden hemiedri-
schen Flächen. Sondert man die gleichen Kristalle, so findet man,
daß erstere die Polarisationsebene nach rechts drehen und gewöhnliche
Rechtsweinsäure geben, während aus den anderen Linksweinsäure er-
halten wird.

Pasteur (85) machte nun die epochemachende Entdeckung, daß
die Spaltung der Traubensäure in ihre beiden Komponenten auch
durch gewisse Pilze bewerkstelligt wird , welche die Rechtswein-
säure verzehren, so daß die Linksweinsäure übrig bleibt. Dies ge-
schieht sowohl durch Fenicillium glaucuni wie durch gewisse Bak-
terien, für welche demnach die Rechtsweinsäure ein besser er-
nährender Körper ist als die Linksweinsäure. Dies ist aber keines-
wegs immer der Fall. Es gibt, wie Pfeffer mitteilt, auch eine
Bakterienart („Linksbakterium"), welche umgekehrt die Linkswein-
säure bevorzugt, und ferner eine Anzahl Pilze, welche beide aktiven
Weinsäuren gleich leicht verarbeiten, also keine Spaltung der Trauben-
säure herbeiführen (so Aspergillus fumigatus, Sacdtaromyces ellipsoideus,
Bacillus subtüis u. a.). Wie schon bemerkt, hängt diese Elektion

j. Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 4

50 W. Biedermann,

mit dem Nährwert zusammen. Für diejenigen Pilze, welche die Rechts-
weinsäure bevorzugen, ist die Linksweinsäure ein sehr schlechter, teil-
weise kaum ein Nährstoff. Auf angesäuerter Nährlösung mit 1,57 Proz.
der Linksweinsäure wächst das so omnivore PenicilUum glaucum fast
gar nicht; ein wenig weiter brachten es auf gleicher Lösung Asper-
gillus niger und ßavescens. Die Linksweinsäure ist aber ein guter
Nährstoff für das Linksbakterium, sowie für die Organismen, welche
die Traubensäure nicht spalten (Pfeffer). Gewiß ist es nun sehr
bemerkenswert, daß die nur durch ein asymmetrisches C-Atom unter-
schiedenen Weinsäuren, die, soweit bekannt in allen chemischen
Reaktionen, in elektrischer Leitfähigkeit, in Diffusionsschnelligkeit, also
auch in osmotischer Leistung übereinstimmen, sich in physiologischer
Hinsicht so wesentlich verschieden verhalten. Freilich sind ähnliche
Verhältnisse für manche andere stereoisomere Körper und überhaupt
für chemisch nächstverwandte Körper reichlich bekannt. So beob-
achtete z. B. Lewkowitsch (67) die physiologische Zerlegung der
optisch inaktiven Mandelsäure in Rechts- und Linksmandelsäure durch
PenicilUum glaucum, welches vorwiegend die letztere verzehrt.

Nach Versuchen von Mc Kenzie und Harden (56) erzeugt Asper-
gillus niger aus inaktiver Mandelsäure Links- Mandelsäure, wäh-
rend Aspergillus grisens gerade umgekehrt Rechts - Mandelsäure
übrig läßt. Pfeffer hatte übrigens schon vorher festgestellt, daß
in 4 Fällen PenicilUum glaucum die aktiven Komponenten gleichmäßig
verzehrte, in 3 anderen dagegen die Rechtsmandelsäure bevorzugte.
Durch die Untersuchungen der genannten Forscher sind noch eine
Menge anderer inaktiver Säuren bekannt geworden, welche mehr oder
weniger deutlich durch Schimmelpilze in ihre optisch aktiven Kom-
ponenten zerlegt werden.

Seit lange kennt man eine rechtsdrehende Milchsäur e,
welche im Muskelfleisch bei der Tätigkeit, sowie beim Absterben
(Totenstarre) gebildet wird (Para milch säure. Fleisch milch-
säure) neben der optisch inaktiven Gärungsmilchsäure, welche
in saurer Milch sowie in anderen sauer gewordenen Produkten (Sauer-
kohl, saure Gurken etc.) auftritt. Die erstere Modifikation wird, wie
Nencki und Sieber (81) fanden, auch durch gewisse, von ihnen aus
rauschbrandkranken Tieren gezüchtete Bakterien in zuckerhaltigen
Nährmedien gebildet (Micrococcus acidi paralacüci). Im darauffolgenden
Jahre gelang es Schardinger, aus einer anorganische Salze und Rohr-
zucker enthaltenden Lösung mittels einer im Brunnenwasser einer unga-
rischen Militärstation gefundenen Bakterie {Bacillus acidi laevolacüci)
eine linksdrehende Milchsäure darzustellen. Salze derselben,
mit solchen von Rechtsmilch säure zusammengebracht,
lieferten bei Erwärmung Salze der optisch inakiven
Gärungsmilchsäure. Damit war festgestellt, daß die gewöhn-
liche inaktive Milchsäure (Aethylidenmilchsäure = a-Oxypropionsäure)

CH3. .OH
C
H^ ^COOH

aus zwei optisch aktiven Säuren besteht und daß es außer der be-
kannten Rechtsmilch säure auch eine Linksmilchsäure gibt.
Welche von beiden bei der bakteriellen Spaltung des Milchzuckers

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 51

Übrig bleibt, hängt von den spezifischen Eigenschaften des betreffenden
Organismus ab. Bei gewisser Lufttemperatur scheint in der Milch
sich vorwiegend der später noch zu besprechende Streptococcus kicticus
{Bact. acidi lactici = Bacillus acidi parulactici) zu entwickeln, und es
tritt daher R e c h t s m i 1 ch s ä u r e in reichlichster Menge auf. Die
Bildung inaktiver (racemischer) Milchsäure sowie der linksdreheuden
Komponente scheint namentlich durch höhere Temperatur begünstigt
zu werden und ist an das Vorhandensein andeier, der sogenannten A'ero-
^enes-Gruppe angehörigen Bakterien geknüpft. Es kann nun freilich
zurzeit nicht allgemein als sicher festgestellt gelten, ob das Auftreten
der beiden Komponenten der racemischen (optisch inaktiven) Gärungs-
milchsäure auf dem Vermögen der betreffenden Bakterien beruht, die
letztere zu zersetzen, indem sie eine der beiden stereochemischen
Modifikationen aufzehren, obschon Thiele (112) tatsächlich nachge-
wiesen hat, daß das Bacterium acidi lactici Leichmann aus der in-
aktiven Säure unter Aufbrauch der Linksmilchsäure Rechtsmilchsäure
erzeugt. Auf alle Fälle aber ist „das Auftreten inaktiver Milchsäure,
bei der spontanen Milchsäuregärung das Produkt des Zusammen-
wirkens von Rechts- und Linksmilchsäure bildenden Bakterien, und
das noch häufigere Vorkommen von Rechtsmilchsäure allein oder in
Mischung mit inaktiver Milchsäure bedeutet das überwiegende Vor-
handensein der ersteren in Gestalt des gewöhnlich die Säuerung der
Milch bewirkenden Bact. lactis acidi Leichmann (= Streptococcus
lacticus Kruse)." (Weigmann, 113.)

Von dem in bulgarischer geronnener Milch („Yoghurt") vor-
kommenden Bacillus bulgaricus ist es bekannt (Bertrand und Du-
CHACEK, 13), daß er die von ihm angreifbaren Zuckerarten (außer
Laktose, noch Glykose, Galaktose, Fruktose und Mannose) in ein
Gemisch von genau gleichen Teilen, d- und 1-Milchsäure, überführt.
Dieses Gemenge verändert in einem künstlichen geeigneten Nähr-
boden (ein Absud von Malzkeimen unter Zusatz von Pepton und
CaCOg) seine Zusammensetzung nicht, wogegen im natürlichen Nähr-
substrat (Milch) ein Teil der 1-Milchsäure verschwindet oder aber ein
Teil der beiden Säuren und dabei die linksdrehende rascher als die
rechtsdrehende.

Elektive Verarbeitung von Gärungsmilchsäure unter Zurücklassung
von d-Milchsäure ist übrigens auch für Penicillium glaucum festgestellt
worden.

Schulze und Bosshard (101) zeigten, daß Penicillium unter ge-
wissen Bedingungen auch das synthetische, optisch inaktive Leu ein
(Normalaminocapronsäure) in optisch aktives umzuwandeln resp. in zwei
optisch, aber in entgegengesetztem Sinne, aktive isomere Körper zu
spalten vermag, von denen nur der eine (rechtsdrehende) vom Pilze ver-
zehrt wird, während die linksdrehende Komponente übrig bleibt. Es
fand sich, daß die Menge des zurückbleibenden lävogyren Leu eins
annähernd die Hälfte von dem inaktiven ausmacht, welches dem Pilz
dargeboten wurde, und ferner, daß, nachdem der Prozeß nahezu
vollendet war, so daß nur noch sehr wenig inaktives Leucin in Lösung
sich befand, frisch eingeführtes Penicillium sich nur spärlich ent-
wickelte. Ganz analog wirkt Penicillium auch auf die optisch inaktive
Glutaminsäure. Wie Wehmer (114 und 115) fand, besteht
auch zwischen der Fumar- und Malleinsäure eine physio-

4*

52 - W. Biedermann,

H.C.COOH

losische Uiiüleichwertigkeit. Das Molekül der letzteren II
^ " H.C.COOH

COOH.C.H

\Yir(l wie das der mit ihr isomeren Fumarsäure II

H.C.COOH

jedoch merklich träger und in der Wirkung kaum mit dieser ver-
gleichbar, im Stoffwechsel von Bakterien und Pilzen verarbeitet, so
daß ihr C unter Umständen noch als Quelle für den Organismus auf-
bauende C-Verbindungen Verwendung finden kann. Das gilt für
einige Bakterien, weniger für Mycelpilze.

Hierher gehört auch die schon erwähnte Tatsache, daß nur die
«-Aminosäuren der aliphatischen Reihe von Schimmelpilzen ver-
arbeitet werden können, nicht aber die ß- und /-Aminosäuren.
Wie Abderhalden und Pringsheim (1) zeigten, vermögen manche
Pilze und Hefearten nicht nur d- Alan in, sondern auch das bis jetzt
in der Natur nicht nachgewiesene 1- AI an in anzugreifen. In einer
Nährlösung, welche 3 Proz. Dextrose, 0,5 Proz. 1-Alanin, 0,1 Proz.
Weinsäure und Salze enthielt, wuchsen Aspergillus niger, A. Wentli,
Mucor corymhifer, Monilia Candida und ÄUescheria Gayoni sehr gut,
Mucor mucedo dagegen, sowie Blnzopus tonhinensis und Hefe
(Rasse XII) nur mäßig oder schwach.

Wie F. Ehrlich (23) gezeigt hat, vermögen auch Hefezellen
racemische Aminosäuren zu spalten, indem sie nur die eine
optisch aktive Komponente assimilieren, während die andere übrig
bleibt. Enthält beispielsweise die Nährlösung neben einem Ueber-
schuß au Kohlehydraten eine racemische Aminosäure, wie etwa
r-Leucin, so tritt zugleich mit der Vermehrung der Hefe eine
Spaltung der Aminosäure ein, und man gewinnt bei richtiger Wahl
der Versuchsbedingungen reines, vom Racemkörper freies d-Leucin.
Außer beim r-Leucin gelang F. Ehrlich auch die Zerlegung
von r- AI an in und r-a- Amin oisoval er ian säur e. Es muß
ausdrücklich erwähnt werden , daß in allen 3 Fällen außer der
natürlich vorkommenden (rechts-) Komponente stets auch ihr
optischer Antipode von der Hefe angegriffen wird, da immer
nur V3 — 'Vi der theoretisch berechneten Menge der einen optisch
aktiven Modifikation zu gewinnen war. Auch die racemischen Formen
der As para ginsäure, Glutaminsäure und des Tyrosins,
deren natürlich vorkommende Verbindungen sehr leicht von der Hefe
assimiliert werden, ließen sich mit gutem Erfolge spalten, desgleichen
auch in der Natur bisher nicht nachgewiesene synthetische Amino-
säuren, wie z. B. die Methyl - Aethyl - Aminoessigsäure

^^)>CNH,.COOH.

Es muß zugegeben werden, daß zurzeit eine genauere Erkenntnis
des Vorganges der Spaltung von Racemkörpern und inaktiven Ge-
mischen optisch aktiver Antipoden sowohl nach der chemischen wie
auch nach der physiologischen Seite hin noch fehlt. Harden (37)
sprach die Vermutung aus, daß es sich um eine Enzymvvirkung han-
delt. Herzog und Meier (42) halten es für wahrscheinlich, daß
der eine Antipode durch Oxydation (nicht Assimilation) zum
Verschwinden gebracht wird. Sie konnten zeigen, daß Schimmelpilze
fPcnicillium glaucum) gewisse Oxysäuren (Milchsäure, Traubensäure,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 53

Aepfelsäiire, Mandelsäure, ,:/-OxybuttersäurG) unter COa-Bildung rasch
oxydieren, wobei die verschiedenen Antipoden verschieden schnell ver-
brannt werden. Rechtsweinsäure wird sehr viel besser verbrannt als
die Linksmodifikation, die raceniische Traubensäure steht in der Mitte.
Ein ähnlicher Unterschied besteht bei den Milchsäuren und Mandel-
säuren, Säuren ohne asymmetrisches C-Atom, wie Mesoweinsäure
und Glykolsäure, bewirken keine Steigerung der COg-Produktion.

Ein weiterer Fall, der sich unmittelbar an die genannten an-
schließt, betrifft das Verhalten gewisser Zuckerarten gegen
Hefepilze. Durch Oxydation des dreiwertigen Alkohols Glyzerin
CH2OH

CH OH lassen sich zwei isomere Körper gewinnen, von denen der eine als
CH,OH CH2OH CH2OH

das Aldehyd CHOH, der andere als das Keton CO des

COH CH2OH

Glyzerins zu betrachten ist. Sie werden als Glyzerosen (Triosen)
bezeichnet und besitzen schon durchaus zuckerartigen Charakter.
Unter dem Einfluß von verdünntem Alkali erleiden die Glyzerosen
eine Polymerisation. Zwei Moleküle treten zusammen, und das Produkt
ist jetzt ein Zucker mit 6 C, welcher die größte Aehnlichkeit mit
natürlichen Zuckern besitzt und als Akrose bezeichnet wird. Es
fehlt ihm nur die Fähigkeit, das polarisierte Licht zu drehen. Eine
wässerige Lösung dieser synthetischen Akrose (des inaktiven Frucht-
zuckers) wird nun durch Hefe nach kurzer Zeit zersetzt. Die vorher
optisch inaktive Flüssigkeit dreht nunmehr stark nach links. Sie ent-
hält lediglich den in der Natur nicht vorkommenden linksdrehenden
Fruchtzucker, welcher von den Hefezellen übrig gelassen wird, während
die andere Komponente des Akrosemoleküls, der rechtsdrehende
Fruchtzucker (d-Lävulose) , von der Hefe zerstört wird. Ebenso
bleibt im Gegensatz zum gewöhnlichen Traubenzucker (Dextrose) der
linksdrehende Antipode in Berührung mit Hefe ganz unverändert. Bei
genauerer Untersuchung zeigt sich ferner, daß auch andere Hefe-
arten gegenüber verschiedenen Zuckerarten ganz außerordentlich wäh-
lerisch sind.

Wird eine Lösung optisch inaktiver (racemischer) Mann ose mit
Bierhefe versetzt, so wird die rechtsdrehende Komponente vollständig
zerstört, während die linksdrehende übrig bleibt. Dasselbe gilt von
der inaktiven Galaktose. Wie Emerling (26) bemerkt, ist die
d- Mann ose in der Natur sehr verbreitet und steht daher den Pilzen
allenthalben zur Verfügung, „so daß dieselben sich offenbar an diese
Form gewöhnt haben und im geometrischen Aufbau ihrer aktiven
Substanzen Beziehungen zu dem der d-Mannose zeigen". Ueber-
haupt gilt es als Regel, daß bei allen derartigen Spaltungen
racemischer Körper immer die in der Natur vorkom-
mende optisch aktive Modifikation der Vernichtung
durch den betreffen den pflanzlichen od er tierischen Or-
ganismus anheimfällt.

Chr. Hansens Untersuchungen (Lit. Kohl, 58) haben ergeben,
daß die gewöhnlichen Hefen keine einheitlichen Formen, sondern Ge-
menge sind, denn sie können durch Züchtung in eine größere Zahl
scharf voneinander gesonderter Arten und Rassen zerlegt werden.

54 W, BlEDERMAXX,

welche sich durch ihr Verhalten gegen die einzelnen Zuckerarteu scharf
voneinander unterscheiden. Beijerinck hat es geradezu versucht, die
Hefen nach ihren physiologischen Leistungen in ein System zu bringen.
Er unterscheidet Glykosehefen, d. h. Arten, \Yelche Glykose und
Fruktose assimilieren, nicht aber Saccharose, Laktose, Maltose und
Dextrin (Sacclmromyces apiculatus, Mycoderma cerevisine und vini), ferner
Saccharose hefen (S. fragransj, welche Glykose, Lävulose und Sac-
charose assimilieren, nicht aber Laktose, Maltose und Dextrin. Drittens
die Maltosehefen, welche Glykose, Fruktose, Maltose und gewöhnlich
auch Saccharose, nicht aber Laktose und Dextrin assimilieren (S. cere-
visiae, ellipsoideus, minor). Viertens Laktosehefen, welche Glykose,
Fruktose, Saccharose und Laktose assimilieren, jedoch nicht Maltose
und Dextrin (S. Kefyr, S. Tyrocola) und endlich Polysaccharose-
hefen, welche auch Dextrin (Stärke?) zu verarbeiten vermögen (Sarxh.
acetaethylicus) . Hieraus, sowie aus den vorher angeführten Beispielen
ergibt sich unmittelbar, „daß der Nährwert einer C - V e r b i n -
düng nicht nach dem durch die V e r b r e n n u n g s w ä r m e
bemessenen Energieg ehalt abgeschätzt werden kann,
der z. B. für die physiologisch so v er sc hie den wertigen
optischen Antipoden und viele Zuckerarten identisch
ist. Freilich muß im Umsatz die genügende Energie zur Verfügung
stehen, da alle Betriebskraft in letzter Instanz auf chemische Energie
zurückführt.

Die Tatsache, daß bestimmte Hefen sich nur bei Vorhandensein ganz be-
stimmter Zuckerarten zu entwickeln vermögen, während mit anderen Kohlehydraten
jedes Wachstum unterbleibt, läßt sich in sehr anschaulicher Weise mittels der
sogenannten „auxanographischen Methode" von Beijerenck nachweisen,
indem man das Wachstum der Hefezellen als Reagens auf einen bestimmten Zucker
verwendet. Als fester Nährboden dient eine Mischung aus

Gelatine 100 g

KH,PO^ 0,5 „

Chlorammonium 0,5 „ (oder Pepton sicc. 10 g oder Asparagin 5 g)

Leitungswasser 1000
Vor dem Erstarren (bei 37 " C) werden die betreffenden Hefezellen beigemischt
und in Petri-Schalen ausgegossen. Bringt man die auf ihren Nährwert zu prüfende
Zuckerlösung in kleinen Tröpfchen auf die erstarrte Gelatinefläche, so entsteht nur
an den Stellen durch Auswachsen und Vermehrung der Hefezellen eine Trübung,
wo ein assimilierbarer Zucker geboten wurde („Auxanogramme").

In bezug auf die Ursache, weshalb chemische isomere Verbindungen
in vielen Fällen einen so verschiedenen Nährwert besitzen, verdanken
wir E. Fischer (27, 28, 29) wichtige Aufschlüsse, Bei Versuchen,
w^elche er mit reingezüchteten Heferassen angestellt hat, ergab sich,
daß von den 9 bekannten Aldohexosen, d. h. den Hexosen, welche
eine Aldehydgruppe enthalten, der gewöhnliche Traubenzucker und
die d-Mannose sehr leicht, die Galaktose dagegen etwas schwerer
zersetzt wird, während die übrigen geometrischen Isomeren diese
Eigenschaft nicht besitzen. Von den Ketohexoscn, d. h, den Hexosen
mit einer Ketongruppe, ist allein der gewöhnliche rechtsdrehende
Fruchtzucker (Lävulose) gärfähig, während der ihm optisch isomere
linksdrehende Fruchtzucker und die Sorbose nicht verändert werden.

Vergleicht man die Raumfornieln durch Hefe zersetzbarer Zucker
miteinander :

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 55

CHa-OH

CH2.OH

CH^-OH

1

CH2-0H

1

HO-C-H

HO-C-H

1

HO-C-H

HO-C-H

HO-C-H

HO-C-H

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

H-C-OH

HO-C-H

H-C-OH

HO-C-H

CO

CHO

COH

CHO

CH>-OH

(Dextrose)

(d- Mann ose)

(d -Galaktose)

(d-Fruktose)

= Lävulose

so leuchtet sofort ein, daß die Zersetzbarkeit durch Hefe in engeui
Zusammenhang mit dem geometrischen Aufbau des Moleküls stehen
muß. Dextrose und Mann ose, welche sehr leicht angegriffen
werden, unterscheiden sich nur äußerst wenig, indem die Gruppen an
dem ersten der Aldehydgruppe benachbarten C-Atoni eine andere
Stellung besitzen. Auch der Fruchtzucker hat den gleichen geometri-
schen Bau. Für die Galaktose, deren Struktur schon merklich ver-
schieden ist von der der Dextrose, ist auch die Angreifbarkeit durch
Hefe schon wesentlich geringer. Einzelne Hefen vermögen sie über-
haupt nicht zu zerlegen. Tritt endlich noch eine w^eitere Verschiebung
der Gruppen an einem C-Atom ein, wie bei der T alose, die zur Ga-

CHa-OH

I
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH

I
COH

laktose in demselben Verhältnis steht, wie die Mannose zum Trauben-
zucker, so erlischt die Zersetzbarkeit durch Hefe gänzlich. Wir be-
merken also eine stufenweise Abnahme dieser Eigen-
schaft nach der allmählichen Aenderung des geometri-
schen Aufbaues in der Molekel. Bestimmte Konfigurationen
des Hexosenmoleküls, wie die Talosen, Gulosen sind durch Hefe über-
haupt nicht angreifbar, während ganz wesentlich verschieden zusam-
mengesetzte Zuckerarten, wie die Glyzerose (CgHgO;^) und die
Mannononose (CöHigO.j), glatt in Alkohol und CO2 durch Hefe
gespalten werden. Die Zerlegbarkeit eines Zuckers und seine Eigen-
schaft, den Hefezellen als Nährstoff zu dienen, hängt demnach mehr
von dem geometrischen Aufbau des Moleküls als von der Zusammen-
setzung ab; nur bestimmte Formen desselben vermögen dem
Lebensbedürfnis der Zelle Genüge zu leisten.

Fischer und Thierfelder (27) haben eine Erklärung dieser
auffallenden Erscheinung auf hypothetischem Wege versucht. Sie
führen dieselbe auf stereochemische Verhältnisse der Substanzen zurück,
welche bei den Lebensäußerungen der Zelle tätig sind. Unter diesen
spielen natürlich die Eiweißkörper die Hauptrolle, Substanzen, welche
ebenfalls optisch aktiv sind und daher auch einen asymmetrischen Bau
der Molekel besitzen müssen, bei deren Bildung außerdem Kohle-

56 W. Biedermann,

hydrate in den meisten Fällen und gerade bei der Hefe eine wichtige
Rolle spielen. Nimmt man an, daß bei dieser Umbildung der geo-
metrische Bau der Molekel im wesentlichen ein ähnlicher bleibt, so
könnte man daraus weiter folgern, daß die Hefezellen bloß
solche Zuckerarten zu spalten vermögen, deren mole-
kularer Buu nicht zu weit von demjenigen desTrauben-
zuckers abweicht. Allerdings müssen trotzdem in dem Proto-
plasma der einzelnen Hefearten feinere Strukturunterschiede bestehen,
welche das verschiedene Verhalten derselben bedingen.

Ein sehr interessantes Beispiel für den Einfluß der stereochemi-
schen Konstitution einer Verbindung auf ihre Verwertbarkeit als
Nahrung für Pilze und Bakterien liefert auch das von Bertrand
entdeckte Sorboseb akterium, welches gewisse mehrwertige Alko-
hole (Sorbit, Mannit, Glyzerin) oxydiert, denen gemeinsam ist, daß in
ihrem Molekül die den sekundären Alkoholen eigentümliche Gruppe

I

H-C-OH

I

derart angeordnet ist, daß eine OH-Gruppe kein H-Atom zur Seite hat:

H H H OH H

I I I I I

CHoOH— C-CH,OH CH2OH— C- C- C-C— CH2OH

I ■ 1 I I I

OH OHOHH OH

(Glyzerin) (d-Sorbit)

Beim Xylit und Dulcit, die nicht verwertet werden, ist dies
nicht der Fall, hier stehen alle OH-Gruppen neben H-Atomen:

H OHH

I I i
CH,OH— C— C-C— CHoOH

OHH OH

(1-Xylit)

H OHOHH

I i I I
CH2OH— C— C— C— C— CH,OH

I I I I
OHH H OH
(d-Dulcit)

Man darf gewiß noch weitere interessante Aufschlüsse erhoffen,
wenn erst auch mit verschiedenen Pilzen und Bakterien ähn-
liche Versuche angestellt sein werden , wie sie E. Fischer mit
Hefepilzen in ihrem Verhalten gegen verschiedene Zucker durch-
führte. Es ist ja nicht unwahrscheinlich, daß auch hinsichtlich der
verschiedenen Aminosäuren und Polypeptide von einzelnen Bakterien-
arten eine Auswahl getroffen wird und daß es unter denselben solche
gibt, welche spezifische Nährstoffe bestimmter Species darstellen, so
daß sie allein oder mit kleinen Mengen anderer Substanzen zusammen
den ganzen Energieumsatz bestreiten können (Nawiasky, 80). In der
Tat liegen aus neuester Zeit (1909) von Abderhalden und Prings-
HEiM (1) Beobachtungen über spezifisch verschiedene Wirkungen ver-
schiedener Schimmelpilze (und Hefen) auf Polypeptide vor.

B. Die mineralischen Nährstoffe der niederen Pilze.

Daß zur Bildung des Pilzplasmas, wie auch in jedem anderen
Falle, außer den organischen und anorganischen Verbindungen, welche
C, N, H, liefern, auch noch gewisse andere Elemente absolut er-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 57

forderlich sind, wurde schon mehrfach hervorgehoben, und es lehrt
dies in jedem Falle die Untersuchung des Verbrennungsrückstandes,
der Asche, über deren Zusammensetzung eine ganze Reihe von An-
gaben vorliegen, deren Zuverlässigkeit allerdings, namentlich bezüglich
der Bakterien, wegen nicht genügender Reinheit des Materials nur
eine bedingte ist. Stoklasa (108) erhielt durch massenhafte
Züchtung von Äzoiobacter genügende Mengen zur Ausführung von
Aschenalysen. Diese ergaben, daß die Reinasche fast ganz aus KgO
und P2O5 besteht. Hieraus läßt sich auf die Notwendigkeit dieser
beiden Stoffe für die Ernährung dieser Bakterienform schließen. Im
allgemeinen darf man wohl sagen, daß in der Asche aller daraufhin
untersuchten Pilze Kali und Phosphorsäure vorherrschen. Wie über-
haupt in der physiologischen Chemie, hielt man auch die Asche der
Hefezellen lange Zeit für etwas Nebensächliches, für eine sozusagen
zufällige Verunreinigung. Diese Auffassung war ja auch in der Ei-
weißchemie früher allgemein vorherrschend. Die Frage nach der
UnerläßHchkeit von Mineralstoff'en für die Entwicklung niederer Pilze
(Hefe) konnte erst dann entschieden werden, als es gelungen war,
eine Nährlösung aufzufinden, in welcher die erforderliche N-Nahrung
nicht in Gestalt der (stets aschehaltigen) Eiweißkörper geboten
wurde. Dies hat, wie schon erwähnt, zuerst Pasteur mit Erfolg
versucht. Zur Deckung des Aschebedarfes für die Zwecke der künst-
lichen Züchtung empfahl er die Asche von Bierhefe und fügte
davon seiner Nährlösung, welche aus 100 ccm Wasser, 10 g Rohr-
zucker, 0,1 g weinsaurem NH4 bestand, den Verbrennungsrückstand
von 1 g Hefe zu. Der Gehalt an MineralstofiFen der Hefetrocken-
substanz beträgt durchschnittlich 5 Proz. Die Asche besteht zum
größten Teil (bis zu 80 Proz.) aus Kali und Phosphorsäure.
Diese Mineralbestandteile braucht sie demgemäß als Nährstoff'e in großen
Mengen (vgl. Wolff, Aschenanalysen I, II 1880). Später hat dann
Ad, Meyer (72) festgestellt, daß von den mineralischen Nährstoffen für
die Entwicklung der Hefe unbedingt erforderlich sind: K, Mg, P, S und
Fe. Wir werden sehen, daß in dieser Beziehung wesentliche Unter-
schiede gegenüber dem Plasma höherer Pflanzen und Tiere bestehen,
zu dessen Bildung einerseits mehr Elemente (so z. B. Ca und Mg)
erforderlich sind, während andererseits gewisse Stoffe, welche von
manchen Pilzen noch notdürftig assimiliert werden können, (wie Rubi-
dium und Caesium) für jene kaum verwendbar erscheinen. Mayer
ersetzte die Hefeasche durch ein künstliches Salzgemisch von folgender
Zusammensetzung: 0,1 g KHoPO^, 0,01 g Ca3(P04)2, 0,1 g MgSO^,
auf 20 ccm Wasser, Es muß besonders betont werden, daß nach
unserem derzeitigen Wissen die Salze in ihren Lösungen mehr oder
weniger dissoziiert sind, und daß daher mit Ionen-Wirkungen
unter allen Umständen gerechnet werden muß, wenngleich die Kom-
pliziertheit der Salzgemische in den üblichen Nährlösungen eine Ueber-
sicht der Dissoziationsverhältnisse im gegebenen Falle kaum er-
möglicht. Wenn daher von der Unentbehrlichkeit oder Entbehrlich-
keit irgendeines Metalles die Rede ist, welches in Form eines Salzes
dargeboten wurde, so bleibt es zunächst durchaus dahingestellt,
ob die Assimilation des Metalles als freies Kation oder mit irgend-
einem Anion verbunden erfolgte, sowie ebenso auch die Rolle der
freien Anionen fraglich erscheint. Dies gilt in Gleichem bei Darreichung
anorganischer wie organischer Metallsalze, und es wäre letzterenfalls

58 W. Biedermann,

ganz wohl denkbar, daß das Metallion mit einem organischen
Aniou der Nährlösung assimiliert wird.

Es war schon früher davon die Rede, daß Czapek den Nähr-
wert gewisser organischer Salze nach dem Grade ihrer elektrischen
Dissoziation beurteilt.

In allen Fällen spielt der Gehalt der Nährlösungen an freien H- resp.
OH-Ionen (die saure oder alkalische Reaktion) eine sehr wichtige Rolle.
Ziemlich allgemein war und ist die Ansicht verbreitet, daß Sproß- und
Schimmelpilze am besten bei saurer Reaktion der Nährlösungen
gedeihen, während Bakterien nur bei neutraler und noch besser bei
schwach alkalischer Reaktion wachsen. Dies kann nun keineswegs als
ausnahmslose Regel gelten, vielmehr sind Fälle bekannt, wo Schimmel-
pilz e auch schwach alkalische Reaktion zu ertragen vermögen.

Die größte Konzentration freier H-Ionen scheint Aspergillvs niger ertragen zu
können (Nikitinsky, 82), während Rhixopus nigricans, sowie Saccharomyces cere-
visiae sehr empfindlich sind. Bei organischen Säuren spielt auch die Art der
Bäure (d. h. die Anionen bezw. die undissoziierten Moleküle) eine große Eolle. So
vermögen Schimmelpilze noch auf sehr konzentrierten Lösungen von Weinsäure,
Aepfelsäure, Zitronensäure zu wachsen, Aspergillus niger sogar nach auf
30-proz. Lösungen von freier Weinsäure. Ein gutes Beispiel dafür, daß nicht
bloß die Säuerung als solche, sondern auch die Art der Säure von Bedeutung ist,
liefert die sonst stark säureempfindliche Saprolegnia, welche nach Maurizio so viel
Salicylsäure und Borsäure verträgt, daß sie durch einen Zusatz davon gegen Bak-
terien geschützt werden kann. Auch den Hefezellen schadet Borsäure nur
wenig, und man kann sie bei geeigneter Wahl der Konzentration auch durch Zu-
satz von Mineralsäuren (HCl, HjSOJ gegen das schädliche Aufkommen von
Bakterien schützen. Nach Wilhelmi (Lafars Handbuch, Bd. 1, p. 376) wächst
Saccharomyces guttulatus nur dann gut, wenn der Nährboden einen Säuregehalt
entsprechend einer 0,5-proz. HCl hat.

Sehr eingehende und gewissenhafte Versuche über die zur Er-
nährung von Schimmelpilzen und Bakterien notwendigen Metalle ver-
danken wir namentlich Molisch (75) und W. Benecke (9a). Es
ergab sich vor allem die absolute Unentbehrlichkeit des
Kaliums. Bei Aspergillus, Penicillium oder Mucor tritt keine oder
nur spurweise Keimung ein, wenn dieses Alkalimetall fehlt. Die er-
forderlichen Mengen sind allerdings oft minimal und ein wandsfreie
Versuche oft sehr schwer anzustellen. Benecke konnte noch einen
Unterschied in der Entwicklung der Pilze konstatieren, je nachdem
0,00002 Proz. KCl zugesetzt w^urden oder nicht. Vioo eines Milli-
gramms in 100 ccm etwa werden vom Pilze eben noch „empfunden".
Neuerdings hat Kossowicz (60) den Einfluß des K auf Hefezuchten
eingehend geprüft und gezeigt, daß größere Mengen eines Kalisalzes
die Vermehrung von Saccharomyces elUpsoideiis und anderen Hefen-
rassen stark beeinträchtigen. Das Optimum lag bei etwa 1,2 Proz. KCl.

Für Bakterien ist bei dem äußerst geringen Bedarf an Asche-
bestandteilen die Unentbehrlichkeit des K noch schwerer zu ent-
scheiden, da eine genügende Reinigung der dargebotenen Nährstoffe
sehr schwer durchführbar ist. Dasselbe gilt bezüglich der Frage, ob
das Na für gewisse Meeresbakterien (besonders Leuchtbakterien) den
Wert eines Nährelementes besitzt. Für das Wachstum von Azotohacter
soll nach Gerlach und Vogel weder K noch Na, wohl aber Ca und
P2O5 erforderlich sein.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 59

In einer üeuen Arbeit (1907) weist Bexecke nochmals nachdrücklich auf die
Schwierigkeiten hin, welche derartigen Untersuchungen gerade bei Bakterien ent-
gegenstehen, indem die Lüslichkeit der Wandung der Kulturgefäße hier eine sehr
große ßolle spielt. Er benützte neuerdings Kölbchen aus geschmolzenen ßergkrystall,
bei dem in alkalischen Nährlösungen höchstens Spuren von Kieselsäure übergehen
können. Ferner Kolben aus Jenenser Geräteglas, das ganz kaliumfrei ist, aber etwas
Mg enthält, auch Spuren von Zink und möglicherweise von Ca abgibt. Die Chemi-
kalien wurden natürlich auf das sorgfältigste gereinigt.

Es zeigte sich, daß Bacillus fhwreseens liquefaciens Flügge und Bae. pyo-
cyaneus Gessard in ganz einfach zusammengesetzten Nährlösungen, die außer einer
günstigen C- und N-Quelle (z. B. Asparagin 0,25 Proz.) nur die Ionen des K und
Mg, sowie der H3PO4 und der H^SO^ enthielten (Magnesiumphosphat und K^SOJ,
sehr gut gedeihen, daß also in diesem Falle Ca nicht erforderlich erscheint. Da-
gegen entstanden in K-freien Lösungen (mit MgSO^ statt K^SO^) [bei Anwendung
von Bergkristallgefäßen oder in Jenenser Gläsern] niemals Bakterienvegetationen, in.
Darmstädter Resistenzglas, das sehr kaliarm ist und Mg enthält, waren sie mäßig,
in allen anderen Gläsern aber unterschiedslos kräftig entwickelt. Bei Versuchen,
die zur Beantwortung der Frage angestellt wurden, wieviel K in einer Lösung
mindestens vorhanden sein muß, ergab sich, daß, wenn der Gehalt an K^SO^ unter
^/jo mg in 100 ccm sinkt, die Entwicklungshöhe K-reicher Kulturen nicht mehr er-
reicht wird. Sinkt aber der Gehalt an Salz auf etwa Vi 50 ™g i™ 100 ccm, so ist nur
mäßige Entwicklung zu beobachten. Beträgt der Gehalt an Ka.,S04 endlich weniger
als den 10000. Teil eines Milligrammes in 100 ccm, so ist das Wachstum von dem ver-
schwindend geringen Wachstum in den K-freien Lösungen nicht zu unterscheiden.

Zur Entscheidung der Frage nach der Notwendigkeit des Mg verwendete
Benecke eine Nährlösung, die Asparagin, KjSO^ und ein Alkaliphosphat an Stelle
des Magnesiumphosphates enthielt. Es wurde in Quarzkolben kein Wachstum be-
obachtet. Wurde aber eine minimale Spur eines Mg-Salzes zugesetzt, so traten alsbald
Wachstum und Farbstoffbildung ein. Jenaer Glas, das für K- Versuche so wertvoU
ist, eignet sich ebensowenig, wie das Eesistenzglas für Mg- Versuche, für die dagegen
das Mg-freie Wiener Normalglas zu empfehlen ist. Ebenso wie K, ist al>so auch
Mg für die genannten Bakterien unbedingt erforderlich.

Bezüglich der Vertretb arkeit des K durch andere Alkali-
metalle hat sich ergeben, daß Na und Li hierzu schlechter-
dings untauglich sind; auch von einer nur teihveisen Ersetz-
barkeit durch sie ist nichts zu bemerken. Wehmer (115a) nahm zwar
eine solche an (für Na), doch konnten seine Ergebnisse von anderen
Forschern nicht bestätigt werden.

Lithium wirkt (auf Aspergillus niger und auch auf Bakterien)
sogar direkt giftig. Doch kann diese Giftwirkung, wie Benecke
fand, durch Zusatz von K-Salzen ganz aufgehoben werden. 0,2 Proz.
von (LiNOg), als N-Qelle einer vollständigen (Weinsäure als C-Quelle
und 0,05 Proz. KH2PO4 als K- Quelle führenden) Nährlösung zu-
gefügt, bedingte eine noch kräftigere Entwicklung, als wenn (KNO3)
an Stelle des (LiNO^) vorhanden gewesen wäre.

Auffallenderweise nimmt das Rubidium insofern eine besondere
Stellung ein, als es zwar das K nicht ganz, wohl aber zum Teil ver-
treten kann, insofern es Mycelbildung, aber keine Sporenbidung
erlaubt. Für Bakterien {Bnc. fluorese. liquefnc. und Bac.
pyocyaneus) ist nach Benecke das K durch Rb und Caesium ver-
tretbar, doch sind die Wirkungsgrenzen nach oben und nach unten
enger gesteckt, als die des K. Während ein Zusatz von 0,0000015 Proz.

60 W. Biedermann,

(KCl) zu einer alkalifreien Nährlösung vollauf genügt, um das Wachs-
tum gegenüber dem in K-freien Lösungen merklich zu fördern, muß
die lonenkonzentration des (RbCl) mindestens lOmal, die des (CsCl)
sogar etwa lOOmal so groß gemacht werden, damit die Reizschwelle
überschritten wird.

Für Sproßpilze hatte auch schon Naegeli (78) die Vertret-
barkeit des K durch Rb experimentell behandelt, eine Tatsache, die
dann auch Winogradsky für Mycoderma vini behauptet. Falls
wirklichbei Pilzen das Rb an Stelle des K treten kann, ist dies der
einzige bekannte Fall einer totalen gegenseitigen Vertretung zweier
Elemente.

Wenn bei den Alkalimetallen von einer wenigstens teilweisen
Vertretbarkeit des K durch Rb und Cs gesprochen werden konnte, so
ist eine solche innerhalb der Reihe der Erdmetalle ganz aus-
geschlossen. Hier spielt das Magnesium allein und aus-
schließlich eine Rolle. Nachdem schon Ad. Mayer (72) darauf hin-
gewiesen hatte, daß für Gärungsorganism en (Hefepilze) dieses
Metall sicher bedeutungsvoller sei als etwa das Cu, hatte dann
Naegeli behauptet, daß Mg, Ca, Ba, Sr, wenn auch vielleicht nicht
gleichwertig seien, so doch jedes für sich allein den Pilz ernähren
könne. Winogradsky wies dann die Unentbehrlichkeit des Mg für
Mycoderma nach. Benecke, Molisch und Günther (36) zeigten das-
selbe für Schimmelpilze und erwiesen gleichzeitig die N i c li t v e r w e r t -
barkeit durch andere Erdmetalle. Nach allen bisherigen Er-
fahrungen darf man daher wohl mit einiger Sicherheit sagen, daß das
Mg ein Metall ist, dessen keine Pflanze zu ihrer voll-
kommenen Entwicklung antraten kann, das vielmehr in das
Leben einer jeden Zelle eingreifen muß und eine für das Leben des
Protoplasmas integrierende Substanz ist. Bezüglich der Bakterien
liegen ja allerdings nur wenige und ungenügende Erfahrungen vor,
und manche Formen scheinen in der Tat ohne Mg auskommen zu
können. Interessant ist, daß die Hefe- und Schimmelpilze sowie die
meisten Bakterien im Gegensatz zu den meisten Chlorophyllpflanzen
und sicher auch den tierischen Zellen des Ca nicht bedürfen, wenigstens
nicht für die Entwicklung von Spore zu Spore.

Für Azotohader chroococcum hat Christensen (16) die Unent-
behrlichkeit des Ca (resp. Mg) nachgewiesen , während das K für
diese Bakterien keinen unentbehrlichen Nährstoff bildet, wenn es gleich
einen gewissen fördernden Einfluß auf die Entwicklung des ^^;o^o-
bacter ausübt. Außer CaCOs kann Äzotohader auch Kalk aus
CaHP04 sowie in Verbindung mit organischen Säuren
(Milchsäure, Zitronensäure) ausnützen, dagegen nicht in Form von
Ca3(P04)2, CaClg und CaS04. Bemerkenswerterweise können einige
Fäulnisbakterien auch Tricalciu mphosphat ausnützen, ein Beweis
dafür, daß die unlöslichen Phosphate des Bodens in aufnehmbare
Form übergehen können. Offenbar spielen dabei Säuren, welche
von den Bakterien gebildet werden, die wichtigste Rolle; es scheint
sich hauptsächlich um flüchtige Fettsäuren zu handeln (Essigsäure,
Buttersäure).

Bei den Versuchen der genannten Autoren ergab sich, daß durch Zugabe von
Dextrose in Kulturen mit verschiedenem Impfmaterial {Bac. mi/coides, Bac. mes-
entericus , Erde, Jauche) günstige Bedingungen für reichliche Säurebildung ge-
schaffen und sowohl die H3PO4 des Knochenmehls wie auch des Tricalciumphos-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 61

phates und des Thomasmehls löslich gemacht wurde, allerdings in sehr verschiedeneu
Graden. War aber den Kulturen CaCO^ zugefügt, so trat in keinem einzigen Falle
ein Löslich werden des H,,PO^ ein, da die hierzu erforderliche freie Säure dann durch
den kohlensauren Kalk sofort beschlagnahmt wurde.

Nach Grigorikw-Manoilow (35a) wird das Ca-Phosphat des Knochenmehls
durch den Bac. oateornyclitidis in Lösung gebracht.

lieber die eigentliche Bedeutung der Metalle (K, Mg) für die leben-
den Pilzzellen sind wir leider noch ganz im Unklaren, es ist nicht be-
kannt, ob sie nur bei der Bildung von Baustoffen eine Rolle spielen
oder, wie es wahrscheinlich ist, auch ganz spezitische Aufgaben zu
erfüllen haben. Erwähnenswert ist die oft konstatierte Tatsache, daß
in K-freien Zuchten von Schimmelpilzen meist gar keine Neigung zur
Fruchtbildung besteht. Doch erscheint es noch zweifelhaft, ob ohne
Spuren von K überhaupt Entwicklung erfolgt. Angeblich soll K und
Mg für die Farbstoffbildung (Fluoreszenz) seitens gewisser Bak-
terien (Bac. pyocyaneus und viridans) unerläßlich sein. Desgleichen
wird ein maßgebender Eintiuß von Mg-Salzen auf die Farbstoffbildung
gewisser Saccharomyceten behauptet.

In einer Nährlösung, welche 5 Proz. Saccharose, 0,4 Proz. KCl, 0,4 Proz. MgSOj,
0,04 Proz. CaH(PO,) und 0,4 Proz. (NH,),HP04 enthält, bilden S. ellipsoideus 1 und
S. cerevisiae 7 einen fleischroten und Spiritushefe Kasse II der Berliner Station
einen rötlichgelben Farbstoff, dessen Entstehung sich abhängig zeigte von der An-
wesenheit und Menge des Mg-Sulfates. Bei 0,04 Proz. tritt sie ein, wächst mit
steigendem Gehalt, um bei vollständiger Sättigung der Nährlösung mit MgSO^ das
Maximum zu erreichen.

Für die Farbstoffbildung einiger fluoreszierender Bakterien genügen schon sehr
geringe Spuren von MgS04 (0,00001 — 0,01 Proz). Der Bac. fluorescens putiduti
bedarf aber zur Hervorbringung der Fluoreszenz 0,04 Proz. Für Bac. j)rodigiosus,
den Bacillus des blutenden Brotes, stellte Kuntze (61a) fest, daß ohne Mg zwar
noch Wachstum, aber keine Farbstoffbildung erfolgt, doch genügen schon 0,001 Proz.
MgSO^, um diese zu ermöglichen. Da bei Darreichung von Mg-Salzen nach Unter-
suchungen von Coupin (17a) die Natur der Säure sich als gleichgültig herausstellte,
so darf man schließen, daß es nur auf die Mg-Ionen ankommt.

Eine etwas fragwürdige Rolle spielen die Schwer m etall e bei
der Entwicklung der Pilze. Seit Raulin (96) weiß man, daß Zusätze
von Fe- oder Zn-Salzen zu Kulturen von Aspergillus günstig wirken und
unter Umständen das Trockengewicht der Pilzernten um das Mehr-
fache steigern können. Jedes der beiden Metalle soll seine Funktion
haben und eines das andere nicht ersetzen können. Eigentümlicher-
weise schien das Zink noch wichtiger zu sein als das Eisen. Raulin
hat auch schon die Frage nach der Vertretbarkeit des Eisens durch
Mangan aufgeworfen und fand eine geringe Steigerung der Ernte durch
Mn-Zugabe, ließ aber unentschieden, ob dies einer Wirkung des Mn
oder einer Verunreinigung mit Fe zuzuschreiben sei. Neuerdings kam
dann Molisch (75a) zu dem Resultat, daß das Fe ein integrierender
Bestandteil der Pilznahrung sei, ohne dies freilich streng beweisen
zu können. Auch Benecke (9a) ist dies nicht gelungen, doch neigt er
sich der Ansicht Molischs zu. Er hält es für möglich, daß die
Spaltpilze Fe brauchen, aber in ganz geringen Spuren, die sich jedem
Nachweis entziehen.

Vielleicht liegt die Bedeutung der genannten Schwermetalle nicht
sowohl darin, daß sie in die Zusammensetzung der lebenden Substanz

62 W, BlEDERMAXN,

eingehen, als vielmehr in dem Umstände, daß sie, wie Pfeffer (86a) be-
merkt, sozusagen auslösende oder nur regulierende Reize
bilden, welche die Tätigkeit des Wachstums beein-
flussen und fördern.

Auf Veranlassung Pfeffers hat ßiCHARDS (98a) den Einfluß kleiner Zutaten
verschiedener Mineralsalze auf das Ernte-(Trocken-)Gewicht von Aspergillus niger
geprüft und fand namentlich ZnSO^, FeSO^, NiSO^, C0SO4, NaFl und Na^SiOj sehr
förderlich (Tabelle in Czapeks Biochemie).

In einem seiner Versuche ergab sich, daß eine ohne ZnSO^ herangezüchtete
Decke von Aspergillus niger 335 mg wog, eine mit Zusatz von 0,002 Proz. ge-
züchtete aber 730 mg. Ein Zusatz von 0,016 Proz. bewirkte sogar ein Hinauf-
schnellen des Trockengewichts auf 770 mg. Diese Zahlen gelten für eine gezuckerte
Mineralsalznährlösung. Bei Zuführung von Albumose anstatt (NHJNO3 als N-Quelle
trat der fördernde Einfluß des Zn stark zurück. Daß auch Cu- Salze bei richtig
gewählter Konzentration als Reizmittel wirken können, zeigte Ono (Lafars Handb.,
Bd. 1, p. 380). Ein Zusatz von 0,004 Proz. CUSO4 hatte bei Aspergillus niger in ge-
zuckerten Mineralsalznährlösungen eine Verdoppelung des Erntegewichtes zur Folge,
0,064 Proz. hingegen erwies sich schon als beeinträchtigend. Es ist wahrscheinlich,
daß es sich hier nicht sowohl um eine fördernde Wirkung der unzersetzten Salz-
moleküle handelt, sondern vielmehr um eine solche der Metallionen (Kationen).

Wie für Schimmelpilze, so ist neuerdings durch Kossowicz (60) auch für Hefe
der fordernde Einfluß des Fe nachgewiesen worden. Saccharomyces cerevisiae l
Hansen vermehrte sich in einer gezuckerten Nährlösung ohne Fe-Zusatz von 10000
auf 226 MiU. Zellen, mit 0,001 Proz. FeSO^ aber auf 320 Mill., mit 0,005 auf 340
Millionen. H. Schulz (102a) fand, daß man auch durch Zusatz von Sublimat, Jod,
JK, Chromsäure, Salicylsäure oder Ameisensäure in geringer Konzentration fördernde
„Reizwirkungen" auf ,, Bäckerhefe" erzielen kann.

„Chemische Reizwirkungen" sind auch von selten organischer Stoffe bekannt,
und es gehört hierher die fördernde Wirkung, welche nachweislich gewisse Stoff-
wechselprodukte auf das W^achstum mancher Pilze ausüben. Schon Raules" hatte
gefunden, daß bei wiederholtem Abernten und Neubesäen derselben Nährlösung mit
Aspergilhis niger die zweite Ernte oft erheblich größer ausfällt als die erste, so daß
ungeachtet des Stoffverbrauchs die Nährlösung während der ersten Wachstumsperiode
„besser" wird. Auch Nikitinsky (82) sieht sich zu dem Schlüsse gedrängt, daß
der genannte Pilz einen oder mehrere Stoffe „in die Kulturflüssigkeit ausscheidet,
die nicht als Nährstoffe, sondern als Reiz auf den Pilz wirken". Auch von organi-
schen Giften sind derartige katalytische Wirkungen bekannt (Richards).

Die Wirkung chemischer Reize erstreckt sich nicht allein auf
das Wachstum im allgemeinen, sondern nicht selten auf ganz spezielle
Lebenserscheinungen niederer Pilze.

So weiß man, daß zum Auskeimen der Sporen nicht allein Wasser und eine
entsprechende Temperatur erforderlich sind, sondern vielfach auch das Vorhandensein
gewisser gelöster Stoffe in kleinsten Mengen. So keimen zwar die Sklerotien
von Aspergillus niger in reinem Wasser aus, nicht aber auch die Koni dien, für
deren Keimung eine minimale Menge organischer Stoffe durchaus erforderUch ist
(Literatur in Lafars Handbuch, Bd. 1, 2. Aufl., p. 340). Nach Duggar keimen
zwar die Sporen von Botrytis vulgaris, Oedoc.ephalum. album und Uromyces earyo-
phyllinus auf reinem Wasser, nicht aber auch die von Aspergillus, Pemcillium,
Phyeomyces. Es genügt aber schon, daß das Wasser über (wasserunlöslichem !) Paraffin
stand, um die Keimung von Aspergillus zu ermöglichen. Benecke fand, daß Konidien
von Aspergilhis niger auf Zuckerlösung auskeimen, aber nur dann, wenn (bei schwach
saurer Reaktion) Magnesiumsalze nicht fehlen. Die Konidien von Eurotium

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 63

(ÄsperyilhisJ repens keimen auf Pepton nur, wenn der Lösung anorganische 8alze,
etwa KNO,,, zugesetzt werden. Die Sporen mancher Pilze keimen überhaupt nur unter
ganz besonderen Bedingungen und seheinen demnach auf Vorhandensein gewisser,
vorläufig nicht näher bekannter Stoffe oder Stoff kombinationen durchaus angewiesen
zu sein. So entwickeln sich die Sporen der mistbewohnenden ßasidiorayceten
weder auf Wasser noch in ZuckerlÖ3ungen, wohl aber in Mistdekokten, bei anderen
ist es erforderlich, daß sie den Darmkanal bestimmter Tierarten passieren etc. Be-
sonders parasitische Pilze hefern in dieser Beziehung eine P^ülle merkwürdiger
Beispiele (Klebahn, 57a).

Sehr genau hat Potts (88a) die Keimungsbedingungen der Sporen von Dictyo-
stelium mucoroides, eines auf Pferdemist lebenden Myxomyceten, festgestellt. Die
Versuche zeigten, daß Phosphate, organische Verbindungen und Sauerstoff unbedingt
erforderlich sind. Weder in einer reinen Saccharoselösung noch auch in KNOPscher
Lösung für sich fand Keimung statt, wohl aber, wenn beide gemischt wurden. Von
den Salzen, welche die KNOPsche Lösung enthält (Ca(N03),, K^PO^, MgSO^ und
KNO.j), erwies sich nur das Phosphat wirksam. ,, Die Notwenigkeit organischer
Verbindungen für das Keimen ist dadurch erwiesen, daß in K3PO4 und sogar in
KNOPscher Lösung kein Keimen stattfindet. Wenn man aber ein wenig von irgend-
einer organischen Substanz, wie Kohlehydrate, Asparagin, Leucin etc. — sei sieN-haltig
oder nicht — beifügt, so keimen die Sporen gut. Die benötigte Quantität organischer
Materie ist sehr klein; die in Leitungswasser vorhandene Menge genügt, wie das gute
Keimen in Leitungswasser + K3PO4 zeigt. Welcher Art diese Substanzen sind, ließ
sich bei ihrer geringen Menge nicht ermitteln."

Ueber die Bedingungen der Keimung der Sporen höherer Pilze (Hutpilze) hat
neuerdings Kumbold (99a) Mitteilung gemacht.

Es ist von hohem Interesse, die Rolle, welche anorganische Stoffe
für die Entwicklung und die normalen Funktionen der niederen Pilze
spielen, mit den Ergebnissen zu vergleichen, zu welchen Herbst (40a)
bei seinen grundlegenden Untersuchungen über die. zur Entwick-
lung der Seeigellarven notwendigen anorganischen Stoffe gelangt
ist. Auch hier erwies sich Zufuhr von K, Mg, SO4 (Ionen), aber außer-
dem noch Na, Ca, Cl, ein Karbonat und ein nicht zu tiefer Grad von
Alkalinität als unentbehrlich. K war in ziemlichem Ausmaße durch
Rb und Cs vertretbar, während Ca nicht durch Sr und Ba ersetzt
werden konnte. Es ist an dem genannten tierischen Objekt auch
gelungen, einige weitere Aufschlüsse darüber zu erhalten, ob gewisse
anorganische Stoffe für ganz bestimmte Prozesse notwendig, für andere
aber entbehrlich sind, sowie darüber, „ob sich ihre Unentbehrlichkeit
über den ganzen Entwicklungsverlauf erstreckt oder ob gewisse Stoffe
nur in späteren Stadien verfügbar sein müssen. Daß die unentbehr-
lichen Aschebestandteile spezifische Rollen zu spielen haben, ergibt
sich übrigens schon aus der Tatsache, daß eine Vertretbarkeit dieser
Stoffe nur in ganz geringem Umfange möglich ist. Es müssen die-
selben daher im Organismus Zustände chen)ischer und physikalischer
Art herbeiführen, die durch andere Stoffkombinationen nicht herbei-
geführt werden können" (Herbst).

Als ein sehr erfreuliches Resultat des Einflusses der physikalischen
Chemie auf die Physiologie, namentlich auch auf die der kontraktilen
Substanzen sind schon eine ganze Anzahl solcher spezifischer Wirkungen
gewisser Metallionen (Na, Ca) bekannt geworden , doch kann hier
auf diesen Punkt nicht näher eingegangen werden.

64

W. Biedermann,

Zusammenfassung.

Die vorstehende Darstellung der Assimilationsvorgänge bei niederen
Pilzen, bei der ich im wesentlichen die zusammenfassenden Arbeiten
von W. Benecke in Lafars Handb. d. technischen Mykologie, Bd. 1,
und von Czapek (Biochemie der Pflanzen) zugrunde legte, macht
selbstverständlich keinerlei Anspruch auf Vollständigkeit. Vielmehr
kam es mir nur darauf an, an der Hand passend gewählter Beispiele
eine Uebersicht der Ernährungsphysiologie dieser so überaus inter-
essanten ürganismengruppe zu geben. Wer eingehendere Belehrung
sucht, wird dieselbe in den genannten beiden großen Werken, sowie
an der Hand der dort sehr vollständig angeführten Literatur finden.

Das hervorstechendste Ergebnis aller bisher besprochenen Unter-
suchungen über die Ernährung der niederen Pilze ist, wie man leicht
sieht, die außerordentliche Verschiedenheit der An-
sprüche, welche die einzelnen Formen, und zwar oft
ganz nahe verwandte, an d i e c h e m i s c h e Z u s a m m e n -
Setzung einer ihnen zusagenden Nahrung stellen. Im
physiologischen Sinne darf man wohl diejenigen Pilze als die am
wenigsten differenzierten, tiefststehenden ansehen, welche bei rein an-
organischer Ernährung („autotroph") zu wachsen vermögen ^). Be-
zeichnender Weise findet sich unter den Hefe- und Schimmel-
pilzen keine einzige Form, welche in diesem Sinne als autotroph
zu bezeichnen wäre, dagegen gibt es eine ganze Anzahl Bakterien,
welche rein anorganischer Nahrung entweder ausschließlich angepaßt
sind oder sie doch wenigstens im gegebenen Falle auch ausnützen
können. Hier sind in erster Linie die nitrifi zier enden Bak-
terien zu nennen, von denen es feststeht, daß sie in einem Medium
sich zu entwickeln vermögen, welches keine Spur organischer C- oder
N-Verbindungen enthält, und denen daher, wie den grünen Pflanzen
die Fähigkeit zukommt, CO.,, die sie zum größten Teil der Luft, teil-
weise wohl auch anorganischen Karbonaten entnehmen, als einzige
C-Quelle zu benutzen. Der N entstammt entweder NH4-Salzen (bei
den Nitritbildern) oder Nitriten (bei den Nitratbildnern). '

Ein weiteres Beispiel rein anorganischer Ernährung liefert
der von Beijerinck entdeckte Bacillus oUgocarhojihilus, der aber
nicht CO2, sondern CO assimiliert. Ammoniumsalze liefern auch hier

1) Es sind für die verschiedenen Ernährungsweisen eine ganze Anzahl Syno-
nyme in Gebrauch, über die die nachstehende Tabelle eine Uebersicht gibt:

Art der Ernährung

Bezeichnung nach Pfeffer,
Pflanzenphysiologie, 2. Aufl.

Andere Autoren

Assimilation der CO.j und

autotroph

holophy tisch (BtJTSCHLi,

der anorganischen Salze

Klebs)
prototroph (Fischer)
autophytisch (Beije-
rinck)
pflanzlich (Klebs)

Aufnahme organischer Nah-

mixotroph

halbsaprophy tisch

rung, daneben CO^-Assimi-

lation

Nur Aufnahme organischer

heterotroph

rein saprophy tisch

Stoffe und anorganischer

(allotroph)

Salze

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 65

den N. Auch der Bac. metlianicus (Söhngen) verschmäht organisch
gebundenen C und N und verwendet Methan (Sumpfgas) als C-Nahrung,
Endlich ist noch die auch in anderer Hinsicht so merkwürdige Gruppe
der Seh wefelbakterien zu nennen, welche später noch eingehender
besprochen werden, die wie die nitrifizierenden Bakterien sich rein
anorganisch ernähren und wahrscheinlich CO^ assimilieren können. Für
gewisse S-Bakterien des Meeres hat Nathanson (79a) den Nachweis er-
bracht, daß sie außer CO2 oder Karbonaten keiner anderen C- Quelle
bedürfen. Daß übrigens auch höhere Pilzformen unter Umständen
äußerst wenig organische Substanz zu ihrem Wachstum brauchen, zeigt
unter anderem eine Beobachtung von Kerner (Pflanzenleben, I, p, 93).
Wie wenig es angeht, die Ernährungsphysiologie der niederen Pilze
schematisch zu behandeln, zeigen auf das deutlichste Formen, welche,
wie der Bac. pantotrophus, ebensogut auf rein anorganischen Nährböden
gedeihen, wie auf organischen. Bei Gegenwart von und C0._, ver-
brennt derselbe H zu HoO unter Biklung von Formaldehyd, kann
aber auch auf fast allen üblichen organischen Unterlagen gezüchtet
werden. Da der nötige Stickstoff NH4-Salzen, Nitriten oder Nitraten
ebensogut entnommen werden kann, wie andererseits organischen N-
Verbindungen, so hat man es hier offenbar mit Organismen zu tun,
welche den Uebergang zu der ungeheuren Mehrzahl niederer Pilzformen
bilden, die wenigstens in bezug auf ihren C-Bedarf durchaus auf organi-
sche Verbindungen angewiesen sind. Pfeffer stellte diese als „hete-
r 1 r p h e" (a 1 1 1 r p h e) Formen jenen „a u 1 1 r p h e n" gegenüber.
Als „autotroph" („prototr oph" nach A.Fischer) in bezug
auf N können außer gewissen Bodenbakterien {Clostridium Pastcu-
rianum und nmericanutn, Ämylobacter, Azotoh acter), sowie den auf
Leguminosen wurzeln parasitierenden Knöllchenbakterien {B.radi-
cicola) vielleicht auch einige Schimmelpilze bezeichnet werden,
welche ebenfalls die Fähigkeit besitzen, den freien elementaren Stick-
stoff assimilieren zu können. Gleichzeitig besteht aber für C die
ausgeprägteste Heterotrophie, indem geeignete organische 0-
Verbindungen (Zucker, Mannit u. a.) in reichlicher Menge dargeboten
werden müssen. Auch ist zu erwähnen, daß zwar Clostridium Pasteii-
rianum gebundenen N vollkommen entbehren kann , nicht so aber
die Arten von Asotobacter, welche zu ihrem Gedeihen außer freiem N
auch Spuren von N-Verbindungen unbedingt benötigen, sie
sind, wie Beijerinck es bezeichnet, „oligoni trophil". Auch die
Knöllchenbakterien scheinen zwar bei völliger Abwesenheit von ge-
bundenem N leben zu können, vermögen jedoch N auch aus organi-
schen Verbindungen zu entnehmen und tun es unbeschadet der Speiche-
rung freien N's unter normalen Verhältnissen gewiß immer.

Indem wir uns nun der Frage zuwenden, welche N-freien or-
ganischen Verbindungen überhaupt seitens der Pilze als C- Qu eilen
ausgenützt werden können, so muß vor allem hervorgehoben werden,
daß es trotz aller Bemühungen, allgemeine Beziehungen zwischen dem
Nährwert und der Konstitution der betreffenden Körper aufzufinden,
bis heute nicht gelungen ist. irgendwelche Gesetzmäßigkeiten in dieser
Richtung festzustellen, und ebensowenig war dies hinsichtlich der
organischen N-Quellen möglich. Wenn man, hauptsächlich gestützt
auf die Untersuchungen Naegelis, eine Zeitlang die gegenteilige
Ansicht vertrat, so erwies sich dies leider als eine Täuschung, denn
es stellte sich sehr bald heraus, daß es auf diesem Gebiete nicht

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 5

G6 W. Biedermann,

möglich ist, auf Grund von Beobachtungen an nur wenigen Arten
Schlüsse auf die Gesamtheit oder auch nur innerhalb einer einzigen
Gattung zu ziehen. „Der Nährwert und ebenso andere physiologische
Effekte hängen eben", wie Pfeffer bemerkt, „ganz wesentlich von
Eigenschaften ab, welche in der Strukturformel und den zur chemischen
Klassifikation benützten Qualitäten nicht zum Ausdruck kommen."
Es kommt, wie insbesondere die elektive Wirkung von Giften lehrt,
tür die Wirkung eines Stoffes ebensosehr auf die besonderen, leider
noch ganz unbekannten Qualitäten der zu beeinflussenden lebenden
Substanz an. „Wie aber eine Nuß bei richtiger Angriffs weise leicht
durch eine Kraft gesprengt wird, die bei anderer Angriffsweise den
Zusammenhalt nicht vernichtet, so mag man sich bildlich vorstellen,
daß es nur dann zur Zertrümmerung eines Körpers in den Protoplasten
kommt, wenn die aus den beiderseitigen Qualitäten entspringenden
Wechselwirkungen zur genügenden Lockerung der molekularen Ver-
bindung ausreichen".

Tatsächlich sind Körper mit den verschiedensten C-Bindungen
assimilierbar, und man darf es vielleicht als eine durchaus zweckent-
sprechende Anpassung ansehen, da gerade kompliziertere 0- Ver-
bindungen als besonders geeignete Nährstoffe gelten müssen. Jeden-
falls darf es als sicher gelten, daß für die allermeisten heterotrophen
Pilze die Kohlehydrate und speziell die Zucker die wichtigsten
C-Quellen sind. Aber auch hier lassen sich allgemeine Regeln nicht
aufstellen, denn selbst systematisch nächstverwandte Formen, wie
beispielsweise verschiedene Arten der Gattung Saccliaromyces, verhalten
sich, wie gezeigt wurde, verschiedenen Zuckern gegenüber total ver-
schieden. Es kann auf Grund der vorliegenden Tatsachen kaum be-
zweifelt werden, daß der geometrische Aufbau der Moleküle für
die Angreifbarkeit oder Nichtangreifbarkeit derselben von ausschlag-
gebender Bedeutung ist, wie es die hochgradigen Differenzen zwischen
isomeren Hexosen und Hexiten bezüglich ihrer Verwertbarkeit als
C-Quellen und besonders deutlich das ganz verschiedene Verhalten
der optischen Antipoden racemischer Zucker erkennen lassen. Von allen
bekannten Hexosen erwiesen sich nach den Untersuchungen von
Emil Fischer nur die d- Glukose, die d-Mannose, d -Galak-
tose und d-Fruktose als angreifbar für Hefezellen, während alle
anderen Hexosen sowie auch Pentosen, Heptosen und Ok tosen
nicht oder wenigstens nicht unter Alkoholbildung angegriffen werden.
Von der 1-Arabinose, der 1-Xylose und Methylpentosen
(Rhamnose) wird angegeben, daß sie von Hefen assimiliert werden.
Fäulnisbakterien verarbeiten Pentosen sehr leicht. Für den
Alinitbacillus bildet nach Stoklasa Xylose sogar die beste
C- Nahrung, und es steht der Nährwert der genannten Pentosen
noch für eine ganze Anzahl anderer Bakterienformen außer allem
Zweifel. Sicher nimmt in bezug auf die Verwertbarkeit seitens
niederer Pilze die Glukose (Dextrose) die erste Stelle ein und
nächst ihr diejenigen Zucker, welche hinsichtlich ihrer molekularen
Konstitution nicht allzuweit vom Traubenzucker abweichen. Diese
besondere Stellung wird man auch dann anerkennen müssen, wenn
man der Meinung Czapeks, daß eine C-haltige organische Substanz
überhaupt nur assimiliert und zur Eiweißsynthese verwendet werden
kann, wenn der Pilz daraus Traubenzucker zu bilden vermag, nicht
ohne weiteres beipflichten mag. Daß die Verwertbarkeit der Dextrose

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 67

dennoch keine ausnahmslose ist, ergibt sich aus dem Verhalten von
Monilia sitophüa, welche nach Went Raffinose, Maltose, Dextrin
und Cellulose verwertet, während Dextrose, Lävulose, Laktose und
noch mehr Saccharose zurückstehen. Vor allem aber ist an die direkt
schädliche, ja geradezu giftige Wirkung von Zucker auf die nitri-
fizi er enden Bakterien zu erinnern, welche selbst mit kohlen-
sauren Salzen besser auskommen als mit Zucker. Während die meisten
niederen Pilze und Bakterien auf Zucker- (Traubenzucker-)Lösungen
der verschiedensten Konzentration bis zu 30 und 40 Proz. gedeihen,
wachsen die nitrifizierenden Mikroben nicht mehr bei 1 Proz., ja selbst
0,1 Proz. Traubenzuckergehalt ihres Substrates, dagegen wirkt ein
Gehalt von 0,025 Proz. Glukose sogar günstig. Auch für Bac. denitri-
ficmis II ist nach Jensen Glykose keine gute C-Quelle. Tuberkel-
bacillen gedeihen besser auf Glyzerinnährböden als auf Traubenzucker-
substrat.

Nächst den Kohlehydraten sind organische Säuren als gute
C-Quellen seit langem bekannt und als Bestandteile von Nährlösungen
im Gebrauch. „Die Bevorzugung der Weinsäure zu diesem Zwecke
erklärt sich wohl wesentlich aus historischen Gründen. Es hängt
lediglich von der Art des zu züchtenden Pilzes ab, ob man die Säuren
frei oder in P'orm ihrer Salze verwendet; im letzteren Falle wird die
zu starke Konzentration an H-Ionen vermieden. Bei Schimmelpilzen
empfiehlt es sich jedoch meistens, die freie Säure zu wählen, weil
sonst allzu schnell schädliche Alkaleszenz eintritt, falls der Pilz ihr
nicht durch Säurebildung entgegenarbeiten kann. Ein von Nikitinsky
(82) als PeniciUium griseum bezeichneter Pinselschimmel wächst über-
haupt nicht auf Salzen organischer Säuren, weil er keine Säuren zu
bilden vermag (Benecke)."

Wie schon erwähnt, gilt die Weinsäure und ihre Salze im all-
gemeinen als vorzügliche C-Quelle; im wesentlichen bezieht sich das
aber auf die Rechts wein säure, während die andere Komponente
der inaktiven Traubensäure, die Linksweinsäure, nur ganz
ausnahmsweise (Linksbakterium Pfeffers) leichter assimilierbar ist.
Dagegen gibt es eine ganze Anzahl von Pilzen, welche beide aktiven
Weinsäuren gleich leicht verarbeiten und daher keine Spaltung der
Traubensäure verursachen {Aspergillus fumigatus, Saccliaromyces ellipso-
ideus, Bac. subtilis). Wie die Weinsäure, so sind auch die meisten
anderen ein- und mehrbasischen Oxysäuren von hohem
Nährwert, ohne daß sich jedoch irgendeine Regel oder feste Reihen-
folge feststellen ließe. Es sind Fälle bekannt, wo solche Säuren eine
bessere C-Nahrung darstellen, als sogar der Traubenzucker. Dies gilt
beispielsweise von der Zitronensäure für Jensens Bact. denitri-
ficans II (welcher aber auch Milchsäure und Butter säure as-
similiert). Hefen verarbeiten nach Schukow (100a) am leichtesten
Zitronen- und Apfelsäure, viel weniger Weinsäure und sehr
wenig Bernsteinsäure. Diese letztere, sowie Essigsäure bilden
dagegen für die Kahmhefen eine besonders zusagende Nahrung.
Nach Artari (4a) sind für Saccharonnjces Zopfii die Zitronensäure
und die Weinsäure besonders gute, die Apfelsäure und Milchsäure
hingegen weniger brauchbare C-Quellen. Die erstere ist nach Meiss-
ner (74) für manche Hefen eine vortreffliche Nahrung, während sie
von anderen als fast ganz unbrauchbar zurückgewiesen wird. Die
Milchsäure erkannte schon Fränkel als gute C-Nahrung für viele

5*

QS W. Biedermann,

Bakterien. Für Bac. perlibratus ist nach Beijerinck im Gegensatz zu
den gewöhnlichen Befunden Weinsäure ein schlechterer Nährstoff
als Essigsäure, die übrigens von sehr vielen niederen Pilzen verwertet
wird. Durch gewisse Bakterien des Flußschlammes wird Essig-
säure glatt in CH4 + CO2 gespalten („ Methangär un g " Hoppe-
Seylers). Von höheren Pilzen greift Oidium lactis Essigsäure leicht
an, und ebenso wird sie von allen Schimmelpilzen ausgenützt, allerdings
nur bei Vorhandensein einer zweiten besseren C-Quelle (Glukose).

Monilia ist nach Went mit essigsauren, milchsauren, apfelsauren
oder weinsauren Salzen leidlich zufrieden, verschmäht aber buttersaure,
bernsteinsaure und zitronensaure Salze. Nach Bruhne (15a) wird
Hormodendron liordei durch Bernsteinsäure, Essigsäure, Ameisensäure
oder Milchsäure gut ernährt, nicht aber durch Weinsäure, Zitronen-
säure, Oxal- oder Harnsäure.

Die beiden letzterwähnten Fälle sind in mehrfacher Hinsicht von
Interesse. Vor allem zeigen sie, daß hier Säuren, welche sonst im
allgemeinen als vortreffliche C-Quellen gelten, wie die Zitronen-
säure und Weinsäure, minderwertig erscheinen und sogar hinter
Ameisensäure zurückstehen, die in den meisten Fällen gar nicht
verwertbar ist. Von Bakterien soll der von Loew (71a) beschriebene
„Bac. methylicus", welcher nach Katayama im Boden allgemein verbreitet
vorkommt, imstande sein, Ameisensäure zu verarbeiten. Auch
Maassen (71c), dem wir sehr umfassende Untersuchungen über den
Einfluß organischer Säuren auf Bakterien verdanken, führt solche an,
die Ameisensäure assimilieren können ; dasselbe gibt Jaksch von den
Harustoffgärern an. Schon vor längerer Zeit studierten Hoppe-Seyler
und Popoff die bakterielle Spaltung des ameisensauren Kalkes
unter Zerfall in Karbonat und Wasserstoff". Diakonow (20a) wdll auf
Lösungen von ameisensauren Salzen gut ausgebildete Decken von
Schimmel erzielt haben, ein Resultat, welches Wehmer (115, Heft 2,
p. 105 u. 115a) freilich nicht zu erreichen vermochte. Einen ähnlich
geringen Nährwert wie Ameisensäure und Formiate zeigten auch Oxa-
late und Oxalsäure. Nach Proskauer wird sie aber als NH4-Salz
vom Tuberkelbacillus gut verarbeitet, was um so bemerkenswerter
ist, als es sich hier um einen parasitischer Lebensweise, also Eiweiß-
nahrung angepaßten Organismus handelt. Für Schimmelpilze ist die
Oxalsäure unter allen Umständen eine sehr schlechte Nahrung,
kann aber immerhin ein spärliches Wachstum unterhalten.

Die angeführten Beispiele dürften genügen, um zu zeigen, wie
auch für den Nährwert organischer Säuren nicht sowohl die
chemische Konstitution der Verbindung als vielmehr die besonderen
Eigenschaften des betreffenden Pilzes maßgebend sind, ganz das gleiche
gilt auch für Alkohole. Wie die Ameisensäure, so ist auch Methyl-
alkohol nur ganz ausnahmsweise verwertbar, so von dem schon
erwähnten Bac. methylicus. Als Zerstörer von Aethylalkohol
sind vor allem die Essig b akter ien zu nennen, doch können sie
ihn nur als Energiequelle ausnützen, nicht aber als C-Nahrung. In
anderen Fällen fungiert aber Aethylalkohol auch als C-Quelle, und
für Eurotiopsis Gayoni scheint er sogar ein besserer Nährstoff" zu sein
als Zucker. Schimmelpilze assimilieren ihn nach Duclaux aber
nur, wenn noch eine andere gute C-Nahrung verfügbar ist. Die höheren
Alkohole (Amyl-, Allyl-, Propyl-, Butyl-, Benzylalkohol) haben nicht
nur keinen Wert als Nährstoffe, sondern wirken direkt giftig, wie auch

bei DarreichuDK von

Die Aufnahme, Vei-arbeitung und Assimilation der Nahrung. 69

M e t h y 1-, A e t li y l- und B e n z a 1 d c h y d. Nur Essigbakterien scheinen
Propyl- (Isopropyl-) und Butyl -Alkohol zersetzen zu können.
Sehr charakteristisch tritt wieder im Vergleich zu der fast völligen
Wertlosigkeit der niederen Alkohole der hohe Nährwert der Zucker-
alkohole hervor. In Versuchen, welche Czapek (19) mit Aspergillus
niger anstellte (mit Asparagin als N-Quelle), erhielt er unter sonst
gleichen Bedingungen binnen 21 Tagen

Aethylalkohol g Erntegewicht

Aethylenglykol 74,3 „ „

Glyzerin 288,6 „

Erythrit 323,8 „ „

d-Mannit 416,1 „ „

d-Sorbit 542,5 „ „

Dulcit 27,3 „ „

d-Glykose 477,1 „ „

d-Fruktose 528,7 „ „

„Man sieht, daß der Sprung vom Glyzerin zum Erythrit lange
nicht so bedeutungsvoll ist wie der Sprung vom Erythrit zu den
Hexiten. Der auffällig geringe Nährwert des Dulcits illustriert
wieder die Wirksamkeit der sterischen Konfiguration bei den einzelnen
Hexiten" (Czapek). Wie bei den Zuckern, so machen sich auch bei
den Zuckeralkoholen in ihrem Verhalten zu verschiedenen Pilzformen
die weitgehendsten Verschiedenheiten bemerkbar. Während beispiels-
weise der Mannit für Hormodendron Jiordei eine der besten C-Quellen
darstellt, assimiliert nach Beijerinck Schizosaccharomyces odo-
s^wrMs Mannit nur sehr wenig, Dulcit gar nicht. Für die Saccharo-
myceten ist Mannit wohl durchwegs weniger günstig als Trauben-
zucker. Auch hinsichtlich der Bakterien begegnen wir einer
großen Mannigfaltigkeit des Verhaltens Zuckeralkoholen gegenüber.
Beispiele finden sich bei Czapek zusammengestellt.
Wie an die Zufuhr von C, so stellen die heterotrophen Pilze auch
an die von N die allerverschiedensten Anforderungen, ohne daß sich
aber auch hier irgend allgemeinere Regeln aufstellen lassen, wenn-
gleich schon Naegeli den Versuch gemacht hat, auf Grund der ver-
schiedenen Verhältnisse der N-Ernährung eine Einteilung der niederen
Pilze in gewisse Gruppen vorzunehmen. Später hat dann Beijerinck
die chlorophyllfreien Pflanzen (Pilze) nach ihrem N-Bedürfnis in

1) Salpetersäure- resp. Ammoniakorganismen,

2) Asparaginorganismen und

3) Peptonorganismen

eingeteilt. Schon eine flüchtige Uebersicht lehrt, daß der N
außerordentlich viel häufiger in anorganischer Bindung assimiliert
wird, als der C. Sieht man von den wenigen in bezug auf N proto-
trophen, d. h. elementaren N assimilierenden Bakterienformen ab,
so lassen sich, freilich ohne jede scharfe Grenzbestimmung in einer
ersten Gruppe diejenigen Formen vereinigen, welche den N in Form
von Ammonsalzen oder Nitraten (Nitrite kommen nur
ganz ausnahmsweise in Frage) assimilieren (Ammon-Nitrat-
Pilze), und in einer zweiten die sogenannten Amid- undPepton-
Pilze (Beijerinck).

Nur die letzteren sind streng an organische N-Verbindungen
gebunden, sie sind in bezug auf N heterotroph im Sinne von
Pfeffer, während bei den ersteren fakultative N-Autotrophie

70 W. Biedermann,

herrscht, indem sie wohl mit anorganischen N-Verbindungen
auszukommen vermögen, gleichwohl aber organisch gebundenen N
bevorzugen. Werden den Pilzen der ersteren Gruppe anorganische
NH4-Salze oder Nitrate geboten, so ist selbstverständlich unter allen
Umständen noch eine organische C-Quelle erforderlich, in vielen
Fällen auch dann, wenn es sich um organische N-Ver-
bindungen handelt. Diese Pilzformen sind in bezug auf C stets
heterotroph. Selbst die Pilze in der zweiten Gruppe, welche die
kompliziertesten N-Verbindungen, wie Aminosäuren, Amide, Albumosen,
Eiweißstofte, als Nahrung bevorzugen oder direkt benötigen, bedürfen
in manchen Fällen noch außerdem einer besonderen C Quelle („Amid-
Kohlenstoff bezw. Pepton- Kohlenstoff-P ilze" nach Beije-
RiNCK),obschon in der Regel nicht nur der N-, sondern auch der C-Bedarf
aus jenen Verbindungen gedeckt wird oder doch gedeckt werden kann.

Als ein typisches Beispiel solcher „Pepton-Kohlenstoff-Pilze" dürfen
die meisten Milchsäure bildenden Bakterien gelten, für welche,
wie schon Hueppe (46) fand, Pepton (Albumosen) die beste N-Quelle
bildet. In der Milch selbst sind es wohl die gelösten Eiweißkörper,
welche die besondere Eignung derselben als Nährboden bedingen.
Noch günstiger wirkt allerdings nach Jensen peptonisierte Milch.
Unter allen Umständen ist aber außerdem noch Zucker
zu einem normalen kräftigen Wachstum erforderlich.
Gerade die Milchbakterien liefern interessante Beispiele dafür, daß
selbst nahe verwandte Arten oder Rassen hinsichtlich der Ansprüche
an den Nährboden sehr große Verschiedenheiten zeigen. So wächst die
Mehrzahl der Milchsäurebakterien des Brennerei- und Braugewerbes
in Milch, die für die Milchbakterien des Molkereigewerbes ein vorzüg-
liches Nährmedium darstellt, entweder gar nicht oder nur mangelhaft.
Andererseits wachsen die Milchbakterien der Milch nicht in Bier.

Indem ich in bezug auf Einzelheiten auf die in den vorstehenden
Kapiteln gegebene spezielle Darstellung verweise, sei hier nur in aller
Kürze noch auf einige allgemeinere Resultate hingewiesen. Wieder
begegnen wir der größten Mannigfaltigkeit der Ansprüche an die N-
Versorgung bei den Bakterien. Von der Assimilation elementaren
Stickstoffes bis zur ausschließlichen Verwertung der Säfte oder Gewebe
einer ganz bestimmten Tierart finden wir bei diesen niedersten
Lebensformen fast alle Möglichkeiten verwirklicht, sich des N aus an-
organischen sowohl wie organischen Verbindungen zu bemächtigen
und ihrer Ernährung dienstbar zu machen. Neben Formen, welche
an die allerspeziellsten Lebens- und Ernährungsbedingungen gebunden
sind und daher bis jetzt einer Züchtung auf künstlichen Nährboden
überhaupt nicht zugänglich gemacht werden konnten, stehen andere mit
mit einem so erstaunlichen Anpassungsvermögen, daß sie sowohl an-
organischen wie organischen N und diesen fast in jeder überhaupt
in Betracht kommenden Bindungsform verwerten können. Als Bei-
spiele sei einerseits an den Bacillus pantothrophus erinnert, anderer-
seits an den Bac. pyocynneus, der ebenso vortrefflich mit Pepton
(Albumosen) wie mit Asparagin, weinsaurem Ammonium, Chlor-
ammonium oder Kalisalpeter gedeiht, aber unter allen Umständen
einer besonderen C-Quelle bedarf, (Zucker, Glyzerin). Eine große
Zahl von Bakterien verwertet den N des Ammoniaks und wächst da-
mit fast ebenso üppig wie mit Pepton. (A m m o n b a k t e r i e n
A. Fischer.) Höhere Ansprüche stellt die Gruppe der Amido-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 71

bakterien, die, wie der Typhusbacillus, noch ziemlich gut mit Amido-
verbindungen (Asparagin, Leucin etc.) gedeihen, aber nicht mit Am-
moniak-N. Immer ist aber auch die gleichzeitig gebotene C-Quelle
von großer Bedeutung für die Verwertung der N-Verbindungen.
Benecke hat hierfür eine Anzahl von Beispielen zusammengestellt.

Nawiasky hat gezeigt, daß Nährböden, welche im Sinne der Bak-
teriologie für einfach gelten, von verschiedenen ßakterienarten sehr
verschiedenartig angegriffen werden. Vibrio FinJder nahm vor allem
Albumosen und Peptone, Bac. faecalis alcaliyenes viel Pepton, Bac.
mesentericus Albumosen auf und ebenso Proteus vulgaris.

Wenden wir uns den Hefe- und Schimmelpilzen zu, so steht es fest,
daß bei Darbietung einer geeigneten Nahrung sowohl anorganische wie
organische N-Verbindungen ausgenützt werden können, doch sind die
Hefen ohne allen Zweifel für die Verwertung der ersteren minder ge-
eignet und außerdem anscheinend nicht fähig, Nitraten den N zu ent-
nehmen. Im übrigen bestehen auch hier die größten Verschiedenheiten.

Von größtem Belang würde es sein, wenn sich die Annahme
Czapeks bestätigen sollte, daß die Aminosäuren als nächste
Spaltungsprodukte der Eiweißkörper auch für die Synthese dieser
durch die Pilze den N in der geeignetsten Form darbieten. Schon
Naegeli fand, daß Leucin nächst den Eiweißstoffen selbst die beste
N-Quelle darstellt und später sind ähnliche Erfahrungen auch be-
züglich anderer Aminosäuren gemacht worden. Die Untersuchungen
von Emil Fischer haben dann zu der für die Aufklärung der Struktur
des Eiweißmoleküls überaus wichtigen Erkenntnis geführt, daß der in
allen « Aminosäuren vorhandenen Gruppe (— NH — CH— CO— ) eine

I
besondere Bedeutung zukommt, indem seiner Auffassung zufolge die
Aminosäuren im Eiweiß mit Hilfe solcher Gruppen in amidartiger
Verkettung sich vorfinden. Es gelang ihm denn auch in der Tat,
künstlich durch eine derartige Verkuppelung von Aminosäuren Körper
darzustellen, welche er als Peptide bezeichnete und die als amid-
artige Anhydride von Aminosäuren den . Albumosen und Peptonen
chemisch nahestehen. „So wurde ein neuer Zusammenhang zwischen
Eiweißabbau und -aufbau geschaffen und der Gedanke nahegelegt,
daß auch in der Zelle der Weg von der einfach konstituierten N-
Quelle zum Eiweiß über die Aminosäuren und deren Verkuppelungs-
komplexen, den Peptiden, führt" (H. Pringsheim).

Nun ist es freilich nicht erwiesen, daß Aminosäuren beim Aufbau
des Eiweißmoleküls durch Pilze im Sinne der Theorie von Emil Fischer
wirklich durch die Gruppe (— NH — CH — CO— ) verkuppelt werden.

I

Nach Abderhalden und Rona scheint die Eiweißbildung h&i Asper-
gillus niiier innerhalb gewisser Grenzen ganz unabhängig von der Art
der N-Quelle zu sein, da dieser Pilz sein Eiweiß in derselben Weise
aufbaut, wenn ihm KNO3, Glykokoll oder Glutaminsäure als N-
Quelle geboten wird. Sie nehmen daher an, daß der Pilz die ihm ge-
botenen Aminosäuren abbaut und dann vom NH.j ausgehend der
Eiweißaufbau beginnt. Demgegenüber ist Pringsheim geneigt, für
die Hefe „an eine Einverleibung der ungespaltenen Aminosäure-
restgruppe in ihr Eiweiß zu denken", und stützt sich dabei haupt-
sächlich darauf, daß „die Eignung der N-Quellen, welche ein gär-
kräftiges Plasma geben, vom Ammoniumion bis zum Aminosäurerest

72 W. Biedermann,

und besonders zum Pepton so auffallend steigt", daß man wohl „an eine
Einfügung der Aminosäurerestgruppe bei Aminosäure als N-Quelle und
mehrerer ungespaltener solcher gekuppelter Gruppen, welche sich im
Pepton finden müssen, bei Pepton als N-Quelle" denken muß.

Literatur.

Assimilation der chlorophyllfreien Pflanzen (p. 7 — 7S).
Dieses wie die folgenden Literaturverzeichnisse des botanischen Teiles beziehen sich
nur auf die benützten und im Text zitierten Quellen. Ich durfte von größerer Voll-
ständigkeit um so eher absehen, als die betreffende Literatur bereits in leicht zugäng-
lichen Werken tviederholt gesammelt ivurde. Ich nenne hier vor allem Lafat's Handbuch
der technischen Mykologie, Jena, G. Fischer, soivie Czapek, Biochemie der Pfla7izen,
Bd. 1 und 2, Jena, G. Fischer, 1905.

1. Abderhalden E., und Prlngsheim, H., Studien über die Spezifizität der pepto-

lytischen Fermente bei verschiedenen Pilzen. Ztschr. f. physiol. Chem., Bd. 59 (1909).

2. — und Rona, Die Zusammensetzung des ,,Eiweiß" von Aspergillus niger hei ver-

schiedenen N-Quellen. Ztschr. f. physiol. Chem., Dd. 46 (1905).

3. — und Teruxiclii, Kulturversuche mit Aspergillus niger auf einigen Aminosäuren und

Peptiden. Ztschr. f. physiol. Chem., Dd. 4? (1906), p. S94.

4. Atnpola, G., und TJipiani, Gaz. chim. ital. (1), Vol. 28 (1898), p. 4IO.
4a. Aftafi, Abhandl. d. Naturf. Ges. z. Halle, Dd. 21 (1897).

5. Beijerinck, J,, Ueber oligonitrophile 3Iikrohen. Ctbl. f. Dakt. (2), Dd. 7 (1901),

p. 561.

6. — Ueber Azotobakter. Ibid., Dd. 9 (1901).

7. — und van Beiden, Ueber eine farblose Dakterie, deren C-Nahrung aus der Luft

herrührt. Ctbl. f. Dakt. (2), Dd. 10 (1908), p. 33.

8. — Bakterien der Papilionaceen. Dot. Ztg., 1888, p. 725.

9. — Künstliche Infektion von Vicia Faba mit Dact. radicicola. Dot. Ztg., 1890, p. 84I.
9a. Beneche, W., Die zur Ernährung der Schimmelpilze notwendigen 3Ietalle. Pnngsh.

Jahrb., Dd. 28 (1895). - — Untersuchungen über den Dedarf der Dakterien an Mi-
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IL Emährungs- und Betriebsstoffweclisel (Dissimilation)
der chloropliyllfreien Pflanzen.

A. Allgemeines.

Ueberblickt man die im vorstehenden mitgeteilten, die Ernährungs-
verhältnisse der niederen Pilze und Bakterien betreffenden Tatsachen,
so ergibt sich unmittelbar, daß die ganze Fülle der durch sie ver-

76 W. Biedermann,

anlaßteu chemischen Prozesse unmöglich allein dem Aufbau ihrer
Körper Substanz dienen kann, sondern offenbar ganz wesentlich
der Gewinnung der nötigen Betriebsenergie. Diese beiden
Seiten des Stoffwechsels, die sich in der Hauptsache mit den Begriffen
Assimilation und Dissimilation decken, treten nirgends sonst
in solcher Klarheit und Schärfe hervor, wie bei den niederen Pilzen ;
sie liefern in dieser Beziehung geradezu klassische Beispiele. In der
bei weitem größten Zahl der Fälle sind die assimilatorischen und
dissimilatorischen Prozesse so innig miteinander verbunden, daß es
kaum gelingt, sie auseinander zuhalten, zumal beiderlei Vorgänge
gleichzeitig nebeneinander her laufen und vielfach ohne scharfe Grenze
ineinander übergehen. In unzähligen Fällen finden Zersetzungen
statt (es wird „dissimiliert") zum Zwecke der Assimilation.

Wenn bei Tieren bei völliger Nahrungsentziehung gewisse Organe
auf Kosten anderer ernährt und in ihrem Bestände erhalten werden,
w^enn beim wandernden, hungernden Lachs die Eierstöcke auf Kosten
einschmelzender Muskeln wachsen oder bei keimenden Pflanzen Re-
servestoffe, wie Stärke, Fett und Eiweiß, zersetzt und verflüssigt werden,
um der Assimilation seitens des wachsenden Keimlings zu dienen, so
sehen wir hier ein so inniges Ineinandergreifen assimilatorischer und
dissimilatorischer Vorgänge, daß eine getrennte Behandlung kaum
möglich erscheint. Sicher wird man den Abbau der Eiweißkörper als
Dissimilation bezeichnen müssen, doch handelt es sich dabei gewiß
nicht immer um die Gewinnung von Betriebsenergie, sondern, wie die
angeführten Beispiele lehren, vielfach um Gewinnung von Baumaterial,
und im Grunde sehen wir die Dissimilation fast immer auch im Dienste
der Assimilation stehen, da ja organische Substanzen, um als C- oder
N-Quelle ausgenützt werden zu können, vorher in der Regel einer mehr
oder weniger weitgehenden Spaltung unterworfen werden müssen.

Eine lebendige Substanz ist daher als solche nicht bloß dadurch
charakterisiert, daß sie „assimiliert'', sondern ebenso sehr durch den
beständigen Zerfall, die Dissimilation ihrer Bestandteile, und gerade
die niederen Pilze liefern zahllose Beispiele dafür, daß von den ge-
botenen Nährstoffen nur ein verschwindend kleiner Bruchteil assimiliert,
d. h. für die Zwecke des Wachstums und der Vermehrung (als Bau-
material) verwendet wird; die Hauptmasse der „Nahrung" wird viel-
mehr nur zersetzt, um dauernd Energie für die lebende Tätigkeit zu
gewinnen. „Ohne die notwendige Betriebsenergie kommt
das Getriebe des Lebens ebensogut zum Stillstand, wie
die Maschine, unter der das Feuer erlischt" (Pfeffer).

Dies gilt in gleicher Weise für pflanzliche wie tierische Organismen,
wenngleich bei den letzteren, wie bei vielen niederen Pilzen, die Ge-
winnung von Betriebsenergie in den Vordergrund der Erscheinungen
tritt und assimilatorische Prozesse nur insoweit in Betracht kommen,
als es sich nach Abschluß des Wachstums im wesentlichen um Wieder-
ersatz der durch Dissimilation bedingten Verluste handelt. Da diese
letzteren bei den höheren (grünen) Pflanzen minimal sind und da
dieselben durch den Besitz des Chlorophylls außerdem in den Stand
gesetzt sind, die mächtige Energiequelle des Sonnenlichtes für die
Assimilation des Kohlenstoffes und die Synthese organischer Substanz
auszunützen, so treten begreiflicherweise chemische Dissimilations-
prozesse bei ihnen mehr in den Hintergrund. Nur während der ersten
Entwicklung (Keimung) liegen die Dinge etwas anders, und in der

Die Aufnahme, Vei-arbeitung und Assimilation der Nahrung. 77

Tat ergeben sich hier zahlreiche Berührungspunkte mit dem tierischen
Stoffwechsel, sowie mit dem der niederen Pilze, da es sich in dieser
Phase des Lebens auch bei den grünen Pflanzen um organische
Ernährung durch bereits vorhandene Eiweißkörper, Kohlehydrate und
Fette handelt, die, durch Zersetzung (Dissimilation) mobil gemacht,
in erster Linie dem Aufbau und der Bildung lebendiger Substanz
dienen. Wenn später mit der Entwicklung des Chloroi)h.yllapparates
die PHanze sich die zur Eiweißsynthese nötigen Kohlehydrate aus COo
und H2O (Zucker, Stärke) selbst erzeugt, so ist damit, wie Pfeffer
(vgl. p. 74, Nr. 86a) treffend bemerkt, „in ernährungsphysiologischer
Hinsicht nur ein besonderer Modus der Einführung und des Gewinnes
organischer Nahrung gegeben. In der Verwendung und Bedeutung
der Nahrung aber besteht kein prinzipieller Unterschied zwischen
chlorophyllführenden und chlorophyllfreien Vegetabilien und ebenso
nicht zwischen Pflanzen und Tieren." Pfeffer verurteilt es mit
Recht aufs schärfste, v^enn, wie es namentlich bei Zoologen ziem-
lich allgemein üblich zu sein scheint, immer wieder von einem
prinzipiellen Gegensatz zwischen Pflanzen und Tieren gesprochen
wird. Es handelt sich hier um eine für die Entwicklung und den
Fortschritt der Ernährungsphysiologie verhängnisvolle „Begriffsver-
wirrung hinsichtlich des Gewinnes und der Verwertung der Nahrung
im Stoffw^echsel, welcher letztere dem Wesen der Sache nach in beiden
Reichen in gleichem Sinne und in gleicher Bedeutung tätig und not-
wendig ist. Auch ist ja das große Heer chlorophyllfreier Pflanzen in
gleicher Weise wie die Tiere auf den Bezug organischer Nahrung von
außen angewiesen, in den grünen Pflanzen aber spielt sich ebenso und
ununterbrochen der aufbauende und betreibende Stoffwechsel ab, während
mit dem besonderen Apparat eine neue, nur auf Einfuhr und Gewinn
organischer Nahrung berechnete Tätigkeit hinzukommt" (Pfeffer).
Es ergibt sich aus den vorstehenden Betrachtungen ohne weiteres,
daß eine Substanz, welche bestimmt ist, als solche an dem Aufbau
des lebendigen Plasmas teilzunehmen, ebensowohl durch Synthese
aus einfacheren Verbindungen oder wohl auch Elementen, wie durch
Spaltung (Abbau) komjdizierterer Atomkomplexe entstehen kann,
wobei ja selbstverständlich die Bildung von Eiweißstoffen, als der
kompliziertesten bekannten Moleküle, unter allen Umständen ein
synthetischer Prozeß zugrunde liegt. Dies schließt aber natür-
lich in keiner Weise aus, daß auch hier der Neuentstehung oder
Neuformung solcher in unendlicher Mannigfaltigkeit vorhandenen und
sozusagen für jede einzelne Zelle verschiedenen Stoffe die mannig-
faltigsten Spaltungsvorgänge vorausgehen. Auch fertige Eiweiß-
körper werden nicht einfach als solche „assimiliert", fremdes Plasma
wird nicht sofort zum Bestandteil einer Zelle, die es (als Nahrung)
aufgenommen hat. Fleisch nicht ohne weiteres zu Fleisch, sondern
erst nach mannigfachen Umformungen, und mehr oder weniger voll-
ständiger Aufspaltung in einfachere Bruchstücke (vor allem Amino-
säuren). Dieselben Bruchstücke des Eiweißmoleküls aber, welche hier
von selten einer keimenden Pflanze durch Abbau, also auf analyti-
schem Wege entstehen, w^erden in unzähhgen anderen Fällen durch
Synthese gebildet (grüne Pflanzen, viele niedere Pilze). Es gibt
also, wie sich Pfeffer ausdrückt, „sowohl eine durch Synthese, als
auch eine durch Abbau (Analyse) erzielte Assimilation resp. Dis-
similation, und in einem entsprechenden Sinne kann, man von pro-

78 W. BiBDBEMANN,

gressiver und regressiver chemischer Metamorphose sprechen". Es
decken sich in keiner Weise die physiologischen Be-
griffe Assimilation und Dissimilation mit den che-
mischen Begriffen der Synthese und des Abbaues.

Wenden wir uns nach diesen allgemeinen Erörterungen wieder den
Ernährungsverhältnissen niederer Pilze zu, die bisher nur mit Rück-
sicht auf die Assimilation, die Gewinnung von Baustoffen, betrachtet
wurden, so drängt sich bei einer auch nur flüchtigen Uebersicht so-
fort die Tatsache auf, daß von den zur Verfügung stehenden organischen
oder anorganischen Nährstoffen in sehr vielen Fällen so große Mengen
der Zersetzung (Spaltung) verfallen, daß demgegenüber der Gewinn
an organisierter Substanz durch die wachsenden und sich vermehrenden
Organismen kaum in Betracht kommt. Bemerkenswerterweise tritt
dies besonders deutlich gerade bei den in gewissem Sinne einfachsten
Lebensformen hervor, die sich entweder rein anorganisch zu ernähren
vermögen oder in ihren Ansprüchen an organische Substanzen doch
sehr bescheiden sind. Winogradsky verdanken wir genaue Quantitäts-
bestimmungen des von nitritbildenden Bakterien assimilierten
Kohlenstoffes und des gleichzeitig oxydierten Ammoniakstickstoffes.
Für die Zuchten ergaben sich nachstehende Zahlen :

Oxydierter N 722,0 mg

506,1 mg

928,3 mg

815,4 mg

Assimilierter C 19,7 „

15,2 „

26,4 „

22,4 „

Verhältnis (N : C) 36,6

33,3

35,2

36,4

Wie man sieht, besteht zwischen den Werten des assimilierten
C und denen des oxydierten N ein annähernd konstantes
Verhältnis, und es entsprechen einem Teil des ersteren
nicht weniger als im Mittel 35,4 Teile oxydierten Stick-
stoffes oder 96 Teile salpetriger Säure. Es bedarf nicht
der Erwähnung, daß dieser ganze Vorgang in der Hauptsache nicht
sowohl der Gewinnung des zur Bildung lebendiger Substanz erforder-
lichen N als vielmehr der Nutzbarmachung des C der COo resp. der
Karbonate dient. Wie bei den grünen Pflanzen die Zerlegung der
CO2 und der Aufbau organischer Substanz (Zucker, Stärke) nur
durch Vermitlelung strahlender Energie möglich erscheint, so bildet
im vorliegenden Falle, wo sich ganz ähnliche synthetische Prozesse
unabhängig vom Lichte vollziehen, die Ammoniakoxydation, die
einzige chemische Energiequelle, welche die Nitritbildner benützen
können , während die Oxydation von Nitriten zu Nitraten bei den
Nitratbildnern die gleiche Rolle spielt. Mit Rücksicht auf die be-
treibenden Energiemittel handelt es sich also bei der C-Assimilation
der Chlorophyllpflanzen um eine Photosynthese, bei jener der
nitrifizierenden Bakterien um eine Ch emosy n these. Auch der
Bac. pantoirophus vermag, wie gezeigt wurde, COg zu assimilieren,
die chemische Energie wird aber in diesem Falle durch Oxydation
von Wasserstoff geliefert. In dem Bac. methanicus (Söhngen) lernten
wir schon ein Bakterium kennen, welches imstande ist, sich die
nötige Betriebsenergie zur Synthese organischer Substanz durch
Oxydation von Sumpfgas (Methan, CH4) zu COo und HgO zu ge-
winnen, während der Bac. oligo-carbophilus CO zu CO2 oxydiert.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 79

B. Gärung anorganischer Substanzen. Die Schwefelbakterien.

(Literatur volLstüiiJig in Lujars Handh. d. tcchn. Mykoloyie, Bd. ä, Artikel ,, Schwefel-
bakterien", p. 222.)

Ein in vieler Beziehung besonders interessantes und lehrreiches
Beispiel liefern die Schwefelbakterien, deren merkwürdige
physiologische Eigenschaften ebenfalls Winogradsky zuerst aufgeklärt
hat. Wie man schon länger weiß, kommen in Sümpfen, besonders
aber in Schwefelquellen verschiedene, teils farblose, teils rote niederste
Organismen vor, welche sich dadurch auszeichnen, daß sie, wie
Gramer schon im Jahre 1870 zeigte, in ihrem Plasmakörper unter
ganz normalen Verhältnissen dunkle, stark lichtbrechende Tröpfchen
ausscheiden, die sich als amorpher flüssiger Schwefel erweisen. Ihr
Gedeihen und Wachsen ist an das Vorhandensein von freiem HgS
geknüpft, welches Gas für alle anderen Pflanzen und Tiere eminent
giftig ist. Die Bildung dieses Gases und die Vermehrung der S-Bak-
terien verläuft besonders lebhaft, wenn das Wasser an Sulfaten
(Gips) reich ist. So erklärt sich auch das massenhafte Auftreten von
S-Bakterien im Meerwasser, wenn in demselben reichlich pflanz-
liche oder tierische Ueberreste angehäuft sind. Die farblosen Arten
gehören zu den Gattungen Becigiaioa und Tliiothrix, welche letztere sich
von den Beggiatoen durch ihre Unbeweglichkeit unterscheiden. In
beiden Fällen handelt es sich um gegliederte Fäden, deren Länge bei
Beqgiatoa mehr als 1 cm erreichen kann. Die Länge der einzelnen
Teilstücke beträgt 2,9 — 8,5 i-i.

Es gehört zu dieser Gattung auch der größte zu den Schizo-
myceten gerechnete Organismus, die zuerst von Cohn beschriebene
Beqg. mirahilis, deren Fäden eine Dicke bis zu 45 ,« aufweisen,
während die Länge der einzelnen Glieder etwa die Hälfte beträgt.
Innerhalb einer deutlichen Membran läßt sich hier ein plasmatischer
Wandbelag unterscheiden, von dem ausgehend dünne Plasmalamellen
das Innere der Zelle durchsetzen. Große, stark lichtbrechende Schwefel-
körner sind in unregelmäßiger Anzahl sowohl dem wandständigen Proto-
plasma, als auch den inneren Platten eingebettet, oft in solcher Menge,
daß dadurch das Bild der Zelle ein undeutliches wird.

Bei den Arten der Gattung Tliiothrix beträgt die Gliederlänge
der Fäden 4 — 15 //, und werden dieselben hauptsächlich nach der
verschiedenen, immer sehr geringen Dicke bestimmt. Außerdem gibt
es aber auch nicht-fädige einzellige S-Bakterien, die im ganzen
noch wenig erforscht sind.

Alle S-Bakterien sind streng aerob, d. h. an das Vor-
handensein freien Sauerstoffes gebunden. Da in jeder Flüssigkeit, die
HcjS gelöst enthält, nur in die obersten Schichten einzudringen
vermag, indem er direkt den HgS oxydiert, so halten sich die frei-
beweglichen Beggiatoa-Yädeü in der Regel auch stets in der Grenz-
schicht zwischen Lösung und Luft auf.

In bezug auf das ernährungsphysiologische Verhalten ist es nun
vor allem bemerkenswert, daß alle S-Bakterien nur dann üppig
gedeihen und, was immer ein sicheres Zeichen dafür ist, reichlich
Schwefel in ihrem Plasma abscheiden, wenn sie in HgS- haltigem
Wasser leben, während andererseits die S- Tröpfchen rasch ver-

80 W. Biedermann,

schwinden und schließlich die Zellen selbst zugrunde gehen, wenn
der HgS in dem umgebenden Medium fehlt. Bringt man solche
S-freie Fäden in eine HgS-Atmosphäre, so findet man die Zellen
schon nach 3 — 5 Stunden mit feinsten S-Tröpfchen dicht erfüllt, und
nach 24 Stunden sind dieselben P'äden mit großen S-Tröpfchen voll-
gestopft, die sich nach dem Absterben der Zellen in der Regel zu
wohlentwickelten S-Kristallen umbilden, welche dann den Fäden oft
seitlich ansitzen. Beim Erwärmen in Wasser auf 70^ C fließen die
kleinen Tröpfchen jeder Zelle zu einem einzigen größeren zusammen.
IIoppe-Seyler hat zuerst mit aller Bestimmtheit die Meinung ver-
treten, daß es sich bei dem Auftreten von S in den S-Bakterien um
Oxydation von HoS handle, und in der Folge hat hierfür Wino-
GRADSKY überzeugende Beweise geliefert, indem er durch direkte
Versuche und Beobachtungen zeigte, daß die S-Bakterien den
HoS nicht erzeugen, wie es seinerzeit Cohn und Lothar Meyer
glaubten, sondern verbrauchen. Der Umstand, daß S-Bakterien
unter Umständen in su Ifat- reichen Wässern vorkommen, wo es
keine Spur von H2S nachzuweisen gelingt, erklärt sich leicht da-
durch, daß in solchen Fällen andere Bakterien vorkommen,
welche zu den S-Bakterien in einem ähnlichen Ver-
hältnis stehen, wie die denitrifi zierenden Bakterien zu
den nitrifizier enden, indem sie gelöste Sulfate redu-
zieren und so zur HoS-Entwicklung Anlaß geben, der dann von
den S-Bakterien oxydiert wird ^).

Die Oxydation bleibt nicht bei der Bildung von S aus H2S
stehen, sondern sie schreitet weiter vor zur Entstehung von H2SÖ4.
wobei eine große Menge von Energie frei wird. Der
ganze Vorgang läßt sich durch folgende zwei Gleichungen ausdrücken :

1) H^S + = H2O + S + 62 Kai.

2) S + 3 4- H2O = H2SO4 + 141 Kai. (Jensen, 95).

Ersterenfalls liefert die Oxydation der wässerigen Lösung von
H2S zu S 62 Kalorien, während die weitere Oxydation zu H2SO4
141 Kalorien verfügbar macht. Die H2SO4 wird durch die vor-
handenen Karbonate, besonders Ca(HC03)2 alsbald neutralisiert und
in Form von Sulfaten ausgeschieden. Die Mengen von H2S, die ver-
braucht werden, sind sehr bedeutend. Unter günstigen Umständen
kann der S bis zu 95 Proz. des Gesamtgewichtes eines Beggiaton-
Fadens ausmachen. Wird diese ganze Schwefelmenge in 24—48 Stunden
aufgebraucht, so kann das Plasma eines Fadens täglich 2— 4mal und
mehr sein Gewicht an S verbrauchen. Es liegt auf der Hand, daß
dieser massenhafte Schwefelverbrauch nicht als ein assimilatorischer
Vorgang aufgefaßt werden kann, sondern daß seine Verbrennung ganz
wie die des NH^ resp. der Nitrite bei den nitrifizierenden Bakterien
in erster Linie, und man kann im vorliegenden Falle wohl sagen, so

1) Diese Eigenschaft kommt den Vibrionen Microspira desulfuricans,
Vibrio hydrostdfureus und Microspira aestuarii zu. Erstere ist eine ausgeprägte
Süßwasserforni, letztere eine ausgeprägte Salzwasserforra. „Da diese Bakterien ziem-
lich luftscheu sind, kann hier der Grund der Reduktion nicht das 0-Bedürfnis,
sondern muß ausschließlich das Energiebedürfnis sein. Nach Beijerinck ist denn
auch das Vorhandensein leicht oxydabler organischer Substanzen eine notwendige
Bedingung für das Zustandekommen der Desulfuration" (Jensen).

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 81

gut wie ausschließlich, dem Betriebsstoffwechsel dient, wenn
auch freilich die Assimilation den wesentlichsten Vorteil davon hat,
indem jene Oxydationsprozesse, die zum synthetischen Aufbau der
notwendigen organischen Substanzen erforderliche Energie bereit
stellen.

Das Material, aus welchem die S-Bakterien ihre Leibessubstanz
aufbauen, scheint, wie bei den nitritizierenden, rein anorganisch
zu sein. Dafür spricht schon der Umstand, daß, abgesehen vom
SHg-Gehalt, jede andere sonst zu Bakterienkulturen benutzte „Nähr-
lösung" sich weniger geeignet erweist, als reines, an organischen
Substanzen außerordentlich armes Brunnenwasser. Auch in den
natürlichen Schwefelwässern, in welchen Beggiatoa und Thiothrix auf
das üppigste gedeihen, finden sich höchstens Spuren organischer
Substanzen, und erweisen sich dieselben als ganz ungenügend, andere
Bakterien zu ernähren. ,, Kultiviert man Beggiatoa in einer Lösung von
0,5 Proz. Pepton und 1 Proz. Zucker, so wimmelt schon nach 15—20
Stunden die Kultur von Bakterien; die Beggiatoen aber zerfallen
in kleine Stücke und verschwinden bald ganz. Das gleiche zeigte
siclf bei Anwendung von Nährlösungen aus Zucker und Ammonnitrat,
Zucker und Ammontartrat, Asparagin, Asparagin und Ammontartrat,
Nährgelatine" (Lafars Handbuch, 1. c). Nach Molisch scheint es
dagegen festgestellt zu sein, daß die roten Schwefelbakterien Kohlen-
säure nicht assimilieren können. Der Farbstoff spielt gleichwohl eine
Rolle bei der Ernährung dieser Organismen, indem sie allen anderen
Bakterien entgegengesetzt am besten im direkten Sonnenlicht gedeihen.

Da die S-Bakterien HgS und benötigen, also zwei Gase,
die sich wegen der unmittelbaren oxydierenden Wirkung des letzteren
gegenseitig ausschließen, so gelingt es nur schwer, sie in Reinzucht
zum Wachstum zu bringen. Immer entwickeln sie sich aus diesem
Grunde in einiger Entfernung unter der mit der Luft in Berührung
stehenden Oberfläche des Wassers, wo der 0-Gehalt wie auch der
Gehalt an H2S vermindert erscheint. Außer den genannten S-Bak-
terien sind noch eine Reihe anderer Formen bekannt geworden,
deren Oxydationsvermögen geringer ist. So beschrieb Beijerinck
ein Kurzstäbchen (Thiobacillus thioparus), welches H2S nur zu S
oxydiert und die CO2 der Luft als C-Quelle benützt. Ferner gibt es
Formen , welche Thiosulfate zu Tetrat hion säure und
H2SO4 unter Abscheidung von S oxydieren (Thionsäurebakterien
Omeliansky) und auf diese Weise ihre Betriebsenergie gewinnen.
Es handelt sich dabei um kleine lebhaft bewegliche Bakterien, die in
ihrem Inneren keinen S abscheiden und bei freiem Zutritt von COg
und oder in Anwesenheit von Karbonaten in einer rein mineralischen
Nährlösung, welche

0,1 — 1 Proz. unterschwefligsaures Natron
(Natriumthiosulfat Na-.SoOg)
3 „ NaCf

0,25 „ MgCl2

0,1 „ KNO3

0,5 „ Na^HPO^

mit etwas Mg-Karbonat enthält, vortrefflich gedeihen. Sie lassen sich
auch ohne Schwierigkeit auf Agarplatten reinzüchten.

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. l. 6

82 W. Biedermann,

„Als Energiequelle, welche einige farblose Bakterien zur Zer-
legung der CO2 im Dunkeln benutzen können, muß nach Beijerinck
(Lafars Handb., III, p. 241) auch die Oxydation des elementaren,
festen Schwefels zu H2SO4 bei gleichzeitiger Denitrifikation aufgezählt
werden. Die von ihm isolierte Art, welche diesen komplizierten Vor-
gang hervorrufen kann, ist ein sehr bewegliches Kurzstäbchen {Thio-
hacülus denitrißcansy^ (Omeliansky, ibid.).

Die vorstehend besprochenen Bakterienformeu sind sehr geeignet,
die nahen Beziehungen erkennen zu lassen, welche zwischen As-
similation und Atmung bestehen, durch welche letztere nach
den herrschenden Vorstellungen in erster Linie die im Betriebsstoff-
wechsel erforderliche Energie frei gemacht werden soll, indem C-haltige
organische Bestandteile des Tier- oder Pflanzenkörpers unter Bildung
von CO2 und H.^O oxydiert (verbrannt) werden. Tatsache ist, daß in der
ungeheuren Mehrzahl der Fälle die beständige Zufuhr von elementarem
Sauerstoff für die Erhaltung des Lebens von Pflanzen und Tieren
unbedingt erforderlich ist, und daß bei 0-Mangel der Tod früher oder
später unausbleiblich eintritt. Als Tatsache darf es auch gelten, daß
organische Verbindungen in der Regel das Substrat oxydativer Pro-
zesse bilden, als deren Endprodukte CO2 und 11,0 ausgeschieden
werden. Doch scheint es höchst fraglich, ob diese Vorgänge wirk-
lich die wesentlichste und wichtigste Quelle der innerhalb des leben-
den Organismus entwickelten Energiemengen darstellen. Viel mehr
Wahrscheinlichkeit hat meiner Meinung nach die schon von C. Voit
vertretene Anschauung, daß Spaltungsprozesse uicht-oxy-
dativer Natur primär beteiligt sind, und „erst die hierbei auf-
tretenden intermediären Stoffwechselprodukte der Oxydation durch
den aufgenommeneu verfallen" (Winterstein, 179).

Die mitgeteilten Erfahrungen über die Ernährungsverhältnisse
niederer Pilze sind nun in mehrfacher Hinsicht geeignet, Licht über
diese Fragen zu verbreiten und unsere Anschauungen über das
Wesen der Atmung in wichtigen Punkten aufzuklären und be-
stimmter zu gestalten. Zunächst ergibt sich in ganz unzweideutiger
Weise, daß Betriebsenergie nicht allein durch Oxydation
von C- Verbindungen gewonnen werden kann, sondern
ebensogut durch „Verbrennung" anorganischer Sub-
stanzen. Außer der gewöhnlichen „organischen Atmung" gibt
es also auch eine „anorganische Atmung". Während die nitri-
fi zieren den Bakterien Ammoniak oder Nitrit „veratmen", ge-
winnen die S-Bakterien die zur Synthese organischer Substanz für
den Aufbau ihres Körpers erforderliche Energie durch Oxydation von
H2S oder von Thiosulfaten zu H2SO4, und ebenso verbrennt der
jBac. pantotropJms zum Zwecke der C02-Assimilation freien Wasser-
stoff zu 11,0, wie endlich der Bac. meihanicus CH4 (Methan) zu CO2
und HoO, der Bac. obligocarbophilus sogar CO zu CO, oxydiert, um
die für das Leben nötige Energie zu gewinnen.

Wie man sieht, stehen diese Vorgänge allerwärts in innigster
Beziehung zur Ernährung (Assimilation) der betreffenden Organismen,
indem sie die Bildung lebendiger Substanz nicht nur dadurch bedingen
und ermöglichen, daß sie für deren Aufbau liefern, sondern auch
die Gewinnung des Kohlenstoffes vermitteln. Bei dieser „Verkoppelung"
der Atmungsvorgänge mit aufbauenden heben die veratmeten Stoffe

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 83

die zu assimilierenden unter Verminderung ihrer freien Energie auf
höheres chemisches Niveau (Benecke, Lafars Plandb., Bd. 1), Ganz
besonders lehrreich werden aber die erwähnten Fälle dadurch, daß un-
geachtet der innigen Verkettung zwischen Assimilation und Energie-
gewinnung Bau- und Betriebsstoffwechsel sich hier doch so scharf aus-
einanderhalten lassen, wie sonst in keinem anderen Falle; denn es
handelt sich ja nicht um Oxydation von Bestandteilen der lebenden
Körpersubstanz selbst oder von Zerfallsprodukten derselben, wie bei
fast allen höheren Organismen, sondern um Verbrennung von Stoffen,
welche als solche weder Körperbestandteile waren noch auch jemals
werden ^). so wenig wie die verbrennenden und dadurch Energie liefern-
den Kohlen Bestandteile einer Dampfmaschine genannt werden können.

Will man mit Pfeffer alle diejenigen Vorgänge, bei welchen im
Stoffwechsel „ausgedehnte Umwandlungen derart vollführt werden,
daß ein großer Teil des dargebotenen Stoffes durch Vermittelung und
im Dienste der Lebenstätigkeit des Organismus in anderweitige Pro-
dukte verwandelt wird", als „Gärungen" bezeichnen, so haben wir
es in den genannten Fällen mit typischen Beispielen reiner „Oxy-
dationsgärungen" zu tun.

Ihnen lassen sich nicht minder charakteristische Fälle von „Re-
duktion sgärun gen" gegenüberstellen, wie sie beispielsweise die
denitrifi zierenden Bakterien liefern, von welchen die einen
Nitrate nur zu Nitriten, die anderen diese weiter bis zur Abspal-
tung freien Stickstoffes reduzieren. Man hat den ersteren Vorgang
als „un echte Den itrifikation" der „echten" gegenübergestellt,
bei welcher N oft in solchen Massen frei wird, daß lebhaftes Auf-
schäumen eintritt. Entsprechend dem Umstände, daß diese Reduktions-
prozesse einen bedeutenden Arbeitsaufwand erfordern , wird hier
chemische Energie durch Spaltung komplizierter organischer
Moleküle freigemacht, und es sind demgemäß die Denitrifikations-
bakterien durchaus auf das Vorhandensein assimilierbarer organischer
Stoffe angewiesen.

Aber nicht nur in bezug auf diesen Punkt, sondern auch noch
hinsichtlich eines zweiten nicht minder wichtigen unterscheiden sich
diese Bakterien von den nitrifizierenden , indem sie auch bei
völliger Abwesenheit von elementarem zu wachsen
vermögen, ja, wie es scheint, ihre salpeterzerstörende Wirksamkeit
gerade dann am lebhaftesten entfalten. Auf alle Fälle erscheint das
anaerobe Leben aber geknüpft an das Vorhandensein von Nitraten
resp. Nitriten, durch deren Reduktion der nötige Sauerstoff verfügbar ge-
macht wird. Es würde sich demnach um einen typischen Fall von
„anorganisch -intramolekularer Atmung" handeln. Für
diese Auffassung scheint auch der Umstand zu sprechen, daß nach
der Angabe vieler Beobachter bei Zufuhr von (Luft) der Deni-
trifikationsprozeß gehemmt wird. „In anaeroben Zuchten mit Bouil-
lon ohne Salpeter zeigten 3 von Jensen untersuchte denitrifizie-

1) Es muß allerdings ausdrücklicli hervorgehoben werden, daß es zurzeit nicht
als ganz sicher festgestellt gelten kann, ob nicht diese Organismen mit „anorganischer
Atmung" doch auch COg in ganz geringer Menge produzieren, was auf Verbrennung
oder Spaltung auch organischer Substanzen schließen ließe. Jedenfalls konnte CO,-
Produktion bisher bei Nitro- und S-Bakterien nicht nachgewiesen werden.

6*

84 W. Biedermann,

rende Bakterien kein Wachstum. Wurde jedoch Salpeter zuge-
fügt, so konnten sie sich sehr gut entwickeln, wobei aller Salpeter
nach 40—50 Stunden zerstört war. Hingegen wirkte das Durchleiten
von Luft so sehr verzögernd auf die Denitrifikation, daß die Salpeter-
reaktion nach 8 Tagen noch deutlich war, während dieselben Bakterien
in Zuchten ohne Lüftung schon in 2 Tagen die gleiche Menge Salpeter
zerstören konnten" (Lafars Handb., III, p. 185). Wie man sieht, sind
die Lebensbedingungen der denitrifizierenden Bakterien jenen der nitri-
fizierenden direkt entgegengesetzt, und das gleiche gilt im Vergleich
zu den HgS oxydierenden Organismen von gewissen, ebenfalls
anaeroben Bakterienformen, welche Sulfate reduzieren. Beije-
RiNCK (Lafars Handb., III, p. 218) gelang es, unter Luftabschluß aus
Graben wasser ein Spirillum {Sp. Microspira desulfuricans) in Rein-
zucht zu gewinnen, welches Sulfat energisch zu H2S redu-
ziert. Er benützte Gelatine oder Agargallerte unter Zusatz von
Na-^COa, Sulfaten (Gips, MgSO^ oder MoHRSches Salz) und Spuren
organischer Substanzen (Asparagin, Malzwürze oder Natriummalat).
Diese letzteren, welche durch die Bakterien mit Hilfe des aus Sulfat
gewonnenen oxydiert werden, sind, wie bei den denitrifizierenden
Bakterien, unentbehrlich, um die zur Reduktion der H,S04 erforder-
lichen Energiemengen zu liefern. „Es stellte sich bei den Versuchen
mit Reinzuchten von Sp. desulfuricans heraus, daß dieses leicht eine
höhere Konzentration der organischen Stoffe erträgt, als man aus den
Befunden an Rohzuchten hatte vermuten können: so wurde z. B. in
2-proz. Laktat eine sehr starke HaS-Bildung verursacht, und selbst in
Fleischwasser fand durch Reinzuchten kräftige Sulfatreduktion statt."
Auch aus dem HaS-reichen W^asser der holländischen Watten ist eine
ganz ähnliche Form (Microsp. aestuarii) durch van Delden bekannt
geworden, deren Reinzucht unter gleichen Bedingungen, aber mit
einem Zusatz von 3 Proz. Kochsalz gelingt. In einer Flüssigkeit,
welche außer Natriumlaktat keine andere organische Nahrung enthält,
findet die Umsetzung nach van Delden wahrscheinlich nach folgen-
dem Schema statt:
2C3H503Na + 3MgS04 = 3MgC03 + Na2C03+2C02+2H20+3H2S.

Auch von Hefe Zellen ist es bekannt, daß sie im anaeroben
Leben anorganische 0-Verbindungen zu reduzieren imstande sind.
Aus Sulfaten, Thiosulfat und Na-Sulfit entsteht, wie durch jene Bak-
terien, HgS. Aber auch jodsaure Salze werden zu Jodiden und Kalium-
permanganat zu Manganoxydulsalz reduziert. Dagegen werden Nitrite
und Nitrate nicht angegriffen (Czapek, 50).

Bei den denitrifizierenden wie bei den desulfurierenden fakultativ
anaeroben Bakterien beginnt offenbar die Kette der an der Ernährung
und am Stoffwechsel beteiligten Prozesse mit der Spaltung der zur
Verfügung stehenden organischen Substanz, wodurch die bei anaerobem
Leben durchaus nötige Reduktion von Nitrat resp. Sulfat erst ermög-
licht wird. Der so gewonnene Sauerstoff vermittelt dann schließlich
die Oxydation organischer Spaltungsprodukte unter CO 2 -Bildung;
steht freier O zur Verfügung, so entfällt die Reduktion als Mittelglied,
und das Leben spielt sich dann in gleicher Weise ab, wie bei anderen
aeroben Formen.

Wie man sieht, sind sowohl bei den nitrifizierenden und S-Bak-
terien wie bei den eben betrachteten reduzierenden Organismen die

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 85

anorganischen Nährstoffe — ich stehe nicht an, mit Bunge sowohl
die am Aufbau der Körpersubstanz direkt beteiligten Stoffe wie auch
jene, welche fast oder ganz ausschließlich als „Kraftquellen" fungieren,
als „Nährstoffe'' zu bezeichnen — an der „Assimilation'' beteiligt,
und es ist im gegebenen Falle ihre Zufuhr ebenso unentbehrlich, wie
die der „Baustoffe" im engeren Sinne des Wortes. Teilweise sind
sie übrigens auch direkt als solche anzusprechen, denn es kann keinem
Zweifel unterworfen sein, daß beispielsweise die nitrifizierenden Bak-
terien ihren N-Bedarf aus dem Oxydationsmaterial (Ammoniak, Nitrit)
decken. Während aber bei den genannten, durch Bakterien ver-
mittelten Oxydationen anorganischer Stoffe die biologische Be-
deutung des Vorganges in der Gewinnung von Betriebsenergie
zum Zwecke der Synthese organischer Baustoffe zu erblicken ist, sind
jene Reduktionen mit einem Energieverbrauch notwendig ver-
bunden, sie setzen Betriebsenergie voraus und dienen der Assimilation
nur indirekt, indem sie den unentbehrlichen liefern. Der an-
aerobe Betrieb ist sozusagen kostspieliger, er erfordert
unter allen Umständen reichere Mittel in Form guter organischer
Kraftquellen, Das aerobe Leben kann dagegen, wie jene Beispiele
rein anorganischer Ernährung zeigen, unter Umständen sehr billig
bestritten werden.

C. Gärung organischer Substanzen und ihre Beziehungen
zur Assimilation und zum Betriebsstoffwechsel.

Die Betrachtung der verhältnismäßig einfachen Fälle von Oxy-
dations- und Spaltungsgärungen anorganischer Stoffe führt un-
mittelbar zu einem Vergleich derselben mit jenen in größter Mannig-
faltigkeit in der Natur vorkommenden, durch niedere Pilze veranlaßten
„Gärungen" im engeren Sinne des Wortes, deren Substrat mehr
oder weniger komplizierte organische Moleküle bilden. Man könnte
leicht, wenn man nur jene berücksichtigt, zu der Vorstellung kommen,
daß zwischen aerobem und anaerobem Leben, zwischen der Energie-
gewinnung durch Oxydation und der durch Spaltung ein unüberbrück-
barer Gegensatz besteht. Doch lehrt eine vergleichende Betrachtung
der Ernährungsverhältnisse niederer Pilze, daß dies keineswegs der
Fall ist. Ganz abgesehen davon, daß in vielen Fällen ein und der-
selbe Organismus freien ebensowohl wie abgespaltenen für die
Zwecke seiner Ernährung nutzbar zu machen imstande ist, sehen
wir Sp alt ungs Prozesse oft auch dann in den Vorder-
grund der Erscheinungen treten, wenn dem elemen-
taren unbehinderter Zutritt gestattet ist, ja es er-
scheint fraglich, ob nicht in allen Fällen die Gewinnung
der nötigen Betriebsenergie primär durch Spaltungs-
prozesse vermittelt wird, während Oxydationen erst in
zweiter Linie beteiligt sind. Für viele der nun zu betrach-
tenden „Gärungen" darf dies als sicher erwiesen gelten. Man wird
es daher nicht für ungerechtfertigt halten, wenn diese für die Er-
nährungsphysiologie so wichtigen Erscheinungen hier eingehendere
Berücksichtigung finden; sie bilden meiner Ansicht nach die unerläß-
liche Grundlage für jeden weiteren Fortschritt auf diesem Gebiete.

86 W. Biedermann,

Von der besonderen Bedeutung, welche den Hexosen und unter
diesen wieder speziell dem Traubenzucker als Nährstoff (C-Quelle)
für die meisten niederen Pilze zukommt, war früher schon ausführlich
die Rede. Hier soll nur noch besonders darauf hingewiesen werden,
daß diese Kohlehydrate auch als Energiequelle die bei weitem
wichtigste Rolle spielen, wie die zahlreichen Fälle von „Zuckerver-
gärung" durch Hefe- und Schimmelpilze sehr klar vor Augen führen.

Als Prototyp eines Gärungsvorganges galt seit jeher und gilt
noch heute die

a) Alkoholgärung.
1. Allgemeines.

Das Interesse, welches besonders seit den klassischen Arbeiten
Pasteurs diesem Vorgang allgemein zugewendet wurde, hat seinen
Grund nicht allein in der eminent praktischen Bedeutung desselben,
sondern nicht minder in dem Umstand, daß es sich hier um einen
Lebensprozeß handelt, dessen eingehendes Studium sich im Laufe der
Zeit in immer zunehmendem Maße als äußerst bedeutungsvoll für
eine ganze Reihe wichtiger Fragen der Ernährungsphysiologie erwiesen
hat. Ja, man darf vielleicht sagen, daß mit der Entdeckung der
„Zymase" durch E. Buchner eine neue Epoche in der Entwicklung
unserer Auffassung vom Wesen der Lebensprozesse begonnen hat.
Uebrigens hat man auf die große Bedeutung der Gärungsprozesse in
dieser Richtung schon oft und in verschiedenem Zusammenhange auf-
merksam gemacht. In seiner aus dem Jahre 1876 stammenden Ab-
handlung „Ueber die Prozesse der Gärungen und ihre Beziehung zum
Leben der Organismen" vertritt Hoppe-Seyler (88) die Ansicht, daß
in den Organen des Tierkörpers Prozesse verlaufen,
„in welchen unter Einwirkung von Wasser organische
Stoffe verändert und gespalten werden in einer Weise,
wie wir es in dem Prozeß der Fäulnis finden und ex-
perimentell verfolgen können". Ohne die Identität dieses den
Gärungen nächstverwandten Vorganges mit dem Leben der Organismen
behaupten zu wollen, findet sich nach Hoppe-Seyler doch in der
Natur „kein Prozeß, der mehr Analoges mit dem tierischen und
pflanzlichen chemischen Leben zeigte als die Fäulnis". Ziemlich
gleichzeitig faßte auch Schützenberger (157) die Gärungsvorgänge
„als spezielle Fälle einer von lebenden Zellen ausgehenden che-
mischen Tätigkeit" auf, während Voit den Körperzellen in bezug
auf („zirkulierendes") Eiweiß eine ganz ähnliche Rolle zuerkennt,
wie sie die Hefezellen bei der Alkoholgärung dem Zucker gegenüber
spielen.

Wie bekannt, handelt es sich letzterenfalls um eine Spaltung
gewisser Monosaccharide (einiger Hexosen, sowie einiger künst-
lich dargestellter Triosen und Nonnosen, nicht aber Tetrosen,
Pentosen, Heptosen und Oktosen) in Aethylalkohol und CO 2
nebst einigen anderen in geringerer Menge auftretenden Spaltungs-
produkten unter Vermittelung von verschiedenen Arten der Gattung
Saccharomyces.

Außer den seit uralter Zeit bekannten und verwendeten Rassen der Bier- und
Weinhefe {S. cerevisiae und ellipsoideus), von denen man zurzeit über 700 kennt,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 87

sind gut studierte Erreger der Alkoholgärung des Traubenzuckers die Rassen des
Sacch. Pastoriamts, anovialus, Ltidwigii, exiguus, Marxianus und vieler anderer
sporenbildender Hefen, deren Studium von Pasteur angebahnt und von E. Chr.
Hansen so erfolgreich ausgebaut wurde. Auch die Mehrzahl der daraufhin unter-
suchten Mucor- Arien vermag die gleiche Spaltung zu bewirken, und zwar unter
ganz gleichen Bedingungen wie Hefe. Unter den Asperg illaceen erregt Alle-
scheria (Eurotiopsis) Gayoni in Lösungen von Dextrose, Lävulose, Maltose und
selbst Laktose (nach Spaltung der beiden letzteren Doppelzucker) Gärung, wobei
neben Alkohol und C0.> auch Bernsteinsäure und Glyzerin entstehen. Bedingung
ist jedoch in diesem Falle beschränkter Luftzutritt. Am stärksten ist diese
Gärfähigkeit bei einigen der Cymomucor-Grup^e {M. circinelloides, alternans und
javanicus) zugehörigen Schimmel-Arten ausgesprochen, am schwächsten an den aller-
wärts verbreiteten M. mucedo und Rhixojnis nigricans. Die untergetauchten My-
celien der Schimmelpilze bilden bei Luftabschluß durch Sprossung kugelige Zeilen
(„Kugelhefen"), welche man eine Zeitlang als die eigentlichen Gärungserreger an-
sah; doch darf es jetzt als erwiesen gelten, daß auch das nicht sprossende, gewöhn-
liche Mycel die gleiche Wirkung ausüben kann. Auch Aspergillus niger bewirkt
Alkoholgärung, wenn er ganz in eine Zuckerlösung versenkt wird. Dabei entspricht
das Verhältnis CO., iG^HgOH ganz der obigen Gleichung.

Auch von gewissen Bakterien (Pneumoniekokken, Bac. ethaceticus, Bac.
oedematis maligni, Bac. amyloxyma etc.) ist es bekannt, daß sie neben Essig-
säure, Milchsäure, Bernsteinsäure, Buttersäure und Ameisensäure auch Alkohol und
CO2 aus Zucker (Hexosen), aber auch aus Hexiten (Mannit) und Pentosen
(Arabinose), sowie aus Glyzerin zu bilden imstande sind. Nach Schittenhelm
und Schröter (156) vermag Bact. coli auch die Zuckergruppe der (Hefe-)Nuklein-
säure in Alkohol und CO.j zu spalten. Wie man sieht, sind die Bakterien nicht nur
hinsichtlich der Zahl der vergärbaren Stoffe, sondern auch bezüglich der Menge der
bei der Gärung entstehenden Produkte den Hefe- und Schimmelpilzen im all-
gemeinen überlegen.

Nach E. Fischer (65) sind nur solche Zucker der wahren Alkohol-
gärung (durch Hefen) fähig, deren im Atomkomplex vorhandene An-
zahl von C- Atomen durch die Zahl 3 teilbar ist. Die ersten Glieder
dieser Gruppe sind daher die Trio sen (C,HgOg), die nur künstlich dargestellt worden
sind. Es schließen sich dann die Hexosen der d-Reihe (nicht jene der
1 -Reihe) an, in erster Linie die d-Glukose (Traubenzucker), ferner die d-Man-
nose. Von diesen beiden wird die erstere von allen bekannten Kulturhefen ver-
goren, während bezüglich der d-Mannose einige Rassen eine Ausnahme machen
{Sacch. membranifaciens, farinosus, Bailii, exigtms etc.). Die meisten der die d-
Mannose nicht vergärenden Saccharo myceten sind auch der d-Galaktose
gegenüber indifferent. Jedenfalls scheint sie zu den schwerer angreifbaren Zucker-
arten zu gehören. Als vierte vergärbare Hexose ist die d-Fruktose zu nennen,
eine Keto-Hexose, die ein ebenso vortreffliches Gärmaterial bildet, wie die Glukose.
Auch die d-Manno-Nonose (CaHjgOg) wird leicht und vollständig vergärt.

Von Disacchariden sind nur Saccharose und Maltose, aber immer
erst nach vorgängiger Spaltung in die entsprechenden Monosaccharide, vergärbar.

Der chemische Vorgang verläuft auch bei der durch Hefe ver-
anlaßten alkoholischen Gärung nicht glatt nach der Gleichung

CeH^.Oe = 2 (C.HeO) + 2 CO^

wobei (theoretisch) 100 Gew.-T. Zucker 48,89 Gew.-T. CO^ und
51,11 Gew.-T. Alkohol entsprechen würden, sondern es wird, wie zu-
erst Pasteur (135) zeigte, ein kleiner Teil des Zuckers zur Bildung

88 W. Biedermann,

von Glyzerin und Bernsteinsäure verwendet, so daß man
günstigenfalls nur 47 Proz. CO 2 und 48 Proz. Alkohol erhält. Es
sind dann in der Folge noch eine ganze Reihe von Stoffen bekannt
geworden, welche bei der Alkoholgärung, wiewohl nur in sehr
kleinen Mengen, gebildet werden, so Essigsäure, Milchsäure,
Oxalsäure, Iso b u tylenglykol, enanthäther, Isoamyl-
alkohol, Isobutylalkohol, primärer Propylalkohol und
Spuren von Ameisensäure und Acetaldehyd, Essigsäure-
äthylester, Hexylalkohol, Acetal, Furfurol.

Abgesehen von der praktischen Bedeutung für die Gärungs-
industrie hat es auch ein großes theoretisches Interesse, zu erfahren,
ob diese Nebenprodukte aus dem der Hefe dargebotenen Zucker her-
vorgehen oder anderen Stoffen ihre Entstehung verdanken. In ersterer
Hinsicht ist es ja bekannt, wie wesentlich gewisse flüchtige Produkte
(insbesondere der Amylalkohol) die Qualität des gebildeten Al-
kohols als sogenanntes „Fuselöl" beeinflussen, welches von Scheele
schon 1785 entdeckt wurde. Neben Amylalkohol findet sich in
letzterem immer normaler Propylalkohol und Isobutyl-
alkohol. Man war eine Zeitlang der Meinung, daß bei der Ent-
stehung nicht sowohl Hefezellen als vielmehr ihnen beigemischte
Bakterien beteiligt sind und die Bestandteile des Fuselöls aus
Zucker erzeugen sollen.

„Die praktische Anwendung der neueren chemischen Forschungs-
ergebnisse über das Eiweiß und die bei seinem Abbau erhaltenen
Aminosäuren hat schließlich zur richtigen Lösung der Frage nach
dem Ursprung und der Entstehungsweise des Fuselöls bei der Gärung
geführt. Der Vergleich der Zusammensetzung des natürlichen Gär-
materials mit dem daraus gewonnenen Fuselöl, die große Verbreitung
der Monaminosäuren in den Pflanzensäften, die Aehnlichkeit der Kon-
stitution des Leu eins und Valins mit dem Isoamyl- und dem
Isobutylalkohol, die Auffindung des Isoleu eins sowohl in der Me-
lasse wie in der Hefe und anderen Eiweißkörpern , schließlich die
Tatsache, daß alle diese Aminosäuren aus den Bestandteilen des
Fuselöls sich aufbauen lassen, legten die Vermutung nahe, daß der
Amylalkohol und seine Homologen auch bei dem natürlichen Gär-
prozeß aus den Aminosäuren durch die Vermittelung der Hefe selbst
entstehen. Der entscheidende Beweis hierfür wurde dadurch er-
bracht, daß es durch einfache Vergärung dieser Aminosäuren mittels
Reinzuchthefe bei Gegenwart von Zucker gelang, aus Valin Isobutyl-
alkohol, aus Leucin Isoamylalkohol und aus Isoleucin d- Amylalkohol,
den einzigen optisch-aktiven Bestandteil des Fuselöls, in den der
zugesetzten Aminosäure entsprechenden Mengen zu gewinnen."
(F. Ehrlich, 56.)

Pringsheim (141 u. 144) hat schon mit Nachdruck darauf hinge-
wiesen, daß bis jetzt kein Bakterium sicher bekanntgeworden ist, das
Amylalkohol in mehr als Spuren zu bilden imstande wäre. Dagegen
besitzen, wie zuerst F. Ehrlich (56) gezeigt hat, die Hefe Zel-
len an sich die Fähigkeit, bei der Gärung eine Ueber-
führung von Leucin in Amylalkohol zu bewirken, und
zwarentstehtausd-1-Leucinop tisch inaktiver Isoamyl-
alkohol, aus dem in Melasserückständen enthaltenen
d-1-Isoleucin dagegen linksdrehender d-Amy lalkohol.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahriing. 89

Die Bildung von Isobutylalkohol erklärt Ehrlich in analoger

Weise wie die des Amylalkohols aus der Aminoisovalerian-

CH
säure [«-Aminoisovaleriansäure = ^^^^ > CH • CH • (NHg) • COOH

während er den normalen Propylalkohol des Fuselöls von der
Glutaminsäure ableitet.

Pringsheim hat diese Ergebnisse Ehrlichs bestätigt und noch
wesentlich erweitert.

Bezüglich der Frage nach der biologischen Bedeutung der
Fuselölbildung bei der alkoholischen Hefegärung ist es schwer,
eine bestimmte Antwort zu geben. Wenn es für die Alkoholbildung
selbst nicht zweifelhaft sein kann, daß es dabei hauptsächlich auf den
Euer gie gewinn ankommt, der der Zelle durch die Zuckerspaltung
erwächst, so kommt dies für die Fuselölbildung nicht annähernd in
gleichem Maße in Betracht, da der Energiegewinn bei der Umwandlung
von Aminosäuren in Alkohol nur gering ist. Noch weniger läßt sich an
die Abwehr anderer Organismen durch die Giftigkeit (Fuselöl wirkt
auf den menschlichen Organismus bekanntlich äußerst giftig) des im
Vergleich zum Aethylalkohol doch nur in minimaler Menge vor-
handenen Alkohols denken. Dagegen darf es als sicher gelten, daß
die Fuselölbildung aufs engste mit dem Eiweißauf-
bau, also mit assimilatorischen Vorgängen in den
Hefezellen verknüpft ist. „Vergärt man nämlich eine be-
stimmte Menge Leu ein mit Zucker und Hefe, so läßt sich nach
der Gärung im Destillat eine meist annähernd äquivalente Menge
Amylalkohol nachweisen. Gleichzeitig ist aber ungefähr die ent-
sprechende Quantität N der Aminosäure aus der vor der Destillation
filtrierten Gärflüssigkeit verschwunden, das abgespaltene NH3 also,
da es bei der sauren Reaktion der Lösung nicht in die Luft entweichen
kann, in unlöslichen Zustand übergegangen, d. h. von der Hefe
direkt zum Eiweißaufbau verwendet worden. Legt man dagegen der
Hefe neben Zucker Leu ein und Asparagin in gleichen Mengen
vor, so wird nur ungefähr die Hälfte Leu ein zu Amylalkohol um-
gesetzt, da die Hefe ihren N-Bedarf dem Leu ein nur zu einem Teil
entnimmt, während sie den anderen Teil aus dem noch besser zu assi-
milierenden Asparagin deckt" (F. Ehrlich). Hiernach scheint
es, daß die Bestandteile des Fuselöls als Endprodukte des Stoff-
wechsels (Exkrete) aufzufassen sind, welche von den Zellen nicht
weiter verwertet werden können und daher ausgeschieden werden
(H. Pringsheim).

Unter allen Umständen ist, wie F. Ehrlich hervorhebt, in der
Vergärung des Leu eins zu Amylalkohol ein neuer, sehr eigenartiger
Abbau der Aminosäuren bekannt geworden, der von allen bisher be-
kannten wesentlich verschieden ist und für den sich in der Natur
sonst kein Analogen findet.

Chemisch läßt sich[die Entstehung der höheren Alkohole aus Aminosäuren da-
durch erklären, daß unter Anlagerung eines Moleküls H^O gleichzeitig eine Ab-
spaltung von CO^und NH^ erfolgt oder sich zusammen ein Molekül Karbaminsäure
loslöst und dann der um ein C ärmere Alkohol in der Gärflüssigkeit zurückbleibt,
entsprechend der allgemeinen Gleichung:

(KCHNH, . COOH + H,0 = RCH,OH + CO, + NH3).
Wie diese ßeaktion in ihren einzelnen Zwischenstufen verläuft, läßt sich bei der

idO W. Biedermann,

großea Zahl der hierfür möglichen Erklärungen, solange nicht bestimmte Zwischen-
produkte isoliert sind, zunächst nicht sicher beweisen (F. Ehrlich).

F. Ehrlich bezeichnet die Fuselölbildung direkt als „eine
alkoholische Gärung der Aminosäuren, die stets neben
der alkoholischen Gärung des Zuckers in dem Maße verläuft, wie die
Hefe den N der Aminosäure für den Aufbau ihres Körperproteins
verwendet." Er weist auch schon auf die Möglichkeit hin, „daß in
der Pflanzen- und Tierwelt vielfach ähnliche enzymatische Vorgänge
sich ereignen, und daß bei der Erforschung derselben namentlich
über die Art und Weise des Eiweißauf- und -abbaues zunächst der
einfachsten niederen Pflanzen weitere Aufklärung zu gewinnen sein
wird". Auch bei der Zuckervergärung durch Schimmelpilze wird
Fuselöl gebildet, durch Mucor rncemosiis, welcher auf Würze wächst,
sogar mehr als bei der Hefegärung. Desgleichen besitzen Rhizopus
tmikiniensis^ Monilia Candida und Torula die Fähigkeit, Leucin in
Amylalkohol umzuwandeln (Pringsheim).

2. Der chemische Verlauf der Alkoholgärung.

Schon vor langer Zeit hat Ad. v. Baeyer (9) auf die Aehnlichkeit hingewiesen,

welche die Alkoholgärung mit gewissen einfachen chemischen Reaktionen zeigt, .die

unter dem Einfluß wasserentziehender Mittel bei hohen Temperaturen verlaufen und

speziell die Umwandlung

GH., .OH , , , CH,

des Glykols • " „„in Aldehyd •

•^ CH, . OH •" CHO

zum Vergleich herangezogen. Neuerdings hat dann A. Wohl (180) auf die Möglich-
keit hingewiesen, daß das Molekül des Traubenzuckers zunächst durch Wasseraustritt
und nachfolgende hydrolytische Spaltung in ein Molekül Glyzerinaldehyd und
ein Molekül Methylglyoxal zerfällt.

Da nun allgemein Verbindungen, welche die Gruppe CO — CHO enthalten
(Ketoaldehyde), in alkalischer Lösung immer in die zugehörigen Oxysäuren über-
gehen, so würde das Methylglyoxal unter entsprechenden Bedingungen Milch-
säure liefern. Zur Stütze für die Annahme, daß nicht nur bei der chemischen
Spaltung des Traubenzuckers in alkalischer Lösung, wobei ja in der Tat unter ge-
eigneten Versuchsbedingungen etwa die Hälfte des Zuckergewichtes Milchsäure liefert,
sondern auch bei der alkoholischen Gärung M i 1 c h s ä u r e als Zwischenprodukt auftritt,
läßt sich auf die Erfahrung von Büchner und Meiskxheimer (45) hinweisen,
welche bei ihren Versuchen mit Hefepreßsaft regelmäßig das Auftreten kleiner
Mengen Mi Ichsäure beobachteten. Ferner konnte Duclaux (53) zeigen, daß unter
Mitwirkung direkten Sonnenlichtes aus Traubenzucker entweder Milchsäure ent-
steht (bei Gegenwart von Baryt), oder, wenn auch nur zu einem kleinen Teil, Alkohol
und CO2 (bei Anwesenheit von Kali). Ferner zerfällt nach demselben Forscher
milchsaurer Kalk in wässeriger Lösung im Sonnenlicht direkt in Alkohol, kohlen-
sauren und essigsauren Kalk. Dafür, daß die Milchsäure nicht unmittelbar aus
dem Zucker entsteht und auch nicht unmittelbar aus dem Glyzerinaldchyd,
sondern daß gerade ein Zwischenprodukt, wie das Methylglyoxal, das kein
asymmetrisches C-Atom besitzt, dazwischen liegt, seheint die von Buchner und
Meisenheimer betonte Erfahrung zu sprechen, daß aus dem aktiven Zucker durch
Alkalien stets und, soweit nicht besonderere Umstände vorliegen, auch durch En-
zyme inaktive Milchsäure entsteht (A. Wohl, 180).

Als ein Einwand gegen die erwähnte Auffassung darf der Umstand gelten,
daß nach allen bisherigen Erfahrungen weder Glyzerinaldehyd
noch auch Methylglyoxal oder Milchsäure selbst vergärbar sind,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 91

•d. h. nicht in Alkohol und CO^ übergeführt werden können unter
den Bedingungen, unter welchen dies bei Zucker geschieht. Noch
jüngst hat P. Mayer (116) die Vergärbarkeit von Methylglyoxal abermals mit nega-
tivem Erfolg geprüft, und Slator überzeugte sich, daß Milchsäure, die gärenden
Zuckerlösungen zugesetzt wird, nicht mitvergärt. Dagegen erscheint es bemerkens-
wert, daß ein Schimmelpilz {AUescheria [Euroliopsis] Gayoni) in milchsäurehaltiger
Nährlösung in der Tat Alkohol zu bilden vermag.

Neuerdings hat W. Lob (108) den chemischen Gärungshypothesen , welche
Milchsäure als Zwischenprodukt der Alkohol-Kohlensäurebildung annehmen , eine
andere Hypothese gegenübergestellt, „nach der zunächst eine weitgehende Auf-
spaltung des Zuckermoleküls in (C0H2)-Eeste durch Lösung der Aldolbindungen
eintritt und eine Synthese zwischen diesen Resten (tautomeren Formen des Form-
aldehyds) zu Alkohol und CO., sich anschließt."

Von großer Bedeutung scheint mir eine neuere Arbeit von Schade (153) zu sein,
der wieder Milchsäure als Zwischenglied annimmt. Jedenfalls erscheint es für das
chemische Verständnis der alkoholischen Gärung von größtem Belang, daß es, wie
in dieser Arbeit gezeigt wird, gelingt, auch rein chemisch unter Zuhilfe-
nahme anorganischer Katalysatoren aus dem Zucker die gleichen
Endprodukte, Alkohol und CO^ zu gewinnen, die man bisher als
spezifische Erzeugnisse der lebenden Gärungserreger resp. gewisser
von ihnen gebildeter Enzyme angesehen hat, und gerade hierbei tritt
Milchsäure als Zwischenprodukt auf, deren Entstehung durch Spaltung von
Dextrose unter der katalysatorischen Einwirkung von Alkali seit langem bekannt
ist. Beim Erwärmen mit verdünnten HgSO^ erleidet die Milchsäure eine weitere
Spaltung: es entsteht aus ihr Acetaldehyd und Ameisensäure

CH3CHO/HCOOH = CH,CHO + HCÜOH.
Diese beiden Körper stellen aber nach Schade eine Vorstufe zu Alkohol und CO^
dar, sie vermögen sich unter der katalysatorischen Einwirkung des Rhodiums so
gut wie quantitativ in Alkohol und COg umzusetzen:

Dextrose

I (Alkali als Katalysator)

Milchsäure

\ (H.,SO^ als Katalysator)

Acetaldehyd + Ameisensäure
1 (Rhodium als Katalysator)

Alkohol -f 00.3.
Im Gegensatz zu der LoEBschen Auffassung scheint, wie nicht zu leugnen ist,
ein Zuckerabbau im Sinne einer solchen Katalyse den bisher bekannten Erfahrungs-
tatsachen viel mehr zu entsprechen, besonders wenn man sich Buchner und
Meisenheimer anschließt, welche, wie später noch zu erwähnen sein wird, die An-
sicht vertreten, daß der Prozeß der alkoholischen Gärung in zwei Etappen verläuft,
indem zunächst aus Zucker Milchsäure gebildet wird, welche dann erst in Alkohol
und CO., zerlegt wird. In der Tat ist, wie schon erwähnt, Milchsäure als „Neben-
produkt" der alkoholischen Gärung bekannt, ebenso Acetaldehyd und Ameisen-
säure. Diese letztere läßt sich, wie P. Thomas (171) gezeigt hat, unter dem Einfluß ge-
wisser Züchtungsbedingungen (Oberflächenkultur, N-reiche Nahrung) in erheblicher
Menge gewinnen. Schade hebt ferner hervor, daß bei der zellenfreien „Zymasegärung"
(mit Buchners Preßsaft), „wo infolge Ausschaltung der vital bedingten Nebenprozesse
die Zahl der entstehenden „Nebenprodukte" sich ganz außerordentlich (anscheinend
auf drei) verringert, gerade zwei der genannten katalysatorischen Produkte, die Milch-
säure und die Ameisensäure, sich wiederfinden."

Ein Blick auf die Mengen von Zucker, welche bei der Alkohol-
gärung zersetzt werden im Vergleich zu der dabei gleichzeitig ent-
stehenden Hefemasse (in einem Versuch von Naegeli (122) verarbeitete

92 W. Biedermann,

bei 30 ^^ C Bierhefe im Verlauf von 24 Stunden das 40-fache ihres
Trockengewichtes an Zucker) wie auch die Betrachtung der Gär-
produkte, von denen die CO2 gar nicht verwertet werden kann,
der Alkohol aber, wenn überhaupt, doch sicher (als C-Quelle) sehr
viel schlechter ausgenützt wird wie Zucker, lehrt unmittelbar, daß es
sich dabei nicht um Assimilation von Baustoffen (speziell C) handeln
kann, sondern, wie schon Pasteür betonte, um die Gewinnung
von Betriebsenergie, und es liegt sehr nahe, den chemischen
Prozeß mit den früher besprochenen Spaltungs-(E,eduktions-) Gärungen
anorganischer Substanzen in Vergleich zu stellen. In der Tat
handelt es sich auch bei den Hefezellen resp. den gärungserregenden
Schimmelpilzen um fakultativ anaerobe Organismen, und Pasteür
(136) vertrat z. B. die Ansicht, daß die Alkoholgärung mit 0-Mangel in
ursächlichem Zusammenhange stehe und 0-Zufuhr die Gärung ver-
ringere. Es wurden bei reichlicher Durchlüftung 75 Proz., bei Luft-
abschluß 90 Proz. des vorhandenen Zuckers vergoren, auch war er
der Meinung, daß anaerob wachsende Hefe dem Zucker entnehme.
Die Mehrzahl der vorliegenden Versuche spricht dafür, daß tatsächlich
ein Vikariieren der Alkoholgärung und 0-Atmung als Energiequelle
bis zu einem gewissen Grade stattfindet. Indessen muß zu-
geben werden, daß Hefezellen ihre Gärtätigkeit auch bei unbehindertem
Luftzutritt entfalten. Naegeli glaubte sogar nachgewiesen zu haben,
daß 0-Zufuhr die Alkoholgärung nicht nur nicht behindert, sondern
sogar günstig wirkt. Die Versuche anderer Forscher widersprachen
dem allerdings. Giltay und Aberson (74) beobachteten bei Luft-
kulturen zwar eine vermehrte Zuckerzersetzung mit vollständiger Oxy-
dation, dagegen war die in Alkohol und COo zerlegte Zuckermenge
unter gleichen Umständen geringer.

Wie dem nun auch immer sein mag, so viel darf seit Pasteür
als völlig sichergestellt gelten, daß Hefe in einem geeigneten
zuckerhaltigen Nährmedium sich vermehren kann, mag
freier da sein oder fehlen, doch ist das Wachstum
erstereu falls erheblich begünstigt, während zugleich die
Hefe entschieden kräftiger geworden ist, da die Gärung rasch und
stürmisch verläuft. Dauernd vermag Hefe jedenfalls nicht
ohne freien zu leben. Bei unbehindertem Luftzutritt neh-
men die Saccharompces- Zellen zwar freien auf und liefern, wie
alle aeroben Organismen, COo und H>,0 als Produkte der Oxy-
dation organischer Moleküle, nebenher läuft aber auch
dann immer der Vorgang der Zuckerspaltung unter
Bildung von Alkohol und CO,. Die Betriebsenergie stammt
demgemäß hier aus doppelter Quelle, der Zuckeroxydation
(oder wohl richtiger Alkoholoxydation) und der Gärung, zwei Vor-
gängen, welche nach der Auffassung Pasteurs variable Glieder einer
konstanten Größe darstellen sollten, deren eines auf Null herabgeht,
wenn das andere seinen Maximalwert erreicht hat. Dem ist nun
sicher nicht so, vielmehr sprechen, wie insbesondere Schützenber-
GER (157) nachgewiesen hat, alle Tatsachen dafür, daß beide Werte,
wenn die nämlichen Ursachen wirksam sind, gleichzeitig abnehmen
oder zunehmen. „Wird die Vitalität der Hefe herabgesetzt, dann
respiriert sie weniger , und ihre Fermentwirkung (die Gärung)
nimmt ab ; sind die physikalischen und chemischen Verhältnisse der
Ernährung der Hefe recht günstig, dann nimmt die Energie jener

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 93

beiden Faktoren gleichzeitig zu und steigert sich bis zum Maximum"
(Schützenberger). Auf Grund sehr ausgedehnter Untersuchungen
hält es Pringsheim (142, 143) für erwiesen, daß die Hefezellen nur
dann zur Vergärung des ihnen dargebotenen Zuckers kommen, wenn
ihnen eine N-Quelle geboten wird, die die Gruppe — NH
— CH — CO enthält. N-haltige Körper ohne diese Gruppe können
zwar Vermehrung, d. h. Eiweißbildung vermitteln, nicht aber Gärung.
„Es ist nicht eine allgemeine Bedingung für den Eiweißaufbau der
Hefe, daß die N-Quelle jene Gruppe enthält, sondern nur eine Bedingung
für die Fähigkeit des Plasmas, Gärung zu vermitteln." Da, wie ins-
besondere Versuche von Buchner und Rapp (47) zeigten, selbst unter
den günstigsten Bedingungen des 0- Zutrittes in Hefekulturen mit
großer Oberfläche (erstarrter Zuckergelatine) kaum V? des konsumierten
Zuckers durch vollständige Oxydation zerstört wird, während der weit-
aus größte Teil der Spaltung in Alkohol und CO.. verfällt, so darf man
w'ohl sagen, daß auch noch im aeroben Leben der Gärung
(Spaltung) der Hauptanteil an der Erzeugung der für
den Aufbau der Körpersubstanz und das Leben über-
haupt erforderlichen Energie zufällt. Die Hefe scheint, wie
Czapek (50) bemerkt, „ein der Alkoholgärung hochgradig angepaßter
Organismus zu sein, welcher die sonst stattfindende aerobe Zucker-
oxydation auch bei Luftzutritt nur wenig ausnützt". Man darf übrigens,
glaube ich, berechtigte Zweife>l hegen, ob es sich überhaupt jemals
um eine direkte „Zuckeroxydation" seitens der lebenden Zellen der
Hefe handelt. Es erscheint auf Grund neuerer Erfahrungen viel
wahrscheinlicher, daß es auch im aeroben Leben nur Spaltungs-
produkte sind, welche sekundär der Oxydation verfallen. Im
gegebenen Falle wäre es, wie Winterstein (179) ausführt, ganz gut
denkbar, daß primär eine Zerlegung des Traubenzuckers in Alkohol
und CO9 stattfindet, und erst sekundär eine Oxydation des Alkohols
zu CO. und H2O.

In der Tat ist Anhäufung von Alkohol bei 0-Mangel, wie gleich
noch gezeigt werden wird, eine sehr gewöhnliche Erscheinung im
Pflanzenreich, und es scheint ihr im vorliegenden Falle auch außer-
dem noch eine besondere biologische Bedeutung zuzukommen.

Wortmann (181) betrachtet die bei der Gärung gebildeten Stoffe
als „Kampfstoffe" und führt an, „daß im Moste, sobald zu Beginn
der Gärung der Alkoholgehalt 4 Vol.-Proz. übersteigt, die Apiculatus-
Hefe, und dann auch die Mucor- Arten, d. h. diejenigen Feinde der
Weinhefen , die nächst ihnen am meisten Alkohol vertragen , ihr
Wachstum einstellen, nachdem andere Konkurrenten, wie Schimmel-
pilze, Dematium- Arten und Kahmhefen, schon früher zugrunde ge-
gangen oder in Dauerformen übergegangen sind, so daß nunmehr
die echten Hefen das Feld beherrschen". In der Tat erweisen sich
Hefepilze im allgemeinen sehr widerstandsfähig gegen Alkohol, und
es hat sich gezeigt, daß unter Umständen erst bei mehr als 14 Proz.
Alkoholgehalt die Gärung sistiert wird. Eine wesentliche Verzögerung
macht sich allerdings meist schon bei 5—6 Proz. bemerkbar. Zu
den empfindlichsten Arten gehört der schon genannte Saccharomyces
apiculatus.

Wenn die angedeutete Auffassung Wortmanns auch innerhalb
gewisser Grenzen als zulässig gelten darf, so kann doclr keine Rede
davon sein , daß „die Bildung von Gärungsprodukten ursprünglich

94 W. Biedermann,

nur eine Schaffung von Kampfmitteln vorstellte und daß die Gärungs-
erreger allmählich, durch gelegentlichen 0-Mangel veranlaßt, gelernt
hätten, einen Teil der bei der Gärung frei werdenden Energie für
ihren Lebensbetrieb zu verwenden." Man wird die enormen Stoff-
zertrümmerungen bei den durch niedere Pilze veranlaßten Gärungs-
prozessen um so weniger als aus dem Rahmen des sonstigen Ge-
schehens in lebenden Organismen herausfallende Erscheinungen be-
trachten dürfen, als wir ja in der von der Zufuhr abhängigen
Zersetzung des Nahrungseiweißes bei höheren Tieren einen Fall vor
uns haben, der, wie schon Voit hervorhob, „unter ganz analogen
Gesichtspunkten beurteilt werden kann." Es kommt dazu, daß auch
bezüglich des N-Umsatzes der Hefezellen sich sehr bemerkens-
werte Analogien mit dem Verhalten höherer Tiere feststellen lassen.
Delbrück, Hayduck (85) und Pringsheim (143) konnten bei
höheren N-Gaben eine bedeutende Luxuskonsumption desselben
seitens der Hefe nachweisen, indem sich herausstellte, daß Zellver-
mehrung, wie auch Gärung, ihr Optimum weit unter dem Maximum
des Ammoniakverbrauches durch die Hefezellen finden. „Eine Luxus-
konsumption ist der große N-Verbrauch der Hefe in solchen Fällen
um so mehr, als die Hefe das Uebermaß dieses ihr so wertvollen
Nährmaterials nicht wie viele höhere Pflanzen zu späterer Verwendung
stapelt, sondern es in die Nährlösung entläßt."

„Der N - Stoffwechsel der Hefe bildet so gewissermaßen eine
Zwischenstufe zu dem der höheren Pflanzen und höheren Tiere.
Während die höheren Pflanzen ihre Energie der im Licht statt-
findenden COg-Assimilation im Chloroplasten verdanken, und dabei
befähigt sind, die geringsten N- Konzentrationen ihres Nährbodens
auszunützen, schöpft das höhere Tier seine Energie nicht nur aus
dem Zerfall der gebotenen Fette und Kohlehj^drate , sondern auch
der N-haltigen Eiweißsubstanzen. Hierbei findet ein dauernder Abbau
des Eiweißes statt, der sich im gesunden ausgewachsenen Lebewesen
so vollzieht, daß das Individuum im N- Gleichgewicht ist, d. h. den
aufgenommenen Eiweißstickstoflf in seiner Gesamtheit im Harn aus-
scheidet.

Die Hefe nun schöpft ihre Energie, wenigstens in dem Falle,
in dem ihr nur die energetisch niedrig stehende N - Quelle des
Ammonium-Ion geboten wird, nur aus der Vergärung des Zuckers.
Die einzelne Zelle kann wohl im N-Gleichgewicht stehen, die Ge-
samtheit der v;achsenden Zellen nimmt jedoch an N zu, wie der
Körper einer wachsenden höheren Pflanze. Die einzelne Zelle ver-
hält sich ähnlich wie ein höheres Tier, insofern sie bei konstantem
N-Gehalt einen N-Wechsel unterhält. Mit diesem hat sie das gemein-
sam, daß sie mit vermehrter N-Zufuhr wachsende Mengen N in die
Lösung entläßt, wie ein Tierkörper bei vermehrter Eiweißzufuhr nie
mehr als ein Maximum des N an sich halten kann und mit größeren
Eiweißgaben auch zu größeren Ausscheidungen von N im Harn ge-
zwungen ist.

Daß der Stoffwechsel der Hefezellen eine Mittelstellung zwischen
dem der höheren Pflanzen und höherer Tiere einnimmt, geht noch
besonders daraus hervor, daß sie sich letzteren in der Ausnutzung
der Nährsubstrate nähern kann, weil sie auch aus der N-Quelle zu
schöpfen imstande ist, wenn diese nämlich in höherer molekularer
Form als im Ammoniumion, z. B. als Aminosäure geboten wird. Das

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 95^

geht deutlich aus der Spaltung hervor, die Hefe mit Leu ein vor-
nimmt, das sie in Amylalkohol verwandelt. Denn diese Umwandlung
ist mit Energiegewiun verbunden" (H. Pringsheim, 144). In sehr
ausgedehntem Maße linden Eiweißkörper als Energiequellen bei den
Fäulnisbakterien Verwendung.

Daß Hefepilze in bezug auf das Vermögen, gewisse Zucker-
arten in Alkohol und CO^ zu spalten (zu vergären), keineswegs allein
stehen, wurde schon erwähnt und es muß hier noch hinzugefügt
werden, daß die mit der gleichen Fähigkeit ausgestatteten Schimmel-
pilze auch insofern völlig mit den echten Hefen übereinstimmen,
als jene Spaltung, wie bei diesen, nicht nur im aeroben Leben, sondern
auch bei völlig freiem 0-Zutritt erfolgt.

In vielen anderen Fällen scheint es aber unter gewöhnlichen
Verhältnissen (bei Luftzutritt) trotz des Vorhandenseins einer der
alkoholischen Gärung ganz entsprechenden Zuckerspaltuug nicht zu
einer merklichen Anhäufung von Alkohol zu kommen, indem dieser
sofort der weiteren Oxydation verfällt. Wohl aber läßt sich, wenn
dieser sekundäre Prozeß unmöglich gemacht wird (im anaeroben Leben),
die Bildung von Alkohol konstatieren. Hierhergehörige Tatsachen sind
schon seit langem bekannt, und Pasteur (136) selbst war in der Ver-
allgemeinerung sehr weit gegangen. Er schrieb im Jahre 1861 : „La
levure de biere se comporte absolument comme une plante ordinaire,
et on peut esperer ä rencontrer des conditions dans lesquelles cer-
taines plantes inferieures vivraient ä l'abri de l'air en presence de
Sucre, en provoquant alors la fermentation de cette substance ä la
maniere de la levure de biere.". Ihm schlössen sich Lechartier
und Bellamy an, welche den Alkohol, welcher in Früchten (Birnen)
bei längerem Luftabschluß auftritt, quantitativ bestimmten. Pasteur
experimentierte an Weintrauben , die in einer COg-Atmosphäre ge-
halten wurden. In der Folge hat man Alkoholbildung auch bei keimen-
den Samen beobachtet. (Lit. : Czapek, Biochemie, I, p. 330, II, p.. 457.)

Aus Versuchen, welche in neuerer Zeit Stoklasa (168) an Zucker-
rüben bei möglichstem Ausschluß aller niederen Organismen anstellte,
glaubt er schließen zu dürfen, „daß der anaerobe Stoffwechsel
hier im wesentlichen identisch ist mit der alkoholischen
Hefegärung".

Es scheint sich demnach bei der Spaltung des Zuckers in Alkohol
und 00-2 um einen im Pflanzenreich (und vielleicht auch im Tier-
reich) sehr weit verbreiteten Vorgang zu handeln , der aber im
aeroben Leben zumeist latent verläuft und erst bei 0-Abschluß deut-
lich hervortritt. Nur in gewissen Fällen (bei Hefe- und manchen
Schimmelpilzen) spielt derselbe infolge einer besonderen Anpassung
auch im aeroben Leben als Energiequelle die bei weitem wichtigste
Rolle.

b) Die Milchsjiuregärimg.
1. Allgemeines.

(Literatur : Lafars Handb. d. techn. Mykologie, Bd. 2, Artikel „Müehsmiregämng" .)

An die Alkoholgärung schließt sich unmittelbar die Milch säur e-
gärung an, ein Vorgang, der in bezug auf Verbreitung und Wichtig-
keit mit jener durchaus vergleichbar erscheint. Scheele stellte
Milchsäure zuerst aus der Molke dar. Braconnot fand sie in der

96 W. Biedermann,

Flüssigkeit, die durch Einweichen von Reis in Wasser erhalten wird,
ferner im Saft der Zuckerrüben und in Aufgüssen von Erbsen und
anderen Legurainosensamen.

Wie fast überall auf dem Gebiete der Gärungschemie tritt uns
auch hier wieder Pasteur als derjenige entgegen , welcher zuerst
ausgesprochen hat, daß die Spaltung des Zuckers in Milchsäure durch
bestimmte niedere Organismen (ein „ferment lactique") ver-
ursacht sei. Er macht dafür gewisse Stäbchen bakterien verantwortlich,
deren Reinzüchtung später Lister versuchte, F. Hueppe gelang
es dann zuerst, mit Hilfe der KocHschen Kulturmethoden einen
bestimmten Bacillus (B. acidi lactici) zu isolieren, den er anfangs
für den alleinigen Erreger der Milchsäuregärung hielt. In der
Folge zeigte sich aber, daß eine große Menge von Bacillen- und
Bakterienarten, sowie Kokken und Vibrionen diese Fähigkeit besitzen.
Es vermitteln derartige Organismen nicht nur die Säuerung (resp, Ge-
rinnung) der Milch, sondern spielen auch bei der Säuerung pflanzlicher
Nahrungsmittel (Sauerkohl, Gurken), sowie landwirtschaftlicher Futter-
mittel eine große Rolle, desgleichen bei der Bereitung des Sauer-
teiges, der Preßhefe, gewisser Biersorten (Weißbier) und endlich bei
den bakteriellen Umsetzungen im Verdauungstrakt (Magen-Darmkanal)
verschiedener Tiere.

Es kann hier nicht auf eine Beschreibung der zahlreichen, im Laufe der Zeit be-
kannt gewordenen Formen von Milchsäurebakterien eingegangen werden; es sei in
dieser Beziehung auf die überaus sorgfältige monographische Darstellung von Weig-
MANX in Lafars Handb., Bd. 2, p. 68—87 verwiesen. Es mag genügen, zu erwähnen,
daß man zurzeit zwei Typen als die hauptsächlichsten Erreger der Milchsäuerung
als Arten, wenn auch nur im Sinne von Kollektivarten, aufstellen kann: Strepto-
coccus lacticus (Bac. acidi lactici) und Bac. aerogenes. Die erstere charakterisiert
Weigimann in seiner zitierten Monographie als runde bis ovale, zuweilen auch läng-
lich zugespitzte unbewegliche Zellen, die meist zu zwei oder auch zu mehreren Ketten
bilden. Sie wachsen auf Gelatineplatten ohne und mit Zucker sehr langsam, besser
anaerob als aerob und liefern bei der Umsetzung vergärbarer Zucker keine Gase, so-
wie fast ausschließlich Milchsäure (Rechts milch säure) und nur Spuren flüch-
tiger Fettsäuren. Die Sammelart Bac. aerogenes zeigt mehr stäbchenartige Formen
und ausgesprochenes 0-Bedürfnis. Die meisten „Arten" bilden aus Zucker Links -
milchsäure.

Im Gegensatze zu Weigmajstn vertritt FuhrjMAJSTN (67) die Ansicht, „daß als
primäres Produkt der Gärung stets die optisch inaktive racemische Form der Milch-
säure gebildet wird".

In bezug auf ihre Ernährung stellen die Milchsäurebakterien un-
gewöhnlich hohe Ansi)rüche. Als N-Quelle bevorzugen sie Pepton
oder gelöste Eiweißkörper, verlangen aber außerdem noch eine be-
sondere C-Quelle in Form von Zucker. Beijerinck war sogar der
Meinung, daß sie den N überhaupt nur aus Pepton zu entnehmen
vermögen, dem widerspricht aber schon die Tatsache, daß in der
Milch Peptone sich nicht oder nur in Spuren finden. Allerdings haben
Versuche gezeigt, daß ]) e p t o n i s i e r t e Milch einen noch besseren Nähr-
boden bildet als Nornialmilch (Jensen, Lafars Handb., Bd. 3, p. 182).
Dennoch gelingt es, Milchsäurebakterien {Bac. acidi lad. Hueppe) auch
in eiweißfreien Nährlösungen zu züchten (UscHiNSKYsche Nähr-
lösung nach Fränkel). Hueppe fand sogar weinsaures Ammonium
allein schon ausreichend. Zur Milchgärung geeignete Zuckerarten

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 97

sind nicht nur die alkoholgärungsfähigen Hexosen, sondern auch
Hexite, Pentosen (Arabinose) und zum Teil auch Glyzerin, doch
bestehen hinsichtlich der Verarbeitung der verschiedenen Zucker und
Zuckeralkohole seitens der einzelnen Bakterienformen sehr große Ver-
schiedenheiten, wie sich am besten aus der von Weigmann mit-
geteilten Zusammenstellung ergibt; dieselbe läßt auch deutlich wieder
die schon oft hervorgehobene Tatsache erkennen, daß manche morpho-
logisch einander ganz nahestehende Formen sich in physiologischer
Beziehung (hier speziell in bezug auf die Vergärbarkeit der einzelnen
Zuckerarten) weitgehend unterscheiden.

Es scheint zurzeit kein genügender Grund für die weitverbreitete
Annahme vorzuliegen, daß die Milchsäuregärung immer nach den ein-
fachen Gleichungen

C , >, H 2

.0,, 4- H,

,0 =

= 4 CgHeOg oder

(Milchzucker)

(Milchsäure)

CßHljOy -

= 2

CaHgOg

erfolgt. Dagegen spricht ebensowohl die große Verschiedenheit des
Gärungsmaterials wie andererseits der Umstand, daß, wie bei der
Alkoholgärung, auch Nebenprodukte entstehen. Für das Bact.
lacüs acidi Leichmann scheint allerdings die Zerlegung des Milch-
zuckers nahezu nach der ersten Gleichung zu erfolgen. In anderen
Fällen, so namentlich bei Bact. lacüs aeroi/enes, wird aber der Milch-
zucker nur zu etwa 78 Proz. vergoren und dabei ein Gas gebildet,
welches der Hauptsache nach aus H besteht, außerdem aber auch
CO 2 und Methan enthält. Außer dem Gas entsteht in nicht sehr
großen Mengen Essigsäure und sehr wenig Milchsäure
neben Aceton.

Die Essigsäure überwiegt in diesem Falle immer,
auch wurde das Vorkommen von Bernsteinsäure, sowie Spuren
von Alkohol festgestellt. Glukose wird von demselben Bakterium
zu viel Essigsäure, etwas inaktiver Milchsäure und Spuren von
Bernsteinsäure und Alkohol vergoren. Mannit dagegen liefert
viel Bernsteinsäure und wenig flüchtige Säuren, daneben größere
Mengen Alkohol.

Wie in vielen anderen Fällen, so übt auch bei der Milchsäure-
gärung die allmähliche Anhäufung der Gärprodukte eine nachteilige
Wirkung aus, und man pflegt aus diesem Grunde, wenn es auf eine
möglichst reichliche Säureproduktion ankommt, der Gärflüssigkeit
CaCOg (Kreidepulver) beizumischen. Viel erörtert wurde das -Be-
dürfnis der Milchsäurebakterien. Es scheint, daß manche Arten
besser mit, manche besser ohne Luftzutritt Säure bilden. Zu den
letzteren scheinen die Bakterien der Sammelart Streptococcus lacticus
zu gehören, während die 0-bedürftigeren der Aerogenes-(jvVi])\)e die
Milchsäureproduktiou energischer bei Luftzutritt vollziehen.

2. Der chemische Verlauf.

Für die chemische Theorie der Milchsäuregäruug ist es von Wichtigkeit,
daß die Möglichkeit besteht, aus Dextrose und anderen Hexosen
auch auf rein chemischem, d. h. ka taly tischem Wege Milchsäure zu
erhalten. Schon Hoppe-Öeyler und Kiliani haben nachgewiesen, daß die Dex-
trose, unter Einwirkung von Alkali, Milchsäure entstehen läßt. Duclaux (53) und

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 7

98

W. Biedermann,

SCHÜTZENBERGEE (157) gelang es hierauf, diese Milchsäurebildung durch die Wahl
geeigneter Keaktionsbedingungen, namentlich durch Steigerung der HO-Ionenkonzen-
tration, so weit zu treiben, daß die gebildete Menge bis zu 60 Proz. vom zersetzten
Zucker betrug.

Nach Jensen (95) läßt sich die Milchsäuregärung am leichtesten durch dia
folgende Umlagerung von O- und H-Atomen erklären:

COH O COOH

CHOH

i H

HO

CH

H,

H,0

: H

HO

CH

1
CHOH

1
COH

f

I3

= H,0

;

H,

H,,0

3 Wasser + 1 Dextrose

CHOH

I

CH3
CH3

I
CHOH

I
COOH

= 3 Wasser + 2 Milchsäure.

c) Rediiktioiisgärungeii (Buttersäiiregäruiig).

(Literatur: Lafars Handb. d. techn. Mykologie, Bd. 2, p. 109ff.)

Außer der alkoholischen und der Milchsäuregärung
sind zurzeit keine Zuckerspaltungen durch niedere Pilzformen bekannt,
bei welchen die Endprodukte nicht 0-ärmer oder 0-reicher wären,
als das Ausgangsmaterial, wo wir es also nicht mit wirklichen Re-
duktions- oder Oxydationsprozessen zu tun hätten. Typische R e d u k-
tionsgärungen bilden vor allem die Buttersäure gärung und
die Valeriansäuregärung. Fast immer sind es obligat oder
fakultativ anaerobe Bakterien, welche derartige Spaltungen ver-
ursachen, und es liegt auf der Hand, daß es sich dabei in erster
Linie um die Gewinnung von aus dem Zucker handelt. Indessen
sei gleich hier bemerkt, daß es durchaus nicht angeht, die Anaerobiose
ohne weiteres zu dieser Reduktionstätigkeit in Beziehung zu stellen ;
denn wenn es auch zutrifft, daß anaerobe Bakterien meist stärker
reduzieren als aerobe, so kennt man doch auch anaerobe Formen,
welche nur geringe Reduktionsfähigkeit besitzen (Rauschbrandbacillus),
während andererseits viele aerobe Mikroben auch bei unbehindertem
0-Zutritt energisch reduzierend wirken (Omeliansky, Lafars Handb.,
Bd. 1, Anaerobiose, p. 576).

Es handelt sich bei der ßuttersäuregärung um „eine unter deutlicher und unter
Umständen starker Gasentwicklung (H und COj) vor sich gehende Umsetzung von
Kohlehydraten (oder von Milchsäure, eventuell auch Glyzerin) in größere Mengen

CH,

von Buttersäure (n-Buttersäure)

CH,
CH,

die hervorgerufen wird von be-

COOH

stimmten, meist durch gelegentliche Bildung von Cl ostridium-Formen und durch
Aufspeicherung von Granulöse ähnlichen Körpern (Jogen) charakterisierte Bakterien",
welche zuerst Pasteur (136) in einer aus dem Jahre 1861 stammenden Abhandlung
„Animalcules infusoires vivant sans gaz oxygfene libre et determinant des fermen-
tations" beschrieben hat. Ihrer lebhaften Beweglichkeit wegen hielt er sie für
Infusorien (Vibrion butyrique). Freier O, welcher für alle anderen bis dahin
bekannten Organismen als absolut unentbehrUch galt, erwies sich für diese Bakterien,.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 99

nicht nur als nicht notwendig, sondern sogar als verderblich. „Es genügte, durch
eine kräftig gärende Zucht, in der Vibrion butyrique sich reichlich vermehrt
hatte, durch 1—2 Stunden Luft hindurchzuleiten, um dessen Absterben und Stockung
der Gärung herbeizuführen."

In der Folge haben sich eine große Anzahl von Forschern dem Studium der
Buttersäurebakterien gewidmet, und es sind im Laufe der Zeit eine Menge ver-
schiedener teils pathogener, teils nicht-pathogener Formen beschrieben worden. Ohne
auf die Einzelheiten einzugehen, betreffs derer auf die monographische Darstellung
von Weigmann in Lafars Handbuch, Bd. 2, p. 109 verwiesen werden darf, sei nur
erwähnt, daß Schattenfroh und Grassberger (155) zwei Hauptformenkreise
typischer Buttersäurebakterien unterschieden haben, die unbeweglichen und die
beweglichen Buttersäurebacillen. Die ersteren stellen geißellose (unbeweg-
liche) gestreckte Stäbchen, von 20—50 ^< Länge dar, die meist 3 — 6-gliedrige Ketten
bilden. Sehr charakteristisch ist für diese obligat an aeroben Bakterien, daß
sich ein Teil des Zellinhaltes bei Behandlung mit Jod blau färbt, was auf das Vor-
handensein eines stärkeähnlichen Körpers („logen") hinweist. Diese, offenbar als
Keservematerial dienende Substanz wurde zuerst von Trecül (Lafars Handb., Bd. 1,
p. 107) bei Amijlobacter gefunden und später namentlich von Beijerinck und A.
Meyer untersucht. Kommt es zur Sporenbildung, so verdicken sich die Stäbchen
in der Mitte, und es entstehen spindelförmige „ Clostridium" - Formen. „Die sich
blau färbenden Gebilde sind meist sporenfrei, die sporentragenden granulosefrei. In
Stärkebouillon ist wohl Granulosebildung, nicht aber Versporung zu beobachten, in
Zuckeragar tritt beides nicht ein, so daß es den Anschein hat, als ob die für die
Versporung nötige Granulöse sich nur oder wenigstens am leichtesten aus Stärke,
nicht oder weniger leicht aus Zucker bilde" (Lafars Handb., II, p. 115). Mit dem
beweglichen Buttersäurebacillus sind der Bac. amylobacter I and IZ" Gruber,
Granulohacter saecharobtityricus Beijerinck und Bac. >iaecharobutyriciis Klecky
identisch; er scheint niemals pathogen zu wirken und bildet ebenfalls Clostridium-
formen unter Einlagerung von „logen". Es handelt sich hier um reine Kohlehydrat-
vergärer, welche Eiweißkörper im Gegensatz zu der unbeweglichen Form nicht an-
greifen und ganz vorwiegend Buttersäure bilden. Zu den echten Buttersäurebakterien
gehört auch das früher schon erwähnte N-assimilierende Clostr. Pastorianum.

Der chemische Vorgang der Buttersäuregärung, den man ge-
wöhnlich durch die Gleichung:

CeHi^O« = C^HsO, + 2 CO, + 2 Hg
auszudrücken pflegt, vollzieht sich in Wirklichkeit nicht so ganz glatt,
sondern es kommt in noch höherem Maße als bei der Alkoholgärung
zur Bildung von Nebenprodukten, die sämtlich 0- freie oder doch
0-arme Verbindungen darstellen und dadurch den ganzen Vorgang
als einen Reduktionsprozeß charakterisieren. Fast immer finden sich
neben Buttersäure kleine Mengen von Ameisensäure, wohl auch Essig-
säure, Propionsäure und Valeriansäure. Als vergärbar werden von
Schattenfroh und Grassberger (für die unbewegliche Form)
außer Traubenzucker auch Saccharose, Galaktose, Maltose, Lävulose,
Stärke und Glyzerin bezeichnet. Das letztere wird von der beweg-
lichen Form leichter zersetzt.

E. Buchner und J. Meisenheemer (46) haben neuerdings die Buttersäuregärung
von rein chemischen Gesichtspunkten aus näher untersucht. Es bietet dieselbe
ja gerade auch in dieser Hinsicht besonderes Interesse , weil dabei nicht nur die
6-gliedrige C-Kette des Traubenzuckers . sondern auch die 3-gliedrige des Gly-
zerins (resp. der Milchsäure) im wesentlichen unter Bildung 4-gliedriger C- Ketten,
nämlich von n-Buttersäure und n-Butylalkohol, zerfallen. Bei der Zersetzung des

7*

100

W. Biedermann,

Glyzerins und der Milchsäure handelt es sich somit um eine Synthese, während im
allgemeinen die Gärungserscheinungen auf den Abbau längerer C-Ketten in kürzere
hinauslaufen. Zur Erregung der Gärung verwendeten sie den fakultativ anaeroben
Bac. butyliciis Fitz. Es entstanden in Anwesenheit von anorganischen Nährsalzen
und CaC03 sowohl bei der Vergärung des Glyzerins wie des Traubenzuckers
qualitativ dieselben Stoffe: n-ßutylalkohol, Aethylalkohol , n-Butter-
säure, Essigsäure, Ameisensäure, Milchsäure, CÜ^ und H. Die
gleichen Produkte entstehen auch, wenn man die streng anaeroben Buttersäure-
gärungserreger anwendet. In quantitativer Beziehung zeigte sich, daß, wie die bei-
stehende Tabelle lehrt :

100 g Glyzerin ergaben:
100 „ Glykose

, _

a

;-i

'^:^

■t^

c-

03 5;

s >-

.sp£

s o

Si o

O

W

'S S

"S ==

03 3

M;^

%M

ü

S «J

eq'S

H-

C «

<] cS

<:

a

19,6

10,4

42,1

1,9

4,0 0,7

1,0

Ü,7

2,8

48,1

1,6

3,4

2ü,0

7,5

3,4
10,0

aus dem Glyzerin sehr viel mehr Alkohole entstehen, während die Glykose vorwiegend
Buttersäure und Essigsäure liefert.

Der durch gewisse anaerobe (aerophobe) Bakterienformen bewirkte
Reduktionsprozeß der Buttersäuregärung erscheint in theoretischer
Hinsicht besonders bemerkenswert, da er sozusagen das erste Glied
in der Kette derjenigen Untersuchungen und Gedankengänge bildet,
welche zu der heutigen energetischen Auffassung der Lebens-
erscheinungen führten, derzufolge alle chemischen Reaktionen,
welche mit Wärmeentwicklung verlaufen und daher als Quelle aktueller
Energie dienen können, in gleicher Weise befähigt erscheinen, die
für das Leben erforderliche Betriebsenergie zu liefern. „Ebenso, wie
wir im praktischen Leben, wenn wir Energie auslösen wollen, hierzu
nicht nur Oxydationsreaktionen, wie Verbrennung von Holz und Kohle,
benutzen, sondern zuweilen auch zu anderen chemischen Prozessen,
wie z. B. bei der Zersetzung von Sprengstoffen, greifen, so können
auch Mikroorganismen die Energie nicht bloß von Oxydationsprozessen,
sondern auch von Zersetzungsreaktionen ausnützen. '^ Wie schon früher
ausgeführt wurde, ist die Energiegewinnung durch Spaltung keines-
wegs an das anaerobe Leben geknüpft, sondern spielt auch sonst eine
hochwichtige Rolle. Gleichwohl sind die unter allen Umständen an
freien gebundenen „obligat aeroben" Organismen scharf von
den „obligat anaeroben" (aerophoben), welche bei unbehindertem
Luftzutritt überhaupt nicht gedeihen, getrennt. Mitten inne zwischen
beiden stehen die „fakultativ au aeroben" Lebewesen, die eben-
sowohl bei Vorhandensein von freiem wie auch unter völligem Aus-
schluß von Luft zu leben imstande sind (Omeliansky, Lafars Handb.,
Bd. 1, Anaerobiose).

Ohne allen Zweifel spielen Kohlehydrate und besonders Zucker
als Spaltungsmaterial und Energiequelle bei den meisten anaeroben
Stoffwechselvorgängen die bei weitem wichtigste Rolle. Dennoch gibt
es eine ganze Anzahl anderer organischer Verbindungen, aus welchen
anaerobe Organismen den ihnen zum Aufbau ihrer Eiweißsubstanzen
erforderlichen zu entnehmen vermögen. Schon Pasteur hat ge-
zeigt, daß wein- und milchsaure Salze an Stelle des Zuckers im an-
aeroben Stoffwechsel treten können, und Hoppe-Seyler verdanken
wir die Kenntnis der Tatsache, daß selbst eine so 0-arme Verbindung

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 101

wie die Ameisensäure in Form von ameisensaurem Kalk in
anaeroben Gärungsprozessen unter Bildung von freiem H gespalten
wird. Omeliansky (128) hat aus Pferdemist ein Bakterium gezüchtet
{Bad. formicicum), welches, fakultativ anaerob, unter streng anae-
roben Bedingungen das Calciumf ormiat bei Darreichung von
Pepton als N-Quelle unter Entwicklung von 1 Vol. COo und 2 Vol.
H vergärt :

Ca(0C0H)2 + H2O = CaCOa + CO., + 2 Hg.

Dasselbe Bakterium vermag auch Mannit, Dulcit, Glukose, Ga-
laktose, Milchzucker, Arabinose und Maltose zu verarbeiten und bildet
dann neben reichhcher CO., und H, Milchsäure, Essigsäure, Ameisen-
säure und Aethylalkohol.

Als unvergärbar erwiesen sich : Saccharose, Stärke, Dextrin, Inulin,
Gummi, Aethylen-Glykol, Glyzerin und Erythrit.

(l) Die Proteiiifäulnis (faulige Gärung).

Literatur: Ellingev, Die Chemie der Eiweißfäulnis (Asher und Spiro, Ergehnisse
der Physiologie, Bd. 6 (1907), tmd Lafars Handbuch, Bd. 8 (190%) ; ferner Fuhr-
mann, Vorlesungen über Bakterienenzyme, Jena, 1907.

Die bisher betrachteten Fälle von Gärung lassen ohne weiteres
die überragende Bedeutung von Kohlehydraten und besonders ge-
wissen Zuckerarten als organisches Spaltungsmaterial erkennen. Nicht
nur als Baustoff (C-Quelle), sondern namentlich als Kraftquelle
spielt Zucker in der übergroßen Mehrzahl der Fälle die allerwichtigste
Rolle. In letzterer Hinsicht erscheint es besonders bemerkenswert,
daß Hefezellen und gewisse Bakterien bei Ausschluß von Zucker nicht
zu wachsen vermögen, selbst wenn ihnen reichlich Eiweißstoffe oder
Peptone zur Verfügung stehen. Infolgedessen pflegt man auch den
Ausdruck „Gärung", indem man darunter wesentlich energie-
liefernde Prozesse versteht, oft auf diejenigen Fälle zu beschränken,
wo Kohlehydrate das Gärungsmaterial bilden. Demungeachtet
erscheint eine derartige Beschränkung des Begriffes keineswegs ge-
rechtfertigt, und es empfiehlt sich wenigstens vom Standpunkte der
Biologie aus , nicht nur die durch Mikroorganismen verursachten
ausgiebigen Spaltungen von Kohlehydraten, sondern nicht minder
auch jene von Ei weiß Stoffen den Gärungsprozessen zuzurechnen.
Seit den ältesten Zeiten pflegt man als „P'äulnis'' die zumeist
unter Bildung widerlich riechender Spaltungsprodukte erfolgende
„spontane" Zersetzung von Eiweißkörpern selbst oder von Ei-
weiß reichlicher enthaltenden tierischen oder pflanzlichen Teilen zu
bezeichnen, ein Vorgang, der vom ernährungsphysiologischen Stand-
punkte aus unser ganzes Interesse in Anspruch nimmt, nicht nur
mit Rücksicht auf die bewirkenden Organismen selbst, sondern auch
aus dem Grunde, weil typische „Fäulnisprozesse" sich auch im Darm-
kanal der meisten Tiere abspielen. Der ganze Charakter eines
„Fäulnisprozesses" richtet sich natürlich sehr wesentlich nach der
Menge des vorhandenen fäulnisfähigen Eiweißmaterials, und es unter-
scheidet sich daher in den meisten Fällen die Fäulnis pflanzlicher
Teile sehr wesentlich von der tierischer Produkte. Für die erstere
ist vielfach der Ausdruck „V er modern n g" üblich. Ebensowenig
wie in den bisher betrachteten Fällen von „Gärung" wird man auch
hier die Bedeutung der Spaltung lediglich in der Gewinnung der

102 W. Biedermann,

nötigen Betriebsenergie erblicken dürfen, wenn dies auch ohne Zweifel
die Hauptsache ist. Ein gewisser, wiewohl kleiner Anteil der zer-
setzten Stoffe dient sicher auch dem Aufbau der Körpersubstanz der
Gärungserreger.

Es ist das Verdienst von Schwann und Helmholtz, gezeigt zu haben, daß
fäulnisfähige Substanzen sich nicht weiter verändern, wenn sie in einem Kolben
mit Wasser gekocht werden, wobei alle Luft austritt, wenn man nicht wieder ab-
gekühlte gewöhnliche Luft, sondern nur durchgeglühte Luft eintreten läßt. Man
wußte längst, daß beim Fäulnisprozeß niederste Organismen (Infusorien und Schimmel-
pilze) vorhanden sind, ohne daran zu denken, daß diese oder überhaupt mikroskopische
Wesen die betreffenden Veränderungen etwa hervorrufen könnten. Unter den man-
nigfaltigen Lebewesen , die G. F. Ehrenberg in faulenden Flüssigkeiten ent-
deckte, erschienen ihm einige Arten der Gattungen Monas und Bacterium wegen
ihrer winzigen Gestalt und ihrer außerordentlichen Vermehrungsfähigkeit besonders
bemerkenswert. Wegen ihrer für die damahgen optischen Hilfsmittel an der Grenze
der Sichtbarkeit stehenden Kleinheit nannte er sie Monas ternio, Monas crepusculuni
und Bact. termo. Dujardin vereinigte später Monas termo und Bact. termo zu
einer Art „Bact. termo'\ welches von Cohn als der eigentliche Erreger der
Fäulnis bezeichnet wurde, während er die „Monaden" für unbeteiligt hielt. Schon
vorher (1863) hatte Pasteur (137), der auch hier bahnbrechend wirkte, Untersuchungen
über die Fäulnis veröffentlicht, die im wesentlichen von denselben Gesichtspunkten
ausgingen, wie jene, die ihn bei seinen Arbeiten über die typischen Gärungsvorgänge
geleitet hatten. Auch er bezog die Fäulnis auf die Entwicklung und Vermehrung
mikroskopischer Organismen, schrieb aber dem Bact. termo eine wesentlich andere
Rolle zu als Cohn. Alle Versuche, die er anstellte, führten übereinstimmend zu
dem Resultat, daß, wenn die Keime niederster Organismen von einer fäulnisfähigen
Substanz gänzlich abgehalten werden, niemals eine als Fäulnis zu bezeichenende
Zersetzung auftritt.

Pasteur hielt die Fäulnis im wesentlichen für einen Vorgang, der sich nur
in Abwesenheit von O vollzieht.

Wenn aus einer fäulnisfähigen Flüssigkeit der aufgelöste O unter Beteiligung
der zuerst sich entwickelnden Organismen {Monas crepuseidum., Bacterium termo)
völlig verschwunden ist, „dann treten die ,Vibriouen' auf, die dieses Gas zum
Leben nicht bedürfen und die Fäulnis nimmt alsbald den Anfang. Sie steigert sich
allmählich und hält gleichen Schritt mit der Entwicklung der Vibrionen, ....
Würde der in einer fäulnisfähigen Flüssigkeit gelöste O nicht gleich zuerst durch
besondere Organismen entzogen, dann käme es gar nicht zum Faulen, denn der O
würde die Vibrionen , die sich zuerst entwickeln wollen , vernichten." So faßte
Pasteur 1863 die Fäulnisvorgänge auf. Es hat sich nun später freiüch heraus-
gestellt, daß es unter der großen Menge von fäulniserregenden Mikroben nicht nur
anaerobe, sondern auch viele aerobe Formen gibt, indessen haben seine Anschau-
ungen über die vorwiegende Bedeutung der ersteren, sowie über die Arbeitsteilung
zwischen beiden bei der Proteingärung dennoch im wesentlichen Bestätigung
gefunden, so daß man zurzeit die Fäulnis mit A. Ellinger „als den durch Spalt-
pilze ohne Mitwirkung von atmosphärischem Sauerstoff bewirkten
Abbau der Eiweißmolekel, unter Bildung charakteristischer Spaltungsprodukte" de-
finieren kann.

Dank der Anwendung der Plattenkulturmethode hat man nach und nach ge-
lernt, unter der großen Menge der bei der Fäulnis beteiligten Bakterienformen einzelne
Arten schärfer zu umgrenzen, als es vordem möglich war. 1885 gewann Hauser
aus faulenden Stoffen drei nahe verwandte Bakterien in Reinzucht, die er ihrer
Vielgestaltigkeit wegen als ,,Proteus" bezeichnete {Proteus vulgaris, mirabilis und
Zenkeri). Es handelt sich dabei um aerobe, mit sehr kräftiger Eigenbewegung

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 103

begabte, sehr verschieden lange Stäbchen, zum Teil auch Spirillenformen, die, wie
sich später herausstellte, nicht scharf trennbare Arten, sondern nur Eassen einer
Art {Proteus vulgaris = Bacterium vulgare) darstellen. Ein häufiger Bewohner
faulender Stoffe ist dann das berüchtigte Bact. prodigiosuvi, bekanntlich dadurch
charakterisiert, daß es einen blutroten Farbstoff bildet. Es ist ebenfalls aerob und
bildet je nach der Reaktion des Nährbodens entweder sehr kurze, kokkenförraige
Stäbchen oder gestreckte Fäden. Zu den aeroben farbstoffbildenden Fäulnisbakterien
gehören ferner zwei einander außerordentlich ähnliche Formen, das Bact. fluorescens
und pyocyaneuni {Bae. pyocyanetis). Das erstere bildet, auf Gelatine gezüchtet, unter
Verflüssigung derselben, einen grünen, fluoreszierenden Farbstoff und findet sich
weitverbreitet im Wasser und im Boden. Das andere lebt an gleichen Orten seltener,
und liefert neben dem gelbgrünen Pigment noch ein blaues (Pyocyanin). Zu den
bei Anwesenheit von Sauerstoff wachsenden Fäulnisbakterien zählt auch noch das von
Escherich entdeckte Bact. coli commune., ein Spaltpilz, der in faulenden Stoffen
häufig, auch immer im Darmkanal des Menschen und aller daraufhin bisher unter-
suchten Tiere gefunden worden ist, und im Kot alle anderen Mikroben an Zahl bei
weitem übertrifft.

Es ist seit langem bekannt, daß das Bact. coli Fäulnis herbeizuführen vermag,
und die von Kitasato (98) bemerkte Indolbildung unter dem Einfluß desselben wird
geradezu als eine der charakteristischen Reaktionen beim Wachsen auf Fleisch-Pep-
ton-ßouillon betrachtet.

Den Anschauungen Pasteurs entsprechend muß aber jedenfalls der Haupt-
anteil an der fauligen Zersetzung von Proteinstoffen anaeroben Bakterienformen zu-
geschrieben werden.

BiENSTOCK (24) fand 41 aerobe und fakultativ anaerobe Bakterien, darunter auch
die früher vorwiegend als Erreger der Fäulnis angesprochenen Proteus-Kxien, in
der UscHlNSKYschen eiweißfreien Nährlösung aerob gezüchtet, unfähig, sterilisierte
Fibrinflocken zum Faulen zu bringen. Aus spontan faulendem Fibrin konnte er bei
Luftabschluß regelmäßig den obligat anaeroben sporenbildenden i?ac. j9M^r*/?cws,
der durch seine Trommelschlägelform charakterisiert ist, züchten und dieser An-
aerobe erzeugte die Fäulnis des Fibrins sowie anderer Eiweißkörper, wenn der O
durch die Kulturbedingungen fern gehalten wurde oder nach längerer Zeit, auch
bei Luftzutritt, falls die Flüssigkeitsschicht höher als 4 cm war.

Er muß unter allen Umständen als der wichtigste Fäulniserreger betrachtet
werden. Er ist in Erde, faulendem Dünger, Kloaken jauche stets anzutreffen, wurde
aber auch im Dickdarm gefunden. Bei der Fäulnis von Fleisch scheint er die Haupt-
rolle zu spielen. Er bildet 5 — 6 (.i lange, schlanke Stäbchen mit peritrich ange-
ordneten langen Geißeln.

Die Wechselbeziehungen zwischen den beiden genannten Hauptgruppen von
Fäulnisbakterien treten sehr deuthch bei der Fleischfäulnis hervor, welche von TissiER
und Martelly (172) sehr eingehend bakteriologisch untersucht wurde. Anfangs treten
nur aerobe Formen {Bact. vulgare, coli, Micrococcus pyogenes, Streptococcus pyo-
genes) auf, die gleichzeitig den im Fleisch in der Menge von etwa 1 Proz. enthaltenen
Zucker und die Proteinstoffe vergären. ,, Nachdem sie den im Fleisch vorhandenen O
verzehrt und den Zucker zum Teil zu Säuren vergoren haben, die teilweise wieder
durch das bei der Zersetzung des Proteins entstandene NH^ neutralisiert werden,
erscheinen nach 3 — 4 Tagen die ersten Anaeroben, und zwar solche, die auch
Zucker vergären {Bac. perfringens, Bac. putidus gracilis)." Auch bei der Fäulnis
der Leichen herrscht anfangs Bact. vtdgare und coli vor, doch treten sie später
bald gegen Bac. pjutrificns zurück.

Während im allgemeinen die meisten Aeroben die Wirkung der eigentlichen
Fäulniserreger iu dem Sinne unterstützen, daß der Zerfall des Fibrins erheblich
rascher vor sich geht, üben einige eine deutlich hemmende Wirkung aus. Dies gilt

104 W. Biedermann,

vor allem von Milchsäurebakterien {Bact. lactis aerogenes). Schon 1897 hat
Herter (86) die Beobachtung gemacht, daß bei Einführung einer großen Menge von
Milchsäurebakterien in den Darmkanal eines Hundes die Darmfäulnis eine bedeutende
Herabsetzung erfährt (die Einführung von B. coli vermehrt dieselbe). Neuerdings
hat auch Belonowski (11) bei Kulturversuchen mit B. coli die gleiche Tatsache
festgestellt und gezeigt, daß das Vorhandensein von Milchsäurebakterien {B. lactis
acidi und hulgaricus) in zuckerhaltiger Feptonbouillon die Eiweißspaltung durch
B. coli sehr bedeutend herabsetzt, was in erster Linie auf die Ueberproduktion nicht-
flüchtiger Säuren (Milchsäure, Bernsteinsäure) zurückzuführen ist.

Was den durch Fäuluisbakterien bewirkten Abbau
der Ei weiß Stoffe anlangt, so ist vor allem bemerkenswert, daß
nur gewisse Formen die genuinen natürlichen Eiweißkörper anzu-
greifen imstande sind, während andere dies nicht vermögen und ihre
spaltende Wirkung auf die nächsten Zerfallsprodukte der Eiweißkörper
(Albumosen und Peptone) beschränken. Zu jenen, den eigent-
lichen Fäulniserregern, gehören alle streng anaeroben Formen, und
von den Aeroben Bact. vulgare, Bact. fluorescens-liquefac, Micrococcus
pyogenes. Zu der zweiten Gruppe gehört von Anaeroben nur Diplo-
coccus magnus anaerobic, von den Aeroben Bact. coli, prodigiosum und
Micrococcus flavus. Nencki (125) war der erste, der sich 1876 mit
der Frage der Eiweißspaltung durch Bakterien befaßt hat. Bereits
damals hat er festgestellt, daß das Wesen dieses Vorganges mit der
Einwirkung von Alkalien im wesentlichen übereinstimmt, indem in
beiden Fällen zunächst hydrolytische Prozesse einsetzen,
und die gleichen Spaltungsprodukte gebildet werden (Aminosäuren).
Der für die Fäulniserreger charakteristische Abbau beginnt erst bei
der Weiterverarbeitung der letzteren, über deren Umsetzungen sich
zahlreiche Angaben finden, die sich nach NAVi^iASKY (124) in folgendes
Schema zusammenfassen lassen, worin R-CH(NHo)-COOH eine be-
liebige Aminosäure bedeutet:

j R. CHNH, . COOH + 2 H = R- CH, • COOH + NH3
Typus AlR.CH3.COOH + 30 = R.COÖH -|- CO2 + H3O

[R.COOH =R.H + C02

Typus B { R . CHNH2 . COOH = R . CHg . NH2 + COg.

Es findet also eine abwechselnde Reduktion und Oxydation statt,
wobei zunächst unter Ammoniakabspaltung die entsprechenden N-freien
Säuren gebildet werden, worauf diese letzteren unter CO.^-Abspaltung
stufenweise zu den niederen Homologen abgebaut werden.

Als Beispiel für den Typus A mag die Tyrosinfäulnis gelten, über die
wir hauptsächlich durch Baumanns Untersuchungen aufgeklärt wurden. Auch hier
wird zunächst die Aminogruppe durch H ersetzt, wobei eine Umwandlung in Hy-
droparacumarsäure (p-üxyphenylpropionsäure) erfolgt:

C«HXqjj^ — CH • NH, • COOH + ^ = ^«^^ <CH, • GH., • COOH + ^^s

Tyrosin Hydroparacumarsäure

Desgleichen wird die Phenylaminopropionsänre in Pheny Ipropion-
säure verwandelt:

(CeHj . CH2 . CHNH^ . COOH) + H, — CeH« . (CH,), • COOH + NH,
Phenylaminopropionsänre Phenylpropionsäure

Durch Oxydation kann die p-Oxyphenylpropionsäure bis zu p-Kresol
und Phenol abgebaut werden :

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 105

CbHXqh^ • CH, • COOH + 30 = CßH^cH^ . COOH + ^^^ + ^^^
p-Oxyphenylpropionsäure p-Oxyphenylessigsäure

CeHXcH, • COOH = ^«^* <CH8 + ^^^
p-Oxyphenylessigsäure (p-Kresolj

^e^^^CHg + 30 = CGHX(jQQg + H,0
p-Kresol p-Oxybenzoesäure

CeHXc00H = CeH5-0H + C0,

p-Oxybenzoesäure Phenol

Die Phenylpropionsäure und die Phenylesigsäure sind von E, und H. Sal-
KOWSKi (vgl. 57) bei der Fäulnis entdeckt worden. Baümann (vgl. 57) hat die Phenyl-
essigsäure durch Fäulnis der Phenylpropionsäure dargestellt. Die p-Oxyphenyl-
propionsäure wurde von Baumann bei der Fäulnis des Tyrosins, von E. und H.
Salkowski bei der des Eiweißes erhalten. Von ihnen wurde auch die entsprechende
Essigsäure dargestellt.

Phenol gewann aus faulendem Eiweiß zuerst Baumann, nachdem E. Sal-
KOWSKY gezeigt hatte, daß es im Harn bei verstärkter Darmfäuluis auftrat. Bau-
mann hat das Phenol auch durch Fäulnis aus p-Oxybenzoesäure, nicht aber aus
Tyrosin erhalten.

Doch kann auch ohne NHj- Abspaltung eine direkte Abspaltung vonCO^
aus Aminosäuren stattfinden, wobei gewisse, als Fäulnisprodukte bekannte basische
Körper entstehen.

So liefert Diaminovaleriansäure (Ornithin) Tetramethylendiamin
(Putrescin) und Diaminocarponsäure (Lysin) Pentamethylendiamin
(Cad averin). Dazu gesellt sich noch die von E. und H. Salkowski entdeckte
ö-Aminovaleri ansäure, die sich nach Ellinger durch die Fäulnis des Ar-
gin ins bildet. Derselbe Körper soU nach Ackermann auch die Muttersubstanz
des Putrescins sein.

Ein Beispiel für den Typus B bildet die Umwandlung von Phenylamino-
propionsäure in Phen yläthylam in:

C.H^ • CH, • CHNH, • COOH = C^H, • CH^ • CH, . NH, + CO,
Phenylaminopropion säure Phenyläthylamin

Dieses letztere wurde von Nencki (vgl. 57) bei der Leichenfäulnis entdeckt, da-
gegen ist es bei der direkten Fäulnis der Aminosäure noch nicht gefunden worden.
Bei der Zersetzung des Caseins in reifendem Käse wurde das p-Oxyphenyläthyl-
amin nachgewiesen, welches in analoger Weise aus p-Oxyphenylaminopropionsäure
entsteht:

CbHXqu^ — CH(NH,) - COOH = ^6^4<CH, • CH, • NH, + ^^^

p-Oxyphenylaminopropionsäure p-Oxyphenyläthylamin

Ganz ähnlich der Tyrosinfäulnis verläuft jene des Tryptophans , welches als

Indolaminopropionsäure (Indol-Prg-a-Arainopropionsäure)

C-CH,-CH(NHJCOOH

/ \.
C„H. CH

\ /
NH

erkannt wurde (Ellinger und Flammand, 58). „Das Tryptophan ist von allen
hydrolytischen Spaltprodukten der Proteine in bezug auf die Fäulnis am besten
studiert oder — richtiger gesagt — allein so studiert, wie es für alle anderen Bau-
steine nötig wäre, um zu einer sicheren Grundlage für die Erkenntnis der chemischen
Vorgänge bei der Eiweißfäulnis zu gelangen, nämlich unter der Einwirkung von Eein-

;106 W. Biedermann,

kulturen mit Luftabschluß und Luftzutritt." Indem im Tryptophan einfach NH^

durch H ersetzt wird, entsteht, bei streng anaerober Kultur durch den obligat

anaeroben Rauschbrandbacillus sowie auch durch das fakultativ anaerobe Bact. coli

commune Indol-Prg-a-Propionsäure und Ammoniak:

C— CH„-CH • COOK

/ \
C«H, CH + NH3

NH

Dasselbe jBae<. eoZ* lieferte bei Luftzutritt Indolessigsäure, Indol und Skatol:

C-Ce.-CH^-COOH c-CH2-<^00H

/ \ / \.

C^H, CH +30=CeH, CH + CO^ + H,0

NH NH

Indolpropionsäure Indolessigsäure

C— CH^-COOH C— CH«

CßH, CH =C8H, CH+CO,

NH NI^

Indolessigsäure Skatol

C-CH3

C«H, ^CH +60 = CeH, <j^H/<^H + CO, + H,0

NH

Skatol Indol

Bei Kulturen von Bact. coli, welche neuerdings Belonowsky (11) auf zucker-
haltiger Peptonbouillon anlegte, wurde außer Indol noch die Bildung von Skatol,
Phenol, aromatischen Oxysäuren, Mercaptan, HgS, Leucin, Tyrosin
und Tryptophan sowie NHg nachgewiesen. Leach hat bei der Untersuchung
der Stoffwechselprodukte des Bact. coli auf Agar-Agar das Vorhandensein von
Hexonbasen (Histidin, Arginin, Lysin) festgestellt, während Schröter und
ScHiTTENHELM fanden, daß Guanin und Adenin unter dem Einflüsse dieses
Bakteriums sich in Xanthin und Hypoxanthin umwandeln. Pfaundler
glaubt, daß die spaltende Wirkung des Bact. coli auf Eiweißstoffe derjenigen des
Erepsins entspricht, d. h. daß es nur die sekundären Produkte der hydrolytischen
Zersetzung (Albumosen, Peptone) weiter zu spalten vermag. Belonowsky züchtete
Bact. coli auf einer Bouillon, welche außer Pepton Witte (20 g) 5 g NaCl, 0,25 g
KHjPO^, 0,028 Na^COa und 20 g Milchzucker im Liter enthielt. Er fand ebenfalls
Entwicklung von H^S und Mercaptan, ferner Indol und Phenol sowie flüchtige und
nichtflüchtige Säuren.

Nawiasky (124) untersuchte neuerdings die Art der Zersetzung verschiedener
Aminosäuren durch Bac. j^roteus vulgaris und fand dabei bemerkenswerte Unter-
schiede in der Angreifbarkeit derselben durch die genannte Bakterieuart.

Glykokoll wurde nur schwach angegriffen und ein Teil der zu erwartenden
Essigsäure wurde unter Mitwirkung des Luftsauerstoffes verbrannt. Auch das A l a-
nin wurde nur langsam aufgespalten und Essigsäure als Spaltungsprodukt nach-
gewiesen. Aus Aminovaleriansäure entstand Buttersäure, außerdem wahr-
scheinlich Essigsäure und Isobutylalkohol. Leucin lieferte in den ersten Tagen
unter Mitwirkung des gelösten Sauerstoffes Butter- und Essigsäure, später bestand
die isolierte Säure aus einem Gemenge von Valeriansäure und Capronsäure.

Im Gegensatz zu der allgemein verbreiteten Ansicht, daß die bei der Eiweiß-
fäulnis entstehenden Fettsäuren normale Struktur besitzen, haben Neuberg
und Rosenberg (126) gezeigt, daß denselben eine verzweigte C-Kette und opti-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 107

sches Drehungsvermögen zukommt. Bei der Fäulnis der Proteinstoffe
treten die flüchtigen Fettsäuren von der Ameisensäure bis zur Capronsäure auf.
Bei der Caseinfäulnia bestand die Hauptmenge der flüchtigen Fettsäuren aus But-
tersäure, die in diesem Falle wahrscheinlich aus der im Casei'nraolekül reichlich
vorhandenen Glutaminsäure hervorgeht, indem die sonst meist getrennt ver-
laufenden Prozesse der COg- Abspaltung und der Desamidierung zusammen am gleichen
Molekül eintreten:

COOH • CH^ • CH, • CH, NH, • CÖÖHj ~* COOH • CH, • CH, • CH^
Der Schwefel des Eiweißes tritt bei der Fäulnis teils als H2S, teils in organischer
Bindung als Methy Im erkaptan auf. Besonders begünstigt wird die Bildung
von HjS durch pepton-(albumosen-)haltigen Nährboden. Es erscheint noch fraglich,
inwieweit es sich dabei um Reduktion des Eiweißschwefels durch nascierenden H
handelt oder um Spaltung des Eiweißmoleküls. Wahrscheinlich werden auch bei der
Fäulnis zunächst kompliziertere S-haltige Atomkomplexe (Cystin, Taurin) abgespalten,
welche dann weiterhin in einfachere Stücke zerfallen. Möglicherweise spielt die von
RuBNER an gärender Hefe gemachte Beobachtung einer synthetischen Bildung
von Aethylmerkaptan aus Schwefel auch bei Bakterien eine EoUe, da sehr
viele Fäulnisbakterien geringe Mengen von Alkohol erzeugen, für den die im Eiweiß
enthaltene Kohlehydratgruppe das Material liefern könnte.

e) Harnstoffgärimg.

{Literatur: Lafars Handb., Bd. 3 (1904), Kaj). 3.)

An die echten Fäulnisprozesse läßt sich die Zersetzung des Harn-
stoffes durch gewisse Bakterien, die sogenannte ammoniakalische
Gärung, anschließen, bei welcher Harnstoff unter Wasseraufnahme
in Ammoniurakarbonat verwandelt wird, ein Vorgang, der um so
wichtiger ist, als dadurch eines der wichtigsten Umsetzungsprodukte
der Eiweißkörper im tierischen Organismus in eine Form übergeführt
wird, in der es nach weiterer, ebenfalls durch Bakterien vermittelter
Oxydation befähigt wird, von neuem als Nährstoff der Pflanzen auf-
zutreten.

„Die Entstehung von kohlensaurem Amnion bei der sogenannten
Fäulnis des Harnes hatte schon zu Ende des 18. Jahrhunderts
die Aufmerksamkeit auf sich gelenkt. Doch war es auch hier wieder
Pasteur, welcher zuerst (1862) den Nachweis lieferte, daß gewisse
Mikroorganismen, die er als „torule ammoniacale" bezeichnete,
dabei wesentlich beteiligt sind. 2 Jahre später studierte van Tieghem
die Frage der Harngärung, sowie reiner Harnstoff'lösungen und ge-
langte zu dem gleichen Ergebnis, wie sein Vorgänger. In der Folge
stellte sich heraus, daß die in Rede stehende Spaltung, welche glatt
nach der Formel

COCNHs). + 2 H,0 = (NHJ2CO3
erfolgt, nicht nur durch kugelige Mikrokokken, sondern auch durch
eine ganze Anzahl stäbchenförmiger Bakterien sowie durch gewisse
Schimmelpilze bewirkt werden kann , und es sind hier insbeson-
dere Untersuchungen von Miquel, Leube und Beijerinck zu er-
wähnen.

Die Reinzüchtung der Harnstoffbakterien gelingt am besten auf Pepton -
gelatine, welche mit 2 — 5 Proz. Harnstoff versetzt ist, doch sind auch
andere Nährböden (Bouillon mit oder ohne Peptonzusatz, einfache Pepton lösungen,
Hefewasser etc.) verwendbar, wenn sie genügend alkalisch gemacht werden und einen

108 W. Biedermann,

entsprechendeu Zusatz von Harnstoff erhalten (1 — 2 g pro Liter). Ein über 2 Proz.
hinausgehender Harnstoffgehalt beeinträchtigt das Wachstum mancher Arten oder
wirkt sogar abtötend, wenn die Menge des entstehenden kohlensauren Ammons an-
gestiegen ist. Ein Zusatz von wenigen Zehntelprozent Ammoniumkarbonat ist da-
gegen dem Gedeihen sehr förderlich. Die günstigste Temperatur liegt bei etwa 30** C.
Bei 0° entfalten sie keine Spalttätigkeit, und selbst noch bei 5" erfolgt diese sehr
träge und schleppend.

„Die Harnstoffbakterien scheinen alle aerob zu sein. Jedoch
erfordern die sehr kräftigen unter ihnen, welche 10—20 g Harnstoff
(im Liter) verarbeiten, so geringe Mengen von freiem 0, daß man früher
hätte meinen können, sie zu den fakultativen Anaeroben zählen zu
sollen. Wenn man aber dieses Gas so vollständig wie möglich aus den
Nährböden entfernt, tritt die Spaltung des Harnstoffes nicht ein, auch
nicht bei jenen Arten, deren Vermehrungskraft im Verhältnis sehr
klein ist." (Miquel.)

Die Harnstoffvergärer finden sich allerwärts verbreitet, im Staub
der Luft, im Wasser und im Erdboden. Miquel fand in den Wässern
der Quellen und im Flußwasser von Paris auf je 1000 insgesamt vor-
handene Bakterien 15 Harnstoffvergärer, in den Kloakenwässern 52
und in den Abläufen der Aborte 66 solcher Wesen. „Der bebaute
Boden weist in seiner Oberfläche 1— 2 Proz. der Keime als Harn-
stoffbakterien auf. Im Dünger und in der Mistjauche bestehen 10 Proz.
der Flora aus solchen Arten" (Miquel). Eine Uebersicht und Cha-
rakteristik der wichtigsten Formen harnstoffzersetzender Bakterien
findet sich in der Monographie von Miquel in Lafars Handb., Bd. S,
p. 74 ff. (daselbst auch Abbildungen).

f) Oxydatioiisgäruiigen.

Die niederen Pilze und Bakterien liefern uns eine ganze Anzahl
von Beispielen, wo die erforderliche Betriebsenergie nicht, wie in den
bisher betrachteten Fällen obligat anaerober Gärungsorganismen, durch
Spaltung komplizierter organischer Substanzen oder, wie bei vielen
fakultativ anaeroben Formen, durch Spaltung und darauffolgende
Oxydation der Spaltungsprodukte gewonnen wird, sondern ganz ähnlich
wie bei den anorganischen Oxydationsgärungen (nitrifizierenden Bak-
terien, S-Bakterien u. a.) durch Oxydation. Eine große Anzahl
organischer, zum Teil sehr einfacher Verbindungen kann unter Um-
ständen als Material dafür dienen.

Als typisches Beispiel einer solchen organischen Oxydations-
gärung darf vor allem die

Essigsäuregärung des Aethylalkohols

gelten, die in gewissem Sinne als Fortsetzung der Alkoholgärung
betrachtet werden kann. Es ist seit lange bekannt, daß der in
gärenden Flüssigkeiten, wie Wein, Bier etc., enthaltene Alkohol unter
Umständen verschwindet und durch Essigsäure ersetzt wird (Wein-
essig, Bieressig) und daß die Luft (der 0) dabei eine wesentliche
Rolle spielt.

An diesem Vorgang sind, wie man weiß, verschiedene Bakterien-
formen beteiligt.

Es handelt sich immer um monotriche oder unbewegliche Stäbchen, die sich

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 109

auf der Oberfläche der Nährflüssigkeit zu einer Haut ausbreiten. O. Jensen (95)
gab ihnen den Gattungsnamen Acetimonas.

Beijerinck unterschied 4 Arten mit verschiedenen Varietäten : B. aceti
Pasteur, B. rancens, B. Pasteurianum Hansen und B. xylinum. Henneberg
und RoTHENBACH (vgl. 59) haben vier Gruppen aufgestellt :

1) Schnellessigbakterien {B. acetüjeniim).

iJ) Bierbakter ien (Ä Zeidleri, B. aceti, B. Pasteurianum, B. Kützingianum,
B. acetosuni),

3) Maischebakterien {B. oxydans, B. industrium),

4) Weinessigbakterien (B. xylinum, B. ascendens).

Von den Sehnellessigbakterien bis zu den Essigbildnern des Bieres und Weines
steigen die Ansprüche auf organische Nahrung. Die ersteren gedeihen mit Aethyl-
alkohol als einziger C-Quelle. Nach W. Seifert oxydieren B. Pasteurianum,
Kütxingianum und aceti auch Propylalkohol zu Propionsäure, nor-
malen und Isobutylalkolhol zu den entsprechenden Buttersäuren;

,CH, . OH.
Aethylenglykol ( • r\u) "^^^^ ^^ Glykolsäure oxydiert, dagegen

^ CHo . OH -^

Methylalkohol, Isopropylalkohol und Amylalkohol nicht angegriffen.
Aus Mannit bildet B. aceti Lävulose, während die beiden anderen Arten Mannit
nicht angreifen. Glukose gibt Glukonsäure, Essigsäure wird, wie bereits
Pasteor gefunden hat, langsam zu CO^ und Wasser verbrannt, und zwar
von allen Essigbakterien außer B. oxydans. Sie sind sowohl gegen Alkalien wie
gegen anorganische Säuren sehr empfindlich. Auch direktes Sonnenlicht schädigt
sie sehr (besonders die stark brechbaren Strahlen). Sauerstoffzutritt ist zum Leben
dieser Mikroben unbedingt erforderlich. Die eben noch erträgliche Alkoholkonzen-
tration liegt zwischen 5 — 11 Vol.-Proz. Nach Untersuchungen von O. Jensen (95)
können die meisten Essigsäurebakterien Salpetersäure als N-Quelle ausnützen. Ein-
zelne Arten (am stärksten B. aceti) reduzieren nach längerer Zeit kleinere Mengen
von Salpeter bis zu NHg, eine Eigenschaft, die auch andere obUgat aerobe Bakterien
(z. B. Äxotobacter) besitzen und sie zeigt, daß solche Organismen außer dem freien
O auch gebundenen verwenden können.

Mit der Bildung von Essigsäure direkt vergleichbar ist ein anderer,
auch durch Bakterien vermittelter Oxydationsprozeß, der sich an
einem höheren Alkohol, und zwar dem Sorbit, abspielt.

Schon 1852 hatte Pelouze in dem Saft der Vogelbeeren einen Zucker (Sor böse)
gewonnen, der, wie später Bertrand (22) entdeckte, nicht ursprünglich als solcher
vorhanden ist, sondern erst beim Stehen an der Luft im Beerensafte entsteht.
Durch gewisse Fliegen {Drosophila cellaris), die ihre Eier an den Eand der Flüssig-
keit legen, werden Bakterien übertragen, welche an der Oberfläche Häute bilden,
die sukzessive untersinken und aus unbeweglichen Stäbchen von 2—3 /t Länge be-
stehen. Sie sind untereinander durch eine gallertige Masse zu einer Zoogloea
verbunden und kommen ziemlich häufig auch im Essig vor. Außer dem Sorbit,
einem 6-wertigen Alkohol, der dem Mannit sehr ähnlich ist und sich nicht nur
in Vogelbeeren, sondern auch in anderen Früchten findet, bieten auch gewisse andere
mehrwertige Alkohole (Mannit, Glyzerin) den Sorbosebakterien die Bedingungen
zu ihrer Entwicklung, wahrend Glykol, Xylit, Dulcit u. a. hierzu nicht tauglich
sind. Nach Bertrand wäre der Grund für dieses verschiedene Verhalten in der
stereocheraischen Struktur der betreffenden Alkohole begründet.

Maßgebend ist nach Bertrand, daß mindestens eine sekundäre OH-Gruppe
so angeordnet ist, daß sie kein H-Atom zur Seite hat. Dies gilt beim Glyzerin
und Sorbit für die im folgenden fettgedruckten Atoragruppen:

110 W. Biedermann,

H H H OH H

I I I I I

Glyzerin CH„OH-C-CH,OH Sorbit CH,OH-C — C — C — C-CH,OH

I " 'III

OH OH OH H OH

nicht aber für X y 1 i t und D u 1 c i t :

H OH H H OH OH H

11' I I I i

CH,OH— C — C — C — CH^OH CH,OH— C _ C — C — C — CH.OH

III I J I 1

OH H OH OH H H OH

1-Xylit d-Dulcit

Es läßt sich daraus der Schluß ziehen, daß das Bakterium seinen Angriff auf die-
jenige Atomgruppe richten wird, die die gekennzeichnete, besondere Stellung ein-
nimmt.

Bekanntlich entstehen bei der Oxydation der sekundären Alkohole Ketone, in-
dem die Gruppe H — C— OH durch Entziehung von 2 H- Atomen in C=0 übergeht.
So entsteht d-Lävulose aus d-Mannit, und diese Umwandlung ist auch tatsächlich
durch Eeinkulturen von Sorbosebakterien zu erhalten. Aus Glyzerin entsteht
Dioxyaceton, und auch die Sorbose ist das Keton des Sorbits.

Die reduzierenden Zucker, sowohl die mit der Aldehydgruppe (COH), wie die
mit der Ketongruppe (CO), sind sämtlich Nährstoffe für das Sorbosebakterium.
Doch liefern sie nicht so üppige Kulturen, wie die mit der oxydablen Atomgruppe
versehenen sekundären Alkohole. Die Zucker mit der Aldehydgruppe werden durch
das Bakterium in die entsprechenden Säuren übergeführt, während die Ketonzucker
allmählich aus der Nährlösung verschwinden, ohne daß ein charakteristisches
Derivat festzustellen wäre. In energetischer Hinsicht bieten die betreffenden Zucker
dem Bakterium größeren Vorteil, als die Alkohole, da sie eine nicht gesättigte Gruppe
enthalten, durch deren Oxydation im allgemeinen mehr Wärme entwickelt wird, als
beider Ueberführung eines sekundären Alkohols in Keton. Wenn sie trotzdem für
die Ernährung des Bakteriums weniger günstig sind, so beruht dies nach Bertrand
darauf, daß die bei der Oxydation entstehenden Säuren giftig sind. Bei der Ein-
wirkung des Bakteriums auf gewöhnliche Glukose entsteht durch Oxydation der
Aldehydgruppe (COH) zunächst Glukonsäure:

GH, • OH-CH ■ OH— CH • OH— CH • OH— CH • OH— COOH

Erst wenn alle Glukose in diese Säure übergeführt ist, wirkt das Bakterium auch auf
die sekundäre Alkoholgruppe ein, wobei Oxyglu konsäure gebildet wird:,
CH, • OH— CO— CH • OH-CH • OH— CH • OH— COOH

Da die Gärungen das Mittel sind, durch welches sich Bakterien
und viele niedere Pilze die zum synthetischen Aufbau ihrer Leibes-
substanz erforderliche Energie verschaffen, so ist von energetischen
Gesichtspunkten aus die dabei frei gemachte Wärmemenge das
wesentlichste.

0. Jensen (95) hat sich der Mühe unterzogen, für alle von Bak-
terien überhaupt vermittelten, bis jetzt bekannten Gärungen die Wärme-
tönung zu berechnen. Ordnet man diese nach dem Werte der letz-
teren, so erhält man folgende Reihe:

Oxydation des H (Bac. pantotrophus) 3,83 Kai.

Oxydation des CH^ {Bac. niethanicus) 2,75 „

Oxydation des HgS zu H 2 SO^ (Schwefelbakterien) 2,05 „
Oxydation des CO {Bac. oligocarhopldlus) 1,68 „

Essigsäuregärung 1,47 „

1,24

Kai

0,8—

1 «

0,76

V

0,35

V

0,32

11

0,28

1^

0,23

^^

0,22

1^

0,19

n

0,07

11

0,06

11

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 111

Oxydation des HgS zu S

Denitrifikation

Nitritation

Methangärung

Propionsäuregärung

gewöhnliche Buttersäuregäi'ung

Bernsteinsäuregärung

Nitratation

Milchsäuregärung

ammoniakalische Gärung (Harnstoffgärung)

Desulfuration

„Wie man sieht, sind die Gärungen, durch welche am meisten Energie
gewonnen wird, sämtlich Oxydationsprozesse. Nach diesen kommen
die Reduktionsprozesse (Buttersäure- und Propionsäuregärung) und
zuletzt die reinen Spaltungsi)rozesse (Bernstein- und Milchsäuregärung)
Nächst der Oxydation von H, CH^ und H2S ist die vollständige
Kohlehydratverbrennung, wie sie vorzugsweise bei den Tieren statt-
findet, der stärkste energieliefernde Prozeß. Es ist einleuchtend
daß, je größer die synthetische Tätigkeit der Bakterien ist, desto
mehr Energie sie bedürfen. Zu den ersten in der Uebersicht an-
geführten Gärungen gehören daher die der autotrophen Bakterien
und zu den letzten diejenigen, welche von Bakterien ausgeführt
werden, die sich nur, wenn sie organische N-Quellen zur Verfügung
haben, entwickeln. Eine Ausnahme bilden jedoch die Nitratbak-
terien. Dieselben wachsen aber auch sehr langsam, und müssen
große Mengen Nitrit oxydieren für jeden Teil organischer Substanz,
den sie erzeugen" (0. Jensen).

D. Gärungstheorien und Kraftenzyme.

Das klare Licht, welches die Gärungserscheinungen auf manche
Fragen der Ernährungslehre und vor allem des Betriebsstoffwechsels
werfen, ließ, nachdem erst einmal die Rolle sichergestellt war, welche
bei diesen Vorgängen gewissen lebendigen Organismen zukommt, die
Hoffnung berechtigt erscheinen, auf dem gleichen Gebiete auch darüber
ins klare zu kommen, wie und durch welche Mittel jene lebendigen
Zellen ihre spaltende resp. oxydierende Einwirkung auf die vergär-
baren Substanzen ausüben. Es ist leicht ersichtlich, daß mit der
Beantwortung dieser Frage ein mächtiger Schritt nach vorwärts in
der Erkenntnis des Lebens getan sein würde. In der Tat darf man
sagen, daß augenblicklich alles darauf hinzielt, die tiefgehenden
Anregungen, welche die Physiologie vonseiten der Gärungschemie in
neuerer Zeit erhalten hat, in allen ihren Konsequenzen weiterzu-
verfolgen, und es steht zu hoffen, daß die Zeit nicht mehr fern ist,
wo man im strengen Sinne des Wortes von einer „Biochemie"]
oder wenigstens von einem chemischen Verständnis einiger der wich-
tigsten Lebenserscheinungen wird sprechen dürfen.

Es kann hier nicht meine Aufgabe sein, die Geschichte der Gärung und die
ältesten Ansichten über das Wesen derselben zu entwickeln, zumal wir aus neuerer

112 W. BlEDEHMANN,

Zeit eine vortreffliche historische Darstellung von Lafab (Handb., Bd. 1, daselbst
und bei Oppenheimer [129J auch die folgende Lit.) besitzen. Einige Andeutungen
müssen genügen. Nachdem durch Cagniard Latour, Schwann und Kützing die
vitalistische Auffassung der Gärungserscheinungen begründet worden war, wurde die-
selbe durch Liebig (vgl. 129, p. 414 f.) alsbald aufs heftigste bekämpft, welcher die
Gärung als eine rein chemische Zersetzung erklärte und nicht gelten lassen
wollte, daß sie durch die Tätigkeit organisierter Wesen zustande komme. Nach
Liebig ist jede Gärung eine molekulare Bewegung, die ein in chemischer Be-
wegung, d. h. in Zersetzung begriffener Körper auf andere Stoffe überträgt, deren
Elemente nicht sehr fest zusammenhängen. „Gärung (im engeren Sinne) und
Fäulnis sollten nur darin verschieden sein, daß bei der letzteren die Zersetzung
durch das sich zersetzende Fäulnismaterial (die Albuminate) selbst übertragen werde,
so daß die begonnene Fäulnis durch eigene Bewegung fortdauere, nachdem die
Ursache, welche den Anstoß gab, unwirksam geworden. Bei der Gärung dagegen
vermöge der in Zersetzung begriffene Körper (der Zucker) nicht seine Bewegung
zu übertragen; es müsse dies durch eine fremde Ursache geschehen, durch ein
Ferment, welches somit nicht bloß zur Einleitung, sondern auch zur Unterhaltung
der Bewegung notwendig sei." Der Grund, welcher Liebig zu dieser auf den ersten
Blick sehr anschaulichen Unterscheidung führte, liegt hauptsächlich in dem Um-
stände, daß bei der Vergärung der Bierwürze (Hefegärung), welche Liebig vor allem
berücksichtigte, das „Ferment" (die Hefe) ohne weiteres wahrnehmbar war, während
sich die bei der Eiweißfäulnis beteiligten Mikroorganismen den damaligen Mitteln
der Beobachtung gänzlich entzogen. ,,Die Hefe also ist für die Durchführung der
Gärung auch nach Liebigs Ansicht unentbehrlich. Nur wurde dieses „Ferment" zu
einer bloßen Eiweißsubstanz degradiert." (Lafar.) 1870 bezeichnete Liebig das
Ferment als eine in dem Plasma der Hefezellen enthaltene N- und S-haltige Sub-
stanz, die sich im Zustande der Zersetzung und Umlagerung befinde. Der Zucker
der Gärflüssigkeit solle sich dabei mit den Eiweißkörpern im Innern der Hefe zu
einem festen Proteinsaccharat umsetzen und dann erst scheide sich durch die Um-
lagerung eines oder einiger Bestandteile des Fermentes der Alkohol ab.

Pasteur hat hier den Kampf gegen Liebig auf der ganzen Linie aufgenom-
men und siegreich durchgeführt. Er lieferte zunächst Beweise dafür, daß Gä-
rung ohne lebendige Gärungserreger nicht möglich sei, und steUte
sich durchaus auf den schon viel früher von Cagniard Latour, Schwann
und Kützing eingenommenen vitaUstischen Standpunkt. Auch versuchte er, eine
rein physiologische Theorie der Gärung zu begründen, indem er von der da-
mals allgemein angenommenen Ansicht ausging, daß alle Pflanzen, einschließlich
der niederen Pilze, zu ihrem Leben des freien O bedürfen, wofür sie eine ent-
sprechende Menge CO., ausscheiden. Eine Gruppe von niederen Pilzen jedoch
zeige in dieser Beziehung ein besonderes Verhalten. Während alle anderen Pilze,
wie die sämtlichen übrigen Gewächse, bloß freien O benutzen können, so sollten
die Hefepilze, die ebenfalls bei Zutritt von freiem O am kräftigsten gedeihen, bei
Mangel desselben gewissen leichter zersetzbaren organischen Verbindungen den
O zu entziehen und davon zu leben vermögen, wiewohl eine solche Vegetation
ohne freien O, wenigstens bei der Sproßhefe, kümmerlich bleibe. „Gärung
ist Leben ohne Luft", so faßte Pasteur seine Auffassung in eiuem
Satze zusammen. Es ist begreifhch, daß diese Theorie, welche mit einem Male
über ein bisher so dunkles und rätselvolles Gebiet Licht zu verbreiten schien,
das größte Aufsehen hervorrief, doch läßt sich nicht verkennen, daß Pasteurs
eigene Forschungen geeignet waren, ihr den Boden zu entziehen. Hier ist vor allem
an die Essigsäure gärung zu erinnern, welche ohne Zutritt von O sich über-
haupt gar nicht abspielen kann. Aber auch andere Zersetzungen, wie z. B. die
Milchsäuregärung, würden dann aus der Reihe echter Gärungserscheinungen

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 113

auszuschließen sein. Es kommt dazu, daß spätere Erfahrungen es über jeden
Zweifel sicherstellten, daß Hefezellen bei unbehindertem Luftzutritt am üppigsten
gedeihen und ihre Gärwirkung am intensivsten entfalten. Daß aber demungeachtet
der Auffassung Pasteurs ein richtiger Grundgedanke innewohnt, lehren alle jene
Gärungsvorgänge, welche durch obligat-anaerobe Organismen bewirkt werden
(Buttersäuregärung und Denitrifikation). Es war für die Weiterentwicklung der von
Liebig angebahnten Richtung verhängnisvoll, daß er und seine Anhänger sich in
so schroffer Weise gegen die von Pastuer vertretene biologische Auffassung
der Gärungserscheinungen wendeten und dieser letzteren damit auch zu einem
die theoretische Deutung der Fermentprozesse stark in Mitleidenschaft ziehenden
Sieg verhalfen. ,,Es wäre wohl nicht zu einer so grundlegenden Trennung der
,geformten' Fermente von den Enzymen gekommen, wenn die Vertreter der en-
ergetischen Auffassung zwar die Tatsache, daß die alkoholische Gärung und andere
ähnliche Prozesse wirklich in sehr engem Zusammenhang mit den lebenden Zellen
der Hefe stehen, unumwunden zugegeben hätten, dafür mit um so größerer Energie
und viel mehr Berechtigung die Frage aufgeworfen hätten, Inwiefern denn diese un-
bestrittene Zusammengehörigkeit mit lebenden Organismen uns einer Erklärun g
der Ferraentprozesse näher bringt." (Oppenheimer, 129).

Einen vermittelnden Standpunkt zu Liebigs Meinung und Pasteurs vitalistischer
Auffassung nahm C. Naegeli ein. Jener hatte dem „Gärerreger", welchen er
nur als unbelebte, „eiweißartige, in Zerfall begriffene Substanz gelten lassen wollte,
die Aufgabe zugeteilt, der Ausgang von Molekularschwingungen zu sein, durch welche
das labile Gleichgewicht der Molekularschwingungen spaltbarer anderer Substanzen
gestört und diese so zum Zerfall gebracht würden. Naegeli nun hielt an der durch
Pasteur gemachten Feststellung der organisierten Natur der Gärerreger fest, be-
hauptete jedoch, daß die durch diese letzteren zustande kommende Gärwirkung nicht,
■wie dies in Pasteurs Auffassung liegt, innerhalb der tätigen Zellen sich abspiele,
sondern daß diese letzteren die Ausgangsstellen zersetzender Kräfte seien, welche
dann nach außen vorschreitend dort erst spaltend sich betätigen". Naegeli (122)
verheh dieser molekular-physikalischen Theorie der Gärung im Jahre
1879 mit folgenden Worten Ausdruck: ,, Gärung ist demnach die Uebertragung von
ßewegungszuständen der Molekularschwingungen, Atomgruppen und Atome ver-
schiedener, das lebende Plasma zusammensetzender Verbindungen (welche hierbei
chemisch unverändert bleiben) auf das Gärungsmaterial, wodurch das Gleichgewicht
in dessen Molekülen gestört und dieselben zum Zerfallen gebracht werden." Den
Radius der Wirkungssphäre schätzte Naegeli zu 20 — 50 /<. Noch ganz neuerdings
hat RuBNER (150) bezüglich des „Mechanismus des Energieumsatzes" ganz ähn-
liche Anschauungen geäußert: „Das Protoplasma bezw. bestimmte Teile desselben
— nicht alle Substanz kann bei dem Energieumsatz stetig beteiligt sein — haben
«inen begrenzten Schwingungszustand (der Moleküle, Atome), solange sie leben,
einzelne Teile besitzen durch ihre eigenartigen Schwingungen die Fähigkeit, benach-
barte Nahrungsstoffe zum Zerfall zu bringen."

Inzwischen war eine Reihe von Tatsachen bekannt geworden, welche den Gang
der Forschung wied(!r mehr und mehr zu Liebigs Anschauungen zurücklenkten,
denen sich auch Hoppe-Seyler (88) sehr entschieden angeschlossen hatte. Unbe-
schadet der vollen Anerkennung des vor allem von Pasteur durch seine glänzenden
Forschungen bewiesenen Satzes, daß als Gärungserreger in allen Fällen lebendige
Organismen (niedere Pilze) fungieren, stehen wir doch heute durchaus auf dem Stand-
punkte, zuzugeben, daß die spezifischen Gärwirkungen nicht an das Leben der be-
treffenden Zellen, sondern an gewisse chemisch wirkende, von jenen allerdings pro-
duzierte Substanzen, geknüpft sind, die entweder im Innern der Plasmakörper
(intracellular) oder außerhalb derselben im umgebenden Medium (extra-
cellular) wirksam werden. Der Umschwung von der streng vitalistischen zur

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 8

114 W. Biedermann,

chemischen Theorie der Gärung in ihrem modernen Gewände bereitete sich vor, als
man die chemisch spaltende Wirkung der sogenannten „ungeformten Fer-
mente" näher kennen lernte, die vielfach so sehr an jene der „geformten oder
organisierten Fermente", d. h. der Gärungsorganismen erinnert. „Die längst
bekannte Erscheinung, daß zerkleinerte bittere Mandeln bei Berührung mit Wasser
alsbald nach Blausäure riechen, war im Jahre 1830 durch Eobiquet und Bontron-
CHALARD(vgI. 129, p. 426) auf den Zerfall einer darin enlhaltenen und als Amygdalin
bezeichneten Substanz zurückgeführt worden. Als Verursacher dieser Spaltung
erkannten und beschrieben 1837 Liebig und Wöhler einen eiweißartigen Bestand-
teil der Mandeln, welchem sie den Namen „Emulsin" gaben. Durch Klrch-
HOFF (1812, vgl. 129, p. 409) und Dubrunfaut (1819—1830, vgl. 129, p. 394) war es be-
kannt geworden, daß keimende Gerste einen Stoff enthält, welcher in ein Wasserex-
trakt übergeht und Stärke in Zucker überzuführen vermag, und den später Payen
und Persoz (1833, vgl. 129, p. 422) als „Diastase" zu bezeichnen vorschlugen. Sie
konnten feststellen, daß durch Fällung eines wässerigen Malzauszuges mit Alkohol
ein Niederschlag erhalten wird, der getrocknet und in Wasser wieder gelöst die gleiche
verzuckernde Eigenschaft zeigt, wie der ursprüngliche Auszug. In gleicher Weise
konnte Leuchs (1845, vgl. 129, p. 414) eine ganz analog wirkende „Diastase" aus tieri-
schem Speichel isolieren. Schon vorher (1836) hatte Schwann (vgl. 129, p. 431) in Fort-
führung der von Spallanzani begonnenen Untersuchungen über die chemischen
Wirkungen des Magensaftes feststellen können, daß dieser eine Substanz enthält,
welche EiweißkÖeper zu spalten vermag und die er als „Pepsin" bezeichnete. Hier
hatte man es also mit einer Reihe von Körpern zu tun, die zwar vorerst nicht als
chemische Individuen dargestellt werden konnten, deren Wirkungen aber jenen der
organisierten (geformten) Fermente außerordentlich ähnlich und dennoch von der
Gegenwart lebender Organismen ganz unabhängig waren. Die Uebereinstimmung
zwischen den lebenden Gärungserregern und jenen „ungeformten Fermenten" oder,
wie man sie jetzt nach Kühnes Vorschlag oft zu bezeichnen pflegt, den „Enzymen",
trat auch darin hervor, daß im einen wie im anderen Falle schon äußerst geringe
Mengen genügen, um sehr große Mengen des betreffenden spaltbaren Körpers zu
zersetzen, sowie auch in dem Umstände, daß durch Erhitzen auch die „Enzyme"
ihr Wirkungsvermögen dauernd und unwiderbringlich einbüßen.

Obschon es bei dieser Sachlage fast selbstverständlich hätte erscheinen können,
zu vermuten, daß auch die Gärungserscheiniingen durch „Enzyme" bewirkt werden,
welche in den Gärungsorganismen entstehen und bei Vorhandensein spaltbarer Sub-
stanzen wirksam werden, war man doch zunächst wenig geneigt, einer derartigen
Auffassung Raum zu geben. Im Gegenteil bemühte man sich, den Nachweis zu
führen, daß die Enzyme, obwohl auf den ersten Blick den organisierten Fermenten
sehr ähnlich, doch von diesen wesentlich verschieden seien. Insbesondere hat sich
Naegeli (122) bemüht, den übereinstimmenden unterscheidende Merkmale entgegen-
zustellen, indem er einerseits betont, daß für das Zustandekommen von Gärwirkungen
durch organisierte Fermente (Pilze) eine unmittelbare Berührung mit dem Protoplasma
unbedingt erforderlieh sei, während die Enzyme gesondert von der Zelle wirken,
und daß ferner die Enzyme hauptsächUch der Assimilation und dem Aufbau or-
ganischer Substanz dienen, indem sie plastisches, besonders unlösliches Material
(Kohlehydrate, Eiweißstoffe, Fette) in eine zur Resorption und Assimilation geeignete
Form überführen, während die Produkte der Gärung für die Ernährung zumeist
wenig geeignet sind und vielfach gerade die besten Nährstoffe durch die lebenden
Gärungserreger zersetzt werden. „Während durch die Wirkung der unorganisierten
Fermente (Enzyme) aus Kohlehydraten und Eiweißstoffen Zucker und Peptone ge-
bildet werden, werden diese Verbindungen durch Gärung mittels Pilzen in Alkohol,
Mannit, Milchsäure und in Leucin, Tyrosin usw. zerlegt. In einigen Fällen folgen
mehrere Gärungen aufeinander; die Gärprodukte werden dann schrittweise schlechtere

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 115

Nährstoffe. Allgemein kann man sagen, daß die Hefenpilze das Medium, in dem
sie wachsen, durch jeden Gärvorgang, den sie bewirken, chemisch ungeeigneter für
die Ernährung machen" (Naegeli),

Naegeli übersieht hier vollkommen, daß alle durch lebende Organismen be-
wirkten Gärungen in ihrer Bedeutung nur von energetischen Gesichtspunkten
aus richtig gewürdigt werden können, denn die Rolle, welche sie im Baustoff-
wechsel spielen, tritt ganz in den Hintergrund gegenüber ihrer außerordentlichen
Bedeutung im Betriebsstoffwechsel. Schon allein der Umstand, daß die chlorophyll-
freien Pilze außer stände sind, die strahlende Energie des Sonnenlichtes für die
Synthese organischer Substanz auszunützen, läßt es verständlich erscheinen, daß sie
namentlich in Fällen, wo, wie im anaeroben Leben, Oxydationsprozesse als Energie-
quelle in Wegfall kommen, sich die zum Aufbau ihrer Körpersubstanz erforderliche
Energie durch Spaltung organischer Moleküle im Gärungsprozeß verschaffen müssen.

Während so Naegeli, dem sieh auch J. Sachs vollkommen anschloß, daran
festhielt, daß zwischen geformten und ungeformten Fermenten eine tiefgreifende
Wesensverschiedenheit besteht, so wenig seine eigene Theorie der Gärung zu
einer solchen Auffassung eigentlich nötigte, hatte M. Traube (173) schon im Jahre
1858 Gedanken über das Wesen der Gärungsprozesse geäußert, welche für die Ent-
wicklung der modernen Auffassung von großer Bedeutung geworden sind.

Sollte die Vorstellung, daß zwischen den durch geformte und un-
geformte „Fermente" bewirkten „Gärungen" Wesensgleichheit besteht,
und die lebenden Gärungserreger eben auch nur durch „Enzyme"
wirken, die als Produkte ihrer Lebenstätigkeit gebildet und entweder
nach außen in das umgebende Medium abgeschieden (sezerniert) oder
in den Zellen zurückgehalten werden, um hier ihre spezifische Wirkung
zu entfalten, wirklich zu Recht bestehen, so mußte vor allem gezeigt
werden, daß solche Zellfermente wirklich existieren und unabhängig
vom Leben der Zellen wirken können.

a) Die Alkoholgäning Yorbereitencle Ferineiite (Invertase,
Maltase, Trehalase, ßafiinase, Laktase).

1) Invertase. Seit langer Zeit ist es bekannt, daß Hefezellen
nicht nur Traubenzucker und andere Monosaccharide, sondern auch Sac-
charose (Rohrzucker) zu Alkohol und CO2 vergären, die letztere Zucker-
art freilich erst nach Spaltung in die beiden Monosaccharide, welche das
Molekül des Rohrzuckers bilden (d - G 1 u k s e und linksdrehende Fruk-
tose). Da nun die letztere stärker links dreht als die Glukose rechts, so
dreht die Mischung beider Zucker (zu gleichen Teilen) links und
wird deshalb als „Invertzucker" bezeichnet. Man hatte nun schon
frühzeitig erkannt, daß diese Spaltung (Inversion) des Doppelzuckers
durch ein un geformt es Enzym bewirkt wird, welches man den
Hefezellen, ähnlich wie etwa die Diastase dem Malz durch Extraktion
mit Wasser entziehen kann. Berthelot und später Bechamp zeigten
(1860), daß das hierbei wirksame Agens in einer löslichen, anscheinend
N-haltigen Substanz enthalten ist, die von der Hefe ausgeschieden
wird und in mehr oder weniger großer Menge im filtrierten Wasch-
wasser der Hefe vorkommt („ferment inversif" Berthelots).
Donath (51) bezeichnete das Enzym im Jahre 1875 als „Invertin",
und es ist dieser Ausdruck auch zurzeit noch namentlich in der Tier-
physiologie üblich , wo sich gleichwirkende Substanzen vielfach in
Sekreten finden. Die Isolierung und Reindarstellnng des jetzt als

8*

116 W. Biedermann,

„I n V e r t a s e" (Sukrase) bezeichneten Enzyms ist oft, aber bisher
immer ohne Erfolg, versucht worden, und das gleiche gilt für alle
übrigen ungeformten Fermente.

Statt Wasser kann man sich zur Extraktion auch mit Vorteil des Glyzerins
bedienen. Die Hefe wird vorher abgetötet oder getrocknet und pulversiert. Die
verhältnismäßig reinsten Invertasepräparate wurden von Osborne (130) und Wrob-
LEWSKY (182) dargestellt. Der erstere extrahierte in mäßiger Wärme die mit Alkohol
abgetötete Hefe mit Chloroform wasser und reinigte dieinvertase weiterhin durch
Ausfällen mit Bleiacetat und Dialyse. Es ergab sich, daß es sich anscheinend um
einen kohlehydrathaltigen Körper handelt, der aber nicht als Eiweißsubstanz
anzusprechen ist. Die Elementaranalyse „gereinigter" Invertase ergab 44,54 Proz. C,
6,52 Proz. H und 6,1 Proz. N. Osborne hält sie für verwandt mit den Peptonen.
Die von Salkowski dargestellte „Invertase" hatte einen N-Gehalt bis zu 16,86 Proz.
und war außerdem immer P-haltig, gab aber keine Eiweißreaktion. Nach Donath
(51) und O'SuLLiVAN (170) ergibt die Elementaraualyse einer möglichst rein darge-
stellten Invertase: C 40,5—46,4 Proz., H 6,6—8,4 Proz., N 3,6-9,4 Proz. Frieden-
thal und MiYAMOTA (68) erhielten ein Präparat von Invertase, dessen Wirkung
nach Abtrennung der Nukleinsäurekomponente und Eiweißkomponente vollständig er-
halten blieb. Nach Dialysierversuchen erwies sich dieses Präparat dennoch als eine
kompliziert molekular gebaute Verbindung. Als sicher darf gelten, daß die
Invertase kein Eiweißkörper ist. Nach den Untersuchungen von Osborne
nähert sich die Zusammensetzung der Invertase derjenigen von Chitin. Aus
dem Kohlehydrat gelang es Kölle (99) Mannose darzustellen. Nach Sal-
kowski (151) wäre die Invertase immer mit einem löslichen Gummi der Hefe
(nach OsHiMA (131), einem Methylpentosan) verunreinigt. Er wiU mittels
Ca-Acetats sehr geringe Mengen kohlehydratfreier Invertase erhalten haben. Man
hat Invertase fast in allen Hefen vom Typus Saccharomyces cerevisiae der
Ober- und Untergärung sowie in allen echten Weinhefen gefunden. Dagegen
scheint sie den Rassen des Saccharomyces apiculatus und den meisten Torula-
ceen zu fehlen. Schon Bechamp hatte gefunden, daß, wenn gewisse Schimmel-
pilze {Penicillium glaucum) in Lösungen von Rohrzucker zerquetscht und die
Masse filtriert wurde, im Filtrat Dextrose nachweisbar war, und schloß daraus auf
das Vorhandensein eines invertierenden Enzyms wie bei der Hefe. Im Jahre 1878
fand Gayon (71), daß bei der Kultur von Asperg. niger in Saccharoselösungen eine
gewisse Menge Invertzucker gebildet wird, was Düclaux (53) bestätigte. Fern-
bach (63) stellte im Jahre 1890 fest, daß dies auf die Wirkung einer ,,Invertase"
zurückzuführen sei. Aus dem reifen Mycelium von Penicillium glaucum extrahierte
BouRQUELOT (26) ein invertierendes Enzym. Seit langem ist ein solches auch be-
kannt von Asperg. oryxae. Bakterien scheinen sehr häufig Invertase zu produzieren,
und es bildet bekanntlich Rohrzucker für eine überaus große Zahl von ßakterien-
arten eine sehr geeignete C-Quelle. Fermi und Montesano (64) fanden, daß Bac.
megatherium, Bac. fluorescens liquefaciens, der rote Kieler Bacillus (Bac. ktliensis
und Bac. vulgaris [Proteus vulgaris']) sie in mit Rohrzucker versetzter Bouillon er-
zeugten. Als nicht sicher entschieden muß es gelten, ob es sich in allen diesen
Fällen um dieselbe Substanz handelt oder ob es verschiedene Invertasen gibt. Be-
merkenswert ist jedenfalls, daß Invertasen verschiedener Herkunft sich nicht nur
durch ungleiche Empfindlichkeit gegenüber störenden Einflüssen, sondern auch durch
ihre Optimaltemperatur als nicht identisch erweisen. Im allgemeinen scheint
die Invertase ihre optimale Wirkung bei 52 — 56° C zu entfalten, und wird in
wässeriger Lösung oder auch in den Hefezellen durch Erhitzen auf 75" C sicher zer-
stört. In völlig trockenem Zustande verträgt sie jedoch, wie auch andere Enzyme,
sehr viel höhere Temperatur. Wekt (177) fand Invertase als Exoenzym bei
Monilia sitophila. Mit anderen Enzymen teilt die Invertase die Fähigkeit, festen

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 117

Körpern sehr verschiedener Natur durch Adsorption anzuhaften. Wir wissen zurzeit,
daß diese Eigenschaft wesentlich von entgegengesetzten Ladungen des adsorbierenden
und des adsorbierten Körpers mitbedingt wird. „Sie bewirken, daß im allgemeinen
elektropositive Körper von elektronegativen Oberflächen und umgekehrt adsorbiert
werden". L, Michaelis (117) fand nun die Invertase sehr geeignet, um die
Ladung des Enzyms zu ermitteln. Durch Zerreiben von Hefe mit Seesand
und stundenlanges Ausschütteln mit Chloroform wasser wurde eine Invertaselösung
hergestellt, deren Wirksamkeit durch die Umwandlung von Saccharose in reduzierenden
Invertzucker mittels des Polarimeters bestimmt wurde. Die Enzymlösung wurde
dann verschiedenen Adsorbentien, teils kolloidalen Lösungen, welche entweder durch
die Fermentlösung selbst oder durch nachträglichen Zusatz von Elektrolyten koaguliert
wurden, teils Hydrogelen oder fein pulverigen Substanzen ausgesetzt, und die abfiltrierte
oder abzentrifugierte Fermentlösung mit einer entsprechend verdünnten Original-
fermentlösung in ihrer Wirkung auf die gleiche Saccharoselösung verglichen. Es
ergab sich, daß durch elektronegative Substanzen (Kaolin, Mastix, Arsensulfid)
keine Verminderung des Enzymgehaltes bewirkt wurde. Dagegen wurde die Lösung
durch die elektropositive Tonerde, sowie durch das ebenfalls elektropositive
kolloidale Eisenhydroxyd absolut fermentfrei." Damit ist aber die Invertase als
ein entschieden elektronegatives Kolloid charakterisiert. Sie bewahrte auch im
adsorbierten Zustande ihre volle Wirksamkeit.

Die Hauptwirkung der Invertase ist, wie schon erwähnt, die
hydrolytische Spaltung der Saccharose entsprechend der Gleichung

C,,ll,,On -f H2O = CoH,,Oe + C,Hi,0,
also eine Wirkung, wie sie auch verdünnten Säuren eigentümlich ist.
Nach BouRQUELOT (2(3) vermag jedoch Invertase auch die G e n t i a n s e ,
ein Trisaccharid aus Genüana lutea, das aus 2 Molekülen Glukose und
1 Molekül Fruktose besteht, zu spalten, indem die letztere frei wird
und eine Glukobiose (Gen tiobi ose) zurückbleibt, die nicht weiter
angegriffen wird. Ferner wurde auch die Spaltung der Meli tri ose
(eines Trisaccharids des Rübenzuckers) in Fruktose und Melibiose
auf Invertase bezogen. Wenn es auf Grund der vorstehenden Be-
obachtungen auch nicht zu bezweifeln ist, daß die genannten nie-
deren Pilze ein ungeformtes Enzym produzieren, welches extrahiert
werden kann und unabhängig vom Leben der Zellen seine charak-
teristische Wirkung entfaltet, so fragt es sich doch, ob unter nor-
malen Verhältnissen die hydrolytische Spaltung der Saccharose inner-
halb oder außerhalb der lebenden Zellen stattfindet. Nach O'Sul-
LiVAN (170) wäre das erstere der Fall und auch spätere Angaben
deuten darauf hin, daß frische, gesunde Hefezellen das
Enzym nicht austreten lassen; nach Fernbach {Q'd) geschieht
dies um so schwieriger, je jünger die Zellen sind. Auch scheinen sich
verschiedene Heferassen in dieser Beziehung verschieden zu verhalten.
„Als Mittel, um den Widerstand der Zellen zu brechen, und so das
Enzym in das Wasserextrakt zu bekommen, benutzt man Alkohol,
Chloroform, Toluol, oder man zerstört die Zellen durch Zerreiben mit
Glaspulver oder langsame Mazeration oder Trocknen bei höherer
Temperatur. Zugunsten der Annahme, daß auch frische Hefezellen
Invertase austreten lassen, machten Bau (8) und Donath (51) die
Tatsache geltend, daß in allen gegorenen Flüssigkeiten (Bier etc.) sich
Invertase nachweisen läßt. Doch könnte es sich auch hier um Aus-
tritt des Enzyms aus abgestorbenen Zellen handeln, die ja wohl immer
vorhanden sein werden.

118 W. BlEDBRAANN,

Wenn so schon das Verhalten der echten Hefezellen (S a c c h a r o-
myces) dafür zu sprechen scheint, daß die Invertase für gewöhnlich
nicht nach außen abgeschieden wird, sondern intraplasmatisch wirkt,
so darf insbesondere auch das Verhalten der MoniUa-lnYerta.se als
eine sehr wesentliche Stütze dieser Auffassung gelten. Monilia Candida
ist ein Pilz, der ebenso wie echte Hefen nicht nur in Glukose-, sondern
auch in Saccharoselösungen Alkoholgärung bewirkt und von dem man,
da ein invertierendes Enzym nicht nachgewiesen werden konnte, lange
Zeit glaubte, daß er Rohrzucker direkt, d. h. ohne Beihilfe einer In-
vertase zu vergären imstande sei. Erst in neuerer Zeit ist von
E. Fischer und P. Lindner (66), sowie von Buchner und Meisen-
heimer (44) gezeigt worden, daß auch die durch Toluol abgetöteten,
getrockneten Zellen Saccharose invertieren und daß dasselbe auch für
frische Monüia-Refe gilt, wenn man die Zellen durch Glaspulver
zerreißt. Auch bei der Monilia Candida findet also zunächst Hydro-
lyse des Rohrzuckers und dann erst Vergärung statt, doch ist das
spezifische Enzym anscheinend unlöslich in Wasser oder doch wenigstens
so fest an das Plasma gebunden, daß eine Extraktion so ohne weiteres
nicht gelingt.

2) Maltase. An die Hefein vertase reiht sich ein Enzym an,
welches sich ebenfalls in vielen Hefezellen findet und als Vorbedingung
der Vergärung von Maltose eine ganz ähnliche Rolle wie die Inver-
tase bezüglich jener von Saccharose spielt. Die Maltose, ein
Disaccharid von gleicher empirischer Zusammensetzung wie der Rohr-
zucker (C12H22O11), zerfällt bei der hydrolytischen Spaltung in 2 Mole-
küle d - G 1 u k s e und findet sich in der Natur nicht sehr verbreitet,
sie entsteht besonders beim Keimen stärkehaltiger Samen und kommt
daher auch im Malz vor. Nachdem schon Bourquelot, indem er
(durch Chloroform) die Alkoholbildung durch Hefezellen lähmte, wo-
bei die Hydrolyse der Maltose erhalten blieb, gezeigt hatte, daß bei
jeder Gärung der Maltose immer erst Glukose entsteht, gelang es
zuerst E. Fischer (65), das dabei wirksame spezifische Enzym (die
Maltase) direkt nachzuweisen. Ursprünglich wurde dasselbe als
„ Gl u käse" (Hefeglukase) bezeichnet, zurzeit ist ganz allgemein
der Name „Maltase" üblich, indem die Enzyme im allgemeinen
nach den Stoffen, welche sie spalten, benannt werden. In bezug auf
ihre Verbreitung stimmt die Maltase fast ganz mit der Invertase
überein und findet sich demgemäß neben dieser fast immer in Kultur-
hefen des Typus Saccharomyces cerevisiae, sowie in allen Weinhefen
und auch in den meisten wilden Hefen. Von Hefen, welche nur
Glykose und Maltose zu vergären imstande sind, nicht aber auch
Saccharose (und Laktose), bei welchen daher Invertase zu fehlen
scheint, sind Saccharomyces Bouxi und S. Soja zu erwähnen. Umge-
kehrt fehlt Maltase bei S, Marxianus , exiguus, Zopfii^ Bailii und
Joergenseitii; diese vergären daher zwar Glukose und Saccharose, aber
nicht Maltose. Endlich gibt es auch Hefen, welche Dissaccharide
überhaupt nicht zu vergären vermögen und bei welchen sich dem-
entsprechend weder Invertase noch Maltase, sondern nur Alkoholase
findet. Hierher gehört S. mali Duclaux und S. flavae lactis (vergl.
Lafars Handb., Bd. 4, p. 180). Die meisten Torulaceen, welche Sac-
charose meist leicht und lebhaft vergären, also Invertase besitzen, ver-
mögen Maltase entweder gar nicht oder nur sehr schwer zu vergären.
Bei Torula coUiculosa scheint Maltase nur in ganz bestimmten Zellen

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 119

tler Kolonien gebildet zu werden. Auch bei Schimmelpilzen ist Mal-
tase mehrfach nachgewiesen (Aspergillus niger, PeniciUiuni glaucum,
Asperg. oryzae u. a.).

Nach E. Fischer läßt sich die Maltase aus mit Wasser ge-
waschener und scharf getrockener Bierhefe durch Digestion mit Wasser
bei 35 " C extrahieren ; dagegen gibt frische, lebende Hefe an Wasser
keine Maltase ab, so daß normalerweise die der Alkoholgärung
vorangehende Hydrolyse innerhalb der Zellen vor sich gehen
muß.

3) Trehalase. An die Maltase schließt sich die „Trehalase"
an, ein Enzym, welches von Bourquelot (27, 28) im Asperg. niger ent-
deckt wurde und einen Zucker (Trehalose) spaltet, der wie die Maltose
aus 2 Mol. d-Glukose besteht, die aber in anderer Weise gebunden sind.
Derselbe wurde in der Trehala-Manua entdeckt und später in sehr
allgemeiner Verbreitung bei verschiedenen Pilzen aufgefunden (so
auch im Mutterkorn). Dieses Disaccharid galt lange als unvergärbar,
bis sich endlich herausstellte, daß dies keineswegs der Fall ist und
daß vielen Hefen die Fähigkeit zukommt, Trehalose hydrolytisch
zu spalten.

Aus Asperg. niger, der auf RAULiNscher Lösung gezüchtet worden war, hat
Bourquelot die Trehalase in der Weise dargestellt, daß er die Kultur mit Sand
zerrieb, den Brei nach dem Trocknen im Vakuum mit Wasser extrahierte und mit
Alkohol fällte. Außer in Schimmelpilzen fand Bourquelot ein derartiges Enzym
auch noch in der Gerste und im Grünfutter, will aber dessen Vorhandensein hier
durch die Anwesenheit von Schimmelpilzen erklären. Went (177) wies Tre-
halase bei Monilia sitophila als Endoenzym nach, indem er ähnlich wie Bour-
quelot die Pilzzellen mit Kieselgur verrieb und mit Wasser extrahierte. Die hy-
drolytische Spaltung der Trehalose erfolgt also jedenfalls intracellulär, und die
gebildete Dextrose tritt offenbar erst nachher wieder teilweise in die Nährflüssigkeit
aus, wo sie leicht nachweisbar ist.

Spätere Untersuchungen von Bourquelot (Bourquelot und
Herissey, 29) haben ergeben, daß die Trehalose bei den Pilzen
ganz allgemein eine ähnliche Rolle spielt, wie andere Hexobiosen
(Saccharose) bei grünen Pflanzen, und so wie hier die Invertase
und Maltase für die Ernährung unerläßliche Enzyme sind, so muß
man vermuten, daß für die Trehalase das gleiche mit Bezug auf
die Pilze gilt. Es war anzunehmen, daß das Enzym in denjenigen
Organen fehlt, in denen sich der Zucker als Reservenährstoff anhäuft.
Bei Untersuchungen an möglichst jungen und frischen Pilzen ergab
sich, daß die durch Mazeration des Stieles und des Hutes von Boletus
edulis in thymolhaltigem Wasser erhaltene Flüssigkeit keine Trehalase
einschloß, daß aber Spuren des Fermentes in dem Extrakt des Hutes
vorhanden waren. Aehnliche Ergebnisse erhielten Bourquelot und
Herissey für B. aurantiacus und für Corünarius elatior. Diese
Resultate stehen mit der Tatsache in Einklang, daß sich im Stiele
von Boletus edulis und aurantiacus Trehalose anhäuft. In der Ma-
zerationsflüssigkeit des Stieles und des Hutes von B. hadius findet
sich dagegen Trehalase. Doch vollzieht sich die Spaltung der Trehalose
sehr langsam. Mit Amanita muscaria erhält man gleichfalls Extrakte,
•die deutlich, aber schwach aktiv sind. Paxillus involutus und Russula
delica endlich liefern Auszüge, die viel reicher sind an Trehalase als

120 W. Biedermann,

die der vorhergenannten Arten. „Fügen wir diesen verschiedenen
Resultaten diejenigen hinzu, die sich aus der Untersuchung zahlreicher
anderer Arten ergeben, so gelangen wir zu dem hauptsächlichen Schluß,
daß die Trehalase ein in den Pilzgeweben allgemein anwesendes Enzym
ist, und daß die Zeit ihres Erscheinens und die ihres Verschwindens
in enger Beziehung zu den Zeiten des Verbrauches der Trehalose oder
ihrer Aufspeicherung in Form von Reservestoff stehen." (BouRQUELor
und Herissey.)

4) Melibiase und R affin ase. Aus den Rückständen der
Zuckerraffinerien hat man einen Zucker isoliert, der sich als Trisac-
charid erwies, indem er aus drei einfachen Hexosen (d-Fruktose, d-
Glukose und d- Galaktose) besteht, von denen die zwei letzteren unter
sich fester verbunden sind und die „Melibiose" bilden, während das
ganze Trisaccharid als Raff in ose (Melitose, Melitriose, Gossypose,^
Pluszucker) bezeichnet wird. Schon durch die Einwirkung verdünnter
Säuren läßt sich die d-Fruktose leicht abspalten, so daß Melibiose
entsteht, die ihrerseits, wie der Milchzucker durch Säuren, nur ver-
hältnismäßig schwer hydrolysiert werden kann. Dagegen wird die
Spaltung durch ein Enzym leicht vollzogen, welches 1895 von
E. Fischer und P. Lindner (66) in untergäriger Bierhefe ent-
deckt und als Melibiase bezeichnet wurde (Melibio- Glukase
nach 0. v. Lippmann). Die Optimaltemperatur für dieses in Wasser
schwer lösliche Enzym liegt bei 50" C. Die obergärigen Bier-
hefen spalten im allgemeinen die Melibiose nicht, eben-
sowenig Wein- oder Milchzuckerhefen. Von den wilden, botanisch
genau definierten Hefen vergären SaccJi. Pastorianus I und 111 die
Melibiose. Höchst wahrscheinlich ist auch schon bei der Spaltung der
Raff in ose, die wie Saccharose von vielen Hefen vergärt wird, ein
besonderes Enzym beteiligt, was vor allem aus dem von Lindner her-
vorgehobenen Umstand zu folgern scheint, daß es Hefen gibt, welche
Rohrzucker nicht vergären, wohl aber die Raff in ose. Als Beispiel
wäre Schizosacchnromyces octosporus zu erwähnen, der nach E. Fischer
und Lindner Raffinase enthält, aber keine Invertase, während umgekehrt
auch Hefen bekannt sind (Kahmhefen), die Saccharose angreifen, aber
Raffinose intakt lassen. Außer in Hefen scheint Raffinase auch in
Schimmelpilzen vorzukommen. Went (177) hat gezeigt, daß Monilia
sitophila Raffinase in einer raffinosehaltigen Nährlösung als Exoenzym
abscheidet.

5) Laktase. Wie sehr die chemische Arbeit der Zellen an das
Vorhandensein ganz bestimmter Enzyme geknüpft erscheint, dafür liefern
auch die den Milchzucker vergärenden Pilze lehrreiche Beispiele.
Entsprechend dem beschränkten Vorkommen dieser Zuckerart sind auch,
in der Natur Pilze, welche aus Laktose Alkohol zu bilden ver-
mögen, viel weniger verbreitet, und gibt es speziell nur wenige echte
Hefen (Saccharomyceten), welche dies leisten können. In der
Regel handelt es sich um Arten der Gattung Torula. 1887 machte
DucLAUx(53) zuerst einen solchen milchzuckervergärenden Pilz bekannt
{Saccharomyces [Torula] lactis), der dann von Adametz (4) nebst einer
anderen ähnlichen Art näher beschrieben wurde. Derartige Hefepilze
spielen eine wichtige Rolle bei der Bereitung gewisser alkoholhaltiger
Getränke aus Milch, vor allem des in den Kaukasusländern üblichen
Kefir. Die zur Gärung benützte „Kefir-Hefe" bildet hirsekorn- bis-
erbsengroße trockene Klümpchen (Kefirkörner). Dieselben werden in,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 121

warmem Wasser aufgeweicht, wobei sie sehr stark quellen, und dann
erst längere Zeit mit warmer Milch behandelt, ehe sie „reif" sind.
Genaue mikroskopisch-biologische Untersuchungen haben ergeben, daß
im Kefir wesentlich 4 verschiedene Organismen vorhanden sind, von
denen 3, wie es scheint, für die Gewinnung des Getränkes unentbehr-
lich erscheinen. Die Hefe des Kefirs {Saccharompces [Toruln] Kefir)
bildet kleine ovale Zellen, welche für sich den Milchzucker nicht zu
vergären vermögen. Wird derselbe jedoch vorher hydrolytisch ge-
spalten, wobei er in je ein Molekül d- Glukose und d-Galaktose
zerfällt, dann tritt Gärung ein. Wie bei der Vergärung von Sac-
charose oder Maltose durch die gewöhnlichen echten Hefen bildet also
das Vorhandensein eines invertierenden Enzyms, einer „Laktase"
die conditio sine qua non der Spaltung des Milchzuckers in Alkohol
und COo. Es gibt nun in der Tat einige Torula-AHen, welche neben
Alkoholase ein solches Enzym produzieren und daher an sich be-
fähigt erscheinen, Laktose zu vergären. Das Vorhandensein von Lak-
tase ist u. a. von Fischer im Sacch. (Torula) lactis und von E. Buch-
ner und J. Meisenheimer im Preßsaft der grünlichen Mazunhefe
nachgewiesen worden.

Fischer konnte nach vorhergehendem Zerreiben der Zellen von
S lactis mit Glaspulver die Laktase mit Wasser extrahieren. Dagegen
geht ein derartiges Enzym aus Kefirkörnern ohne weiteres in Lösung
und Fischer nennt es deshalb zum Unterschied von der Hefenlaktase
„K efir- Laktase". In der Tat haben nun spätere Untersuchungen
gezeigt, daß diese letztere nicht von den Zellen des Sacch aromyces
Kefir erzeugt wird, sondern das Produkt gewisser, mit
diesen zusammen vorkommender Milchsäurebakterien
darstellt. Es finden sich deren im Kefir regelmäßig zwei Arten,
von denen nur die eine {Streptococcus h) den Milchzucker hydrolisiert,
während die andere {Streptococcus a) nur die Gerinnung der Milch
bewirkt. Wir haben also hier den besonderen Fall vor uns, daß nur
durch das Zusammenwirken von zwei verschiedenen Or-
ganismen die alkoholische Gärung des Milchzuckers zustande
kommen kann, von denen der eine ein hydrolysierendes Enzym
(Laktase) entsprechend der Invertase und Maltase erzeugt, während
die Hefezellen nur Alkoholase produzieren und daher ebensogut
durch andere Hefearten ersetzt werden könnten. Neben Maltase ist
bei dem schon früher genannten Schimmelpilz Allescheria (Euroiyopsis)
Gayoni, welcher außer Glukose, Lävulose und Maltose auch Laktose
(Milchzucker) zu vergären vermag, eine Laktase nachgewiesen,
während Invertase fehlt. ,,Auch das entwickelte Mycel von Asper-
gillus niger und Penicillium glaucum scheint nach Duclaux Laktase
auszuscheiden" (Lafars Handb., Bd. 4, p, 421). Selbstverständlich
wird man auch allen den Bakterien, welche Milchzucker zu spalten
oder zu vergären vermögen, ein derartiges Enzym zuschreiben müssen.
Das Nebeneinandervorkommen von Maltase und Laktase bei Allescheria
ist um so bemerkenswerter, als sonst allen Laktase führenden Milch-
zucker-Hefen Maltase fehlt.

Nachdem die Alkoholgärung seitens gewisser Hefezellen mit
Sicherheit als ein enzymatischer Prozeß erkannt war, lag es nahe,
auch andere Gärungsvorgänge, insbesondere die Milchsäuregärung, in
gleicher Weise zu deuten. Schon Hueppe (vgl. 129, p. 407) gab an, daß

122 W. Biedermann,

sein Bad. acidi lacüci Invertase erzeuge, und Henneberg (vgl. 129,
p. 405) hat dies für das Bact. lactis acidi Leichmann direkt er-
wiesen. Von besonderem Interesse ist aber der Nachweis eines
den Milchsäurebakterien eigentümlichen, die Umwandlung des
Milchzuckers in Milchsäure bewirkenden Enzyms (Lak-
tacidase).

„Analog dem Verhalten der bisher bekannten enzymbildenden
Bakterien hat man ein solches bei den Milchsäurebakterien
ebenfalls in den Kulturmedien, also extracellulär gesucht, aber ohne
Erfolg. Erst die Anwendung der neueren, an den Hefezellen erprobten
Methoden, hat auch hier zum Ziele geführt. Nachdem schon R. 0.
Herzog (87) unter Ed. Buchners Leitung gezeigt hatte, daß der
aus einer Reinkultur von Bac. acidi lacüci Hueppe mittels Kieselgur
erhaltene Preßsaft aus Milchzucker Milchsäure zu bilden vermag, ist
durch Buchner und Meisenheimer (44) auch für den Bac. acidifi-
cans longissimus Lafar (Bac. Delbrücki Leichmann) das Vorhan-
densein eines die Säuerung hervorrufenden Enzyms festgestellt wor-
den. Danach muß man annehmen, das allgemein den Milch-
säurebakterien ein den Zucker in Milchsäure umwan-
delndes Enzym zukommt. Bei den auch Rohrzucker ver-
gärenden Milchsäurebakterien darf dann auch noch ein hydrolyti-
sches Enzym (Invertase) vorausgesetzt werden" (Lafars Handb.,
Bd. 2, p. 100).

üeber die Methoden der Darstellung des Enzymes von Herzog
und Buchner und Meisenheimer vergl. Fuhrmann (67, p. 120).

Mit Rücksicht darauf, daß die Invertase in manchen Fällen
(Monilia Candida) nur nach mechanischer Zertrümmerung der Zellen
extrahiert werden kann, erscheint es nun keineswegs überraschend,
daß es bis in die allerletzte Zeit trotz eifriger Bemühungen niemals
gelungen war, die zweite Hauptwirkung der Hefezellen, die Alkohol-
gärung, als einen unabhängig vom Leben der Zellen verlaufenden
enzymatischen V^organg nachzuweisen.

Schon Berthelot, der Entdecker der Hefeinvertase, versuchte
durch Mazeration der Zellen eine „Alkoholase" zu gewinnen, und
später haben Mitscherlich, Dumas und Helmholtz die Hefen-
flüssigkeit filtriert oder durch Diffusion die Hefe von den gelösten
Bestandteilen zu trennen sich bemüht. Aber in allen diesen Ver-
suchen trat keine Gärung ein, solange eine neue Infizierung mit Hefe-
zellen ganz verhütet wurde. Selbst in voller Gärung begriffene Bier-
würze gärt alsbald nicht mehr, wenn durch Filtrieren die Hefezellen
getrennt werden. Auch mechanische Zerreißung der Zellen durch
stundenlanges Zerreiben führte zu keinem Resultat. So hatte sich
die Ansicht immer mehr befestigt, daß zum Zustandekommen der
alkoholischen Gärung die Anwesenheit lebendiger Hefezellen
unter allen Umständen erforderlich sei. Trotz dieser Mißerfolge und
trotz der glänzenden Leistungen Pasteurs auf dem Gebiete der
Gärungschemie war aber die Vorstellung, daß es sich vielleicht doch um
«ine enzymatische Wirkung handelt, nie ganz unterdrückt worden und
nicht zum mindesten hatte die Entdeckung und das Studium der
Hefeinvertase hierzu beigetragen. Hatte doch schon Hoppe-Seyler
mit Recht bemerkt, daß nichts im Wege stehe, die niederen Organismen
ebensogut für Produzenten und Träger von Fermenten (Enzymen) zu
halten, wie die höheren. „Mit der Trennung der Invertase von den

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 123

Hefezellen ist die Möglichkeit der Erzeugung eines alkoholbildenden
Fermentes (Enzymes) durch die Hefe im Prinzip entschieden" (Hoppe-
Seyler). Von großem Einfluß in dieser Richtung war auch der von
MiQUEL (118) geführte Nachweis, daß die Harnstotfgärung nicht
unmittelbar durch die Lebenstätigkeit gewisser Bakterien , sondern
durch Vermittlung eines von ihnen abtrennbaren Enzyms, der Urease,
bewirkt wird.

b) Büchners Zymase.

Allen Zweifeln betreffs der enzymatischen Natur der Alkohol-
gärung wurde endlich durch die epochemachende Entdeckung Ed.
Buchners (37) im Jahre 1896 ein Ende gemacht, indem es ihm ge-
lang, durch rein mechanische Mittel (Auspressen) aus
Hefezellen einen Saft zu gewinnen, der zellenfrei
Zucker in Alkohol und COg zu spalten vermochte, (lieber
die Technik des Verfahrens möge auf Lafars Handb., Bd. 4, p, 349 f.,
verwiesen sein.)

Der nach dem Verfahren von Buchner und Hahn (40) erhaltene
Hefenpreßsaft stellt eine zwar opaleszierende, sonst aber klare Flüssig-
keit von gelber Farbe mit starkem Geruch und Geschmack nach
Hefe dar.

Der hohe Eiweißgehalt bedingt es, daß beim Erwärmen schließ-
lich die ganze Masse koaguliert. Die chemische Untersuchung hat,
wie zu erwarten war, das Vorhandensein einer größeren Menge ver-
schiedener Stoffe in dem Preßsaft nachgewiesen. Es fanden sich
Albumine, Globuline, mucinartige Körper, Proteosen, Peptone, Nu-
kleoalbumine , ein Kohlehydrat und eine kristallisierbare Substanz,
die beim Verbrennen eine große Menge phosphorhaltiger Asche hinter-
ließ. Außerdem fanden sich Tyrosin, Leucin, Glutaminsäure, N-haltige
Basen, Xanthinkörper, eine Substanz, die S zu HgS und Jod zu HJ
reduziert, Lecithin, Glyzerin, Ca- und Mg-Phosphat (Wroblewsky,
182). Eine Weiterführung dieser Untersuchungen bleibt mit Rücksicht
auf viele Fragen der Zellchemie sehr erwünscht. Bemerkenswerter-
weise ist der Hefepreßsaft optisch fast inaktiv, obschon er doch
eine große Anzahl von asymmetrisch gebauten Stoffen enthalten muß.
Das geringe Drehungsvermögen, welches unter Umständen beobachtet
wurde (+ 1,68*^ bis + 2,48") scheint in erster Linie auf dem Glykogen-
gehalt der Hefe zu beruhen. Ohne an enzymatischer Wirksamkeit
erheblich einzubüßen, kann der Hefepreßsaft auch getrocknet werden
und bildet dann eine wasserlösliche Masse, vom Aussehen getrockneten
Eiereiweißes, deren Haltbarkeit sehr groß ist. Man hat selbst noch
nach einem Jahre keine merkliche Abnahme der Gärkraft konstatieren
können (Buchner und Rapp, 47). Dieselbe blieb auch nach
3-stündigem Erhitzen auf 85*^ C erhalten, und selbst 6-stündiges
Erwärmen auf 97'' C vernichtete die Gärkraft getrockneten Hefepreß-
saftes nicht vollständig. Als noch widerstandsfähiger erwies sich der
im Vakuum-Exsikkator über H.^S04 getrocknete, das Alkoholenzym
«inschließende Niederschlag, welchen man in Hefepreßsaft durch ein
Gemisch von Alkohol und Aether erhält. Es handelt sich dabei um
ein hauptsächlich aus Eiweißstoffen bestehendes weißes Pulver, welches,

124 W. Biedermann,

mit Wasser oder besser Glyzerin extrahiert, ein sehr wirksames Ex-
trakt liefert und seine Gärkraft nach 4-stündigem Erhitzen auf 105
bis 110° C nicht verloren hatte. Demgegenüber ist die „Zymase",
wie Buchner das von ihm entdeckte Enzym nannte, in Lösung außer-
ordentlich empfindlich gegen die verschiedensten chemischen und
physikalischen Einwirkungen und verliert schon in wenigen Tagen
ihre Gärkrafl. Wie es scheint, spielen proteolytische, im Preßsaft
ebenfalls enthaltene Enzyme dabei die wesentlichste Rolle. Gegen
Chloroform, Thymol, Phenol (0,5 Proz.) und besonders Toluol er-
weist sie sich, wie andere Enzyme auch, beständig.

Wie Albert, Buchner und Rapp (39) gefunden haben, lassen
sich Hefezellen auch durch Behandlung mit Alkoholäther oder
besser noch Acetonäther abtöten, ohne daß die Zellen ihre Gär-
kraft einbüßen, falls sie trocken aufbewahrt werden (Dauerhefe, „Zy-
min"). Die Alkoholase bleibt hier in den toten uneröffneten Zellen
wirksam, läßt sich aber nicht extrahieren und geht bei An-
feuchtung rasch zugrunde. Die aus untergäriger Bierhefe bereitete
Acetondauerhefe stellt ein weißes, staubtrockenes Pulver dar»
dessen Wirksamkeit jene des Preßsaftes noch übertrifft. Daß für die
Erhaltung der Fermentwirkung hier wesentlich die Wasserentziehung
verantworlich zu machen ist, ergibt sich auch aus dem Umstände,
daß vorsichtiges Trocknen bei Luftabschluß und Erhitzen auf 110° C
ebenfalls wirksame Präparate liefert.

Die außerordentliche Bedeutung, welche der BucHNERschen Ent-
deckung zukommt, läßt es verständlich erscheinen, daß man sich an-
fangs vielfach skeptisch verhielt und selbst vor den unwahrschein-
lichsten Erklärungsversuchen nicht zurückschreckte, nur um die alte
liebgewordene biologische Auffassung der Wirkungsweise organisierter
Fermente zu retten. War doch Green (76) seinerzeit sogar so weit
gegangen, alle Fermentvvirkungen, ob sie nun durch geformte oder un-
geformte Fermente bewirkt seien, als Lebensprozesse zu deuten,
indem er sie ausschließlich in ihrer Beziehung zum lebenden Proto-
plasma würdigte; später gab er freilich zu, daß die „Gärungen neben
dem eigentlichen biologischen Prozeß herlaufen". In gleicher Richtung
bewegte sich auch die von vielen geteilte Anschauung, daß die Wirk-
samkeit des BucHNERSchen Preßsaftes auf dem Vorhandensein kleinster
unsichtbarer Teilchen noch lebenden Plasmas („Protoplasmasplitter")
beruhe. Selbst die Wirkung ungeformter Fermente hat man in ähnlicher
Weise zu deuten versucht. Man hat von „Organismenresten" oder
Protoplasmasplittern" gesprochen, welche „vielleicht von
sehr wechselnder Zusammensetzung, aber noch mit einem
Teil der charakteristischen molekularen Bewegung be-
gabt sind, welche in dem Organismus für einen Teil das
Leben ausmachen" (Ad. Mayer, 115). In einem ähnlichen
Gedankengang bewegen sich offenbar Brown und Heron, wenn sie
den Eiweißsubstanzen, aus denen die Diastase bestehen soll, Eigen-
schaften des lebenden Plasma zuschreiben. („Möglich ist, daß
diese Körper aus Teilen des Zellenplasmas, welches
noch einige von den Eigenschaften des lebenden Proto-
plasmas zurückbehalten hat, bestehen.") Auch Wort-
mann (181) schließt sich diesen Anschauungen im wesentlichen an.
Mit Recht bemerkt dagegen Krabbe (100), daß es keinen Sinn hat, von

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 125

„Protoplasmamolekülen" zusprechen, resp. den Molekülen irgend-
welcher Substanz Eigenschaften des lebenden Plasmas zuzuschreiben.
Ist die Diastase in ihrer Wirkung vom lebenden Protoplasma völlig
unabhängig, so kann sie auch nicht mit letzterem identifiziert werden.
Die albuminoide (?) Natur der Enzyme läßt, wie 0. Loew (109)
meint, „in bezug auf ihre innere Bewegung und ihre Kraftäußerungen
eine Beziehung zur lebenden Bewegung im Protoplasma vermuten,
es ist, als hafte ihnen noch ein Rest von derselben Kraft an, die in
der komplizierten Organisation des lebenden Protoplasmas tätig ist".
Am weitesten ist wohl Armand Gautier gegangen, indem er den
Fermenten (Enzymen) nicht nur „Rest e" von vitalen Kräften,
sondern ein bedeutendes Maß davon zuspricht, da er ihnen sogar die
Fundamentalerscheinungen der Zelle, nämlich die Assimilation und
Reproduktion zuschreibt. „Er betrachtet also gewissermaßen die
Fermente als gelöste Zellen" (Oppenheimer, 129). Man wird der-
artigen vagen Spekulationen kaum scharf genug entgegentreten
können, die nicht nur an sich gänzlich unbegründet, sondern außer-
dem geeignet sind, jeden weiteren Fortschritt der Erkenntnis zu
hemmen.

Alle oben angeführten Erfahrungen über das Wirksambleiben des
Hefepreßsaftes nach dem Trocknen und Erhitzen, sowie nach dem
Filtrieren durch ÜHAMBERLAND-Filter, die Resultate der Fällung mit
Aetheralkohol und darauffolgender Extraktion mit Wasser oder Glyzerin,
die vorzüghche Gärkraft von Dauerhefepräparaten etc. lassen es von
vornherein als absolut ausgeschlossen erscheinen, daß lebende Sub-
stanz in irgendeiner Form, sei es als ganze Zelle oder Teile einer
solchen, bei der Gärung unter den erwähnten Bedingungen irgend-
welchen Anteil haben könnte. Es bleibt demnach als Erklärungsmög-
lichkeit die Annahme eines an die Substanz der Zellen gebundenen
ungeformten Fermentes, das sich prinzipiell von anderen, leichter
trennbaren, löslichen Enzymen nicht unterscheidet. Es läßt sich aber
nicht in Abrede stellen, daß die durch besonders große Labilität und
Empfindlichkeit ausgezeichnete Alkoholasein manchen Punkten von
anderen Enzymen sehr wesentlich abweicht. Alle bis dahin isolierten
Enzyme wirkten entweder hydrolytisch, wie die Diastase, die I n-
vertase, das Emulsin, die Lipasen, die proteolytischen
Enzyme (Pepsin, Trypsin), oder oxydierend oder reduzierend, voll-
führten also Reaktionen, wie sie auch chemisch mit gleichem Er-
folg ausführbar waren, während die Zymase unter beträchtlicher
Wärmeentwicklung eine Zersetzung des Zuckers bewirkt, deren Me-
chanismus zunächst rätselhaft blieb, da sie mit gleichem quantitativen
Effekt durch keine chemischen Mittel einzuleiten war (Ehrlich, 56).
Buchner und Meisenheimer (45) suchten eine Klärung dieser Frage
herbeizuführen, indem sie nach Zwischenprodukten der Zuckeralkohol-
gärung forschten. Es zeigte sich, daß bei der zellenfreien Vergärung
von Zucker stets inaktive Milchsäure auftritt, und daß zugesetzte
Milchsäure in manchen Versuchen während der Gärung direkt ver-
schwand. Buchner folgert daraus, daß Milchsäure ein normales Zwi-
schenprodukt der Gärung darstellt (s. oben).

Buchner und Meisenheimer sind daher geneigt, an Stelle
der einheitlichen „Alkoholase" (Zymase Buchners) zwei En-
zyme anzunehmen, von denen das eine, die „ H ef e n z y m a s e " ,
den Zucker in Milchsäure spaltet, während ein zweites Ferment,

126 W. Biedermann,

die „Laktacidase " , die Milchsäure in Alkohol und CO 2 zerlegen
würde. Diese Meinung gründet sich hauptsächlich auf die Erfah-
rung, daß bei der zellenfreien Gärung in der Tat Milchsäure (und
Essigsäure) gefunden wurde und daß im Hefepreßsaft jene so-
wohl entstehen wie verschwinden kann. „Sind beide Enzyme im
Ueberschuß vorhanden oder werden beide stetig neugebildet, so
lassen sich nur die Endprodukte der Spaltung gewinnen ; dies wäre
der Fall bei der Gärung mit lebender Hefe, bei der übrigens noch
die Zwischenprodukte durch den Ernährungsvorgang verschwinden
können."

Der Umstand, daß nur bestimmte, durch ihre sterische Kon-
figuration charakterisierte Zuckerarten der Vergärung durch Hefe-
zellen zugänglich sind, hat E. Fischer (65) zu der Annahme geführt, daß
zwischen den wirksamen Enzymen und der chemischen Struktur des
Zuckers gesetzmäßige Beziehungen bestehen. Nur bei ähnlichem geo-
metrischen Aufbau kann diejenige Annäherung der Moleküle statt-
finden, welche zur Auslösung des chemischen Vorganges erforderlich
ist. Der spaltbare Körper uud das Enzym müssen zu-
einander passen wie Schloß und Schlüssel, wenn sie
eine chemische Wirkung aufeinander ausüben sollen.
Es ist hierdurch der Nachweis geliefert, „daß der früher viefach an-
genommene Unterschied zwischen der chemischen Tätigkeit der leben-
den Zellen und der Wirkung der chemischen Agentien in bezug auf
molekulare Asymmetrie tatsächlich nicht besteht. Dadurch wird ins-
besondere die von Berzelius, Liebig u. a. so oft betonte Analogie
der „lebendigen und leblosen Fermente" in einem nicht unwesentlichen
Punkte wiederhergestellt." (E. Fischer.)

E. Fischer hat zur Stütze einer solchen Auffassung eine ganze Reihe höchst
interessanter und wichtiger Tatsachen beigebracht, welche hier noch kurz erwähnt
werden müssen.

„Der Traubenzucker ist durch seine Aldehydgruppe in hohem Grade befähigt,
mit andern organischen Substanzen der verschiedensten Art zusammenzutreten.
Solche Verbindungen werden Glukoside genannt. Sie sind zumal im Pflanzen-
reich sehr verbreitet, wie beispielsweise das Amygdalin und das Salicin. Alle diese
Verbindungen werden beim Erwärmen mit verdünnten Säuren unter Bildung von
Zucker gespalten." Neuerdings ist es gelungen, Glukoside auch künstlich darzustellen.
So sind Glukoside des Methyl- und Aethylalkohols, des Glyzerins, der Milchsäure etc.
bekannt. Die Untersuchung des Einflusses, welchen Enzyme auf derartige Verbin-
dungen ausüben, hat E. Fischer zu der oben erwähnten stereochemischen Auffas-
sung der Enzymwirkung geführt. Das Methylglukosid des Traubenzuckers tritt in
zwei geometrischen Isomeren auf, die nur durch die verschiedene Lagerung des Me-
thylalkoholrestes am Aldehydkohlenstoffatom bei sonst gleicher Anordnung der Atome
im Molekül bedingt sind :

„Erhitzt man Aldosen, z. B. Traubenzucker, mit sehr schwacher alkoholischer
HCl, so erhält man 2 isomere Glukoside, die durch die Bezeichnung a und ß
unterschieden worden sind. E. Fischer hat diesen Methylderivaten des Trauben-
zuckers folgende Formeln gegeben:

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 127

Durch Hefe-Maltase wird nur das a-Methylglukosid gespalten, während das
andere ganz unverändert bleibt, was um so auffallender ist, als das /S-Methylglukosid
nach den Beobachtungen von v. Ekenstein durch verdünnte Säuren viel rascher
als das isomere a-Glukosid hydrolysiert wird. Das kristalhsierte A e t h y 1 g 1 u k o s i d
verhält sich demselben Enzym gegenüber wie die a-Methylverbindung und gehört
also offenbar zur a-Reihe. Gerade entgegengesetzt wirkt ein anderes glukosidspal-
tendes Enzym, welches in den Mandeln vorkommt und als Emulsin bezeichnet
wird. Dieses zerlegt nur das /?-Methylglukosid und läßt die a- Verbindung ganz un-
berührt. Die beiden Methylglukoside des dem gewöhnlichön (rechtsdrehenden)
Traubenzucker isomeren linksdrehenden Traubenzuckers werden von beiden Fer-
menten nicht angegriffen, wie ja auch die Hefe nur den gewöhnlichen rechtsdrehen-
den Traubenzucker, aber nicht seine linksdrehende Modifikation zu spalten vermag.
Das Emulsin zerlegt ferner auch das /?-Methy 1-Galaktosid (E. Fischer).

Wie geringfügig oft die Aenderungen im Bau eines Moleküls zu sein brauchen^
um Unangreifbarkeit durch ein Enzym zu bedingen, lehrt am besten das Beispiel
des a- und |5-Methyl-Xylosids, die sich nur durch das Fehlen einer (H'C'OH)-
Gruppe von den entsprechenden Glukosiden unterscheiden.

Der Vorgang der Alkoholgärung erscheint noch dadurch wesent-
lich kompliziert, daß, wie neuere Untersuchungen gezeigt haben, nebeni
der „Zymase" noch die Anwesenheit eines zweiten Stoffes, des soge-
nannten Ko-Enzyms, erforderlich erscheint. Nach Harden und
YouNG (84), kann man Hefepreßsaft durch ein feinporiges Martin-
Gelatinefilter in 2 Teile zerlegen, welche beide für sich ohne Gärwirkung
auf Zucker sind ; nach der Vereinigung des Rückstandes mit dem
Filtrat tritt aber wieder die alte Gärwirkung hervor. An Stelle des
Filtrates kann man sich, um den Rückstand von neuem wirksam zu
machen, auch des „Kochsaftes" bedienen, wie er durch Erhitzen von
frischem Hefepreßsaft oder Aufkochen von Hefe zu erhalten ist.
Aehnlich wie Filtrieren durch Gelatinefilter wirkt auch einfaches
Dialysieren mittels Pergamentpapier (Buchner und Antoni, 38);
Es scheint sich bei dem „Ko-Enzym" um eine durch Magnesiamischung
nicht fällbare Phosphorsäureverbindung zu handeln, und zwar
um einen organischen Phosphorsäureester. Buchner und
Klatte (43) haben ferner festgestellt, daß auch Preßsaft, der wäh-
rend 3 Tagen eine Gärwirkung auf Zucker ausgeübt hat und dabei
schließlich unwirksam geworden ist (sogenannter „ausgegorener Preß-
saft"), durch Kochsaftzusatz wieder zur Zuckervergärung fähig ge-
macht (regeneriert) werden kann. Es ist dies wohl darauf zurück-
zuführen, daß während des Gärungsvorganges die Zymase teilweise
erhalten bleibt, das Ko-Enzym aber allmählich verschwindet; da für
den Gärungsvorgang beide Enzyme notwendig sind, wird der Preß-
saft dadurch unwirksam, aber durch Zufügen von Kochsaft, d. h. von.
Ko-Enzym, wieder regeneriert.

128 W. Biedermann,

Eine noch wenig geklärte Frage ist die, ob auch die Bildung der
Nebenprodukte bei der Alkoholgärung auf besondere Enzyme zurück-
zuführen ist. DucLAux hat die Bildung von Glyzerin und Bern-
steinsäure in dieser Weise deuten wollen. Auch für die Ent-
stehung der Essigsäure hat man ein besonderes Enzym, die
„Glukacetase" verantwortlich gemacht.

Ob der eigenartige Abbau gewisser Aminosäuren (Leucin) zu
Alkoholen (Amylalkohol) des Fuselöls auch auf enzymatische Wir-
kungen zurückzuführen ist, läßt sich vorläufig noch nicht mit Sicher-
heit entscheiden. Wichtig erscheint hier vor allem die Tatsache, daß,
wie F. Ehrlich (56) und H. Pringsheim (144) gezeigt haben, bei der
Aceton dauerhefegärung in Gegenwart von Leucin eine
Ueberführung desselben in Amylalkohol nicht erfolgt.
Doch darf nicht unerwähnt bleiben, daß Buchner und Meisenheimer
(45) bei der Vergärung von Rohrzucker mit Hefepreßsaft Fuselöl, wenn
auch nur in äußerst geringen Mengen, nachweisen konnten. Sollten
sich diese Erfahrungen weiterhin bestätigen^ so müßte man auch in
diesem Falle an das Wirksamwerden eines besonderen Enzymes
denken, oder versuchen, die Entstehung des Amylalkohols und ähn-
licher Substanzen bei der alkoholischen Gärung auf das Wechselspiel
bekannter Enzyme zurückzuführen.

Wie man sieht, ist es höchst wahrscheinlich, daß am Spaltungs-
prozeß des Zuckers in Alkohol und CO.^ mehrere Enzyme beteiligt
sind, indem einerseits Glukose nicht unmittelbar in jene beiden Stoffe
gespalten wird, während anderseits begleitende enzymatische Vorgänge
völlig verschiedener Art nebenherlaufen. In der Tat wird auch von
E. Buchner neuerdings der Ausdruck ,,Zymase" nur als Sammel-
begriff" für die Gesamtheit der bei der Alkoholgärung mitwirkenden
Enzyme gebraucht.

Nach Untersuchungen von GRtJss (77) scheint es, daß auch ein redu-
zierendes Enzym (Reduktase, Hydrogenase) am Prozeß der Alkoholgärung
unmittelbar beteiligt ist, und auch W. Palladin (134) verdanken wir dahingehende
Angaben. Schon lange weiß man, daß Hefe Sulfate zu reduzieren vermag (vergl.
S. 84), und zwar auch im aeroben Leben. Nach Beijerinck wird auch aus
Thiosulfat und Na- Sulfit H^S durch Hefe gebildet. Desgleichen werden
jodsaure Salze zu Jodiden, Kaliumpermanganat zu Mn-oxydulsalz reduziert; nicht
aber Nitrate, Nitrite, Indigkarmin und Lackmus (vergl. Czapek, Biochem., Bd. 2,
p. 385). Nach Rey-Pailhade läßt sich aus Hefe ein Stoff extrahieren, welcher
Schwefel zu H^S reduziert und den er ,,Philothion" nennt. Ob es sich hierbei
wirklich um ein reduzierendes Enzym (Reduktase) handelt, kann freilich nicht als
völlig sichergestellt gelten (vergl. hierüber auch Lafars Handb., Bd. 4, p. 447 ff.)
Palladin verwendete zu seinen Versuchen Aceton -Dauerhefe („Zymin"). Wird
eine Probe derselben mit einer 2,5-proz. wässerigen Lösung von selenigsaurem
Natron Übergossen (unter Zusatz von Toluol), so scheidet sich nach einiger Zeit
ein roter Niederschlag von reinem Selen ab, was nicht der Fall ist, wenn die Hefe
vorher gekocht wurde. Dadurch ist der Prozeß als ein enzymatischer charakterisiert.
Wird nun bei einem solchen Versuch Glukose zugesetzt, so erfolgt eine Abscheidung
von Selen entweder gar nicht oder doch sehr viel später, indem die Reduktase in
diesem Falle zunächst den Traubenzucker reduziert und daher das Selenat verschont,
woraus PaI/LADln den Schluß zieht, „daß Reduktase am Spaltungsprozeß der Glu-
kose durch Hefe unmittelbar beteiligt ist". Nur vergärbare Zucker wirken in dieser
Weise hemmend auf die Reduktion des selenigsauren Salzes. An Stelle dieses letz-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 129

teren läßt sich auch Methylenblau als Eeagens auf Reduktase verwenden, indem
es bei Luftabschluß sowohl durch Hefepreßsaft wie durch Zyrain reduziert und ent-
färbt wird. Glukosezusatz hemmt auch in diesem Falle die Reduktion; Hahn hatte
seinerzeit der „Zymase" selbst reduzierende Eigenschaften zugeschrieben, während es
nach dem obenerwähnten Versuch den Anschein hat, daß ein selbständiges
Enzym bei dieser Wirkung beteiligt ist.

Sehen wir von diesen noch etwas zweifelhaften Hefeenzymen ab, so
dürfen neben den gärungserregenden noch eine ganze Reihe anderer
als sicher nachgewiesen gelten, und zwar zwei Doppelzucker spaltende
(In vertase, Berthelot, 1860, undMaltase, Bourquelot, 1886,
E. Fischer, 1897), ein diastatisches (Glykogen spaltendes,
Buchner, 1903); ein proteolytisches (Geret und Hahn, 1898),
ein oxydierendes (Grüss, 1901), ein reduzierendes, ein
Labenzym (Rapp, 1902), ein fett spalten des (Lipase) und end-
lich ein H2O2 zersetzendes (Katalase). Es ist kaum zweifelhaft,
daß die meisten, und gerade die wichtigsten chemi-
schen Prozesse, welche sich überhaupt im gegebenen
Falle innerhalb des lebenden Plasmas vollziehen,
■durch Enzyme vermittelt werden, wenn auch vielleicht
nicht alle diese Enzyme immer gleichzeitig in einer Hefezelle ent-
halten sind.

c) Alltiere Grärungsenzyiiie.

Einige Versuche zum Nachweis, daß es sich auch bei der Butter-
säuregärung um die Wirkungen von Enzymen handelt, haben bis
jetzt nicht zum Ziele geführt, was angesichts des höchst komplizierten
Vorganges bei dieser Gärung kaum zu verwundern ist. Die Arbeiten
werden auch durch die Anwesenheit der sehr widerstandsfähigen
Dauersporen des Bac. hufylicus, welche die Acetonbehandlung lebend
überstehen, wesentlich erschwert (Buchner und Meisenheimer, 46).

Auch die Kenntnis, daß die harnstoffvergärenden Bakterien ein
extracellular (?) wirksames Enzym („Urease") erzeugen, ist ver-
hältnismäßig neueren Datums, obschon Musculus (121) bereits 1876
darauf hingewiesen hatte, daß bei gewissen Erkrankungen im Harn
ohne körperliche Elemente eine enzymatische Spaltung des Harnstoff'es
eintritt. Doch gelang es erst Miquel (118), das Enzym der am-
moniakalischen Gärung mit Sicherheit nachzuweisen.

Er züchtete eine gärkräftige Art von Harnstoffbakterien in Peptonbouillon,
welcher pro Liter 2 — 3 g Harnstoff zugesetzt wurden. „Nach Ablauf einiger Tage, oft
schon nach 48 Stunden, enthält die Flüssigkeit soviel Enzym, daß dadurch im Liter
40 — 60 g Harnstoff in der »Stunde zersetzt werden. Der Gehalt daran steigt bis zum
Ende soweit an, daß dann in der gleichen Zeitspanne 100 — 120 g Harnstoff gespalten
werden können. Man kann diese an Urease reiche Bouillon durch ein Biskuit-
Porzellanfilter treiben, ohne daß sie eine nennenswerte Einbuße an Wirkungskraft ver-
löre" (Miquel). Dieser Angabe Miquels ist von Beijerinck (10) und auch von Moll
{1 19) widersprochen worden. Der Letztere verwendete eine Nährlösung, welche weder
Pepton noch Harnstoff enthielt (auf 100 ccm Wasser kamen Fleischextrakt 1 g,
Dextrose 0,2 g, Ammoniumkarbonat 0,1 g). Nach 8 — 14-tägiger Kultur wurde die
Flüssigkeit samt den Bakterien mit überschüssigem Alkohol gefällt, der Niederschlag
abfiltriert und bei 30 — 35" C getrocknet. In Wasser verrieben erhält man auf diese
Weise einen wirksamen Brei, der neutral reagiert. Doch gelang es nicht, bei Filtration
kräftig Harnstoff spaltender Kulturen durch Porzellanfilter ein wirksames Filtrat
Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. i)

30 W. Biedermann,

zu erhalten. Selbst gewöhnliches Filtrierpapier hielt den größten Teil des Enzyms
mit den Bakterien zurück, denn das Filtrat erwies sich nach Beijerinck nur sehr
wenig wirksam, während der Rückstand fast ebenso kräftig wirkte, wie die ursprüng-
liche Kultur. Die Annahme von Lea (103), daß die Urease vielleicht die toten
Zellen verläßt, widerlegte Beijerinck (10) dadurch, daß er Filtrationsversuche mit
Kulturen ausführte, die durch Chloroformwasser getötet worden waren.

Die Urease wirkt am energischsten bei einer Temperatur von 48 — 50° C,
erleidet aber eine vollständige Zersetzung innerhalb 2 Stunden, wenn eine Temperatur
von 70—75" einwirkt. Bei 80" wird sie schon in einer Minute zerstört. Das
trockene Enzym erträgt noch 70" C, wurde aber bei 80" ebenfalls vernichtet. Bei 0"
halten sich Urease- Lösungen sehr lange.

Einige Stoffe, wie Saccharose und Glyzerin, vermögen die Wirkungskraft
der Urease leicht zu verdoppeln und zu verdreifachen. Aeußerst empfindlich er-
weist sich das Enzym gegen Quecksilbersalze, und wirkt beispielsweise Su-
blimat schon in einer Verdünnung von 1:1000000. ,,CuS04 hindert schon bei
1:10000, Borsäure bei 1:1000, Aetznatron bei 1:250, Karbolsäure bei
1:100. Mineralsäuren bringen in der Menge von 1:5000 den Abbau voll-
ständig und endgültig zum Stillstand" (Miqüel). Auch Chloroform und Toluol
wirken sehr schädlich. Nach Moll ist es aber gegen Natriumfluorid sehr
widerstandsfähig. Der Harnstoff selbst hemmt die Wirkung der Urease bei An-
sammlung in größerer Menge (20 — 40 Proz.) vollkommen. Durch Kalkniederschläge
in den Lösungen der Urease konnte Miquel das Enzym ausfällen, doch gelang es
nicht, es aus den Niederschlägen wieder zu gewinnen.

d) Oxydasen.

1. Allgemeines über Vorkommen.

In einigen Fällen ist es gelungen, auch Oxydationsprozesse-
ais durch Enzyme (Oxydasen) veranlaßt zu erkennen, und es ist
von typischen Gärungen vor allem die Essigsäuregärung zu:
nennen. Obschon man dieselbe seit lange zu den Fermentprozessen
rechnet, ist es doch erst in neuester Zeit möglich gewesen, Beweise
dafür zu liefern, daß die Oxydation des Aethylalkohols zu Essigsäure,
welche, wie schon erwähnt, durch besondere Bakterien vermittelt
wird, nicht unbedingt an das Leben der betreffenden Mikroorganismen
gebunden erscheint, sondern durch ein besonderes Enzym („Aze-
tase", Essigsäurebakterien oxy da se) bewirkt wird. E. Buch-
neu und Meisenheimer (41,44) stellten 1903 durch Behandlung
mit Aceton ein Trockenpräparat von toten Essigbakterien
dar („Daueressigbakterien"), welches in alkoholhaltigen
Flüssigkeiten eine Oxydation bewirkte.

Es werden lebende Kulturen von Bieressigbakterien, welche nach Aussaat in
Würze mit 4 Proz. Alkohol und 1 Proz. Essigsäurezusatz bei 30" C nach einigen
Tagen dünne Oberflächenhäutchen bildeten, nach kurzem Abpressen in einen großen
Ueberschuß von Aceton eingetragen, das wieder abgesaugt wird. Schließlich wird
mit wenig Aether übergössen, wieder abgesaugt und der Rückstand als fein zer-
riebenes Pulver auf Filtrierpapier in dünner Schicht ausgebreitet. Nach ein-
stündigem Lagern an der Luft bei gewöhnlicher Temperatur wird noch bei 45" C
durch 24 Stunden getrocknet.

Man darf vermuten, daß auch der Prozeß der Nitrit- resp. Nitrat-
bildung durch besondere Enzyme vermittelt wird, doch sind die Ver-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 131

suche von Omeliansky, eine n i t r i t b i hl e n d e x y d a s e zu isolieren,
bis jetzt ohne Erfolg geblieben. Dagegen sind bei höheren pflanz-
lichen und tierischen Organismen eine ganze Reihe oxydierender En-
zyme bekannt geworden, deren eigentliche Bedeutung zwar in den
meisten Fällen noch sehr rätselhaft ist, die aber nichtsdestoweniger
als Repräsentanten einer wichtigen Gruppe von Enzymen hier Erwähnung
finden müssen, von denen es als sicher gelten darf, daß sie in den
Chemismus des Stoffwechsels tief eingreifen und nicht nur bei energie-
liefernden dissimilatorischen Vorgängen, sondern auch bei jenen,
welche zur Assimilation organischer Nährstofte führen, vielfach eine
maßgebende Rolle spielen.

Auch hier knüpfen unsere Erfahrungen wieder an gewisse pflanz-
liche Enzymwirkungen an, auf welche zuerst Schönbein (158 — 162)
schon vor langen Jahren die Aufmerksamkeit hinlenkte. Besonders reich
an Oxydasen scheinen gewisse Pilze zu sein. Es ist namentlich die
Tatsache, daß die frische Schnittfläche gewisser Hutpilze sich an der
Luft sehr rasch verfärbt, seit jeher aufgefallen. So färbt sich das
gelbliche Gewebe von Boletus luridus fast momentan blau. Lnciarius
wird beim Zerschneiden violett, während Eussula erst rot und später
schwarz wird.

ScHOENBEiN War ursprüngHch geneigt, diese Erscheinung darauf
zurückzuführen, daß in den betreifenden Pilzen eine Substanz ent-
halten sei, welche den der Luft in Ozon umzuwandeln vermag und
mit diesem „eine Verbindung eingeht, aus welcher der wieder auf
andere Körper unorganischer oder organischer Natur übertragen
werden kann." (Als solche betrachtete er ein besonderes Chromogen
des betreifenden Pilzes.) „Auch läßt sich nach Schoenbein die ozon-
haltige Pilzmaterie, nachdem sie ihren übertragbaren an diese oder
jene Substanz abgegeben hat, wieder mit Ozon beladen, einfach da-
durch, daß man sie mit gewöhnlichem oder atmosphärischer Luft
in Berührung setzt." Wenn sich nun auch die Annahme Schoenbeins,
daß Ozon bei diesen Vorgängen eine wesentliche Rolle spielt, in der
Folge als nicht zutreff'end erwiesen hat, so darf es doch als sicher
gelten, daß eine 0-Uebertragung auf jene Chromogene stattfindet.
Es sind gewisse im Pilzgewebe enthaltene Substanzen, die zuerst
Traube (173, 174) als „Fermente" bezeichnete, welche dieselbe
vermitteln und die Oxydation bewirken. Diese letzteren sind löslich
in Alkohol und gehen daher in alkoholische Extrakte über; eine
Färbung derselben erfolgt jedoch nur dann, wenn oxydierende Agen-
tien (z. B. Bleisuperoxyd) oder lebendiges Pilzgewebe der Pilztinktur
zugesetzt wird. Aehnlich rasche Farbenänderungen, wie sie die
frische Schnittfläche gewisser Pilze, in Berührung mit 0-haltiger Luft
zeigt, finden sich vielfach im Pflanzenreich. Es sei nur an die Schwarz-
färbung des Zuckerrübensaftes, der Hülsenschalen von Vicia Fnha,
sowie des Saftes von Uhus vernicifera (japanischer Lackbaum) erin-
nert (vergl. 12—18). In allen diesen Fällen handelt es sich nachweis-
lich um Oxydation natürlicher, in den Geweben oder Säften schon
vorhandener Chromogene. Ersetzt man dieselben durch absicht-
lich zugefügte Stoff"e, deren Oxydation ebenfalls mit Farbstoifbildung
verbunden ist, so kann man sich leicht überzeugen, daß pflanzlichen
Geweben und Säften oxydierende Wirkungen, wie sie in den genannten
Fällen ohne weiteres hervortreten, in außerordentlich großer Ver-
breitung zukommen.

9*

132 W. Biedermann,

2. Guajakreaktion.

Schon lange ist es bekannt, daß Emulsionen von Guajakharz
nicht nur durch anorganische Oxydationsmittel gebläut werden, sondern
auch durch viele Pflanzenextrakte und Gewebe. Schoenbein hat
diese Reaktion, welche auf Oxydation der Guajakonsäure des Harzes
beruht (Schaer, 154 und Neumann-Wender, 127), zum Gegenstande
eingehender Untersuchungen gemacht und stellte fest, daß es sich
jedenfalls um eine organische Substanz handelt, welche durch Kochen
zerstört wird.

Bach und Chodat (5) gewannen aus Lactarius vellereus durch Auspressen
und Fällen des Preßsaftes mit Alkohol einen Niederschlag, welcher als trockenes
Pulver, mit Wasser extrahiert, eine Lösung gab, von der ein einziger Tropfen genügte,
um Guajaktinktur sofort tiefblau zu färben. Versetzt man eine Pyrogallollösung mit 2 ccm
der Oxydaselösung, so nimmt das Gemisch eine braune Färbung an, und nach etwa
2 Stunden beginnt die Ausscheidung von Gallopurpurin-Kristallen (dem Oxydations-
produkt des Pyrogallols).

Bemerkenswert ist die große Beständigkeit dieseser Pilzoxydase. „Der ur-
sprüngliche Lactarius -Sa,ft konnte der Fäulnis überlassen und selbst kurze Zeit auf
Siedehitze erwärmt werden, ohne seine oxydierenden Eigenschaften einzubüßen."

Schon vorher (1896) hatte Bourquelot (30—34) die oxydierenden Wirkungen
des Preßsaftes von gewissen Hutpilzen (Russula foetens , Lactarius, Boletus und
Psalliota) untersucht und das Vorhandensein einer Oxydase festgestellt, welche in
allen ihren Keaktionen mit der später zu besprechenden „La k käse" aus dem Milch-
saft von RMis vernicifera übereinstimmt. Auch die festen Teile des zerkleinerten
Plasmodiums von Fuligo varians (Äetkalmm) bläuen alkoholische Lösungen von
Guajakonsäure. Die Färbung trat schon ohne Zusatz von HgOj ein, wurde aber
durch letzteres immer ungemein verstärkt (H. Schroeder, 163).

Der Durchschnitt einer Kartoffel wird nach Benetzung mit Guajaktinktur
hauptsächlich und zuerst am Rande blau, von da aus verbreitet sich die Bläuung
allmählich, so daß sich ein stark blauer, dem Rande paralleler Ring von der Breite
der Rindenschicht bildet. Die Marksubstanz selbst bläut sich erst nach viel längerer
Zeit und nur schwach. Demnach ist der oxydierte Körper hauptsächlich in
der Nähe der Schale, weniger in der Rindenschicht und nur spurweise in der Mark-
substanz enthalten. Sehr reich daran sind auch die Keime der Kartoffeln
(Schoenbein). Kartoffelschnitte, welche, wenn auch nur kurze Zeit, der Luft aus-
gesetzt wurden, büßen rasch ihre bläuende Kraft ein. Ebenso wirkt auch das Ein-
legen in destilliertes Wasser, wobei aber dieses eine schwach bläuende Wirkung ge-
winnt. Dagegen tritt nach Einlegen in verdünnten Weingeist (für eine Viertel-
stunde) die Guajakreaktion noch in voller Stärke auf. M. Traube (174) extra-
hierte zerkleinerte Kartoffel schalen mit Aqua destiUata. Die gewonnene Flüssig-
keit, mit Guajaktinktur versetzt, gab sofort einen tiefblauen Niederschlag, der in
feinster Verteilung suspendiert blieb. Nach einiger Zeit trat die bei dem blauen
Guajakharz immer von selbst erfolgende Entfärbung ein; nur die oberflächliche, mit
der Luft in Berührung befindliche Schicht blieb unter dem O übertragenden Einfluß
des gelösten „Fermentes" immer blau. Mit Luft geschüttelt, nahm die ganze
Flüssigkeit die blaue Farbe in der früheren Intensität wieder an, nach einiger Zeit
aber wurde die unterste Schicht wieder farblos. Wurden die Durchschnitte von
1 — 2 Zoll langen Würzelchen gekeimter Erbsen in einem Uhrschälchen mit Guajak-
tinktur Übergossen, so nahmen dieselben sehr bald eine tief dunkelblaue Färbung
an, die nach einiger Zeit an Intensität abnahm, um nach V2 — 1 Stunde fast ganz
zu verschwinden. Wurde die alte Tinktur dann weggegossen und frische zugefügt,
so trat sofort wieder tiefblaue Färbung ein.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 133

Sehr stark bläuend wirkt auch der frisch ausgepreßte Saft von
Lathraea squamaria, und es gelang Bach und Chodat (5), den oxy-
dierenden Körper in Lösung zu erhalten, indem sie den durch tropfen-
weisen Zusatz von Barytwasser (1 Proz.) erhaltenen Niederschlag
nach dem Auswaschen mit verdünnter Säure versetzten.

Nach Raciborsky (145, 146) geben auch Schnitte aus Zuckerrohr eine sehr intensive
Guajakreaktion, insbesondere an jungen Organen. Von der Vegetationsspitze nach
abwärts nimmt die Bläuung ab imd kommt in den alten Internodien nur in den
Augen und Wurzelspitzen zustande. Makroskopisch kann man sehen, daß die oxy-
dierende Substanz in den Parenchymzellen lokalisiert ist; an den Querscheiben, die
mit Guajaklösung behandelt sind, treten die Gefäßbündel als farblose Punkte auf
dem tiefblauen Parenchyragrunde hervor. Beim Pressen des Rohres geht der be-
treffende Körper in den Saft über. Wird ein Stückchen eines einjährigen Platanen-
zweiges für eine Viertelstunde in Guajaklösung gelegt, so erscheint dann au der
Luft sofort ein intensiv blauer Ring um das Mark, worauf sich die Bläuung all-
mählich über den ganzen Schnitt verbreitet (GeIjss, 82). Im austreibenden Rhizom
von Pteris aquilma bläut sich unter gleichen Umständen das Gewebe der Rinde und
das Xylem. Nach Grüss soll die wirksame Substanz hauptsächlich in der Wand der
Gefäße wandern. Bisweilen scheint die Wirkung der Guajak direkt oxydierenden
Substanzen durch die Anwesenheit reduzierender Substanzen behindert zu sein. Dies
gilt nach Hunger (89, 90) z. B. von der Kokosmilch, die nur dann Guajak
für sich allein zu bläuen vermag, wenn sie zuckerfrei ist. Aber auch andere re-
duzierende Substanzen berauben zuckerfreie Kokosmilch jener Wirkung ; so Durchleiten
von H,S. Nachdem dann wieder Luft durchgetrieben wurde, färbt sich die Flüssig-
keit mit Guajaktinktur wieder blau. Auch Cyanwasserstoff hebt die Reaktion
auf, ferner Pyrogallussäure, Hämotoxylin und Brasilin. Auch die geringsten Spuren
von Säure beeinflussen die Reaktion, nach Neutralisierung erfolgt dann wieder die
Guajakbläuung. Bemerkenswerterweise verträgt zuckerfreie Kokosmilch noch Er-
hitzung auf 100" C, ohne ihre Fähigkeit, Guajak zu bläuen, einzubüßen.

In sehr vielen Fällen kommt Bläuung des Guajakharzes durch
Pflanzenstoffe nur dann zustande, wenn gleichzeitig Wasserstoff-
superoxyd vorhanden ist. Es scheint, daß es sich bei dieser
Reaktion um wesentlich verschiedene enzymartige Körper handelt, die
sich auch durch ihre Lokalisation von jenen an sich Guajak bläuenden
Stoffen unterscheiden, mit denen sie jedoch oft zusammen vorkommen.

So gibt Raciborsky (145, 146) an, daß Zuckerrohrstücke, welche durch Erwärmen
auf 60" C oder durch Einlegen in absoluten Alkohol die Eigenschaft, Guajaklösung zu
bläuen, eingebüßt haben, noch sehr stark reagieren, wenn denselben etwas H^O, zu-
gesetzt wurde. Es treten dann im Gegensatz zu der einfachen Guajakreaktion gerade
die Gefäßbündel, welche dort farblos blieben, tiefblau auf dem farblosen oder schwächer
gefärbten Parenchymgrunde hervor. Makroskopisch läßt sich das Leptom der Gefäß-
bündel als Sitz der Reaktion nachweisen. Auch in ruhenden Hölzern tritt nach
Behandlung mit Alkohol intensive Bläuung durch Guajak-HjOa fast durchgängig
im Leptom ein (nicht im Mark, im Xylem und in der Rinde, Grüss), und diese
Reaktion würde nach Raciborsky für alle Gefäßpflanzen charakteristisch sein. Es
gelang ihm, den wirksamen Körper („Leptom in") aus Zuckerrohrpreßsaft, der behufs
Zerstörung des an sich Guajak bläuenden Stoffes auf 60" C erwärmt wurde, durch
Alkohol zu fällen. Getrocknet erwies sich der Niederschlag leicht löslich in Wasser
und Glyzerin, und diese Lösungen geben eine intensive Reaktion mit Guajak-H.j02.
Das gleiche gilt von Chloroform wasser, Auszügen aus keimendem Reis, sowie einem
Dlyzerinauszug aus keimendem Mais. Der ausgepreßte Saft von Lathraea, der,

134 W. Biedermann,

wie schon erwähnt, Guajaklösung für sich allein intensiv bläut, verhert diese Eigen-
schaft sehr bald beim Stehen, gibt aber die Reaktion selbst noch nach Tagen, wenn
eine Spur H^Og zugefügt wird. Nach Aufkochen des Saftes bleibt aber auch diese
Wirkung aus. Es scheinen demnach diese Stoffe ungleich beständiger zu sein als
die Guajak direkt oxydierenden. Auch ein wässeriger Malzauszug wirkt, wie schon
ScHOENBEiN wußte, stark bläuend auf H^Oj-Guajak. Ebenso nach Raciborsky
die wässerige Flüssigkeit im Innern des Samens der Kokospalme (Kokosmilch).

Ohne allen Zweifel handelt es sich hier sowohl bei den Guajak
direkt bläuenden Körpern (direkte Oxydasen) wie auch bei jenen,
welche die Reaktion nur bei Anwesenheit von HoOg geben (indirekte
Oxydasen), um Enzyme, welche Sauerstoff auf andere Körper zu
übertragen vermögen und schon von M. Traube (173) seinerzeit als
„Oxydationsferm ente" bezeichnet wurden. Er äußert sich in
dieser Beziehung, wie folgt: „Es gibt Fermente, welche die Fähigkeit
besitzen, freien aufzunehmen und ihn auf andere passive Körper
zu übertragen bezw. deren Oxydation zu veranlassen. Ich nannte sie
Verwesungs- und nenne sie jetzt — wohl passender — Oxydations-
fermente ... Zu denselben zähle ich das guajakbläuende Ferment in
den Kartoffeln und vielen anderen Pflanzen."

Im übrigen ist die eigentliche Natur dieser „Oxydasen" noch
sehr wenig bekannt, ja ihre selbständige Existenz erscheint in manchen
Fällen noch fraglich.

Nach ScHOENBEiN kommt Enzymen ganz allgemein die Eigenschaft zu, Guajak
in Gegenwart von H^O, zu bläuen, und sollte dies insbesondere für die meisten Dia-
stasepräparate gelten, so daß Grüss (79 — 82) diese Reaktion geradezu als eine
für Diastase charakteristische bezeichnete und sie benutzte, um die Lokalisation dieses
Enzyms in der Pflanze ken nen zu lernen. Lintner (106) bemerkt hierüber : „Eine Reaktion
aber gibt die Diastase, die sonst kein Proteinkörper zeigt, in ausgezeichneter Weise,
das ist die Reaktion gegen Guajaktinktur und H^Oj ; ja es will mir scheinen, als ob
diese Reaktion in der Form, wie sie von mir angestellt wird, für die Diastase charak-
teristisch wäre." Nun hat aber Jacobson (92) gezeigt, daß man wirksame Diastase-
präparate gewinnen kann, welche jene Reaktion nicht geben. ,,Man ist sonach be-
rechtigt, den Schluß zu ziehen, daß der Verlust des Vermögens, HgOg zu katalysieren,
durchaus nicht den Verlust der spezifischen Fermentwirkung bedingt" (Jacobsen).
Andererseits hat Grüss selbst nachgewiesen, daß das von Penicülium glaucum aus-
geschiedene diastatische Enzym die Guajak- H^Oj-Reaktion nicht gibt. Wenn daher
auch zuzugeben sein wird, daß die diastatischen Enzyme oft von Oxydasen begleitet
sind, so gilt dies doch keineswegs ausnahmslos, und es handelt sich daher sicher um
zwei ganz verschiedene Substanzen.

ScHOENBEiN war der Meinung, daß die Bläuung des Guajakharzes und die
in der Regel gleichzeitig vorhandene katalytische Spaltung des Wasserstoffsuper-
oxydes einem und demselben Stoffe zuzuschreiben seien, obschon ihm bereits be-
kannt war, daß beide Erscheinungen nicht immer gemeinsam vorkommen müssen.
So führt er die Hefe als „eine der wenigen Ausnahmen von der Regel an, gemäß
welcher Substanzen, die nach Art des Platins Wasserstoffsuperoxyd zerlegen, auch
die H^Oj-haltige Guajaktinktur bläuen". Auch Spitzer (166), welcher die Energie
der Oxydationskraft verschiedenartiger Gewebszellen und die Bedingungen ihrer
Wirkung durch die von denselben hervorgerufene katalytische Zersetzung des
HjOj zu messen versuchte, kam zu dem Schluß, daß die Fähigkeit, H^Og zu kata-
lysieren, demselben Ferment, welches die Blaufärbung der Guajaktinktur in Gegen-
wart von Ilydroperoxyd bedingt, zugeschrieben werden muß. Spätere Erfahrungen
haben jedoch gezeigt, daß es sich hier um verschiedene Enzyme handelt. Raud-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 135

NiTZ (147) hat für die Wasserstoffsuperoxydkatalyse durch rohe Milch zuerst die
Wirksamkeit eines speziellen Enzyms, einer „Superoxydase", in Anspruch
genommen, worauf dann ü. LoEW (109) die allgemeine Verbreitung derartiger
„Katalasen" nachwies, nachdem schon Lepinois (105) darauf hingewiesen
hatte, daß die Intensität der Guajakbläuung bei verschiedenen Objekten der Fähig-
keit, H2O., zu zerlegen, keineswegs parallel geht. H. Schroeder (163) stellte das
Vorhandensein einer „Katalase" im Plasmodium von Aethalium septicum fest. „Das
Material wurde wie üblich zerkleinert und mit Chloroformwasser extrahiert, alsdann
klar filtriert und genau neutralisiert. Davon wurde je 1 ccm mit 1 ccm Wasser ver-
setzt, das 2 Tropfen einer 80-proz. Lösung von H,Oj (Perhydrol, Merk) enthielt.
Es trat darauf in sämtlichen Proben innerhalb weniger Minuten eine lebhafte Gas-
entwicklung ein, während vorher aufgekochte und filtrierte Extrakte keine Reaktion
auslösten.

Es wurde schon früher erwähnt, daß zu den verschiedenen Enzymen der Hefe-
zellen auch eine Katalase gerechnet wird. Bringt man Hefe in HjOj, so wird
dieses gespalten, es entwickelt sich ü, dessen Menge von äußeren Faktoren, Tem-
peratur, Druck, von der Quantität des zu spaltenden Körpers, sowie vom physio-
logischen Zustand der Hefe abhängt. Die Hefekatalase läßt sich mit Wasser und
Glyzerin extrahieren und aus den Lösungen durch Alkohol fällen (Issäjew, 91).
Auch völlig abgestorbene Hefe behält ihr katalytisches Vermögen noch längere Zeit
bei und verliert es erst bei 70° C, im trockenen Zustand sogar erst bei mehr als
100" C. Schon Thenard (1819) war es bekannt, daß auch Fibrin, sowie die ver-
schiedensten tierischen Gewebe (Lungen, Nieren) Wasserstoffsuperoxyd ähnlich wie
Pt, Au oder Ag energisch katalysieren.

3. Einteilung der Oxydasen.

Hält man sich bloß an das Tatsächliche, was bisher über pflanz-
liche oxydierende Enzyme bekannt geworden ist. so lassen sich
leicht drei Gruppen unterscheiden, von denen die erste alle
jene Enzyme umfaßt, welche an sich fähig sind, freien Sauerstoff
auf gewisse, leicht oxydable Körper zu übertragen. Außer der schon
erwähnten Bläuung des Gujakharzes sind noch eine ganze Reihe von
Farbenreaktionen auf solche „direkte Oxydasen" (iVerooxydasen,
Oxygenasen) bekannt geworden.

Nach Bach und Chodat (5, 6), auf deren ausgedehnte Untersuchungen über vege-
tabilische Oxydasen noch zurückzukommen sein wird, besteht ein vollkommener
Parallelismus zwischen der Guajakreaktion und der Bläuung von Jodkalium-
stärkepapier. Pflanzen, welche Guajaktinktur sofort bläuen, geben auch aus-
nahmslos die Jodstärkereaktion. Je stärker die eine Farbenreaktion ist, desto inten-
siver gestaltet sich auch die andere. Die Jodausscheidung findet nicht direkt aus
JK, sondern aus JH statt. Ist dabei der Säuregrad des Zellsaftes für die Zer-
setzung des JK hinreichend, wie bei jungen Kartoffelknollen oder bei frischer
Lathraca, so färbt sich das Jodstärkepapier direkt, sonst ist es nötig, das Papier
nach dem Berühren mit dem Schnitte mit verdünnter Essigsäure zu bestreichen.
Erhitzen der Versuchsobjekte auf 80" C vernichtet sowohl die Guajak- wie die Jod-
reaktion. Dieser Angabe ist von Aso widersprochen worden, welcher fand, daß
die Reaktion auf JK-Stärke auch mit gekochten Pflanzensäften gelingen kann. Auch
leugnet er, daß die JK-Stärkebläuung der Guajakbläuung immer parallel gehe. Sehr
empfindlich ist die von Röhmann und Spitzer (149) angegebene Indopheuolprobe:
Eine verdünnte Lösung von 1 Aeq. a-Naphtol, 1 Aeq. p- Pheny lendiamin
und 3 Aeq. Na., CO^, die sich sonst nur sehr langsam blau färbt, wird bei Zusatz
von oxydasehaltigem Material rasch blau. Ihre Anwendung, die nach Czapek mit

136 W. Biedermann,

pflanzlichen Geweben sehr allgemein ein positives Eesultat liefert, erleidet nur dadurch,
eine Einschränkung, daß nach Pohl (139) auch einige Pflanzenstoffe nicht enzymatischer
Natur (Amygdalin, gewisse Stoffe des Tannennadelextraktes) die Färbung geben.
Wurster (188) zeigte, daß auch alkalische Lösungen von Dimethyl- und Tetra-
methyl-p-Phenylendiamin zum Nachweis von Oxydasen brauchbar sind : es entstehen
rote Farbenreaktionen. a-Naphtylamin geht bei Oxydation in das violettblaue
Oxynaphtylam in, Benzidin in einen violettbraunen Körper über Phenolph-
talin wird zu Phenolphtalein oxydiert (Kastle und Shadd, 96).

In einer zweiten Gruppe wären jene Enzyme zu vereinigen,
welche Guajaklösung für sich allein nicht zu bläuen im-
stande sind, also auch keine direkt oxydierenden Wirkungen besitzen
und solche nur dadurch gewinnen, daß sie Wasserstoffsuperoxyd „ak-
tivieren'' und so als 0-Ueberträger fungieren (indirekte Oxydasen,
Anaeroxydasen Bourquelots, Peroxydasen nach Bach und
Chodat).

Es ist bekannt, daß das reine HoOj an sich meist nur schwach oxydierend
wirkt, so daß es Traube gar nicht dem aktivierten O zurechnete. Es kann aber
durch verschiedene Mittel „aktiviert" und dann zu einem sehr energischen Oxydations-
mittel werden. So wird JK-Stärkekleister durch reines HjOg nicht, nach Zusatz
einer Spur eines Eisensalzes aber sofort gebläut. Ebenso werden Lösungen von
Indigo- oder Methylenblau bei Gegenwart einer minimalen Menge von FeS04 oder
Eisenlaktat durch H^Oj augenblicklich entfärbt, während sonst große Mengen von
H^Oj erforderUch sind. Eine solche „aktivierende" Kraft scheint nun auch den
Peroxydasen zuzukommen.

Eine genauere Scheidung derselben von den Enzymen der ersten Gruppe ist zuerst
von Bach und Chodat versucht worden, und zwar auf Grund einer Untersuchung
der im Safte gewisser Pilze (Russula foctens, Lactarius vellereus) enthaltenen Oxy-
dasen. Durch fraktionierte Fällung von Lösungen der Lactarius - Oxydase mit
Alkohol (vergl. oben) erhielten sie zwei Endfraktionen , deren eine nur schwach
direkt oxydierend wirkte, während die andere überhaupt keine direkt oxydierenden
Eigenschaften zeigte. Dieser letztere alkoholische Anteil ist durchaus als „Per-
oxydase" charakterisiert, er vermag HjOg zu aktivieren und bläut daher Guajak
nur in Gegenwart desselben. Die erstere, in 40-proz. Alkohol unlösliche Fraktion,
bezeichnen Bach und Chodat als „Oxy genäse" und sind geneigt, ganz allgemein
die direkten Oxydasen (an sich guajakbläuenden Enzyme) als Gemische aus
Oxygenasen und Peroxydasen aufzufassen. Ein sehr geeignetes Material, um
oxygenasefreie Peroxydasen zu erhalten, fanden Bach und Chodat in Kürbis-
fr lichten und Meerrettigwurzeln. Namentlich aus den letzteren konnten sie
durch Extraktion mit 40-proz. Alkohol und Fällung mit absolutem Alkohol ein
verhältnismäßig reines Peroxydasepräparat gewinnen, welches etwa 6 Proz. Asche
enthielt und aluminium- und manganhaltig war. Weder das Eohprodukt noch die
reineren Präparate gaben Eiweißreaktionen. Eine Peroxydase aus Cocidearia ar-
moracea fand Stoecklin (169) zwar N-haltig, doch gab sie keine Eiweißreaktionen.
In der Asche fanden sich Phosphate des Ca und Mg, sowie Alkaliphosphate (K
und Na). Durch längeres Erhitzen zum Sieden, werden die Peroxydasen zerstört.
Sie aktivieren kleine Mengen von H^O^ stark, während sie durch größere Mengen
vernichtet werden, ein Verhalten welches bereits Schoenbein bekannt war. Werden
gleiche Mengen des zu oxydierenden Stoffes (Guajaktinktur, JK-Stärkekleister, Pyro-
gallollösung etc.) einmal mit einer abgemessenen Quantität Peroxydaselösung, in einer
zweiten Probe mit U^O.^ und endüch in einer dritten mit Peroxydase und HjO, ver-
setzt, so erfolgt letzterenfalls schon nach wenigen Sekunden eine mehr oder weniger
deutUche Reaktion, während anderenfalls jede Wirkung ausbleibt oder doch nur
sehr langsam eintritt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 137

In Abwesenheit von Peroxyden zeigen Peroxydasen
keine Spur oxydierender Wirkung. Da, wie Bach und Cho-
DAT fanden, auch das Oxydationsverniögen von direkten Oxy-
dasen (Oxygenasen) durch Peroxydasen sehr erhöht wird, die ersteren
also ähnlich wie H2O2 „aktiviert" werden, so sind die genannten
Forscher geneigt, anzunehmen, daß es sich auch bei den Oxygenasen
um perox yd artige Verbindungen handelt, welche erst durch
ein zweites Enzym aktiviert werden und nun an oxydable Substanzen
abgeben. Uebrigens haben auch Kastle und Loewenhardt (97)
die oxydierenden Enzyme als organische Peroxyde aufgefaßt,
welche durch Aufnahme des molekularen entstehen. Sie fanden,
daß organische Peroxyde, wie Benzoyl-, Phthalyl- und Succinylperoxyd
oder unorganische, wie Blei, Manganperoxyd, dieselbe auf Oxydation
beruhende Blaufärbung der Guajaktinktur hervorriefen, wie die pflanz-
lichen Gewebe und deren wässerige Extrakte.

Was endlich die dritte Gruppe der bisher gewöhnlich zu den
Oxydasen gerechneten Substanzen, die H2O2 katalysierenden „Kata-
lasen", betrifft, welche Guajaktinktur weder an und für sich, noch
auch in Gegenwart von HgOg zu bläuen (oxydieren) vermögen, so
sind sie überhaupt nicht als „oxydierende" Enzyme anzusprechen.
Sie zerzetzen HgO^ unter Bildung von molekularem Sauerstoff
(Shaffer, 165) und sind eher geeignet, die oxydierende Wirkung
von H2O2 herabzusetzen als sie zu erhöhen. Die Zellen haben, wie
sich Abderhalden (1) ausdrückt, in ihnen ein Mittel, „um die Leb-
haftigkeit der Oxydationsprozesse herabzusetzen und diese zu regu-
lieren".

Daß die Eigenschaft, H^O, zu zersetzen, übrigens tatsächlich einem besonderen
Enzym zuzuschreiben ist, liann nicht dadurch widerlegt werden, daß auch Fibrin und
Blutkörperchen , sowie kolloidale Metalle die gleiche Fähigkeit besitzen, denn im
Blute ist eben „Katalase" (Hämase) vorhanden und die Metallsole Bredigs sind
ja gerade als „anorganische Fermente" für die Erkenntnis der Wirkungsweise or-
ganischer Enzyme von der allergrößten Bedeutung. Durch die Untersuchungen
von Jacobson (92) und ISenter (164) wissen wir, daß sich auf verschiedene Weise eine
Trennung der Katalase von anderen gleichzeitig in Extrakten vorhandenen Enzymen
(Oxydasen) ermöglichen läßt.

Wir sind zurzeit über die Eigenschaften der „Katalasen" wesentlich besser
unterrichtet, als über jene der eigentlichen Oxydasen, und sind hier namentlich die
Arbeilen von Senter über Blutkatalase und von Issajew (91) über die Katalase
der Hefezellen zu erwähnen. Es sei noch bemerkt, daß sich die Wirkung der
Katalasen nicht nur auf H^Oj beschränkt, sondern anscheinend auch auf andere
Stoffe mit locker gebundenem O erstreckt.

4. Lakkase.

Zu den etwas eingehender untersuchten pflanzlichen Oxydasen
gehört auch die sogenannte „Lakkase", eine als oxydierendes Enzym
geltende Substanz, welche bei der Bildung des japanischen schwarzen
Lackes aus dem rohen Saft des Lackbaumes {Rhus vernicifarä) be-
teiligt ist und zuerst von Yoshida (184) nachgewiesen wurde.

Der Rohsaft wird durch Schnitte in den Stamm mehrerer Rhus-Axien erhalten.
Er sieht weißrahmig aus und riecht schwach nach Buttersäure. Bei Luftzutritt
wechselt er rasch die Farbe, wird braun und schließlich schwarz. Auf Grund seiner

138 W. Biedermann,

Versuche kam Yoshida zu dem Schluß, daß der Saft neben Gummi eine besondere
Säure, die er Urushisäure nannte, sowie ein Enzym enthält, welches durch
Oxydation jener Säure den Lack bildet. Der Name ,,Lakkase" wurde demselben
erst mehr als 10 Jahre später von Bertrand (12—15) beigelegt, dem wir wichtige
Aufschlüsse über Natur und Verbreitung dieses Enzyraes verdanken. Die Urushi-
säure YosHiDAs nannte er Lakkol. Es handelt sich dabei um ein harzähnliches,
leicht oxydables Phenol, welches im natürlichen gummihaltigen Saft als Emulsion
vorkommt und durch Lösen in Alkohol rein dargestellt werden kann. Behandelt
man den Saft mit großen Mengen Alkohol, so fällt die Gummisubstanz in Flocken
aus , welche bei der Hydrolyse Galaktose und Arabinose liefern , und denen das
Enzym anhaftet. Bertrand fand in einem Lakkasepräparat 86,77 Proz. Gummi
(Araban und Galaktan), 0,41 Proz. N und 5,58 Proz. Asche. Durch kaltes Wasser
läßt das Enzym sich extrahieren. Fügt man zu einer alkohoHschen Lösung von
Lakkol etwas Wasser, so entsteht eine weiße Emulsion, die sich längere Zeit un-
verändert hält; nimmt man jedoch an Stelle des Wassers eine Lösung von Lakkase,
so wird die entstehende Emulsion sofort braun und schwarz, besonders bei Luftzu-
tritt. Eine gekochte Lakkaselösung bewirkt eine derartige Veränderung nicht.

Das in Rede stehende „Enzym" wirkt spezifisch oxydierend auf
mehrwertige Phenole (besonders auch auf Hydro chinon und Pyro-
gallol), während die einfachen Monophenole unverändert bleiben.

Ebenso bleiben die Metaphenole, wie Phloroglucin und Metamido-
phenol, unverändert, während die Paraphenole, besonders Hydrochinon, leicht
angegriffen werden. Hydrochinon ist oft zum qualitativen Nachweis von Oxydasen
verwendet worden. Seine Ueberführung in Chinon darf als typisch für die Oydationen
der zahlreichen Phenole in den Pflanzensäften angesehen werden. „Wird Hydro-
chinon der Wirkung der Lakkase unterworfen, so wird seine Lösung rasch rosen-
rot, und nach kurzer Zeit scheiden sich kristallinische Schuppen von grünem, metal-
lischem Glänze aus, deren Menge rasch zunimmt. Wird diese Reaktion in einem
verschlossenen Rohre ausgeführt, so wird der vorhandene O fast ganz absorbiert.
Durch Schütteln mit Aether läßt sich dann aus der Flüssigkeit das Oxydations-
produkt Chinon gewinnen:

/OH /O

2 CgH / + O, = 2 H,0 + 2 CßH / |
\0H ' \0

Die erwähnten kristallinischen Schuppen sind eine Additionsverbindung von Chinon
und Hydrochinon, sogen. Chinhydron. Pyrogallol wird unter CO^-Abspal-
tung zu Purpurogallin oxydiert, welches sich als Pulver abscheidet.

Lakkase bläut Guajaktinktur, wie die früher besprochenen Oxydasen,
dagegen gibt sie nicht die Indophenolreaktion. Nach den Untersuchungen
von Bertrand scheint die Lakkase eine im Pflanzenreich sehr weit verbreitete
Oxydase zu sein, er fand sie in Rüben, Kartoffeln, in den Knollen von Dahlia
und in gewissen Rhizomen, ferner in Aepfeln, Birnen, Quitten und Kastanien, in
den vegetativen Teilen der Luzerne, des Klees, des Lolchs und des Spargels, sowie
in den Blüten von Gardenia. Sie kann aus diesen Pflanzenteilen durch Extraktion
mit Wasser und Fällen mit Alkohol gewonnen werden (Green - Windisch, 76).
Bertrand und Bourqüelot (30—34) stellten fest, daß die früher besprochenen,
Guajaktinktur, wie auch die natürlichen Chromogene färbenden Pilzoxydasen in
ihrem ganzen Verhalten der Lakkase entsprechen. Besonders leicht ließ sich das
Enzym aus Russula foetens gewinnen. Die Reaktionen des Preßsaftes sowie des mit
Chloroform Wasser hergestellten Extraktes mit anderen Substanzen außer der Guajak-
tinktur, ließen keinen Zweifel darüber, daß es sich um das gleiche oder wenigstens
ein ganz ähnliches Enzym handelt, wie im Safte des Lackbaumes,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 139

Diese „Pilzlakkase" oxydiert Anilin, o- und p-Toluidin, o-, m- und p-Kresol,
Hydrochinon, Pyrogallol, Resorcin, Guajakol, Eugenol und das in H^O unlösliche
o-, m- und p-Xylenol; «-Naphtol gibt Violettfärbuug, /?-Naphtol dagegen keine
Färbung. Ein ähnliches Enzym scheint auch Hefe zu erzeugen

(ISSAJEW, 91).

Von großem Interesse sind die von Bertrand (17) aufgedeckten
Beziehungen gewisser Aschenbestandteile der Oxy-
dasen zu ihren Wirkungen. Er fand die Asche der Lakkase
stets auffallend reich an Mangan (2,5 Proz.) und schrieb diesem
Bestandteil einen gewissen Auteil an der Wirkung des Enzymes zu.

In der Tat weiß man namentlich durch die Untersuchungen von Lothar
Meyer, daß Mangansalze (MnS04, MnCl,) sehr wirksame O -Ueberträger sind,
auch von Eisen-, Cu- und Cobaltsalzen, in minderem Grade von Nickel-, Zink-, Cad-
mium- und Magnesiumsalzen gilt das gleiche. I'rillat (175) zeigte, daß kleine
Mengen von Mangansalzen in eiweißhaltigen Lösungen bei schwach alkalischer
Reaktion aromatische Stoffe zu oxydieren vermögen. Eine Oxydase aus Schinus
molle („iSchinoxydase") soll nach Sarthon eisenhaltig sein und, er ist der Meinung,
daß vielleicht auch noch Ca-haltige Oxydasen existieren. Nach Grüss (88) lassen
sich mit Kupferoxydul Wirkungen erzielen, welche gleichzeitig denen einer
Katalase, Oxydase und Peroxydase entsprechen. Czapek erinnert an die Beobach-
tungen von LiVACHE (107), daß kleine Mengen von Mangan das Eintrocknen (d. h. die
Oxydation) von Leinöl intensiv beschleunigen. Bertrand ist der Meinung, daß
die Wirksamkeit eines Lakkasepräparates dem Gehalte desselben an Mangan pro-
portional sei. Als besonders geeignet zur Prüfung dieses Einflusses fand er die an
sich manganarme Lakkase aus Luzerne. Durch Fällen des Preßsaftes mit
Alkohol, Auflösen des Niederschlages in Wasser und abermaliges Fällen gewann er
ein enzymhaltiges Präparat, welches nur Spuren von Mangan enthielt. Zu 50 ccm
einer 2-proz. Hydrochinonlösuug wurde dann 0,1 g des getrockneten Niederschlages
hinzugefügt. Es trat innerhalb von 24 Stunden nur eine röthche Färbung auf.
Weitere 50 ccm der Hydrochinonlösung wurden mit 0,1 g Lakkase und 0,001 Mn
in Form von MnSO^ versetzt: in weniger als 2 Stunden schieden sich Kristalle des
Chinhydrons aus.

Auf alle Fälle spielt, wie man sieht, das Metall bei dieser Enzymwirkung eine
wichtige Rolle, wie man sich diese auch immer im einzelnen denken mag. Bertrand
gelangte zu der Auffassung, daß die Oxydase eine dissoziierbare Verbindung von
Mangan mit einem eiweißartigen Stoffe darstellt, wobei das Metall als 0-Ueberträger
fungiert, während der Eiweißstoff der Oxydase ihre anderweitigen Charaktere be-
dingt. „Man müßte sich vorstellen, daß Mn als Manganoxydul vorhanden ist, welches
das eine 0-Atom des Sauerstoffes der Gewebe unter Bildung von Mangandioxyd
bindet, während das andere auf den oxydablen Körper übertragen wird. Das ent-
standene Mangandioxyd könnte dann unter 0-Entwicklung und Bildung von Mangan-
oxydul zerfallen, und zwar würde die 0-Abspaltung dem eigentlichen Ferment, der
Oxydase, an welche das Mn-Salz gebunden ist, zukommen" (Abderhalden, 1).
Man wird den rein spekulativen Charakter dieser „Theorie" ohne weiteres ein-
räumen dürfen, ohne jedoch so weit zu gehen, wie RuFF, welcher geneigt ist, der
Lakkase den Enzymcharakter überhaupt abzusprechen und „ihre Fermentwirkung
auf die längst bekannte katalytische Wirkung der in ihr vorhandenen Mangan-
salze zurückzuführen". Es spricht dagegen nicht nur die rasche Vergänglich-
keit der Wirkung mancher Oxydasen, sondern es wird die Bedeutung der Man-
gansalze, auch im Sinne der BERTRANDschen Auffassung, sehr wesentlich ein-
geschränkt durch gewisse Befunde von Bach und Chodat, welche zeigten, daß
auch die reinsten Präparate von „Peroxydasen" stark manganhaltig waren

140 W. Biedermann,

(0,2 — 0,6 Proz.), und dennoch in Abwesenheit von H^O.^ keinerlei oxydierende
Wirkung ausübten. Andererseits soll nach de Stoecklin (169) der Peroxydase
aus Cochlearia annoracea Mangan vollkommen fehlen. Er fand das betreffende
Enzym sehr empfindlich gegen Wärme, sowie auch gegen O- haltiges Wasser.
Die Bedeutung des Mangans , wie auch der anderen oben genannten Metalle
für die Oxydasenwirkung dürfte man wohl mit Czapek (50) am ehesten darin zu
erblicken haben, „daß sie im Sinne Bredigs als ,Zymoexcitatoren' fungieren
und ähnlich, wie schwach saure oder alkalische Reaktion die Wirkung anderer En-
zyme stark befördert, auch auf die Wirkung von oxydierenden Enzymen einen mehr
oder weniger starken Einfluß nehmen". Man erinnert sich dabei auch an die
früher besprochene, so auffallend fördernde Wirkung, welche kleine Mengen von
Salzen einiger Schwermetalle (darunter auch Mangan) auf das Wachstum von
Schimmel- und Hefepilzen ausüben, die wohl auch als eine Art Reizung aufzu-
fassen ist und vielleicht mit einer Beschleunigung von Enzymwirkungen im Zu-
sammenhang steht.

Neuerdings haben wieder Ehler und Bolin (55) die Enzymnatur der
„L a k k a s e" (speziell der Luzernenlakkase) in Zweifel gezogen , indem sie
zeigen konnten, daß ein nach Bertrands Vorschrift hergestelltes Präparat
aus Medieago sativa auch nach Aufkochen der Lösung noch in gleicher
Weise auf Hydrochinon oxydierend wirkte, wie vorher, vorausgesetzt, daß ein
Mangansalz (Acetat) vorhanden war. Der auffallend hohe Aschengehalt der Lakkase-
präparate brachte die genannten Autoren auf die Vermutung, daß man es in der
(il/ef/ica5'o-)Lakkase „mit organischen Salzen zu tun hat, welche neben dem
Mangan die wesentliche Rolle bei der Oxydation des Hydrochinons spielen". In
der Tat zeigte sich in der Folge, daß die von Bertrand dargestellte Medicago-
Lakkase ein Gemisch von Calciumsalzen ein-, zwei- und dreibasischer Oxysäuren
ist, von denen besonders Zitronensäure, Aepfelsäure und Mesoxalsäure nachgewiesen
wurden. Die Gegenwart von viel Glykolsäure wurde sehr wahrscheinlich gemacht.
"Während so für die Medicago-hQkk.a.?,e: eigentlich kein Grund vorliegt, sie als
„Enzym" zu bezeichnen, ist nach Ehler und Bolin die i?/ms-Lakkase durchaus
verschieden hiervon, und „kann die Oxydationskatalyse durch dieselbe keineswegs
auf die gleichzeitige Gegenwart von Mangan und Hydroxylionen zurückgeführt
werden. Die in dieser Richtung geäußerten Vermutungen können als endgültig
erledigt betrachtet werden, und Bertrands Angaben über diese Oxydase bestätigen
sich durchaus."

5. Tyrosinase.

Während die Lakkase und die ihr nächstverwandten guajak-
bläuenden pflanzlichen Oxydasen anscheined nur gewisse, sehr leicht
oxydable, der aromatischen Reihe angehörige Körper anzugreifen ver-
mögen, haben wir es in der „Tyrosinase" mit einem auch im Tierreich
weitverbreiteten Enzym zu tun, welches, wie schon der Name zeigt,
gewisse schwerer oxydierbare Eiweißspaltungsprodukte (Ty rosin) zu
oxydieren imstande ist. Neben Pilzen, deren Schnittfläche sich an
der Luft rasch bläut, gibt es auch solche, welche, angeschnitten oder
zerquetscht, sich schwarz färben {Eussulu nigricans). Die Aehnlich-
keit der Erscheinungen mit den bei Boletus, Lnctnrius etc. beobach-
teten deutet schon darauf hin, daß auch die Ursache der Verfärbung
wohl eine ähnliche sein dürfte. In der Tat haben Bourquelot und
Bertrand (30—34) den enzymatischen Charakter der Farbenänderung
auch hier sichergestellt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 141

„Die die Schwarzfärbung veranlassende Substanz (das Chromogen) ist in Alkohol
so gut wie unlÖsHch; nach dem Kochen des Pilzes mit Alkohol kann sie durch
darauffolgende Behandlung mit kochendem Wasser aus dem Rückstand ausgezogen
werden. Wird ein solcher Auszug mit einem frischen Wasserauszug des Pilzes be-
handelt, oder gibt man ein Stück des Pilzgewebes hinzu, so wird die Flüssigkeit
rot und nach einiger Zeit schwarz. Wird das Chromogen aus dem Pilz mit heißem
Wasser ausgezogen , rasch ausgepreßt, der Preßsaft filtriert und auf eine kleine
Menge eingedampft, so scheiden sich farblose, nadeiförmige Kristalle aus, die ge-
wöhnlich in Kugelgebilden angeordnet sind. Sie sind in Alkohol unlöslich, schwer
löslich in kaltem, leicht löslich in heißem Wasser und wurden von Bkrtrand mit
dem Tyrosin identifiziert" (Green- Windisch, 76). Fügt man etwas Kaltwasser-
auszug aus Fusstda nigricans zu einer Lösung von Tyrosin, so wird das Gemisch
erst rot, dann tintenschwarz, schließlich scheidet sich ein amorpher schwarzer
Niederschlag aus.

Führt man diesen Versuch in einem Glasgefäß aus, ohne umzurühren, so tritt
die Färbung zumeist an der Oberfläche der Flüssigkeit auf. Bei Luftabschluß
findet kein Farben um schlag statt, ebenso nicht, wenn der Pilzauszug vor der Zu-
gabe zur Tyrosinlösung aufgekocht wurde. In einem geschlossenen Gefäß bei Gegen-
wart von Luft kann die Absorption des O gleichzeitig mit dem Schwarzwerden der
Lösung gemessen werden. Bourquelot hat in vielen Pilzen Tyrosinase nach-
gewiesen, unter anderen in Boletus, Russula, Lactariiis, Paxillus, Coprinus, Psalliota,
Hebelojna, Pholiota, Collybia, Clitocybe, Tricholoma und Amanita. In allen diesen ist
sie mit La k käse vergesellschaftet. Bertrand ist es gelungen, beide Enzyme von-
einander zu sondern, indem er Russula delica zerrieb, mit Chloroformwasser extra-
hierte und mit 95-proz. Alkohol fällte. Das Filtrat wirkte kräftig auf Pyrogallol
und Hydrochinon, nicht aber auf Tyrosin. Es enthielt daher nur Lakkase.
Im Niederschlag heß sich dann die Tyrosinase nachweisen.

Bei Bakterien scheint diese Oxydase ziemlich verbreitet vorzukommen. Es
ist eine bekannte Erscheinung, daß bei der Zucht vieler Bakterien auf Nähr-
agar eine braune Verfärbung auftritt, die in der Folge mitunter sehr dunkel wird.
In zahlreichen Fällen dürfte dieselbe auf eine Oxydation des bei der Eiweißspal-
tung gebildeten Tyrosins zurückzuführen sein. Gessard (73) berichtet über eine
Tyrosinase, die aber von den Zellen nicht getrennt werden konnte. Weitere Befunde
teilt Lehmann (104) mit. In einzelnen Fällen bräunten Bakterien das Kultur-
substrat nach Zusatz von Tyrosin. Eine Bräunung des Nährbodens tritt aber
ohne einen solchen Zusatz besonders bei der Zucht von Bac. fluorescens non
liquefac. auf peptonhaltigen und zuckerfreien Nährmedien auf. In diesem Falle
nimmt Lehmann eine Spaltung von Peptonen in Tyrosin an, das dann durch eine
Tyrosinase oxydiert wird. Ein Zusatz von Tyrosin bewirkt aber auch in zucker-
haltigen Substraten eine braune Färbung.

Auch in Extrakten (mit Chloroformwasser, Glyzerin, verdünnten Säuren) aus
Plasmodien von Aethalium (Fuligo varians) konnte Schroeder (163) das' Vor-
handensein von Tyrosinase nachweisen, doch lieferte immer nur das un-
filtrierte Extraktionsgemisch eine deutliche Reaktion: ,,Das zerriebene Material
wurde mit Chloroformwasser Übergossen und 12 — 86 Stunden sich selbst überlassen.
Es bildeten sich dann jeweils folgende 3 Schichten :

1) An der Oberfläche hing eine größere oder geringere Anzahl ziemlich grober
Partikel.

2) Darunter folgte eine Zone, die durch Suspension kleiner Teilchen getrübt
erschien.

3) Die Hauptmasse des zerkleinerten Materials sank als Sediment zu Boden.
Alle 3 Schichten schwärzten Tyrosinlösung, nicht aber ihr klares Filtrat- Es

haftet daher das Enzym offenbar an den feinsten Teilchen. Auch bei höheren

142 W. Biedermann,

Pflanzen ist Tyrosinase gefunden worden, namentlich in den Knollen von Dahlia
und in roten Rüben. Aus Rübensaft (Zuckerrüben) erhielt Gonnermann (75)
ein sehr wirksames Ty rosin asepräparat, indem er denselben in 96-proz. Alkohol
einlaufen ließ, den Niederschlag abpreßte und auf dem Wasserbad bei 33" C
trocknete. Das Pulver wurde dann mit Glyzerin bei 30" mehrere Tage di-
geriert, der filtrierte Extrakt abermals mit Alkohol gefällt, getrocknet und
pulverisiert. In Wasser verteilt, bewirkte dasselbe in einer Tyrosinlösung eine
äußerst schnelle und intensive Dunkelfärbung. Daß diese durchaus an den O
der Luft gebunden ist, zeigte Gonnermann in der Weise, daß er eine Mischung
von Tyrosin, Enzyralösung und ätherhaltigem Wasser in ein Reagenzglas brachte,
die Luft dann evakuierte und dann die Röhre zuschmolz. Noch nach mehr als
einem Jahr erwies sich die Mischung gänzlich unverändert und farblos, während
bei Eintritt von Sauerstoff die Färbung alsbald eintrat.

Die Tyrosinase wird bei viel niedrigerer Temperatur zerstört,
als die L a k k a s e , bei 50*^ C wird sie schon geschädigt und geht bei
höherer Temperatur rasch zugrunde.

Auch durch Schütteln büßen ty rosi nase- haltige Extrakte bald an Wirk-
samkeit ein (Abderhalden), eine Eigentümlichkeit, die übrigens auch von anderen
Enzymen bekannt ist. So fanden Abderhalden und Guggenheim, daß Hefe-
preßsaft, sowie auch Pankreassaft bei anhaltendem Schütteln sehr geschädigt
werden.

Man kann aus einem Gemisch beider Oxydasen leicht Lakkase
erhalten, wenn man auf 70 <^ erhitzt. Es oxydiert dann die Lösung
Hydrochinon, ist aber ohne Wirkung auf Tyrosin (Green-

WlNDISCH, 76).

Wie Cousin und Herissey (49) gezeigt haben, vermag die Tyrosinase
auch Thymol zu oxydieren. Beim Vermischen einer wässerigen Lösung von Thymol
mit einem Glyzerin- oder Aetherextrakt von Bussula delica oder Lactarius conh-o-
versus entsteht an der Luft rasch eine Blaufärbung und es läßt sich als Oxydations-
produkt Di thymol nachweisen. Auch Guajakol, Phenol, Resorcin, Xy li-
din, Metatoluidin, Ortho-, Meta- und Para-Xy lenol, Carvacrol,
a- und /?-Naphtol und alle Kresole werden durch Tyrosinase oxydiert,
die demnach nicht als ein ausgesprochen spezifisches Enzym gelten kann. Wie man
sieht, sind es zum Teil dieselben aromatischen Körper, welche auch von der Pilz-
Lakkase angegriffen werden.

Die Natur des bei der Oxydation des Tyrosins entstehenden
Körpers hat zuerst Gonnermann (75) aufgeklärt. Es ergab sich,
daß unter 0-Aufnahme eine Spaltung in Homogentisinsäure
(Hydrochinonessigsäure, früher als Alkapton bezeichnet) nebst
CO 2 und NH. erfolgt:

CgH.-OH-CH^-CH-NH^-COOH + 4 H -f 5 O = CeH3(0H),-CH,-C00H + NH^ + C0j + 2H,0
Tyrosin Homogentisinsäure

eine Reaktion, die nach Bertel zu den verbreitetsten Stoflfwechsel-
vorgängen gehört. Die Stoffe, welche dann bei schwach alkalischer
Reaktion aus der Homogentisinsäure sehr rasch gebildet werden und
ihrerseits die Dunkelfärbung verursachen, sind bis jetzt nicht näher
bekannt.

Ganz neuerdings (1908) untersuchten Abderhalden und Guggenheim (2)
die Einwirkung der Tyrosinase aus Bussula delica auf 1-Ty rosin bei Zusatz
verschiedener anderer Aminosäuren (Glykokoll, d-Alanin, d-Valin, 1-Leucin,
d-Serin, dl-Isoserin, 1-Pheny lalanin , l-Asparaginsäure, d-Glut-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 143-

amin säure), wobei sich bei hoher Konzentration der Lösungen eine Hemmung
der Reaktion bemerkbar machte, während geringe Mengen ohne Einfkiß blieben.
Auch das in der Natur bis jetzt nicht beobachtete d-Tyrosin scheint von dem
Enzym oxydiert zu werden, wiewohl viel später als 1-Tyrosin, desgleichen d-
Tryptophan. Dagegen werden Lösungen von Indol und Skatol nicht verfärbt,
ebensowenig solche von 1-, d- und dl-Phenylamin, so daß es scheint, daß die
Tyrosinase nur dann angreift, wenn im Benzolkern schon mindestens eine OH-
Gruppe vorhanden ist. Horaogentisinsäure wurde deuthch angegriffen, wenn
sie in konzentrierter Lösung verwendet wurde. Lösungen von tyros inhaltigen
Polypeptiden (Glycyl-l-tyrosin , d- Alanyl-glycy 1 - 1-Tyrosin, 1-Leu-
cyl-glycyl-tyrosin, 1-Leucyl-triglycyl-l-tyrosin, d-Alanyl-1-ty-
rosin und 1-Leucyl-l-tyrosin u. a.) wurden sämtHch durch Tyrosinase
gefärbt, wiewohl später als bei Anwendung von 1-Tyrosin, auch war die Färbung
eine andere. So wurde die Lösung von Glycyl-l-tyrosin prachtvoll grün, nach-
dem sich die zuerst rote Lösung vorher fast entfärbt hatte, diejenige von d-Alanyl-
glycyl-1-tyrosin blieb dunkelrot. Die grüne Farbe im ersteren Falle erscheint nach
einiger Zeit im durchfallenden Licht rot und im auffallenden grün und schließlich
wird sie Wau. Zusatz geringer Mengen von Aminosäuren beschleunigen den Eintritt
der Färbung durch Tyrosinase sehr auffallend, während größere Mengen hemmend
wirken. Durch 1 -Prolin wurde die Färbung in Karminrot umgewandelt.

Läßt man eine Vio Q-Lösung von Phenol mit 1 ccm Tyrosinaselösung stehen,
so tritt nach einiger Zeit Braunfärbung ein, wird außerdem noch 1 ccm Vio ^-G ly ko-
koll zugesetzt, so tritt Coehenillefärbung auf, die nach etwa 12 Stunden in Violett
übergeht. Mit Prolin an Stelle von Glykokoll zeigt sich sofort intensive Violett-
färbung. Ganz analoge Färbungen lassen sich nun auch durch Oxy-
dation mit K ali umbichromat an Stelle der Tyrosinase hervorrufen.
In alkalischer Lösung sind die bei der Oxydation von Tyrosin oder tyrosinhaltigen
Polypeptiden entstehenden Farben nicht beständig und gehen in Braun über. Durch
Zusatz von Aminosäuren oder Mineralsäuren treten sie jedoch wieder hervor.

„Wenn wir alles zusammenfassen, was wir bis jetzt über die Art der bei der
Tyrosinasewirkung auftretenden Farbstoffe wissen, so läßt sich mit ziemlicher Be-
stimmtheit sagen, daß die Art des Farbstoffes (vorläufig erkennbar an der Art der
Färbung) abhängig ist von der Bindung, in der das Tyrosin vorhanden ist. Es
färbt sich im freien Zustande anders, als wenn es mit anderen Aminosäuren ver-
bunden oder in Form von Polypeptiden oder Anhydriden vorhanden ist. Es spricht
alles dafür, daß die tyrosinhaltigen Polypeptide ohne vorherige Abspaltung von
Tyrosin oxydiert werden. Endlich kann man mit ziemlich großer Bestimmtheit an-
nehmen, daß die durch Aminosäurezusatz bewirkten Aenderungen in der Farbstoff-
bildung durch die Teilnahme der zugesetzten Aminosäuren am Aufbau des neuge-
bildeten Farbstoffs bedingt sind. Die beobachteten Farbstoffe erinnern in mancher
Hinsicht an die Farbstoffe der Gruppe der Indophenole, Oxazone und Oxazine"
(Abderhaldek und Guggenheim). Ihre Mannigfaltigkeit, die sicher viel größer
ist, als sich bisher mit einem nur kleinen Versuchsmaterial feststellen ließ, legt die
Vermutung nahe, daß manche Farbstoffe der Tiere und Pflanzen wohl in ähnlicher
Weise entstehen.

6. Bedeutung der Oxydasen.

Die physiologische Bedeutung aller im vorstehenden besprochenen
pflanzlichen Oxydasen, deren Wirkung sich, soweit dies bis jetzt unter-
sucht wurde, anscheinend nur auf gewisse, leicht oxydable Körper
der aromatischen Reihe erstreckt, ist noch völlig in Dunkel gehüllt
und es wäre verfrüht, darüber irgendwelche Vermutungen zu äußern^

144 W. Biedermann,

zumal es nicht an gewichtigen Stimmen fehlt, welche die Existenz
solcher oxydierender Enzyme innerhalb der lebenden Zelle resp.
im lebenden Protoplasma durchaus in Abrede stellen.

„Die lebende Zelle darf, wie Pfeffer (138) bemerkt, nicht nach den Eeaktionen
beurteilt werden, die mit dem Tode und in den ausgepreßten Säften eintreten. Denn
so gut, wie die enzymatische Zerlegung der Glukoside, kommen mit solcher Mischung
auch z. B. erst die Oxydationen zustande, durch welche u. a. die Säfte von Monotropa,
Faba usw. sich dunkel färben. Diese postmortalen Oxydationen scheinen
allgemein durch bestimmte Stoffe vermittelt zu werden, die man vorläufig als Oxy-
dasen zusammenfaßt."

WolpCtANG Ostwald (132, 133) hat demgegenüber mit Recht darauf hinge-
wiesen, daß, „wenn derartige Schlußfolgerungen aus dem Verhalten „toter", von Or-
ganismen abstammender Systeme, nicht wenigstens zum Teil berechtigt, d. h. kausal
erfolgreich wären, eine analytische Biochemie, welche doch in den meisten Fällen den
Organismus zersetzen, ihn schädigen oder doch unter nicht normale Bedingungen
bringen muß, ganz unmöglich oder zwecklos sein würde, was aber nach ihren bis-
herigen Erfolgen sicher nicht der Fall ist". Selbstverständlich sind solche Versuche
mit Organextrakten nur Annäherungen an die wirklichen Verhältnisse, aber
welche wichtigen Erkenntnisse wir ihnen verdanken, das hat wohl am deutlichsten
Buchners Entdeckung der „Zymase" im Hefepreßsaft gezeigt.

Zurzeit besteht ohne allen Zweifel eine große Neigung, die vitalen
Oxydationsprozesse, deren Material Kohlehydrate und Fette resp. die
nächsten Spaltungsprodukte dieser wichtigsten organischen Nährstoffe
darstellen, als durch oxydierende Enzyme vermittelt anzusehen. Die
Schwierigkeiten, welche einer solchen Auffassung entgegenstehen, sind
aber auch heute noch sehr groß und von einem wirklichen chemischen
Verständnis der vitalen Oxydation sind wir fast noch ebensoweit ent-
fernt, wie zu jener Zeit, wo Traube (173) und Hoppe-Seyler (88)
ihre Oxydationstheorien entwickelten.

Während der erstere die Ansicht vertrat, daß die Oxydation in den lebenden
Zellen durch Bildung kleiner Mengen von H^Oj eingeleitet werde, schrieb
Hoppe-Seyler diese Wirkung dem H in statu nascendi zu und zeigte, daß der-
selbe dadurch, daß er den molekularen O aktiviert, die kräftigsten Oxydationen ver-
mittelt. Bringt man ein mit H beladenes Palladiumblech in ein Becherglas mit
Wasser, welches einige Tropfen JK-Stärke enthält, so tritt schon nach einigen
Minuten eine Blaufärbung durch Bildung von Jodstärke ein und nach ^/^ — 1 Stunde
ist die Flüssigkeit intensiv blau gefärbt. Er konnte durch Palladium- H auch die Oxy-
dation von Benzol zu Phenol, sowie des Toluols zu Benzoesäure vermitteln. Beim
Ueberleiten von Luft über Palladium-H wurde ferner aus dem N der Luft salpetrige
Säure gebildet (Hoppe-Seyler).

Gegen die Theorie von Traube wurde vor allem und mit Recht eingewendet,
daß es bis jetzt nicht gelungen ist, H^O., in lebenden Zellen nachzuweisen. Würde
dasselbe hier, wenn auch nur in Spuren, entwickelt, so müßte sich dies, wie Pfef-
fer (138) zeigte, in manchen Fällen durch Farbenreaktionen, Entfärbung oder Färbung
des Zellsaftes sofort verraten. Durch Zellwände, welche Wasser leicht passieren
lassen, dringt auch HgO^ selbst aus sehr verdünnten Lösungen schnell bis in den
Zellsaft lebender Zellen und ist dort in kleinen Mengen ohne Schädigung im Proto-
plasmakörper existenzfähig. Es bewirkt in manchen Pflanzen durch Oxydation Fär-
bungen oder Entfärbungen im Zellsaft. Als geeignete Objekte sind insbesondere die
Wurzelhaare von Trianea borjoiensis, Wurzel und Stengel von Keimpflanzen der
Bohne sowie die violetten Staubfadenhaare von Tradescantia zu nennen. Durch
Zusatz von HjOj in Lösungen von 0,01 — 5 Proz. tritt in den beiden ersten Fällen

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 145

rasch eiue rotbraune Färbung des ursprünghch farblosen Zellsaftes ein, wobei die
Plasmakörper nicht erheblich geschädigt werden, wie sich aus der Fortdauer der
Plasmaströmung bei Trianea sofort ergibt. Die Entfärbung des violetten Zellsaftes
von Tradescantia ist nicht minder geeignet, als Reagens auf HgOj zu dienen. Eine
Substanz, welche das Plasma selbst färbt und in demselben durch H,02 ent-
färbt wird, ist in dem Cyanin gegeben, welches schon von öchoenbein (158,159)
als eines der empfindlichsten Reagentien für H.jOg und Ozon empfohlen wurde.
Wurzelhaare von Trianea, deren Protoplasma nach kurzem Einlegen (3—15 Min.) in
mäßig gefärbte Cyaninlösung schön himmelblau gefärbt sind, ändern diese Färbung
im Dunkeln auch nach vielen Stunden nur wenig. Durch die oxydierende Wirkung
des HjO., wird aber schnell eine gänzliche Entfärbung des Plasmas herbeigeführt.
Es läßt sich hieraus auf das Fehlen von H^O^ und ebenso von anderem wirksamen
aktivierten O in dem normal lebenstätigen und atmenden Protoplasma schließen.
Denn, würden auch in jedem Augenblick nur sehr kleine Mengen von aktiviertem
O entstehen, so müßten diese doch die ungemein geringe Quantität des gespeicherten
Cyanins sofort entfärben.

Pfeffer kommt auf Grund aller seiner Versuche zu dem Schlüsse, daß nicht
nur kein HjOj in den lebenden Zellen gebildet wird, sondern „daß überhaupt in
denselben in keiner Weise gleich starke oder noch stärkere üxydationswirkungen
gegen die genannten Indikatoren zustande kommen. Denn diese würden jedwelche
genügend energische Oxydationswirkung anzeigen, gleichviel ob diese durch H.jOj,
Ozon, nascierenden H, durch irgendeine O- Verbindung oder einen O-Ueberträger
oder sonst in irgendwelcher Weise ausgeübt würde." „Da die natürlich vorkom-
menden Indikatoren in Zellsaft gelöst sind und das eingeführte Cyanin das ganze
Protoplasma durchtränkt, so würde auch eine lokalisierte entsiorechende Oxy-
dierung angezeigt werden und es ist also auch bewiesen, daß eine solche weder an
einzelnen Partien des Plasmas, noch an der Grenze von Protoj^lasma und Zellsaft
stattfindet."

Es scheint demnach durch die Untersuchung von Pfeffer nicht nur die
Annahme von Traube, sondern ingleichen auch die Theorie von Hoppe-Seyler
widerlegt, zu deren Stütze auch die Entstehung von H bei manchen Gärungen und
in der intramolekularen Atmung einzelner Pflanzen als beweisendes Argument heran-
gezogen wurde. Da es als erwiesen gelten kann, daß so leicht oxydable Stoffe, wie
gewisse im Zellsaft natürlich vorkommende oder künstlich eingeführte Chromogene
sowie das im Protoplasma selbst gespeicherte Cyanin der Oxydation innerhalb der
lebenden Zelle nicht anheimfallen, obgleich inaktiver O im Ueberschuß vorhanden
ist, dagegen sehr leicht und rasch durch H.^0^ angegriffen werden, so hält Pfef-
fer überhaupt jede Theorie, welche aktivierten O, gleichviel in
welcher Weise, als Ursache der physiologischen Verbrennung in
der Zelle fordert, für ausgeschlossen. Denn solchem aktivierten müßten
notwendig die leichter oxydablen Stoffe zunächst anheimfallen und da solche Stoffe,
welche das im Protoplasma dem aktiviertem O so leicht zugängliche Cyanin schützen
könnten, nachweislich nicht vorhanden sind, so ist die Nichtentfärbung dieses Reagens
für Pfeffer ein völlig sicheres Argument nicht nur für das Fehlen von HgO,,, son-
dern auch von aktivierten O innerhalb der lebenden Zellen.

Die Untersuchungen von Pfeffer, deren wesentlichste Resultate
im vorstehenden in aller Kürze mitgeteilt wurden, haben, wde mir
scheint, in den Kreisen der Tierphysiologen weniger Berücksichtigung
gefunden, als sie verdienen. Aber auch in den zahlreichen neuereu
Arbeiten über pflanzliche Oxydasenwirkungen vermißt man sehr den
Nachweis derselben innerhalb lebender Zellen und Gewebe. Fast
immer handelt es sich um Reaktionen an Schnittflächen oder mit aus-

Haudbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 10

146 W. Biedermann,

gepreßten Säften und Extrakten. Zwar haben Bach und Chodat
versucht, Peroxydbildung und Aktivierung des auch in lebenden
Zellen nachzuweisen, indem sie Dünnschnitte der peripheren Zell-
schichten junger oxydasereicher Kartoffelknollen zunächst mit Wasser
oder physiologischer Salzlösung wuschen, um den Saft der ange-
schnittenen Zellen zu entfernen, und dann unter dem Mikroskop mit
reiner JK-Lösung behandelten ; nach einiger Zeit nahmen dann die
im Innern der Zellen befindlichen Stärkekörner die für Jodstärke
charakteristische blaue Farbe an. Die Reaktion konnte noch wesent-
lich verstärkt werden durch Zusatz von Mangansulfatlösung (2V2-proz.
JK-Lösung und 2V2"Proz. MgS04-Lösung in gleichen Teilen). Dessen-
ungeachtet muß man, wie ich glaube, an dem von Pfeffer in aller
Schärfe gelieferten Nachweis festhalten, daß aktiver (atomistischer)
im lebenden Plasma pflanzlicher atmender Zellen zu keiner Zeit ent-
halten ist und daher auch nicht für die unzweifelhaft sich beständig voll-
ziehenden Oxydationen verantwortlich gemacht werden kann, welchen
organische Körper verfallen, die an und für sich erfahrungsgemäß
vom molekularen nicht angegriffen werden. Da wir es nun aber
sicher nur mit diesem zu tun haben, so wird, wie Pfeffer in Ueberein-
stimmung mit Pflüger schon vor langer Zeit bemerkte, „der oxy-
dierende Einfluß des molekularen offenbar durch die im lebenden
Organismus gebotenen Bedingungen verursacht und reguliert ; in den
im lebenden Organismus gebotenen Dispositionen,
nicht in dem liegt die primäre Ursache der Atmung.
Dieses ergibt sich als logische Folgerung, welcher Art immerhin die
den Eingriff des veranlassenden Ursachen sein mögen, und ohne
bestimmte Voraussetzungen hinsichtlich dieser darf man wohl von den>
in dem lebenden Organismus entwickelten 0-Affinitäten als den die
Atmung veranlassenden und regulierenden Ursachen reden" (Pfeffer).
Durch diese „wird der neutrale in den Stoffwechsel gerissen,
ohne daß eine Aktivierung zu Hilfe genommen wird".
Ein Beweis dafür ist ja auch in dem Umstand gegeben, daß dem
Protoplasma einer Zelle niemals eine allgemeine, auf alle überhaupt
oxydablen Körper sich erstreckende Oxydationswirkung zukommt,
sondern daß in dieser Beziehung spezifische Unterschiede bestehen.
Man erinnere sich nur der Tatsache, daß von den Nitrobakterien die
einen nur NH3 zu Nitrit zu oxydieren vermögen, während die anderen
dieses weiter zu HNO3 oxydieren. Auch bleibt die Oxydation, selbst
wenn es sich um relativ leicht oxydable Stoffe handelt, oft auf einer
bestimmten Stufe stehen, während sie in anderen Fällen bis zur bei
maximaler Oxydation erreichbaren Grenze fortschreitet.

Welche Bedeutung kommt nun unter diesen Um-
ständen den oxydierenden Enzymen zu, von denen bei
Pfeffer auch in der zweiten Auflage seiner Physiologie noch sehr
wenig die Rede ist, deren Existenz aber wenigstens zugegeben wird?
„Ferner gibt es auch Oxydationsfermente (Oxydasen), die postmortal
oder vielleicht teilweise schon in der lebenden Zelle als 0-übertragende
Katalysatoren funktionieren." In der Tat dürfte in diesen Worten
alles ausgedrückt sein, was sich zu jener Zeit mit einiger Sicher-
heit über die Mittel und Wege sagen ließ, durch welche die lebende
Substanz die in ihr ablaufenden Oxydationen zustande bringt. Nur
darf man sich derzeit wohl schon etwas bestimmter ausdrücken und
an Stelle der W^orte „oder vielleicht teilweise schon" „„und auch""
setzen.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 147

Pfeffer hat übrigens in seiner großen Arbeit selbst schon eine
Möglichkeit angedeutet, nach welcher peroxydaseartige Stoffe auch mit
Berücksichtigung ihrer Nichtnachweisbarkeit in lebenden Zellen sich
an der Gewebeatmung beteiligen könnten, obschon er auch ihr skeptisch
gegenübersteht. Diese Möglichkeit besteht darin, daß durch irgend-
welche Stoffwechselbedingungen verhindert wird, daß
sich Peroxyde in nachweisbarer Menge in der lebenden
Zelle bilden, res p. darin, daß diese Peroxyde unter nor-
malen Lebensbedingungen sofort wieder zerstört wer-
den. W. Ostwald hält eine solche Auffassung, wonach ein Gleich-
gewichtszustand zwischen Bildung und Zerstörung peroxydähn-
licher Stoffe bestehen würde, für sehr beachtenswert, um so mehr, als
damit auch der Katalase eine wichtige und plausible Rolle zuerteilt
würde, insofern als dieselbe die Aufgabe hätte, eine solche Speicherung
zu verhindern.

Wie dem nun aber auch sein mag, jedenfalls sind 0-übertragende
Stoffe im Chemismus der lebenden Substanzen hervorragend beteiligt.

7. Anhang: Tierische Oxydasen.

Es ist hier wohl am Platze, zugleich das Wenige vorzubringen,
was wir bis jetzt über das Vorkommen analog wirkender Enzyme,
wie sie in Pflanzenextrakten gefunden wurden, bei Tieren wissen.
Namentlich durch die Arbeiten einiger französischer Forscher ist das
Vorkommen guajakbläuender enzymartiger Körper in den Säften und
Geweben einer ganzen Anzahl niederer Tiere bekannt geworden ;
Portier (140) hat eine Zusammenstellung der betreffenden Tat-
sachen geliefert. Bei C öl enter aten erwies sich der Schleim ander
Oberfläche von Sagartia parasitica sowie auch ein Chloroformwasser-
auszug des zerkleinerten Tieres deutlich wirksam, bei Anneliden
und Crustaceen das Blut. Von Insekten untersuchte Portier
eine Heuschrecke {Ephippium vicium) und verschiedene Käfer. Es
ergab sich, daß einige Tropfen Guajaktinktur, in die Leibeshöhle eines
frisch eröffneten Tieres gebracht, sich nicht bläuten, wohl aber dann,
wenn die Luft vorher einige Zeit eingewirkt hatte. Sehr stark wirkten
Extrakte aus den Kiemen von Muscheln, während solche aus anderen
Teilen keine Oxydase zu enthalten schienen. Bei den untersuchten
Gastropoden erwies sich der Mantel, das Blut und der Schleim
wirksam. Bei Tunicaten (Boirylloides und Äscidia fumigata) hatte
schon GiARD eine starke Bläuung von Guajaktinktur durch das Mantel-
gewebe beobachtet.

In allen diesen Fällen tritt die Reaktion mit ganz frischen lebenden
Geweben nicht ein, so daß es den Anschein gewinnt, als ob die wirk-
same Substanz erst durch das Absterben der Zellen und durch die
damit verknüpften chemischen Umwandlungen entstünde. Portier
führt einen Versuch mit Patella an, der diese „postmortale Entstehung"
der Oxydasen sehr deutlich erkennen läßt. Löst man das Tier aus seiner
Schale, so daß ein Teil des Mantels darin zurückbleibt, und fügt man
sofort Guajaklösung zu, so erfolgt Bläuung erst nach 5 — 10 Minuten,
später aber sofort. Portier vertritt die Ansicht, daß die Oxydase
in den Leukocyten gebildet und bei dem Zerfall derselben frei wird.

Neuerdings hat W. Ostwald (132, 133) die weite Verbreitung
guajakbläuender Substanzen bei Insekten und Crustaceen aber-
mals festgestellt. Nachdem ich (23) bereits früher auf die stark guajak-

10*

148 W. Biedermann,

bläuende Eigenschaft des Darm Inhaltes der Larve von Tenehrio
molitor aufmerksam gemacht hatte, konstatierte Ostwald die gleiche
Eigenschaft auch bei Chloroformwasserextrakten des übrigen Körpers
hungernder Mehlwürmer, ferner in den Extrakten aus den Därmen
und Körpern vieler überwinternden Wasserinsekten und ihrer Larven,
ferner in niederen Crustaceen und in den Extrakten verschiedener
Raupen (speziell nach Belichtung derselben). Sehr bemerkenswert ist
auch das Vorkommen einer „Guajakperoxydase" in den Geschlechts-
zellen der Amphibien. Ostwald hat außerdem das Verdienst, die
noch weitere Verbreitung der HgO^ spaltenden „Katalase" in den
Extrakten niederer Tiere nachgewiesen zu haben. Er fand „keinen
niederen tierischen Organismus, welcher dieses Enzym nicht in seiner
Leibesflüssigkeit oder in seinem Körperextrakt besessen hätte". Dabei
enthält die erstere bei vielen Insekten so viel Katalase, daß oft wenige
Tropfen genügen, um 5 ccm einer 3-proz. HgOg -Lösung so stark zu
zersetzen, daß der sich entwickelnde Schaum geschlossen im Reagenz-
rohr aufsteigt und überfließt.

Guajakperoxydase und Katalase kommen nach dem Gesagten in
der Regel zugleich vor, doch überwiegt in manchen Fällen das eine
oder andere Enzym. Ostwald fand die frischen Extrakte aus jungen
überwinterten Räupchen von Porthesia chrysorrhoea „ganz ungemein
reich an Katalase, während eine Guajakreaktion erst nach längerem
Stehen der Extrakte an der Luft und im Licht zu erzielen war".
Ebenso sind die Auszüge von getrockneten Ameisen ziemlich reich
an Katalase, weisen aber mit HgOg und Guajak auch nach längerem
Stehen keine deutliche Grün- oder Blaufärbung auf. Umgekehrt sind
dagegen die Extrakte aus dem Darminhalt hungernder Mehlwürmer
außerordentlich reich an Peroxydase, während sie auf der anderen
Seite zwar immer noch HgOg zersetzen, jedoch in Anbetracht ihrer
Empfindlichkeit gegen die Guajakprobe nur in sehr geringem Maße
resp. bei relativ hoher Konzentration. Im allgemeinen scheint die
Verbreitung der Katalase allgemeiner zu sein als die der Peroxydase,
w^enn schon nicht zu vergessen ist, daß die Guajakreaktion im Ver-
gleich zur Hg 2 -Zersetzung wahrscheinlich viel weniger empfindlich
ist. Eine Trennung beider Fermente läßt sich nach Ostwald am
besten durch Alkohol bewerkstelligen. Der meist nur langsam ^aus-
fallende, zentrifugierte Niederschlag enthält den größeren Teil der
Katalase, während die überstehende alkoholische Lösung meist recht
kräftige Guajakreaktion gibt.

Mit Rücksicht auf die noch immer umstrittene Frage, ob Oxydasen
schon während des Lebens vorhanden sind oder sich erst nach dem
Tode bilden, ist es von Wichtigkeit, daß der Darminhalt des Mehl-
wurmes, sowie die Hämolymphe von Hydropliilus und Bytiscus sofort
die Guajakreaktion geben. „Bereitet man ca. 5 ccm einer wässerigen
oder mit wenig 11,0^ versetzten Guajaksuspension, sticht den Hinter-
leib eines mit Chloroform betäubten Käfers an und läßt bei vorsich-
tigem Drücken einen Tropfen Hämolymphe in das Reagenzrohr fallen,
so findet häufig schon in der ersten Minute, regelmäßig aber innerhalb
der ersten 5 Minuten eine deutliche Grün- bis Blaufärbung statt."
Ostwald schließt daraus, „daß die Guajakperoxydase entweder im
lebenden Tier schon vorhanden ist oder aber sich mit ungeheurer
Geschwindigkeit bildet. Jedenfalls wäre eine derartige Bildungs-
geschwindigkeit von ganz anderer Ordnung als die Verstärkung der

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 149

Guajakreaktion, die man, wie schon oft beobachtet wurde, dann erhält,
wenn man tierische oder pflanzliche Extrakte längere Zeit unter Luft-
zutritt stehen läßt.''

Sehr dunkel ist noch immer die Bedeutung der beiden genannten
Enzyme. Wenn es auch kaum zweifelhaft sein kann, daß die physio-
logische Verbrennung ein fermentativer (katalytischer) Vorgang ist,
so fehlt doch jede Berechtigung, gerade den guajakbläuenden Sub-
stanzen (Peroxydasen) dabei eine wesentliche Rolle zuzuschreiben,
selbst wenn man deren Vorhandensein während des Lebens in den
Geweben und Flüssigkeiten zugibt, denn gerade diejenigen Stotfe, auf
deren Oxydation es im Tierkörper in erster Linie ankommt (Zucker,
Fette), bleiben erfahrungsgemäß völlig unbeeinflußt. Gewiß wird man
Ostwald zustimmen dürfen, wenn er es für ausgeschlossen hält,
„daß die zwei untersuchten Fermente trotz ihrer, in charakteristischer
und konstanter Weise variierenden Verbreitung überhaupt keine
Rolle bei den tierischen Oxydationsprozessen spielen", aber es muß
andererseits zugestanden werden, daß wir diese Rolle zurzeit nicht
kennen. Das ständige Zusammenvorkommen der Peroxydase und
Katalase scheint darauf hinzuweisen, daß für die durch sie etwa be-
schleunigten, noch unbekannten Reaktionen auch das Zusammenwirken
beider Fermente erforderlich ist, und hat schon Santer die
Möglichkeit hervorgehoben, daß die Rolle der Katalase darin bestehe,
die unter der Mitwirkung von Peroxydasen gebildeten 0-reichen Pro-
dukte zu zerstören, um dadurch dieselbe Reaktion, welche vielleicht,
wie so manche Fermentreaktion, durch Anhäufung der Reaktions-
produkte verlangsamt oder zum Stillstand gebracht wird, zu be-
schleunigen oder wieder zu ermöglichen (Ostwald), Auch 0. Loew
(110 — 113) erblickt die physiologische Funktion der oxydierenden Enzyme
nur in der Zerstörung schädlicher Nebenprodukte des Stoffwechsels
durch partielle Oxydation und hat neuerdings (1909) die Ansicht ge-
äußert, daß die Katalase dem Zwecke dient, HjOg, welches, wie er
meint, bei der Oxydation organischer Substanzen innerhalb der leben-
den Zellen entsteht, zu zerstören. In etwas anderer Weise stellen sich
Engler und Herzog (60) den Vorgang vor. „Durch die Zerstörung
von Peroxydasen werden Katalasen wohl zu Regulatoren der Oxydation
im Organismus". Alle diese Betrachtungen aber, die sich mehr auf
theoretische Ueberlegung als auf experimentell festgestellte Tatsachen
stützen, können über die großen Schwierigkeiten nicht hinwegtäu-
schen, welche zurzeit noch dem Verständnis der Oxydationsprozesse
in lebenden Zellen entgegenstehen.

Auf Grund von Beobachtungen über den Einfluß der Belichtuno- auf Extrakte,
welche Katalase und Guajakperoxydase enthalten, sowie auch auf den Oxydaseu-
gehalt gewisser Insektenlarven, hat W. Ostwald Beziehungen der Lichtempfind-
lichkeit jener Enzyme zu den Erscheinungen des tierischen Phototropismus
statuieren wollen. Er findet einen hohen Peroxydasen gehalt und einen im Verhältnis
hierzu kleinen Katalasengehalt charakteristisch für negativ phototrope Tiere (Mehl-
wurm). Umgekehrt wurde gefunden, daß ausgesprochen positiv heliotropische Tiere
nur sehr geringe Mengen oder gar keine Peroxydase in ihren Extrakten nachweisen
lassen, während diese letzteren ihrerseits wieder ungemein reich an Katalase sind
(Räupchen von Porthesia chrysorrhoea).

Noch ein anderes oxydierendes Enzym kommt wie bei Pflanzen,
so auch bei Tieren in großer Verbreitung vor, nämlich die Tyrosi-

150 W. Biedermann,

nase, die ich (23) im Verein mit Guajakperoxydase zuerst im Darm-
inhalt des Mehlwurmes fand. Bringt man die Mitteldärme von 3 — 4
hungernden Mehlwürmern in etwas Chloroformwasser, so erhält man
eine leicht gelblich gefärbte Lösung, die in zwei Teile geteilt wird.
Die eine Hälfte bleibt unverändert, zur anderen werden einige Tropfen
Tyrosinlösung gebracht. Läßt man beide Proben im offenen Uhr-
schälchen über Nacht in einer feuchten Kammer stehen, so findet man
die tyrosinhaltige Probe violett-schwarz gefärbt, während die andere
Probe nur wenig gedunkelt erscheint. In der Folge fanden v. Fürth
und Schneider (69), daß ein der Tyrosinase entsprechendes Enzym
einen regelmäßigen Bestandteil der Hämolymphe der In-
sekten und auch anderer Arthropoden bildet und eine längst be-
kannte Erscheinung, nämlich die Schwärzung derselben an der Luft
verursacht. Die Schnelligkeit, mit der sich diese Veränderung
(„Melanose") vollzieht, scheint sehr großen Schwankungen unter-
worfen zu sein. Krukenberg (101) beobachtete bei verschiedenen
in gleicher Weise gefütterten Exemplaren von Eydrophilus, daß die
Schwärzung der dem Körper entnommenen Hämolymphe bald
innerhalb weniger Minuten, bald aber erst nach Stunden erfolgte.
V. FÜRTH und Schneider untersuchten die grünliche Flüssigkeit,
welche sich durch Anstechen und Ausdrücken der Puppen von
Deilephila elpenor und euphorbiae gewinnen läßt und die beim Stehen
bereits in wenigen Minuten von der Oberfläche her dunkelt. „Setzt man
2 Tropfen des frischen , Blutes' einerseits zu einigen Kubikzentimetern
einer gesättigten Tyrosinlösung, andererseits zu Wasser, so bemerkt man
nach kurzer Zeit an der Oberfläche der tyrosmhaltigen Lösung einen
violetten Ring, und schließlich erscheint die ganze Flüssigkeit dunkel-
violett gefärbt und infolge Abscheidung feiner Flöckchen getrübt.
Die Parallelprobe enthält gleichfalls Flöckchen, doch erscheint sie
kaum merklich dunkler als vorher." Der Vorgang wird durch einen
Zusatz von 0,05 Proz. Na^COs in hohem Grade befördert, aber schon
durch Erwärmen der Lösung auf 30° C verhindert. Durch fraktionierte
Fällung mit (NH4)2S04 ließ sich die „Tyrosinase", die übrigens
auch andere leicht oxydable aromatische Substanzen (Brenzkatechin,
Hydrochinon, Suprarenin, Oxyphenyläthylamin) zu oxydieren vermag,
von dem im Puppenblut selbst vorhandenen Chromogen (welches mit
Tyrosin nicht identisch ist) und von den kristallinischen Bestandteilen
trennen. Das schwarze Oxydationsprodukt des Tyrosin s ist mit
Rücksicht auf seine elementare Zusammensetzung, seine physikalischen
Eigenschaften, sowie auch besonders durch die Fähigkeit, beim Schmelzen
mit Aetzkali skatolartig riechende Substanzen zu liefern, als ein „Me-
lanin" charakterisiert, v. Fürth und Schneider halten es nicht
für unwahrscheinlich, daß Tyrosinasen „bei der physiologischen Bil-
dung zur Melaningruppe gehöriger Pigmente im lebenden Organismus
eine wesentliche Rolle spielen".

Zu gunsten dieser Annahme spricht vor allem auch der Umstand,
daß sich im Tintenbeutel der Cephalopoden, einem Organ, dessen
Hauptfunktion die Produktion solcher dunkler Pigmente bildet, eben-
falls Tyrosinase nachweisen ließ. Möglicherweise sind solche En-
zymwirkungen auch bei der Bildung des dunklen Haut- (Haar-)Pig-
mentes der Säugetiere beteiligt. Durham (54) will mit Erfolg aus
der Haut neugeborener Ratten und Kaninchen Tyrosinase extrahiert
haben.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 151

Es sind im Tierkörper, sowie bei Pilzen noch eine ganze Reihe
Ton oxydierenden Substanzen (Oxydasen) bekannt geworden, deren
Wirkung sich ähnlich wie die der Tyrosinase nur auf ganz be-
stimmte Stofife erstreckt. Es sei hier an die Aldehydase Jakobys
erinnert, sowie an das sogenannte glykolytische Enzym, die
Purinoxydasen (Xanthoxydase, Guanase, Adenase), die Urikase,
die Acidoxydasen, welche die Spaltung von Racemkörpern ver-
mitteln sollen, u. a. Doch sind unsere Kenntnisse über alle diese
Vorgänge noch so wenig entwickelt und ihre Beziehungen zu dem
hier zu behandelnden Gegenstand so lockere, daß ich unter Hinweis
auf die ausführliche Literaturzusammenstellung von Engler und
Herzog (60) auf ein näheres Eingehen verzichten muß.

Die Berechtigung, die Oxydasen überhaupt in dem vorliegenden
Bande mitzuberücksichtigen, ergibt sich, glaube ich, hinreichend aus
dem Umstände, daß sie als „Kraftenzyme" nicht nur indirekt den
Aufbau der lebenden Substanzen vermitteln, sondern wohl auch direkt
an der intraplasmatischen Umformung der zu assimilierenden Sub-
stanzen beteiligt sind. Leider knüpfen, wie aus dem Vorstehenden
sich ergibt, unsere Kenntnisse der oxydierenden Enzyme gerade an
eine Gruppe derselben an, deren biologische Bedeutung noch fast
ganz unbekannt ist, und wissen wir andererseits über das Zustande-
kommen der bei weitem wichtigsten energieliefernden Oxydationen im
Tierkörper, der Verbrennung von Zucker und Fett zu CO2 und H^O,
so gut wie nichts. Sehr wichtige neue Gesichtspunkte für ein der-
einstiges Verständnis des chemischen Mechanismus tierischer Oxy-
dationsprozesse haben neuerdings namentlich die Untersuchungen von
F. Batelli und L. Stern geliefert.

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A. Allgemeines.

Die im vorhergehenden Abschnitt besprochenen Tatsachen liefern
unwiderlegliche Beweise dafür, daß der Betriebsstoffwechsel in einer
ganzen Anzahl von Fällen durch Enzyme vermittelt wird, d. h.
durch ihrer chemischen Natur nach vorläufig nicht näher bekannte
Substanzen, welche, von den lebenden Zellen erzeugt, auch unabhängig
von denselben, energieliefernde Spaltungen und Oxydationen zu be-
wirken vermögen. Der Gedanke, daß es sich bei allen Gärungen
so verhält, erscheint sehr naheliegend, wenn man berücksichtigt, daß
gerade die Alkohol- und Milchsäuregärung so lange als typische Bei-
spiele protoplasmatischer, vom Leben der Zellen abhängiger Vor-
gänge galten. Indessen muß zugegeben werden, daß es bis jetzt nicht

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 157

gelungen ist, für eine solche Auffassung zwingende Beweise zu liefern,
und daß es eine ganze Reihe von unzweifelhaften Gärungsprozessen
gibt, welche nach wie vor als an das Leben und den Stoffwechsel der
sie verursachenden Organismen geknüpft betrachtet werden. Dies
gilt z. B. von der Butter säuregär ung. Ferner ist es auch bis
jetzt nicht möglich gewesen, gewisse sehr wichtige Oxydations-
und Red uktion s vor gänge, welche sich als typische Gärungen
charakterisiert zeigen, mit Enzymen in Zusammenhang zu bringen.
(Oxydation des NH3 zu Nitrit- und Nitrat, die Bildung von S und
HoSOj aus HoS, die Denitrifikation und die HyS-Bildung aus Sulfaten
durch gewisse Bakterien.) Es will mir aber scheinen, daß die Gründe,
die man hier zugunsten der Annahme eines „Fermentativ Ver-
mögens der Protoplasmas" geltend gemacht hat, in keiner
Weise als stichhaltig gelten können. Wenigstens kann ich nicht
finden, daß das, was Green (Green-Windisch, 98) in dieser Richtung
vorbringt, irgend zwingend sein könnte. Nachdem es sich heraus-
gestellt hat, daß das Verhältnis der Enzyme zu den sie erzeugenden
Zellen ein außerordentlich wechselndes ist, indem zwischen solchen,
welche direkt nach außen abgeschieden (sezerniert) werden, deren
Wirkung also ektoplasmatisch verläuft, bis zu solchen, die mit
der lebenden Substanz der Zellen immer mehr oder weniger fest
verbunden bleiben und daher endoplasmatisch (in tracellular)
wirken, alle möglichen Uebergänge sich finden, steht nichts im Wege,
auch in solchen Fällen Enzyme vorauszusetzen, wo es bisher nicht
gelungen ist, die betreffenden Wirkungen als unabhängig vom Leben
der Zellen nachzuweisen. Für die theoretische Betrachtungsweise ist
es, wie Oppenheimer bemerkt, „nicht von entscheidender Bedeutung,
ob die Tätigkeit eines Fermentes wirklich von der Lebenstätigkeit
der es erzeugenden Zelle getrennt beobachtet werden kann; es ist
genügend, wenn seine Wirkung unter diesen Bedingungen vorgestellt
werden kann".

Von den im vorhergehenden ausführlicher behandelten „Gärungen"
organischer Substanzen ist auch die Protein fäulnis anscheinend
streng an das Vorhandensein der betreffenden lebendigen „Erreger"
geknüpft, und es besteht daher bezüglich dieser Vorgänge vielfach
noch die gleiche Auffassung, wie sie so lange für die Alkohol-, Milch-
säure- und Essigsäuregäruug herrschend war. Auch Oppenheimer
vertritt diesen Standpunkt noch in seinem Buch über die Fermente
(1903). „Wenn auch bei den Umsetzungen, wie sie die Mikroben der
Fäulnis hervorrufen, sicher auch echte Fermentwirkungen mitspielen,
so sind sie doch derartig verflochten mit anderen Prozessen, zweifel-
los rein biochemischen Charakters, daß es unmöglich ist, sie daraus zu
isolieren und unter die Fermentwirkungen einzureihen" .... „und
keinem Buchner wird es gelingen, ein Fäulnisenzym mit seinen
typischen Wirkungen aus den Bakterien darzustellen."

Dies letztere darf man ohne weiteres zugeben, aber es bleibt zu
berücksichtigen, daß die „Fäulnis" ebensowenig einen einheitlichen
enzymatischen Prozeß darstellt, wie etwa die Gärung des Sauer-
krautes oder die Bereitung von Kefir, die Reifung des Käses und
viele andere ähnliche Vorgänge. Einmal handelt es sich in allen
diesen Fällen und so auch bei der Fäulnis um das Zusammen-
wirken einer großen Menge artlich verschiedener Milo-obenformen,
und andererseits besteht, wie es für Hefezellen als sicher erwiesen

158 W. Biedermann,

ist, die gegründete Vermutung, daß eine und dieselbe Zelle kaum je-
mals nur ein Enzym erzeugt, sondern in der Regel eine ganze An-
zahl solcher, deren Wirkung sich auf verschiedene Substanzen er-
streckt. Daß man unter diesen Umständen nicht schlechtweg von
einem „Fäulnisenzym" sprechen kann, ist ohne weiteres er-
sichtlich.

Fast alle bis jetzt vorliegenden Untersuchungen über Protein-
fäulnis sind mit unkontrollierten Bakteriengemischen und außerdem
mit wenig scharf charakterisiertem Eiweißmaterial, wie Kleber, Fibrin,
angestellt. Nur wenige Forscher haben mit Reinzuchten gearbeitet,
aber auch diese wieder auf nicht genügend reine Eiweißkörper ein-
wirken lassen, so daß die betreffenden Untersuchungen nur wenig ge-
eignet sind, zur Entscheidung der Frage nach dem enzymatischen
Charakter der Fäulnis beizutragen. Immerhin erscheint mir in dem
Nachweis proteolytischer Enzyme in Fäulnisbakterien ein deutlicher
Fingerzeig zu sein, in welcher Richtung die Lösung zu suchen sein
wird.

Man darf ohne weiteres zugeben, daß sich die Biochemie der
Zelle nicht restlos in eine Summe von Enzymwirkungen auflösen
läßt; ein großer Anteil beruht tatsächlich darauf, und inwieweit As-
similation und Dissimilation der lebenden Substanz vom Protoplasma
als solchem oder unter Zuhilfenahme von Enzymen geleistet wird, das
bleibt in jedem einzelnen Falle zu untersuchen ; als sicher aber dart
wohl gelten, daß es eine lebende Substanz ohne Enzyme
nicht gibt. Aber trotzdem wird man es bezweifeln dürfen, ob, wie
DucLAUX meint, das Leben der Bakterien wirklich nichts anderes ist,
als die Summe verschiedenster Enzymwirkungen.

Die bedeutsame Rolle dieser merkwürdigen, mit dem Lebens-
getriebe so eng verbundenen Körper tritt nun nicht bloß im Betriebs-
stoffwechsel klar hervor, den sie direkt zu beherrschen scheinen,
sondern nicht minder bei der aufbauenden Tätigkeit, der Assimi-
lation, die ja übrigens aufs innigste mit energieliefernden Prozessen
verknüpft ist. Mit wenigen Ausnahmen werden organische Stoffe,
soweit sie als Nährstoffe für pflanzliche oder tierische Organismen
in Betracht kommen, nicht unmittelbar assimiliert, sondern erst nach
einer mehr oder weniger eingreifenden chemischen Veränderung, die
zumeist auf eine Spaltung hinausläuft. Dies gilt vor allem von den
hochkomplizierten, an und für sich nicht verwertbaren Eiweißkörpern,
Kohlehydraten und Fetten, welche zunächst in einfachere Bestandteile
zerlegt werden müssen, aus denen dann erst auf synthetischem Wege
die spezifischen Bestandteile der lebenden Substanz gebildet werden.
Bei allen diesen, die Assimilation vorbereitenden
Spaltungen, Vorgänge, welche man gewöhnlich als chemische
Verdauung zusammenzufassen pflegt und die vielfach dadurch
charakterisiert sind, daß dadurch feste, an sich unlösliche oder schwer
lösliche Stoffe in Lösung gebracht werden müssen, sind nun En-
zyme wesentlich beteiligt. Inwieweit sie auch an den sich
anschließenden synthetischen Prozessen Anteil haben, ist vorläufig
noch eine nicht sicher entschiedene Frage.

„Von dem winzigen Bakterium und den seltsamen Myxomyceten
an durch die ganze Pflanzen- und Tierwelt bis zu den höchstorgani-
sierten Blütenpflanzen und den Säugetieren finden wir sie überall
in ihrer bedeutsamen Tätigkeit. Während in den Auszügen oder

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 159

Preßsäften einzelliger Lebewesen die verschiedenen notwendigen Fer-
mente in buntem Gemisch vereinigt sind, finden wir in den höheren
Organismen besondere Organe, denen ihre Produktion obliegt."

„So zeigen sich einzellige und höhere Lebewesen gleichmäßig
imstande, mit Hilfe ihrer Fermente (Enzyme) die ihnen als Nähr-
stoffe dargebotenen Eiweißkörper, Kohlehydrate und Fette so vorzu-
bereiten, daß sie zu assimilierbaren Stoffen werden" (Oppenheimer).

Anscheinend kommt weder bei ein- noch bei vielzelligen Pflanzen
etwas vor, was man in dem erwähnten Sinne als „Verdauung""
bezeichnen könnte, indem ja, wenn man von den Myxomyceten ab-
sieht, deren systematische Stellung noch zweifelhaft ist, die Aufnahme
fester, vor der Assimilation erst zu verflüssigender Stoffe schon da-
durch ausgeschlossen erscheint, daß der Pflanzenkörper selbst im Falle
der Einzelligkeit durch Zellmembranen nach außen abgeschlossen ist.
Nur Stoffe, welche jene zu durchdringen vermögen, also nur, was
flüssigen oder gasförmigen Aggregatzustand besitzt, scheint geeignet,
in Pflanzenzellen einzudringen. Daher besteht die Erwerbung der
Nahrung bei den Pflanzen einerseits in der Aufnahme vor Gasen aus
der Luft, resp. dem Wasser in die oberirdischen Organe, insbesondere
in die Zellen der Blätter, andererseits in einer Aufsaugung von
wässerigen Lösungen verschiedener anorganischer und organischer
Nährstoffe aus dem Boden oder sonstigen Substraten mittels der
Wurzeln oder analoger Organe, bezw. mittels der im Wasser be-
findliche Teile von submersen Pflanzen.

Die Pflanze nimmt, wie immer auch das Nährmedium beschaffen
sein mag, in der Mehrzahl der Fälle nur chemisch einfache, reine
Stoffe auf, während tierische Organismen fast durchweg auf die Zu-
fuhr von Nahrungsmitteln angewiesen erscheinen , welche sowohl
quatitativ wie qualitativ außerordentlich wechselnd zusammengesetzt
sind, und in der Regel nicht nur assimilierbare Stoffe von sehr ver-
schiedener, meist aber sehr komplexer chemischer Natur enthalten,
sondern auch mehr oder weniger unverwertbare Substanzen, die zur
Ausscheidung bestimmt sind. Man sieht leicht ein, daß unter diesen
Umständen tierische Zellen (Protozoen) in den Stand gesetzt sein
müssen, chemisch auf die zu assimilierenden Nährsubstanzen ein-
zuwirken, um dieselben erst in jene Form überzuführen (zu „ver-
dauen"), in der sie geeignet erscheinen, lebende Substanz zu bilden
bezw. Verluste derselben zu ersetzen.

Demungeachtet erscheinen celluläre Verdauungs-
prozesse keineswegs nur auf tierische Zellen beschränkt,,
sondern sie sind in ebenso weiter Verbreitung auch bei
fast allen Pflanzen zu finden, ja es läßt sich vielfach
gerade hier das eigentlich eWesen der betreffenden
chemischen Vorgänge klarer erkennen, und in seinen
Einzelheiten auffassen, als bei Tieren. Im vorhergehenden
fanden bereits einige besonders instruktive, hierhergehörige Fälle Er-
wähnung. Gelangen im Innern von Zellen Bakterien oder Pilzhyphen
zur Entwicklung, wie dies in den Leguminosenknöllchen und bei
endotrophen Mycorhizen der Fall ist, und sollen dieselben als Nähr-
stoffe der Pflanze zugute kommen, so wird, da es sich ja ganz vor-
wiegend um Eiweißkörper in organisierter Form handelt, eine Lösung
derselben seitens des umschließenden Plasmas unter allen Umständen
erforderlich sein, die infizierte Pflanzenzelle muß den in-

160 W. Biedermann,

fizier enden Organismus im strengsten Sinne des
Wortes verdauen, in genau derselben Weise, wie etwa eine
Amöbe irgendein von außen aufgenommenes Tier oder eine Pflanze,
etwa eine Diatomee, verdaut. In diesem Sinne kann man in der Tat
mit gutem Rechte von „pilzverdauenden" Pflanzen sprechen. Es ist
nicht schwer zu ersehen, daß es sich hier prinzipiell um ganz ähn-
liche Vorgänge handelt, wie sie sich in zahllosen Pflanzenzellen auch
unabhängig von jedweder Pilzinvasion, täglich vollziehen. Es ist be-
kannt, daß bei höheren Pflanzen wohl immer nur ein Teil des syn-
thetisch gebildeten Eiweißes integrierender Bestandteil des lebenden
Plasmas wird, während ein anderer Teil an verschiedenen Stellen, vor
allem aber in den Samen als Reservestoff teils amorph, teils in kri-
stallinischer Form aufgespeichert wird. Man hat es dann mit Eiweiß-
einschlüssen zu tun, welche sich dem Wesen der Sache nach von jenen
Pilzeinschlüssen nicht unterscheiden, nur daß es im einen Falle von
der Pflanze selbst gebildetes, im anderen dagegen sozusagen fremdes,
geliehenes Eiweiß ist. Hier wie dort aber handelt es sich um Eiweiß-
Sp eich er, deren Auswertung nur auf dem Wege intracellulärer
Verdauung, Avie man derartige Vorgänge wohl nennen kann,, mög-
lich erscheint.

Es ist klar, daß beim Auskeimen eines eiweißhaltigen Samens das
feste N-haltige Reservematerial gelöst und in eine Form übergeführt
werden muß, in der es geeignet erscheint, von Zelle zu Zelle zu
wandern, um allenthalben im Pflanzenkörper zum Aufbau der
lebenden Substanz Verwendung zu finden. Es muß mit anderen
Worten das in den Zellen des Endosperms aufgespeicherte Eiweiß
verdaut werden, wie etwa die Dotterplättchen bei der Entwicklung
einer tierischen Eizelle. In vielen anderen Fällen handelt es sich
um kolloidale Kohlehydrate oder Fette, welche als Reservestoffe
in den Zellen gewisser Pflanzenorgane (Knollen, Rhizome) oder in den
Samen deponiert werden, um zur geeigneten Zeit Verwendung zu
finden. Ganz allbekannt ist es, daß Stärke unter diesen Umständen
intracellular in löslichen Zucker übergeführt, und auf diese Weise
transportfähig gemacht wird, ein Vorgang, welchem auf tierischem
Gebiete die intracellulare Verdauung des Glykogens in den Leber-
zellen durchaus an die Seite zu stellen wäre. Die so ausgedehnten
und mannigfachen Wanderungen der ursprünglich nur in den Chloro-
phyllkörpern der grünen Pflanzen gebildeten Stärke sind, wie man
leicht sieht, überhaupt nur durch das Wirksamwerden intra-
cellulärer Verdauung möglich, da eine Ortsveränderung fester
kolloider Stoffe innerhalb des pflanzlichen Organismus im allgemeinen
nur nach Lösung derselben möglich erscheint. Wir werden daher
z. B. auch dann von intracellulärer Verdauung zu sprechen berechtigt
sein, wenn aus den stärkereichen Zellen eines grünen Blattes beim
Verdunkeln oder im Herbst vor dem Laubfall die Stärke schwindet,
indem sie als Zucker weitergeführt wird, wie denn überhaupt die in
Rede stehenden Prozesse bei den so mannigfachen Stoffwanderungen
im Pflanzenkörper eine außerordentlich wichtige, ja man kann
sagen, die wichtigste Rolle spielen. Jedenfalls treten die Vorgänge,
welche man bei höher stehenden vielzelligen Tieren als intra-
cellulare Verdauung zu bezeichnen hat, viel mehr in den Hinter-
grund, was schon mit Rücksicht auf die anatomischen Verhältnisse,
insbesondere die so ausgebreitete Membranbildung pflanzlicher Zellen

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 161

leicht verständlich erscheint. Interessant ist es, von dem gewonnenen
Standpunkte aus einen vergleichenden Blick auf die Ernährungs-
verhältnisse einzelliger grüner Pflanzen und einzelliger Tiere
zu werfen. Die Assimilation und Bildung organischer Substanz er-
folgt bei jenen genau in derselben Weise, wie bei jeder anderen in
die Zusammensetzung einer höheren Pflanze eingehenden chlorophyll-
haltigen Zelle. Aus gasförmigen und gelösten anorganischen Stoifen
■entsteht Zucker, Stärke und schließlich Eiweiß. Nach Maßgabe des
Bedürfnisses werden dann diese Stofte, welche im Plasma teilweise
in fester Form abgelagert erscheinen, wieder aufgelöst und mehr oder
weniger eingreifend chemisch verändert, d. h. intracellular verdaut.
Da es sich dabei aber nur um von der Zelle selbst synthetisch er-
zeugte Stolfe handelt, so pflegt man diesen Ausdruck hier kaum zu
gebrauchen, während über die Bezeichnung des ganz analogen Vor-
ganges, wo etwa ein von außen aufgenommenes Stärkekorn oder
Eiweiß im Plasmakörper eines einzelligen Tieres aufgelöst, also ver-
daut wird, nicht der geringste Zweifel besteht.

B. Enzyme der Polysaccharide.

n) Diastatfsche Fermente.

1. Allgemeines über die Wirkungsweise.

Mit Rücksicht darauf, daß die Erscheinungen der intracellularen
Verdauung ihrem Wesen nach am genauesten bei den höheren
Pflanzen untersucht sind, wird es zweckmäßig sein, zunächst einige
hierhergehörige Fälle genauer zu erörtern. Eine ausgezeichnete Ge-
legenheit zum Studium derartiger Prozesse liefern vor allem stärke-
reiche keimende Samen. Untersucht man beispielsweise solche
von Triticum vulgare, so findet man die kreisrunden, scheibenförmigen
Stärkekörner in den verschiedensten Stadien der Zerstörung und Auf-

O _ o

rf

c d

Fig. 1. Korrodierte Stärkekörner (nach Krabbe).
Handbuchd. vergl. Physiologie. II. 1. 11

162 W. Biedermann,

lösung begriifen. Vom Rande sowohl wie von der Fläche her bilden
sich Porenkanäle, welche ersterenfalls im Profil gesehen, kegelförmige
Ausschnitte darstellen, die im Gegensatz zu den übrigen Teilen des
Kornes durch eine deutliche Schichtung ausgezeichnet zu sein scheinen
(Fig. la). Es rührt dies aber nur davon her, daß bei dem Lösungs-
prozeß die weniger dichten Schichten des Stärkekornes mehr angegriffen
werden als die dichteren, welch letztere daher auch nach innen im
Kanal vorspringen und Leisten bilden, ähnlich wie die Windungen
einer Schraubenmutter. Während sich diese durch partielle Lösung
des Stärkekornes entstehenden Porenkanäle nach innen verlängern^
pflegen sie sich in der Regel zu verzweigen, wobei sie oft an mehreren
Stellen innerhalb eines Kornes in Kommunikation treten. So gelangt
schließlich im Innern des Kornes ein reich verzweigtes, kompliziertes
Kanalsystem zur Ausbildung, wodurch endlich gänzlicher Zerfall be-
dingt wird (Fig. 1 b). Alle Porenkanäle nehmen ihren Anfang an
der Oberfläche eines Kornes; im Innern desselben entstehen neue
Kanäle nur als sekundäre Abzweigungen von älteren, die ihrerseits
nach außen münden. Ganz ähnlich wie bei Triticum, verläuft der
Auflösungsprozeß auch bei anderen Gramineen (Hordeum, Seeale,
Zea Mays, Ävena, Panicum u. a.). Etwas abweichend gestaltet sich
dagegen der Vorgang bei den Stärkekörnern der Zwiebelschuppen
von Hyacintlius, indem hier die Bildung von Porenkanälen mit der
Ausbildung von inneren Höhlungen in der verschiedensten W^eise
kombiniert sein kann, die natürlich immer irgendwo an der Stärke-
kornoberfläche eine Eingangsöffnung besitzen (Fig. 1 c). Eine gleich-
mäßige Auflösung von außen her findet sich besonders bei großen,
exzentrisch geschichteten Stärkekörnern (Lilium candidum, Lathraea,
Kartoffel); allerdings gibt es auch hier Zonen, die um das ganze
Korn herumgehen, in denen die Lösung weiter fortgeschritten ist, als
in benachbarten Regionen, die ihnen nicht selten das Aussehen eines
gedrechselten Tisch- oder Stuhlbeines geben (Fig. 1 d). In den Fällen,
wo die Lösung eine ziemlich regelmäßige ist, nehmen die abschmelzenden
Körner zuletzt die Gestalt kleiner, stäbchenförmiger oder spindel-
förmiger Körper an, die bis zum Verschwinden das Verhalten normaler
Stärkekörner zeigen.

Bisweilen kombiniert sich mit der gleichmäßigen, über die ganze
Oberfläche verbreiteten Lösung die Entstehung gruben- oder krater-
förmiger örtlicher Korrosionen. Kleinere Körner werden auch hier
von Porenkanälen durchsetzt und so zunächst partiell gelöst. Auch
in solchen Zellen, die nicht als spezifische Stärke- Speicher dienen,
wie in Blättern, Stengeln etc., erfolgt die Auflösung der nicht allzu
kleinen Körner anscheinend in gleicher Weise, d. h. durch lokale
Korrosion, so daß es sich also um ein sehr allgemein verbreitetes Ver-
halten handelt. Wir werden später sehen, daß ganz ähnliche Korrosions-
erscheinungen auch an Stärkekörnchen zu beobachten sind, welche
ins Innere tierischer Zellen aufgenommen werden. Die nächst-
liegende Vorstellung, welche man sich bezüglich der Ursache dieser
so eigenartigen intracellularen Auflösungserscheinungen der geformten
Stärke machen könnte, scheint die einer direkten, unmittel-
baren Einwirkung des Plasmas der betreffenden Zellen zu
sein. Die so vielgestaltigen, lokalen Korrosionen, die während der
Stärkeauflösung zu beobachten sind, drängen fast unwillkürlich zu
der Annahme, daß es irgendwelche lebende Plasmateilchen seien,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 163

durch deren Tätigkeit die Stärkekörner in so eigentümlicher Weise
zerstört werden. Die Bildung von Porenkanälen, bohrlochartigen Ver-
tiefungen etc. wäre so mit einem Male erklärt, zumal es bekannt ist, daß
lebendige Pilzfäden gar häufig nicht nur in Stärkekörner eindringen,
sondern auch Cellulosewände mit Leichtigkeit resorbieren und durch-
brechen. Wie hier Porenkanäle erzeugt werden, so müßte sich auch
das zerstörende Plasma ins Innere eines Stärkekornes gewissermaßen
hineinfressen.

Es läßt sich aber leicht zeigen, daß die geschilderten Lösungs-
erscheinungen fester Stärke nicht in allen Fällen an das Leben des
Plasmakörpers geknüpft sind, sondern von demselben gänzlich unab-
hängig verlaufen können. Im letzteren Falle werden sie dann durch eine
chemisch wirkende Substanz, ein Enzym, bedingt, welches als ein Pro-
dukt des lebenden Plasmas aufzufassen ist. Bereitet man aus keimen-
der Gerste (Malz der Brauereien, zu Pulver zermahlen) ein wässeriges
Extrakt, und setzt nun lufttrockene Stärke (Kartoffel) der Einwirkung
desselben in einem Uhrschälchen aus, so findet man im Laufe von etwa
24 Stunden zahlreiche Körner angegriffen. Es ist nun sehr bemerkens-
wert, daß es sich auch in diesem Falle nicht um ein gleichmäßiges Ab-
schmelzen von außen handelt, sondern um lokale, oberflächliche, in
ihrer Form höchst unregelmäßige Korrosionen, die sich sehr bald nach
dem Innern des Kornes vertiefen, um hier die verschiedenartigsten
Gestalten anzunehmen. In den regelmäßigsten Fällen zeigen sich die
korrodierten Körner von Porenkanälen durchsetzt, gewöhnlich aber
kommt es zur Bildung verschiedener innerer Höhlungen. Bisweilen ent-
stehen auch oberflächlich verlaufende P'urchen (so bei FritiUaria im-
perialis und an Körnern von Zwiebelschuppen), die bei reicher Ver-
zweigung ein dichtes Maschennetz bilden. Da diese oberflächlichen
Furchen bei ihrer Verlängerung auch an Tiefe zunehmen, so werden
die Körner dadurch bei längerer Einwirkung zuletzt gewissermaßen in
Stücke zerschnitten. Ungeachtet gewisser Verschiedenheiten im. Auf-
lösungsprozeß der Stärkekörner bei der Keimung, und bei Einwirkung
wässeriger Auszüge keimender Samen, kann es doch wohl kaum be-
zweifelt werden, daß die Ursache der Zerstörung und Lösung in beiden
Fällen dieselbe ist, d. h. ein vom Plasma ausgeschiedener wirksamer, in
Wasser löslicher Stoff. Alle Bestrebungen, denselben als chemisches
Individuum in völlig reinem Zustande darzustellen, haben bis jetzt nicht
den gewünschten Erfolg gehabt, so daß man sich zur Charakterisierung
im wesentlichen noch immer auf die Wirkungsweise angewiesen sieht.
Dieselbe äußert sich nun nicht sowohl in einer einfachen Lösung
der Stärke, sondern vor allem in einer tiefer greifenden chemischen
Umwandlung einer Spaltung des Moleküls in einfachere
Komponenten.

Versetzt man etwa 10 ccm einer 0,5-proz., durch 5 Minuten langes
Kochen bereiteten Stärkelösung mit einigen Tropfen eines wässerigen
Malzextraktes und digeriert bei 40 — 50" C, so läßt sich mittels Jod
leicht die rasch fortschreitende Veränderung der Lösung erkennbar
machen. Während die ursprüngliche Flüssigkeit sich bei Jodzusatz
tief blau färbt, sieht man schon nach wenigen Minuten eine entnommene
Probe deutlich violett werden, wobei das Rot mehr und mehr in den
Vordergrund tritt, bis endlich eine rotbraune Färbung auftritt, die
rasch heller wird, bis sich schließlich der Kleister nur insoweit färbt,
als dies durch den Zusatz der wenigen Tropfen brauner Jodlösung

11*

164 W. Biedermann,

bedingt wird. Es ergibt sich hieraus unmittelbar, daß die Stärke als
solche verschwunden ist, und andere Körper an ihre Stelle getreten
sind. Daß unter diesen ein reduzierender Zucker sich befindet, läßt
sich mittels der bekannten Proben leicht erweisen. Schon im Jahre
1785 bemerkte Irvine, daß das Mehl unter der Wirkung des Malzes
teilweise verzuckert wird (vergl. Payen und Persoz, 176). 1847
machte Dubrunfaut (66) die Angabe, daß der bei Einwirkung von
Malz auf Amylum entstehende Zucker kein Traubenzucker (Glykose)
ist, sondern eine besondere Zuckerart, die er als Maltose be-
zeichnete. In der Folge vielfach bestritten, wurde diese Tatsache von
0. SuLLiVAN (227a) u. a. bestätigt und über jeden Zweifel sichergestellt.
Es handelt sich um eine der Gruppe der Disaccharide (C12H22O11)
angehörige Zuckerart (eine Glukobiose nach E. Fischers Bezeichnung),
welche aus der Vereinigung von 2 Molek. Glukose unter Wasseraustritt
hervorgeht.

Die Maltose kann auch in feinen weißen, nadeiförmigen Kristallen
erhalten werden und unterscheidet sich, abgesehen von der chemischen
Zusammensetzung, von der Glukose auch noch durch ein viel stärkeres
Drehungsvermögen («d = -h 137^) und geringere Reduktionskraft.
Durch Kochen mit verdünnten Säuren läßt sie sich leicht in Glukose
überführen, ebenso, wie schon erwähnt, durch „Malta se". Dagegen
gelingt es nicht, durch Malzauszug diese Spaltung zu bewirken.

Die allmähliche Beimischung von Rot zum Blau der Jodstärke
und die endliche reine Rotfärbung, sowie das schließliche Verblassen
derselben in den Endstadien der Reaktion weist ohne weiteres darauf
hin, daß neben dem Zucker noch andere Stoffe aus der Zerspaltung
des Stärkemoleküls hervorgehen, die man gewöhnlich mit dem Sammel-
namen „Dextrin" bezeichet. Es sind dies komplexe Polysaccha-
ride, die man lange für Zwischenprodukte der Umwandlung
hielt, indem die Stärke zunächst in Dextrin und dieses dann weiter in
Zucker übergehen sollte; doch hat es sich später als wahrscheinlich
herausgestellt, daß es sich um eine mit Wasseraufnahme verbundene
sehr komplizierte Spaltung in verschiedene Polysaccharide und Maltose
handelt.

Brücke bat zuerst auf gewisse Unterschiede der im Verlauf der
fermentativen oder durch Säuren bewirkten Umwandlung der Stärke
in Zucker auftretenden Dextrine hingewiesen und dieselben nach ihrem
Verhalten zu Jod als Erythro- und Achroodextrin bezeichnet.
Doch scheint es sich bei den von verschiedenen Autoren beschriebenen
„Erythrodextrinen", wie A. Meyer (160a) gezeigt hat, im wesent-
lichen nur um verschieden zusammengesetzte Gemenge von Stärke,
Dextrin und Amylodextrin zu handeln, einer Substanz, die der
Stärke noch recht nahesteht und zuerst von Musculus (166) als
„wasserunlösliches Dextrin" oder „lösliche Stärke" beschrieben wurde.
Der Name Amylodextrin stammt von W. Naegeli, welcher es
kristallisiert darstellte (1874) und seine Eigenschaften näher studierte.
In ganz reinem Zustande hat es wohl zuerst A. Meyer in deV Hand
gehabt. Es ist in kaltem Wasser sehr wenig, in heißem leicht löslich,
wird durch Jod rein rot gefärbt und reduziert schwach
FEHLiNGsche Lösung. Die spezifische Drehung ist nach A. Meyer
aD + 193.40.

Es reduziert sich demnach der Begriff „Dextrin" im
wesentlichen auf das Achroodextrin Brückes oder, wie

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 165

man vielleicht sagen muß, „die Achroodextri ne", denn es
liegen Tatsachen vor, welche zugunsten der Annahme einer Mehrheit
derartiger Körper zu sprechen scheinen, obschon A. Meyer die
Existenz eines einzigen „Dextrins" nicht für unwahrscheinlich hält.
Auch Brown und Miller (34) haben sich dieser Meinung ange-
schlossen. Als Zwischenprodukt, welches bei der hydrolytischen
Spaltung der Stärke neben den genannten Körpern entstehen soll,
wurde von Lintner (149) auch Iso maitose angegeben, eine der
Maltose isomere Glukobiose, die von E. Fischer zuerst synthetisch aus
Glukose dargestellt wurde.

Nach A. Meyer würde demnach aus Stärke bei der Hydrolyse
zunächst Amylodextrin entstehen, welches seinerseits in Dextrin
(Achroodextrin) und Iso maitose gespalten wird, aus denen als
Endprodukt schließlich Maltose hervorgeht.

Vergleicht man die Wirkungsweise des Malzextraktes mit der
Säurewirkung, so scheint vor allem der Umstand auffallend, daß erst-
lich äußerst geringe Mengen der in keimenden stärkeführenden Samen
enthaltenen Substanz genügen, um unverhältnismäßig große Mengen
Stärke umzusetzen, während andererseits die Zerlegung schon bei
gewöhnlicher Temperatur, am schnellsten allerdings bei etwa 50° G
erfolgt. Aufkochen vernichtet unter allen Umständen die Wirkung
des Malzauszuges. Bemerkenswert ist die Tatsache, daß bei höherer
Temperatur reichlicher Dextrin, bei niederer mehr Zucker entsteht

2. Quantitative Bestimmung des diastatischen Fermentes.

Seit langem hat man sich bemüht, Mittel und Wege zu finden, um im gegebenen
Falle die Wirksamkeit diastatischer Enzyme quantitativ zu bestimmen und so einer
exakteren Untersuchung zugänghch zu machen, v. Musculus (166), Schwar-
zer (222), O. SuLLiVAN (227a) und Wroblewsky (250) versuchten dadurch zum
Ziele zu gelangen, daß sie die Menge der abgespaltenen Maltose resp. des Trauben-
zuckers durch Wägung des reduzierten CuO feststellten. Lintner (148) hat dann
später ein Verfahren ausgearbeitet, das die reduzierende Kraft des aus gleichen Stärke-
mengen entstehenden Zuckers zum Maßstab nimmt. Kübel bestimmte die Mengen
des abgespaltenen Zuckers kolorimetrisch durch Erhitzen mit KOH-Lauge, und
endlich wurde von anderen die diastatische Kraft so gemessen, daß sie die abgespal-
tene Zuckermenge polari metrisch feststellten.

Alle diese Methoden leiden an dem großen Uebelstand, daß sie in ihrer Aus-
führung zu umständlich sind. Durch große Einfachheit zeichnet sich ein Verfahren
aus, welches im Laboratorium von Pawlow, von Walther (175) anlehnend an
das METTsche Verfahren bei der Pepsinbestimmung ausgearbeitet und zur Prüfung
der diastatischen Wirksamkeit verschiedener tierischer Verdauungssäfte benutzt
wurde. Dasselbe besteht darin, daß man enge Glasröhrchen mit gefärbtem Stärke-
kleister füllt, in kleine Stücke schneidet und sie mit der verdauenden Flüssigkeit
bei Bruttemperatur eine Zeitlang zusammenbringt. Danach werden sie heraus-
genommen, die Länge der verdauten (gelösten) Stärkesäule mit der Lupe bestimmt
und hieraus die Enzymmenge berechnet.

Eine Reihe von Methoden beruht endhch auf dem Prinzip, daß die Stärkelösung
sich mit Jod blau, bei weiterem Abbau der Stärke zu Erythrodextrin rot und zu
Achroodextrin gelb färbt. Außer dem sehr unständlichen Verfahren von Roberts
(192) ist hier namenthch die Methode von Salkowsky (198) zu erwähnen. Ein sehr
brauchbares, auf demselben Prinzip beruhendes Verfahren hat ganz neuerdings
J. Wohlgemuth (248) angegeben. „Man beschickt eine Reihe Reagenzgläser mit

166 W. Biedermann,

absteigenden Mengen der zu untersuchenden Fermentlösung, fügt zu jedem Röhrchen
5 ccm einer 1-proz. Stärkelösung und stellt sofort jedes Röhrchen in ein Gefäß mit
Eiswasser. Sind alle Gläschen fertig, werden sie alle gleichzeitig in ein Wasserbad
von 40" C übertragen, in dem sie 30—60 Minuten verweilen, um dann wieder in
Eiswasser zu kommen, wodurch die Enzym Wirkung coupiert wird. Um dann fest-
zustellen, wie stark die Enzymlösung war, werden die Gläschen bis fingerbreit vom
Rande mit Wasser aufgefüllt und zu jedem je ein Tropfen einer °/j(, -Jodlösung zu-
gesetzt und umgeschüttelt. Dabei beobachtet man nun verschiedene Färbungen, wie
dunkelblau, blauviolett, rotgelb und gelb, je nachdem sie nur Stärke oder Stärke +
Erythrodextrin oder endlich nur Erythrodextnn oder Achroodextrin (resp. Zucker)
enthalten. Als unterste Grenze der Wirksamkeit (lim es) bezeichnet Wohlgemuth
dasjenige Gläschen, in dem zum erstenmal die blaue Farbe unverkennbar hervor-
tritt (d. i. bei violetter Färbung des Inhaltes). Aus dem nächstfolgenden (rein
roten) Gläschen läßt sich nun leicht die diastatische Kraft für 1 ccm der zu unter-
suchenden Enzymlösung berechnen. Enthält z. B. das rein rote Gläschen (welches
also keine Stärke mehr enthält) 0,02 ccm der Enzymlösung, und dauerte der Aufent-
halt im Wasserbad (also die Enzymwirkung) 30 Minuten, so heißt das : es sind
0,02 ccm der Flüssigkeit imstande, innerhalb 30 Minuten 5 ccm 1-proz. Stärkelösung
in Dextrin zu verwandeln, mithin 1 ccm der Enzymlösung := 250 ccm
1-proz. Stärkelösung. Die diastatische Kraft für 1 ccm der Fermentlösung
bezeichnet Wohlgemute mit D, wobei zugleich die Temperatur und Zeit angegeben

wird, mit denen gearbeitet wurde. Also im gegebenen Falle Do^ =250'. So lassen

sich die verschiedensten enzymhaltigen Lösungen miteinander rasch vergleichen.

Mittels dieser Methode hat jüngst Klempin (136) die Eigenschaften des amy-
lolytischen Enzyms ruhender Haferkörner untersucht und sich dabei eines Glyzerin-
extraktes aus geschrotenem Hafer bedient. Zur Prüfung der Wirksamkeit wurde
sogenannte „lösliche Stärke" (von Kahlbaum) verwendet. Es ergab sich, daß das
Optimum der Wirkung zwischen 40 — 70° C liegt. Wie viele pflanzliche
Enzyme, ist auch das hier in Rede stehende hohen Temperaturen gegenüber sehr wider-
standsfähig. Erst bei 90 — 95" C wird es vollständig wirkungslos.

Von prinzipieller Bedeutung ist die Feststellung Klempins, daß
auch bei diesem diastatischen Enzym die gleichen Beziehungen
zwischen Zeitdauer und Fermentmenge bestehen, welche
E. Schütz (218, 219) seinerzeit für das Pepsin des Magensaftes geltend
fand. Nach der ScHÜTZschen Regel ist die Reaktionsgeschwindigkeit
beim Pepsin proportional der Quadratwurzel aus den
Ferm entmengen.

Bei sehr niedrigen Temperaturen verläuft der Prozeß zwar sehr verlangsamt,
ohne jedoch selbst bei 0° C gänzlich aufgehoben zu sein (G. Krabbe, 139),
wovon man sich schon durch die .lodprobe überzeugen kann. Auch beeinträchtigt
Gefrieren (bei — 12 " bis — 15 " C) und Wiederauftauen in keiner Weise die Wirk-
samkeit wässeriger Malzauszüge. Auf der Fortdauer der Stärkeurawaudlung innerhalb
lebender Zellen beruht zum größten Teil wohl auch das bekannte Süßwerden der
Kartoffeln (H. Müller-Thurgau, 164, 165).

lieber das Verhalten des wirksamen Körpers bei Gegenwart verschiedener
fremder Substanzen sind zahlreiche Versuche angestellt worden. Als feststehend
darf gelten, daß die Gegenwart freier Säuren und Alkalien und ebenso die Salze
schwerer Metalle die Wirkung aufheben oder doch hemmen. Sehr geringe
Säuremengen wirken allerdings, wie insbesondere Kjelda hl nachgewiesen hat,
sehr merklich begünstigend auf die Stärkeumsetzung, und wurde
hierauf auch die unter gewissen Umständen außerordentlich auffallende Steigerung

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 167

■der verzuckernden Wirkung durch CO,, bezogen (Soxhlet, 227 ; Detmer, 60).
Bei den Versuchen, welche Baswitz (14) in dieser Richtung anstellte, zeigte es sich,
daß verschiedene Stärkearten sich nicht gleich verhielten. Während Mais- und Reis-
stärke ohne Cüj nur Spuren von Zucker ergaben, lieferte Weizenstärke unter den-
selben Umständen reichlich und rasch Zucker.

Einen merklich begünstigenden Einfluß auf die Stärkeumsetzung durch Malz
besitzen auch einige Neutralsalze der Alkalien und alkalischen Erden (NaCl, KCl,
CaClo) bei etwas höherer Konzentration (Lintner). Effront (71) fand, daß Alu-
miuiumsalze sowie die Phosphate des Ammoniums und Calciums, ferner Asparagin
und manche Eiweißstoffe den fermentativen Prozeß so günstig beeinflussen, daß die
verzuckernde Wirkung um das 10-fache gesteigert werden kann. Desgleichen soll
nach Grüss Gips die Hydrolyse günstig beeinflussen. Einen entgegengesetzten
hemmenden Einfluß besitzt dagegen das saure Kaliumoxalat.

Die Untersuchungen von Green (96) und Linz haben gezeigt, daß Diastase-
lösungen auch durch helles Tageslicht zersetzt werden. Nach Green sind die violetten
und ultra-violetten Strahlen von stärkster Wirkung. Im Rot, Orange und Blau
findet die Zerstörung der Diastase erst sehr spät statt.

3. Darstellung diastatischer Enzyme.

An Versuchen, das wirksame Prinzip der Stärke Ver-
zuckerung aus dem Malzextrakt zu isolieren, hat es natürlich nicht
gefehlt, und schon 1814 glaubte Kirchhoff (134) die Kleberprotein-
stoffe dafür verantwortlich machen zu dürfen, da er beobachtet hatte,
daß Stärke beim Stehen mit Weizenkleber bei 40 '^ verzuckert wird.
Auch Saussure hielt zunächst den Kleber für die Ursache der Zucker-
bildung beim Keimen, und Mulder (163) wollte sogar allen Eiweiß-
körpern eine derartige Wirkung zuschreiben. Von größter Bedeutung
war dann die Entdeckung von Payen und Persoz (176), daß sich aus
einem wässerigen Auszug gemahlener gekeimer Gerste durch Alkohol
ein Niederschlag gewinnen läßt, der nach dem Trocknen und Wieder-
auflösen dieselben Eigenschaften besaß wie der ursprüngliche Auszug
und den sie als „Diastase" (von diäa raoi g = Trennung) bezeich-
neten (1833). Damit war der erste Repräsentant einer großen Gruppe
von Enzymen bekannt geworden, welche Polysaccharide hydrolytisch
zu spalten vermögen und sowohl bei Pflanzen wie bei Tieren eine
außerordentlich wichtige Rolle spielen.

Lintner (148) erhielt ein sehr wirksames Präparat nach folgender Methode.
Das Malz wurde mit 20-proz. Alkohol ausgezogen und der Auszug mit 2 Vol. Alkohol
absolutus niedergeschlagen, der Niederschlag wieder gelöst, durch Dialyse von Asche
möglichst befreit, mit Alkohol gefällt, gewaschen und getrocknet. Das Präparat wirkte
stark diastatisch und enthielt 4 — 5 Proz. N. Osborne (173) hat die LiNTNERsche
Methode noch dadurch verbessert, daß er die Diastase mit (NH4)jSO^ aussalzte,
wobei er eine Substanz mit ca. 17 Proz. N von hoher Wirksamkeit erhielt. Die
von Osborne erhaltene Diastase soll ein Albumin sein. Bei Erwärmung der Lösungen
seiner Präparate bis 65° C bemerkte er eine Koagulation. Auch Loicw (152) hielt die
Diastase für einen Eiweißkörper von peptonartiger Beschaffenheit. Bei Hüfner (122)
begegnen wir dagegen folgender Ansicht : ,, Vergleicht man die Analysen von ver-
schiedenen Enzymen, so leuchtet ein, daß alle bisher nach besseren Methoden
isolierten analysierbaren Fermente von den Eiweißkörpern wesentlich ver-
schiedene Substanzen sind, und es wird sogar bei ihrem höherem Gehalt an O
wahrscheinlich, daß ihre Moleküle, mögen sie > oder < als die des Eiweißes sein,
-hauptsächlich durch Oxydation aus letzteren entstanden sind."

168 W. Biedermann,

Zur Entfernung wenigstens eines Teiles der Eiweißkörper griff Angeld Pugli-
ESE (185) auf das schon von Payen und Persoz empfohlene und auch von
DuSQUENEL und Krauch (70) verwendete Verfahren zurück, indem er die wässerigen
Auszüge vorübergehend bis auf die Koagulationsteraperatur der Eiweißkörper er-
wärmte. Dabei wird allerdings ein Teil des Enzyms durch den sich bildenden
Niederschlag mitniedergerissen, indessen wird hierdurch in qualitativer Hin-
sicht die Wirksamkeit der übrigen Diastaselösung nicht geändert. Um eine mög-
lichst vollkommene Abscheidung der Eiweißkörper zu erzielen, wurden die Wasser-
extrakte aus Malz fast genau neutralisiert und dann für 3 — 4 Minuten in ein zuvor
auf 70" C erwärmtes Wasserbad eingetaucht, schnell abgekühlt und filtriert. Im
Filtrat lassen sich meist nur Spuren von Eiweiß nachweisen. Nun wird mit dem
6— 8-fachen Vol. 94-proz. Alkohols versetzt, der Niederschlag gesammelt, wiederholt
mit Alkohol und Aether gewaschen, und über H^iSO^ getrocknet. Man erhält ein
gelbliches , leicht und klar in Wasser lösliches Pulver. Die Lösung gab nach
schwachem Ansäuern beim Kochen nur eine Trübung, ebenso mit Essigsäure und
Ferrocyankalium, sowie mit HgClg. Mit Millons Reagens trat ein geringer Nieder-
schlag auf, der beim Erwärmen rot wird. Die Substanz war phosphorhaltig und
enthielt nach dem Trocknen 7,05 Proz. N.

Auf die Angaben von Payen und Persoz, wie auch von Lintner gestützt,
aus welchen folgt, daß Diastase in ca. 65-proz. Alkohol unlöslich, in ca. 50-proz.
aber löslich ist, und daß sie nicht dialysiert, hat A. Wroblewsky (250) eine Rein-
darstellung der Diastase versucht. Es gelang Wroblewsky, einen löslichen Protein-
stoff darzustellen, dessen N-Gehalt 16,53 Proz. betrug und der stark verzuckernd
auf lösliche Stärke wirkte. Derselbe ist in H.,0 schwer löslich, quillt leicht und
bildet opalisierende, schwer filtrierbare, durch Tonzellen nur teilweise durchgehende
und nicht dialysierbare Lösungen, die durch 60 — 70-proz. Alkohol fällbar sind. Je
weniger Salze diese Diastase enthält, desto schwieriger ist sie auszufällen, eine Er-
scheinung, die auch bei anderen Enzymen, sowie gewöhnlichem Eiweiß bemerkt wird.
Sie gibt eine deutliche MiLLONsche Reaktion, sehr leicht und schon in der Kälte
Xanthoproteinreaktion, mit Essigsäure + Ferrocyankalium eine Trübung, mit HNOg
eine solche, die im Ueberschuß der Säure löslich ist. Mit Sublimat gibt die Lösung
eine Trübung, die in NaCl-Lösung löslich ist, mit ßleizucker keinen Niederschlag,
mit ßleiessig nur geringe Trübung, mit Phosphorwolfram- und Phosphormolybdän-
säure flockige Niederschläge, ebenso mit Tannin. Mit Jodquecksilberkalium Jodid
fällt sie in Form einer gequollenen Verbindung nieder. Dieses Diastasepräparat ist
mit MgSO^ oder (NH^)2S04 aussalzbar und koaguliert nicht beim Kochen, wird mit
Essigsäure nicht ausgefällt. Allen diesen Eigenschaften zufolge scheint es sich um
einen Körper zu handeln, der den Albumosen ziemlich nahesteht.

In letzter Zeit haben Fräxkel und Hamburg (88) eine Reindarstellung der
Malzdiastase versucht, wobei sie auf die Mitwirkung von Alkohol ganz verzichteten.
Das angewendete Verfahren gliederte sich in 3 Teile, indem zunächst die nicht
enzymatischen Substanzen entfernt werden sollten, worauf eine mechanische Reinigung
und schließlich eine ,,bi olo gische" durch Hefe vermittelte folgten.

Malzschrot wurde mit der 3 -fachen Gewichtsmenge Wasser bei 25" C ein-
gemaischt und nach einstündigem Umrühren koliert, und der Rückstand abgepreßt.
Nach Bestimmung der verzuckernden Kraft wird so lange basisch-essigsaures Blei
zugefügt, als die dia&tatische Kraft unverändert bleibt. Das klare Probefiltrat darf
keine Fällung mit Schwefelammon geben. Man läßt dann absitzen, filtriert durch
Papier und saugt hierauf das gesamte Filtrat durch einen Pukalfilter in sterile
Flaschen, in denen die Flüssigkeit einer Gärung mit FROHBERG-Hefe bei 28" C
unterworfen wird. Nach Beendigung dieser Gärung wird die Flüssigkeit abermals
durch einen Pukalfilter getrieben und mit CaCOg neutralisiert. Dann wird das ein-
geengte Filtrat abermals einer Gärung mit einem Gemisch aus Frohberg- und

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung, 169

LoGOS-Hefe unterworfen. Nach Eintritt des genau festzustellenden Endvergärungs-
grades wird die Flüssigkeit wieder durch einen Pukalfilter steril filtriert und im
Vakuum bis zur Sirupkonsistenz eingeengt. Durch Trocknen im Vakuum über
HoSO^ erhält man ein trockenes gelbliches Pulver, das sich, in Wasser gelöst, stark
diastatisch wirksam zeigt.

Das so gewonnene Präparat ist, im Gegensatz zu den gewöhnlichen unreinen
Diastasepräparaten, chemischen Einwirkungen gegenüber außerordentlich empfindlich.
Sowohl Alkohol wie Aceton vernichten nach kurzer Zeit die Wirksamkeit. Von Eiweiß-
reaktionen zeigt es nur spurweise MiLLONsche Eeaktion. Die Lösung reduziert nicht
FEHLiXGsche Lösung, gibt aber die MoLisCHsche Reaktion, sowie schwache Pentosen-
reaktion. HCl, H^SO^ und HgPO^ bewirkten schwache Trübung der Lösungen,
ebenso essigsaures Blei und basisches Bleiacetat.

Wenn somit die Diastase oder, wie man die ganze Gruppe stärke-
verzuckernder Enzyme neuerdings bezeichnet, „Amylase" ihrem
chemischen Charakter nach den Eiweißstoffen fernsteht, so stimmen
auch die physikalischen Eigenschaften hiermit überein. Zwar ist nach
Hirschfeld (117) Pergamentpapier für Amylase so gut wie un-
durchlässig, doch hat später Krabbe (139) diese Angabe bestritten, was
Grüss und neuerdings auch Fränkel und Hamburg (8S) bestätigten.
Auch durch Tonzellen oder Tannenholzzylinder kann man das Ferment
unter Druck durchpressen. Nach den letztgenannten Forschern geht
Diastase durch Tonzellen leichter hindurch als Gummi, Dextrin oder
gar Eiweiß. Es ist dieses Verhalten von Bedeutung mit Rücksicht
auf die Frage einer möglichen Verbreitung der Amylase von Zelle
zu Zelle, sowie der oben besprochenen eigenartigen Korrosions-
erscheinungen an Stärkekörpern.

Was die lokalen Korrosionen betrifft, welche an Stärkekörnern
nicht nur in keimenden Samen, sondern auch dann auftreten, wenn
sie allseitig von Diastaselösung bespült sind, so ist es sehr bemerkens-
wert, daß man auch bei der Lösung echter Kristalle ähnliche Erschei-
nungen kennt. Wie die Lösung der Stärkekörner, so erfolgt auch die
Lösung verschiedener Kristalle nicht immer durch ein gleichmäßiges
Abschmelzen von außen, sondern es entstehen auf den Kristallflächen
verschieden gestaltete lokale Vertiefungen. Ob die Ursache der Er-
scheinung in beiden Fällen auf Strukturverschiedenheiten oder auf
verschiedenen Kontakt der Flüssigkeit an der Oberfläche der löslichen
Körper beruht, ist zurzeit nicht sicher zu entscheiden.

4. Lokalisation der Diastasen in Samen.

Es ist eine vielumstrittene Frage, ob die im Endosperm auf-
gespeicherten Nährstoffe und speziell die Stärke in den stärke-
führenden Samen bei der Keimung ausschließlich durch Enzyme, die
der Embryo ausscheidet (sezerniert), aufgeschlossen werden oder ob
die Endospermzellen selbständig dabei in Tätigkeit treten und die
Nährstoffe auflösen (intracellular verdauen) können. Der letzteren
Ansicht sind namentlich Pfeffer (179) und seine Schüler, Han-
STEEN (114) und Puriewitsch (186), während Brown und Morris (35)
behaupten, daß die Endospermzellen „tot" seien und daß die lösenden
Enzyme nur vom Embryo, insbesondere aus dem Epithel des den
Gräsern eigentümlichen „Schildchens" (Scutellum) herstammen. Der
Embryo liegt bei den Gräsern am einen Ende des Kornes und steht
mit dem Endosperm durch Vermittlung des „Schildchens" in Be-

170 W. Biedermann,

rührung. „lieber der Oberfläche des Scutellums, angrenzend an die
Zellen des Endosperms, befindet sich eine scharf markierte äußere
Schicht oder das E p i t h e li u m. Dieses besteht aus eng nebeneinander
gelagerten säulenförmigen Zellen, die mit ihren Längsachsen recht-
winklig zur Oberfläche angeordnet sind" (Green) und nicht nur als
wichtigste Enzymbildner zu fungieren scheinen, sondern auch die
Resorption des aus der Umsetzung der Stärke in den Endosperm-
zellen hervorgehenden Zuckers vermitteln. Wir werden später bei
tierischen Zellen noch oft dieser Doppelfunktion der Sekretion
und Resorption begegnen. Im Endosperm selbst scheint bloß die
oberflächlich gelegene sogenannte Aleuron schiebt an der Amylase-
bildung beteiligt zu sein (Haberlandt, 108). Die viel bedeutsamere
Rolle, welche in dieser Hinsicht der Embryo spielt, geht schon aus Ver-
suchen von VAN TiGHEM (230) hervor, bei denen sich ergab, daß vom
Endosperm isolierte Keimlinge von Mirahilis Jalapa in feuchtem Moose
sich weniger kräftig entwickeln als andere, die unter sonst gleichen Um-
ständen mit einem künstlich bereiteten Stärkebrei in Berührung ge-
bracht wurden, eine Tatsache, die van Tighem mit Recht als Beweis
dafür ansieht, daß von seinen Keimlingen Nahrung aus dem Stärke-
brei aufgenommen wurde. Auch fand er schon die dem Scutellum
eines Keimlings zunächst liegenden Stärkekörner in beginnender Auf-
lösung begriff'en und neigte sich daher der Ansicht zu, daß bei den
Gramineen die Diastase von den Zellen des Schildchens abgesondert
wird. Brown und Morris (35) machten später Versuche in gleicher
Richtung. Sie fanden, daß die vom Endosperm losgelösten Schildchen,
in Wasser gelegt, an dieses Diastase abgeben. Wurden ferner nach
Entfernung der Endosperme die Gerstenkeimlinge mit den Schild-
chen auf Gelatine gelegt, in der sich Stärkekörnchen eingebettet be-
fanden, so waren die letzteren nach einiger Zeit korrodiert. Wird
nun von den Schildchen die Epithelschicht abpräpariert, so verlieren
sie die Fähigkeit, Diastase abzuscheiden. Derselbe Unterschied wurde
auch bemerkt, als die Keimlinge auf steifen Stärkekleister gelegt
wurden, in den diejenigen einsanken, die noch die Epithelschicht be-
saßen. Ließe sich gegen diese Versuche noch der Einwand erheben,
daß möglicherweise Bakterienwirkungen mit im Spiele waren, so gilt
dies nicht für einen Versuch von Hansteen (114), in dem Bakterien
ausgeschlossen waren. Hansteen goß an die Schildchen von Em-
bryonen Gips, der mit viel Stärke versetzt war. Die Stärkekörner
in der Nähe des Schildchens wurden nach 5—7 Tagen angegrifi'en.
Die Korrosion schreitet von da aus energisch weiter, und die Keim-
pflanze gewinnt jetzt durch die sekretorische Tätigkeit des Schildchens
den in dem toten Endospermersatz gebildeten Zucker. In dem isoliert
gehaltenen Endospermersatz bleibt, auch in Berührung mit viel
Wasser, die Stärke ganz unverändert, und da Bakterien und Pilze
gänzlich ausgeschlossen waren, so ist demgemäß die Sekretion von
Diastase aus dem Schildchen des Embryo völlig sichergestellt. Unter
solchen Umständen kann es nicht mehr verwundern, wenn Brown
und Morris fanden, daß auch abgetötete Endosperme lebende Em-
bryonen zu ernähren vermögen. Dieselben Forscher vermochten sogar
isolierte Gerstenembryonen auf zuckergetränkter Glaswolle oder auf
5-proz. Zuckergelatine zum Wachstum zu bringen. Am besten er-
nährte Rohrzucker, und es gelang unter Hinzufügnug von Nährsalzen,
am Lichte unter diesen Umständen normale Pflanzen zu erziehen.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 171

Weniger gut wirkten Invertzucker, Glukose, Fruktose, Maltose und
Raffinose. Stärke von verschiedenen Pflanzen wurde korrodiert und
saccharifiziert. Auch Grüss (101) hat Ernährungsversuche an isolierten
Gerstenkeimlingen angestellt und konstatierte bei Darreichung von
Glukose in deren Schildchen Rohrzucker und Stärke. Unter allen
Umständen spricht auch die chemisch und mikroskopisch nachweis-
bare Verteilung von Diastase im Samen entschieden dafür, daß vom
Keimling aus und bei den Gramineen speziell vom
Schildchen Ferment sezerniert wird, womit allerdings nicht
gesagt sein soll, daß nicht auch im Endosperm selbst Diastase ent-
steht oder schon vorhanden ist.

Pfeffer (179) goß dem vom Embryo abgetrennten Endosperm des
Mais oder der (jerste Gips derart an, daß die erstarrte Masse an Stelle des
Schildchens dem Endosperm angeschmiegt war. Dieses lag nunmehr
dem Scheitel eines Gipssäulchens auf, das mit der Basis entweder in
einer relativ sehr großen oder in einer minimalen Wassermenge stand.
Ging nun die Auflösung der Stärke im Endosperm vor sich, so konnte
der gebildete Zucker durch das Gipssäulchen abgeleitet werden. Die
Stärkeentleerung erfolgte in der Tat in normaler Weise bei den Ver-
suchen, in denen viel Wasser zugegen war. Schon nach 10— 13 Tagen
hatten die dem Gipssäulchen näheren Zelllagen des Endosperms die
gesamte, die fernsten Zelllagen aber den größten Teil der Stärke
verloren, und die noch vorhandenen Körner waren in üblicher Weise
angefressen. Inzwischen war der Zucker durch die Gipssäule ins
Wasser gelangt und bei der großen Menge desselben dauernd abgeleitet
worden. Nach dem Abdampfen des Wassers auf ein kleines Volum
wurde in demselben „ein im Verhältnis zu den angewandten Endo-
spermen sehr ansehnlicher Gehalt an reduzierendem Zucker festgestellt.
Bei nur sehr geringer Wassermenge kam es dagegen zu
keiner Entleerung des Endosperms, und höchstens in
den dem Gipssäulchen nächsten Zellen des Endosperms
machte sich eine gewöhnliche Korrosion an einzelnen
Stärkekörnern bemerkbar. Es geht hieraus hervor, daß mit
der Ansammlung einer gewissen Zucker menge in dem
Wasser der fernere Umsatz von Stärke gehemmt wird".
Auch Kjeldahl fand bei seinen quantitativen Bestimmungen, daß
die angenäherte Proportionalität zwischen Diastase und Kupfermenge
aufhört, wenn 80 Proz. Zucker vorhanden sind ; nach Linz liegt diese
Grenze schon bei 10 Proz, Wie Puriewitsch (186) gezeigt hat, wird die
Entleerung der Endosperme auch dann gehemmt, wenn anstatt Wasser
eine genügend konzentrierte Lösung von Stoften angewendet wird, die
unter den Entleerungsprodukten nicht vorkommen. So wird z. B.
die Entleerung des Endosperms von Mais und Weizen in eine 2-proz.
Rohrzuckerlösung oder 2-proz. Glyzerinlösung hinein ziemlich stark
gehemmt und in 1,5-proz. NaCl- und KNO.^-Lösung ganz sistiert. Im
übrigen erfolgt die Entleerung auch dann, wenn man die Endosperme
anstatt mit Gips unmittelbar mit Wasser in Berührung bringt.

Die Erscheinung, daß Endosperme ihre Stärke nicht lösen, wenn
die Ableitung der löslichen Umsetzungsprodukte verhindert wird, daß
sie jene dagegen auflösen, wenn diese abgeleitet werden, beweist,
daß das Endosperm der Gramineen nicht als ein toter Speicher von
Reservematerial angesehen werden kann, wie es mehrfach geschehen
ist; es ist vielmehr zu aktiver Tätigkeit befähigt, und es bedürfte von

172 W. Biedermann,

Seiten des Embryo keiner Einwirkung durch Sekrete oder auf andere
Weise, um die volle Entleerung des Endosperms zu erzielen. „Denn
beim Keimen des intakten Samens wird der Zucker durch das
Schildchen der wachsenden Pflanze zugeleitet, die durch den Stoff-
verbrauch die Fortführung der Glykose und damit die Kontinuität
des Stärkeumsatzes im Endosperm notwendig herbeiführen muß"
(Pfeffer). Diese Entleerung geht bei der normaler Keimung keines-
wegs schneller, sondern sogar langsamer von statten als bei den Gips-
versuchen. Wenn sonach für die Entleerung des Endosperms die Sekretion
von Diastase durch das Schildchen des Embryo nicht absolut notwendig
ist, so haben doch die schon erwähnten Versuche gezeigt, daß eine solche
Sekretion sicher stattfindet, und es ist somit die Lösung der
Stärke teils auf Enzym zu beziehen, welches auto-
chthon in den Endospermzellen selbst entsteht, teils
auf solches, das diesen vom Keimling zugeführt wird.

Nach Diana Bruschi (37), welche neuerdings (1906) wieder die
Frage experimentell untersucht hat, bestehen bezüglich der Selbst-
verdauung in isolierten Endospermen Verschiedenheiten bei den ver-
schiedenen Gramineen. Beim Mais ist die Entleerung partiell und
wird durch Chloroform aufgehoben oder doch sehr verlangsamt. Bei
Weizen und Roggen wurde vollständige Entleerung beobachtet. Da
Chloroform letzterenfalls den Vorgang nicht hemmt, so hält Bruschi
die Endospermzellen hier für tot, dies würde nach der Verfasserin
auch für die Hauptmasse der Endospermzellen beim Weizen und der
Gerste gelten; nur den unmittelbar unter der Aleuronschicht liegenden
stärkeführenden Zellen schreibt sie noch einen Rest von Lebens-
tätigkeit zu. In ruhenden Samen wäre in den Endospermzellen ein
„Proenzym" (Zymogen) vorhanden, welches, während des Lebens ge-
bildet, sich auch nach dem Absterben der reifen, stärkegefüllten Zellen
in denselben erhält und bei Gegenwart von oder verdünnten Säuren
aktiv wird, d. h. sich in ein die Verdauung herbeiführendes Enzym
umwandelt, ohne daß die Lebenstätigkeit ins Spiel zu treten braucht.
Isolierte Endosperme, mit Wasser, Glyzerin und V,oonHCl zerrieben,
lieferten bei Gegenwart von Chloroform nach einiger Zeit beträchtliche
Mengen von Zucker.

Es kann sonach nicht bezweifelt werden, daß es sich bei der
Lösung der Reservestärke in keimenden Gramineensamen teils um
die Erzeugung eines amylasehaltigen Sekretes seitens gewisser
Zellen des Embryo, zum Teil aber auch des Endosperms selbst
handelt, also um einen Vorgang gleicher Art, wie bei dem Verdauungs-
prozeß so vieler Tiere. Die Analogie erstreckt sich auch auf gewisse
histologisch nachweisbare Erscheinungen an den betreffenden zelligen
Elementen, welche sozusagen als der morphologische Ausdruck des
Absonderungsprozesses gelten dürfen. Wie fast immer in tierischen
Drüsenzellen, scheint das Enzym oder doch eine Vorstufe der wirk-
samen Substanz in Form von Körnchen (Granulis) im Innern des
Plasmakörpers aufzutreten. Im ruhenden Samen erscheinen die
Zellen des Schildchenepithels feinkörnig durchscheinend. Befindet
sich aber etwa ein Gerstenkorn nur einige Stunden unter Keim-
bedingungen, „so findet im Inhalt der Zellen eine ausgesprochene
Veränderung statt. Das Protoplasma wird ersichtlich gröber in der
Struktur, und die Körner wachsen an Zahl und Umfang, wobei sie in
der Zelle einen solchen Raum einnehmen, daß sie den Zellkern fast

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 173

verdecken. Diese Veränderungen erreichen in 1 — 2 Tagen ihren
Höhepunkt, von da ab verändern sich die Zellen während des Keim-
prozesses nicht weiter. Das Gewebe des Endosperms über dem
Scutellum wird stärkefrei, während das Epithelium grobkörnig bleibt
und die Gewebe des Embryo selbst, besonders die Zellen des Schild-
chens, sich mehr und mehr mit neugebildeten Stärkekörnern anreichern.
Wenn auf diese Weise das Reservestärkelager im Endosperm er-
schöpft ist, dann ändern die Epithelzellen wieder ihr Aussehen, in-
dem sie die körnige Beschaffenheit verlieren und wieder durch-
scheinend werden, wie im Anfang" (Green-Windisch, 98). Daß es
sich hier um Vorgänge handelt, welche mit der Sekretion von Diastase
unmittelbar zusammenhängen, dürfte kaum zu bezweifeln sein.

5. Sind die Samenamylasen Enzymgemische?

Eine Frage, die mehrfach erörtert wurde, ist die, ob die Samen-
amylasen einheitliche Enzyme sind oder Enzym ge mische, etwa
einem aus Stärke Dextrin bildenden neben einem zweiten Dextrin in
Maltose umwandelnden Ferment bestehend.

Die ersten positiven Angaben über das Vorkommen zweier
Enzyme im Gerstenmalz wurden von Dubrunfaut (66—68) und
CuisiNiER (56) gemacht. Aber erst seit Wysman (251) ist die „Zwei-
enzymtheorie" der Malzamylase (Diastase) ernstlich diskutiert
worden. Nach Wysmans Auffassung besteht die Gerstenmalzamylase
(Diastase) aus zwei Enzymen: „Maltase", welche aus Stärke Maltose
und Erythrodextrin („Erythrogranulose" Wysman) erzeugt , und
„Dextrina se", welche aus Stärkegranulose nur Maltodextrin er-
zeugen sollte. Wysmans „Dextrinase" hat dann Beijerinck (16)
als ein Gemisch von „Maltase" und einem anderen von ihm als
„Granulase" bezeichneten Enzym aufgefaßt, welches Stärkegranulose
in Maltose und Achroodextrin spalten soll. Wird dieses Gemenge nun
über 70 ** C erhitzt, so soll die Maltase ganz absterben, da dieser Körper
schon bei 55 " geschädigt wird, und ferner unterliegt die Granulase
einer chemischen Umwandlung, welche darin besteht, daß ihr Ver-
mögen, Maltose zu bilden, stark beeinträchtigt wird, während die Eigen-
schaft der Dextrinproduktion nicht verändert wird. Dies würde aber
der Körper sein, welchen Wysman als „Dextrinase" bezeichnet.
Sollten wirklich zwei derartige Enzyme in der „Diastase" vereint sein,
so würde doch unter allen Umständen ihre Bezeichnung geändert werden
müssen, da nach dem zurzeit üblichen Vorgang jedes Enzym nach dem
Körper benannt wird, auf den es einwirkt. Nach dem Vorschlag von
Oppenheimer wäre die Granulase Beijerincks als „Erythroamy-
lase", die „Maltase" dagegen als „Ächrooamylase" zu bezeichnen.

Die Methode, durch welche Wysman zur Trennung der beiden angeblichen
Komponenten der Malzamylase (Diastase) gelangte, beruht vor allem darauf, daß
beide Enzyme mit merklich verschiedener Geschwindigkeit diffun-
dieren sollen. Es werden dünne, senkrecht zur Längsachse eines gekeimten
Gerstenkornes gelegte Querschnitte auf die Oberfläche einer dünnen stärkehaltigen
Gelatineplatte gelegt (10-proz. Gelatinelösung mit 7^ Proz. Kartoffelstärke [besser
LiNTNERs lösliche Stärke] einige Minuten gekocht und ausgegossen). Die beiden
Enzyme diffundieren aus den Querschnitten in die Gelatine hinein, wirken amylo-
lytisch auf die Stärke und erzeugen dabei ein ohne weiteres sichtbares zirkuläres
Diffusionsfeld. Da das eine nach Beijerinck aus Stärke Maltose + Erythro-

174 W. Biedermann,

dextrin, das andere dagegen Maltose + Achroodextrin erzeugen soll, so muß die
Gelatinestärkeplatte, wenn sie mit Jod-Jodkaliumlösung Übergossen wird, sich blau
färben dort, wo kein Enzym hinzugetreten ist und dort, wo die sogenannte Maltase
allein eingewirkt hat. Geht man nach genügender Diffusionszeit über zur Ueber-
gießung der Gelatineplatte mit einer Lösung von Jod-Jodkalium, so bemerkt man
folgende Erscheinung. Während die Platte sich im Ganzen blau färbt, findet man,
daß das Diffusionsfeld der Malzamylase zweifarbig ist, und zwar im Innern farblos,
und dieser farblose Zirkel wird durch einen violettroten Erythrodextrinring ein-
geschlossen. Dieser letztere ist sehr schmal bei den Querschnitten der gekeimten, sehr
breit bei jenen der ungekeimten Getreidekörner. Wysman deutet diese Erscheinung
folgendermaßen : Die beiden im Malz enthaltenen Enzyme diffundieren mit un-
gleicher Geschwindigkeit; die Maltase eilt dabei der Granulase voraus, woraus folgt,
daß, soweit die „Granulase" diffundiert ist, diejenigen Umwandlungen der Stärke
stattgefunden haben müssen, welche darin durch die gleichzeitige Einwirkung beider
Enzyme zustande kommen. Da diese Endprodukte jedoch Maltose und Achroo-
dextrin wären, so muß dieser den beiden Diffusionsfeldern der. Maltase und Granu-
lase gemeinsame Teil mit Jod farblos bleiben. Rings um dieses farblose Feld aber
soll ein ßing vorkommen, wo nur die vorausgeeilte Maltase angekommen ist und
die Granulase fehlt. Da aber die Maltase aus Stärke neben Maltose noch
Erythrodextrin erzeugt, so muß dieser Teil mit Jod sich violett-rot färben. Der
Befund läßt aber auch andere Deutungen zu.

Auch Fränkel und Hamburg (88) vertreten neuerdings (1906)
die Ansicht, daß die Diastase kein einheitliches Enzym ist, sondern
„eine Gruppe von Enzymen", welche die Stärke bis zum Trauben-
zucker (? B.) abzubauen vermögen. Sie unterscheiden Stärke ver-
flüssigende und Stärke verzuckernde Diastasen und wollen
„eine ziemlich deutliche Trennung der beiden Hauptgruppen" durch
Dialyse gegen Wasser beobachtet haben. Während die verzuckernden
Amylasen der Hauptsache nach durch Membranen durchgehen, bleiben
die verflüssigenden in der Wand fixiert, was die genannten Autoren mit
einer verschiedenen Molekulargröße der supponierten beiden Enzym-
gruppen in Beziehung bringen.

6. Sonstige Verbreitung der Diastasen bei höheren Pflanzen.

Gestützt auf die Erfahrung, daß diastatisch wirkende Enzyme
(Amylasen) (deren Identität mit der Samenamylase erst noch zu be-
weisen wäre) in den verschiedensten Pflanzen und Pflanzenteilen auf-
gefunden worden sind und, wie sich A. Meyer ausdrückt, so allgemein
verbreitet sind, wie das Auftreten der Stärke selbst, ist vielfach die
Meinung herrschend, daß auch überall, wo in der lebenden
Pflanze Stärke in Lösung gebracht wird, dieses immer
durch Vermittelung amylo ly tisch er Enzyme (Amylasen)
geschieht, und ich glaube, daß von ganz allgemeinen Gesichtspunkten
aus eine solche Vorstellung die größte Wahrscheinlich-
keit für sich hat.

Gleichwohl hat Wortmann (249a) diese Anschauung auf das hef-
tigste bekämpft, und zwar gestützt auf experimentelle Untersuchungen
an grünen Blättern.

Wie bekannt, entsteht Stärke primär in den Chlorophyllkörpern
grüner Pflanzen unter dem Einfluß des Lichtes, um dann weiterhin
gelöst, d. h. in Zucker umgewandelt zu werden, in welcher Form sie
nach den Orten ihrer Bestimmung wandert. Diese Auflösung der
transitorischen, in den Chloroplasten eingeschlossenen Stärke könnte

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 175

nun offenbar ebenso gut von der Substanz der Chloroplasten selbst,
wie durch ein etwa von ihnen ausgeschiedenes oder in sie eindringendes
Enzym bewerkstelligt werden. Letzterenfalls müßte es aber dann
offenbar leicht möglich sein, Diastase in den grünen Blättern nach-
zuweisen. Wenn, wie Sachs zeigte, pro Quadratmeter Helinnthus-B\sitt-
fläche in einer Nachtstunde fast 1 g Stärke auswandert, also doch
auch gelöst werden muß, so sind, falls diese Lösung ausschließlich
durch diastatisches Enzym geschieht, diese Enzymwirkungen denen
der keimenden Getreidesamen so vielmals überlegen, daß man von
vornherein erwarten müßte, daß wässerige Extrakte kräftig assimi-
lierender grüner Blätter in auffallender Weise auf Stärkemehl ein-
wirken. Ja, gerade die Blätter müßten die weitaus günstigsten Objekte
zur Darstellung von Diastasepräparaten darbieten, gegenüber welchen
sogar die Wirkung der Malzdiastase eine mäßige sein würde.

In direktem Gegensatz hierzu stehen nun die bisher mit Blatt-
extrakten erzielten Befunde. Schon Sachs drückte sich daher sehr
vorsichtig aus, indem er sagt: „Wir wissen nicht, ob die Auflösung
der Stärke im Chlorophyll durch eine dem Chlorophyllkorn selbst inne-
wohnende Kraft bewirkt wird oder ob ein besonderes diastatisches Fer-
ment die Stärke in Zucker verwandelt." Dieser Satz gilt natürlich mutatis
mutandis nicht nur für die Stärkeumwandlung in den Blättern, sondern
ebensogut für die entsprechenden Vorgänge in allen den Geweben, in
denen Stärke auf der Wanderung begriff'en ist, ausgenommen zunächst
keimende und treibende stärkehaltige Organe. Wortmann unter-
suchte die wässerigen Extrakte der Blätter einer großen Anzahl Pflanzen
auf ihren Diastasegehalt, fand die Extrakte jedoch in der Mehrzahl der
Fälle völlig diastasefrei, nur ausnahmsweise ließen sich Spuren konsta-
tieren ; aber auch dann wurde feste Weizenstärke niemals angegriffen;
und doch ist es die Aufgabe der Diastase, da, wo sie überhaupt
physiologisch verwertet wird, die feste Stärke in Lösung zu bringen.
Bei keimenden Samen und Knollen läßt sich ja eine ganz energische
Wirkung auf feste Stärkekörner nachweisen. Wir müßten hiernach
annehmen, daß die Auflösung der Stärke in den Blättern
vom Protoplasma direkt bewirkt wird, und daß keine oder
doch nicht genügende Mittel vorhanden sind, um die Blattstärke un-
abhängig vom Plasma in den Blattzellen in Lösung zu bringen.

Ich bin der Meinung, daß, selbst wenn die Beobachtungen Wort-
manns in jeder Hinsicht zutreffend wären, doch noch kein zwingender
Grund vorläge, die Mitwirkung von Enzymen hier ganz in Abrede
zu stellen. Denn die Möglichkeit, daß auch Amylasen fest an das
Plasma gebunden sein können, ist nach unserem gegenwärtigen Wissen
durchaus nicht von der Hand zu weisen.

Nun haben aber außerdem H. T. Brow^n und G. H. Morris (35)
das Vorhandensein von Diastase in den Blättern auf anderem Wege
sicher erwiesen. Sie konnten keinen einzigen Fall feststellen, in dem
Diastase nicht in einer Menge anwesend war, die genügte, um viel
mehr Stärke umzuwandeln, als das Blatt jemals enthalten kann;
häufig findet sie sich sogar in solcher Menge vor, daß sie vielmal
mehr Stärke umzuwandeln imstande ist, als das Trockengewicht des
Blattgewebes beträgt. Die Versuchsergebnisse Wortmanns erklären
sich nach Brown und Morris daraus, daß er wässerige Auszüge der
Blätter zum Diastasenachweis benutzte, während es doch oft bei der
Schwierigkeit, mit der sich das Enzym vom Plasma trennt, unmöglich
ist, auf diese Weise eine wirksame Lösung zu erhalten. Die im Blatt

176 W. Biedermann,

enthaltene Diastase kann nur dadurch nachgewiesen werden, daß man
das Blatt bei 40 — 50 *' trocknet und es dann fein gepulvert verwendet.
Brown und Morris zeigten ferner, daß die Blattdiastase aus der
Stärke dieselben Produkte erzeugt, wie die Malzdiastase. Daß die
Blattdiastase entgegen der Ansicht von Wortmann auch imstande ist,
feste Stärke anzugreifen, haben Brown und Morris durch über-
zeugende Versuche bewiesen. Beispielsweise zeigten sich Buchweizen-
Stärkekörner durch die Diastase der Erbsenblätter schon nach 2 Stunden
deutlich angegriffen, und viele waren nach 10 Stunden völlig aufgelöst
und zerstört. Es kann demnach kein Zweifel sein, daß feste Buch-
weizenstärke durch die Diastase der Erbsenblätter nahezu so rasch
wie die Stärke im lebenden Blatt angegriffen wird; durch leicht saure
Reaktion, wie sie auch der Zellinhalt im allgemeinen zeigt, wird diese
Wirkung begünstigt. E. Eisenberg (73) kommt auf Grund ihrer
Untersuchungen über den Diastasegehalt in Blättern zu dem Schluß,
daß „im allgemeinen Blätter, die bei der Assimilation (des C) leicht
Stärke speichern, viel Diastase enthalten, während Zuckerblätter arm
an dem Enzym sind". Dieselbe Verfasserin hat auch gezeigt, daß be-
leuchtete Blätter während der Periode energischer Stärkespeicherung
reicher an Diastase sind als entstärkte beschattete Blätter derselben
Pflanzen. Die gegenteiligen Angaben von Brown und Morris über
ein relatives Sinken des Diastasegehaltes im Tageslichte konnten in
keinem Falle bestätigt werden.

W. BuTKEWiTSCH (46) hat neuerdings (1908) gezeigt, daß das Ver-
schwinden der Stärke aus Rinde und Holz gewisser Pflanzen {Robinia
pseudacacia, Sophora japonica, Morus alba) durch ein amylolytisches
Enzym bewirkt wird, dessen Vorhandensein sich leicht dadurch erweisen
läßt, daß seinTemperaturmaximum weit über der Zerstö-
rungstemperatur der lebenden Protoplasten liegt (bei
60 bis 80" C). Die stärkereiche Rinde wurde zerkleinert und gleiche
Mengen derselben mit Wasser Übergossen. Die eine Probe wurde dann
auf 100" C erhitzt, die andere einer Temperatur von etwa 60" ausge-
setzt. In letzterer ließ sich schon nach 1 Stunde weder mikro- noch
makrochemisch (mit Jod) eine Spur von Stärke oder durch Jod färb-
bares Dextrin nachweisen. Bei 80" verschwindet die Stärke ebenfalls
rasch, aber es entstehen dann neben einer geringen Menge reduzierenden
Zuckers hauptsächlich dextrinartige Stoffe, welche sich mit Jod violettrot
färben. Auch getrocknete und zerriebene Rinde sowie wässerige Extrakte
derselben riefen bei 50" C eine rasche Verflüssigung von Stärkekleister
hervor, wobei nach einiger Zeit die Stärkereaktion verschwindet und
die Flüssigkeit die Fähigkeit gewinnt, FEHLiNGsche Lösung zu re-
duzieren. Durch Fällen mit Alkohol wurde aus einem wässerigen
Auszug ein sehr aktives Präparat des diastatischen Enzyms erhalten.
Die Umsetzung der Stärke ging bei diesen Versuchen über die Bildung
von Maltose hinaus zur Glukose, und es ließ sich dementsprechend
auch ein Maltose invertierendes Enzym (Maltase) in den untersuchten
Rinden nachweisen.

Die Methode von Butkewitsch (46) bot auch ein einfaches Mittel,
die Angaben von Brown und Morris über das Vorkommen von
Diastase in grünen Blättern einer Nachprüfung zu unterziehen. Es er-
gab sich, daß aus Blättern innerhalb einiger Stunden bei 60 — 70" C alle
Stärke verschwand und als Zucker in das aufgegossene Wasser austrat.

Die amylolytische Wirkung der Rinde von Robinia, besonders

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 177

aber der Caragana arhorescens aufStärkekleister stand hinter
der des Malzes kaum zurück.

Die mitgeteilten Erfahrungen beweisen, daß die Wirkung amylo-
lytischer Enzyme bei höheren Pflanzen in zweifach verschiedener Weise
zur Geltung kommt, indem es sich entweder, wie in den grünen
chlorophyllhaltigen Teilen (Rinde, Blätter), um einen typischen intra-
cellularen Verdauungsprozeß handelt oder, wie bei der
Keimung stärkehaltiger Samen, um Bildung eines Sekretes seitens
bestimmter Zellen, welches seine Wirksamkeit außerhalb derselben
auf mehr oder weniger große Entfernungen hin entfaltet (extra -
c e 1 1 u 1 a r e oder s e k r e t i v e Verdauung).

Man hat daraufhin mehrfach zwei verschiedene Arten von Diastase
statuieren wollen, die „Tr an slokations diastase (Amylase)", welche
bei dem Transport der Stärke (der Stärkewanderung) in den vegetativen
Organen die Hauptrolle spielen sollte, und die „Sekretions-
diastase", die zu dem Keimungsprozeß namentlich der Gramineen-
samen in Beziehung steht (Green-Windisch, 98). Ob es sich dabei
wirklich um spezifische Diflerenzen der betreffenden Enzyme handelt,
wie mehrfach angenommen wurde, dürfte sehr fraglich sein.

7. Die Amylasen der Pilze (Pilzglykogen).

Auch Pilze besitzen vielfach das Vermögen, Stärke durch aus-
geschiedene diastatische Enzyme zu spalten. So weiß man, daß Stärke-
körner unter der Einwirkung sehr zahlreicher parasitischer wie sapro-
phytischer Schimmelpilze eine totale oder partielle Auflösung erfahren.
In vielen Fällen geschieht dies in der Weise, daß die Pilzfäden gar
nicht in Kontakt mit den Stärkekörnern treten (so bei den algen-
bewohnenden Clytridium und Lagenidium) ; in anderen Fällen , wie
z. B. bei Pilzfäden, die in faulen Kartoffeln wachsen, schmiegen sich
dieselben den Stärkekörnern dicht an, korrodieren und durchbohren
sie in den verschiedensten Richtungen, wobei das Korn mehr und
mehr an Substanz verliert (Schacht, 205, Reinke und Berthold,
190). Ein besonders interessantes Beispiel liefert auch Aspergillus
oryzae, der wirksame Bestandteil der „Koji" -Körner, welche aus
gedämpftem, von Kleie befreitem Reis bestehen, auf welchem durch
künstliche Aussaat von Sporen des Pilzes ein schneeweißes, die
einzelnen Körner stark verfilzendes Mycel zur Entwicklung gebracht
wird. So bildet er in Japan bekanntlich das wichtigste Hilfsmittel
einer besonderen, auf der Reisverarbeitung basierenden Industrie, bei
welcher er als Diastasebildner die gleiche Rolle spielt wie bei uns im
Brauwesen das Gerstenmalz. Er teilt diese Eigenschaft mit einigen
anderen Mucorineen , so insbesondere Ämijlomyces Rouxii {Mucor
Amylomyces Rouxu) , jenem erst neuerdiegs bekannt gewordenen
wesentlichen Bestandteil der sogenannten chinesischen Hefe.

In bezug auf die Natur der Wirkung des „Koji" ist festgestellt,
daß das wasserlösliche Enzym oder richtiger Enzymgemenge nicht nur
verkleisterte Stärke in Dextrin und ]\Ialtose umwandelt („Taka-
Diastase"), sondern auch die Maltose in Glykose und endlich auch
Saccharose in Gykose und Lävulose spaltet, wogegen Laktose an-
scheinend nicht verändert wird. Man würde daher im Sinne früherer
Erörterungen das Vorhandensein von Am y läse wie auch von „Mal-
Handbuch, d. vergl. Physiologie. II. 1. 12

178 W. Biedermann,

tase" anzunehmen haben und außerdem noch die Bildung eines
dritten, den Rohrzucker spaltenden Enzyms voraussetzen müssen
(„Invertin").

In der Folge ist die Bildung von Amylase noch bei sehr vielen Schimmelpilzen
nachgewiesen worden , so bei Asperg. Wentii, A. fumigatus, A. glaueus, Penic.
glaucum, P. luteum, P. italieum, P. rubrum.

Viel erörtert wurde die Frage, inwieweit Hefen imstande sind, Stärke und
insbesondere Dextrine zu vergären. Daß einige Arten, namentlich sogenannte
wilde Hefen (S. Pastorianus I, II, III, S. ellipsoideus, S. cratericus u. a., insbesondere
auch Schix,osaccliaro7nyces Pombe, Mycoderma sphaeromyces und Sacch. acetaethy-
licus) dies wirklich vermögen, kann nicht bezweifelt werden. Sicher handelt es sich
aber nicht um eine direkte Vergärung, sondern um eine durch Amylasen be-
wirkte vorhergehende Spaltung in gärungsfähige Zucker. Doch sind die betreffenden
Enzyme noch recht wenig bekannt.

F. C. Went (243) hat die reichliche Produktion einer Amylase
(Diastase) bei Monilia sitophila nachgewiesen. Züchtet man den Pilz
auf gekochtem Reis, so wird die anfänglich klebrige, zähe Masse
allmählich flüssig, indem das Imbibitionswasser der Stärke frei
wird und der gebildete Zucker sich darin löst. Die Masse erhält
einen süßen Geschmack und reduziert CuO sehr energisch. Nach
einiger Zeit wird die Jodreaktion mehr und mehr violett und rötlich.
Der gebildete Zucker erwies sich als Glukose (nicht
Maltose, wie bei der Malzdiastase), und es kann daher das be-
treffende Enzym mit Malzamylase nicht identisch sein. Verschiedene
Stärkearten wurden sehr verschieden rasch verzuckert. Obenan steht
die Weizenstärke, der sich in absteigender Reihe Reis, Kartoffel und
Arrowroot anschließen. Um den enzymatischen Charakter der Spaltung
zu erweisen, züchtete Went Monilia in einer 5-proz. Glukosenährlösung
(mit 0,5 Proz. KNO3). Die abfiltrierte Flüssigkeit wurde mit einem
Ueberschuß von Alkohol niedergeschlagen, der Niederschlag gesammelt,
mit Alkohol gewaschen und in Wasser gelöst. Die Lösung wirkte
sehr kräftig auf Stärke.

Wurde der Pilz auf Agar-Agarplatten (2 Proz. Agar, 0,5 Proz.
NH4-N03) mit verdünnter Stärkelösung gezüchtet, so zeigte sich,
wenn etwa die Hälfte der Platte mit Hyphen überzogen war, beim
Aufgießen von Jodlösung, daß nicht nur alle Stellen, wo das Mycelium
lag, farblos blieben, sondern auch außerhalb desselben befand sich
eine farblose Zone von 1 cm Breite. Erst jenseits derselben begann
die Bläuung. Es war also auch Stärke gelöst worden, w-elche sich in
einigem Abstand von den Pilzhypen befand, was offenbar auf die Ab-
scheidung eines Enzyms hinweist. Ist der Stärkegehalt der Platten
etwas größer, so schiebt sich zwischen das farblose und blaue Gebiet
noch eine rotviolette resp. rote Zone ein, offenbar durch die Dextrin-
bildung bedingt.

Daß es sich bei allen den genannten Pilzformen, wenn sie Stärke
oder Dextrin angreifen und in Zucker zerspalten, um extracellular
wirkende, nach außen abgesonderte amylolytische Enzyme handeln
muß, erscheint selbstverständlich. Doch sind speziell für Hefezellen
auch typische intracellulare Verdauungsprozesse bekannt, bei
welchen stärkeähnliche Polysaccharide gespalten werden, in einer Weise,
die den Vergleich mit gewissen Vorgängen in tierischen Zellen ohne
weiteres nahelegt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 179

Es handelt sich dabei um die hydrolytische Spaltung jenes als
Reservestoff nicht nur von Hefezellen, sondern überhaupt von Pilzen
gespeicherten Kohlehydrates, welches hier an die Stelle der Stärke
tritt und als Glykogen für viele tierische Zellen so charakteristisch ist.

Das Vorkommen von Glykogen im Pflanzenreich
wurde insbesondere durch die Arbeiten von Errera (80 und 81) in
bestimmtester Weise dargetan. Indem er die alten Beobachtungen
von TuLASNE (1851) über den Inhalt des Trüffelascus und die späteren
von DE Bary über das Epiplasma der Askomyceten wieder aufnahm,
zeigte er, daß die braunrote Färbung, welche diese beiden Autoren
mit Jod erhalten hatten, an die Gegenwart eines Körpers gebunden
war, dessen mikro- und makrochemische Eigenschaften genau denen
des typischen, animalischen Glykogens entsprechen. Die Gegenwart
des Glykogens in der Hefe wurde ebenfalls zum erstenmal von Errera
nachgewiesen und bei wiederholten Untersuchungen bestätigt. Cremer
(54) hat sich ebenfalls mit der Darstellung des Glykogens beschäftigt
und kommt im allgemeinen zu den gleichen Schlußfolgerungen wie
Errera. Clautrian (49) benutzte zur Darstellung des Glykogens
in größerer Menge Boletus eduUs, Amanita muscaria und Phallus
impudicus, sowie Bierhefe.

Die Pilze müssen sofort höherer Temperatur ausgesetzt werden,
um die Enzyme, welche das Glykogen umsetzen, zu zerstören. Speziell
bei dem Phallus erschien dies sehr notwendig, während Boletus ziem-
lich lange der Luft ausgesetzt bleiben kann, ohne daß sich das auf-
gespeicherte Glykogen zu vermindern scheint. Es treten also hier
ganz analoge Erscheinungen wie im Tierreiche auf. Um die Pilze
abzutöten, genügt es, sie nach der Zerkleinerung in kochendes Wasser
zu bringen. Bei der Extraktion des Glykogens handelt es sich
hier noch mehr als bei tierischen Geweben um eine entsprechende
Zerkleinerung, deren Schwierigkeiten bei den Pilzen besonders der
Hefe nicht gering sind. Clautrian erzeugte durch Verreiben der
noch feuchten Hefe mit Kieselsäurepulver und Zusatz von Wasser-
glas eine glaserkittähnliche Masse, welche, getrocknet, steinhart wird
und schließlich auf einem Schleifstein abgeschliffen wird. Es ergaben
sich keine wesentlichen Unterschiede zwischen den Glykogenen tierischen
und pflanzlichen Ursprunges. Nur das Hefeglykogen bietet einen Unter-
schied in Beziehung auf die Färbung mit Jod und durch den Temperatur-
grad, bei welchem Entfärbung herbeigeführt wird. Das Hefeglykogen
färbt sich mit Jod (wie es übrigens auch vom Muskelglykogen angegeben
wird), gänzlich verschieden von dem Braunrot der übrigen Glykogene^
braunviolett und nur bei Jodüberschuß intensiv braun. Während
die übrigen Jodglykogene sich schon bei 58 — 60 <^ C entfärben, geschieht
dies beim Hefeglykogen erst bei 72 — 73" C. Bei der Hydrolyse liefert
es nach Crem er (54) nur Glykose. Die Hefe ergab einen Gehalt
an Glykogen von etwa 32 Proz. des Trockengewichtes ; jedenfalls ent-
hält dieselbe aber noch mehr.

In Nährmedien, welche reich an Kohlehydraten sind, speichern
die Hefen unter Umständen sehr beträchtliche Mengen von Glykogen,
welches sich in den Zellen mit Jod-Jodkaliumlösung (G g Jodkalium,
2 g Jod und 120 g H,0) durch die braunrote Färbung leicht nach-
weisen läßt, auch macht es sich bei reichlichem Vorhandensein schon
durch sein starkes Lichtbrechungsvermögen bemerkbar. Es tritt ent-
weder in Form von Körnchen (Granulis, Tröpfchen) auf oder durch-

12*

180 W. BlEDBRAIAXX,

setzt das Plasma diffus. Vorwiegend scheint das Glykogen der Hefe
in Vakuolen enthalten zu sein. „Wenn die Hefezellen mehrere Va-
kuolen führen, so ist die Glykogenspeicherung oft nur auf eine oder
einige derselben beschränkt, während die anderen vollkommen glykogen-
frei bleiben" (Kohl). Nach Lindner und Henneberg gibt es Hefe-
rassen, die niemals Glykogen bilden (WEiGMANNsche Hefe, Milch-
zuckerhefe, Saccharomyces exiguus). Es muß ausdrücklich erwähnt
werden, daß als Bildungsmaterial des Glykogens nicht allein Kohle-
hydrate (Zucker) fungieren, sondern auch andere organische Substanzen.
Nach E. Laurent (146) wären als Glykogenbildner bei Hefezellen Glu-
kose, Lävulose, Saccharose, Maltose, Milchsäure, Bern-
steinsäure, Aep feisäure, Asparagin, Glutamin, Eier-
eiweiß, Pepton, Mannit anzusehen, welchen nach Cremer
noch d-Galaktose und d-Mannose anzureihen wäre. Glyzerin,
Laktose, Arabinose, Rhamnose und Sorbose erwiesen sich
als ungeeignet.

Wie nun in tierischen Zellen das Reserveglykogen wieder als
Zucker in den Stoffwechsel eintritt, wenn dies erforderlich erscheint,
und wie hier diese Spaltung im Innern der Zellen durch ein be-
sonderes Enzym (Glykogenase) bewirkt wird, so gilt das gleiche
auch für das Pilzglykogen. Schon Pasteur hatte die Beobachtung
gemacht, daß bei der alkoholischen Gärung unter Umständen mehr
Alkohol und CO2 gebildet wird, als dem in der Lösung vorhandenen
Zucker entspricht und bezog dies darauf, daß in den Hefezellen selbst
ein Stoff vorhanden ist, welcher in Zucker übergeführt und dann ver-
goren wird. Es gelang ihm in der Tat, aus Hefe durch Kochen mit
sehr verdünnter H2SO4 bis zu 20 Proz. gärfähigen Zuckers zu ge-
winnen. Die Tatsache, daß Hefe auch ohne jeden Zusatz von Zucker,
besonders unter ungünstigen Vegetationsbedingungen (Abschluß von
Luft) erhebliche Mengen von Alkohol zu bilden vermag, was sich
am leichtesten konstatieren läßt, wenn man gewaschene lebende Hefe
in größerer Menge bei höherer Temperatur sich selbst überläßt
(Autolyse, Selbstverdauung), hat zuerst Salkowski (201) auf das in
den Zellen gespeicherte Glykogen bezogen. Da die Hefezellen Glykogen,
welches der Nährlösung zugesetzt wird, anscheinend nicht zu ver-
gären vermögen, wohl aber das in ihrem Innern vorhandene, so er-
scheint es von vornherein sehr wahrscheinlich, daß es sich bei der
„Selbstgärung" der Hefe um ein intracellular wirkendes hydrolytisches
Enzym handelt, eine „Glykogenase", deren Vorhandensein im Hefe-
preßsaft von Buchner und Rapp direkt nachgewiesen wurde.
In neuerer Zeit hat F. G. Kohl (137) die Reservestoffnatur des
Glykogens in den Hefezellen und überhaupt bei den Pilzen in Zweifel
gezogen und betrachtet dasselbe „als ein wichtiges Zwischenprodukt
im Prozeß der Alkoholgärung". Er hält es nicht für ausgeschlossen,
„daß erst das Glykogen, zu Traubenzucker und Isomaltose abgebaut,
der Spaltung in Alkohol und CO2 durch die Zymase unterliegt, daß
also die Hexosen nicht direkt, sondern immer über das Glykogen
hinweg verarbeitet werden". Bei mikrochemischen Untersuchungen
ruhender Hefezellen {Saccharomgces cerevisiae) fand er immer nur
wenig Glykogen. Wurde dagegen sterilisierte Bierwürze mit solcher
Hefe beimpft, so ergab sich während lebhafter Gärung eine auffallende
Steigerung des Glykogengehaltes. Was den Glykogen gehalt anderer
Pilze betrifft, so macht Kohl darauf aufmerksam, daß Reserve-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 181

kohlehydrate hauptsächlich in deu Sporen zu erwarten wären; da
wird aber nicht (Jlykogen, sondern P'ett gespeichert. „Nur wenn
man den Begriff Reservestoft' weiter faßt, indem man z. B. im Stoff-
wechsel vorübergehend abgelagerte Stärke in den Chloroplasten der
assimilierenden Blattzellen, oder die transitorische Stärke in den Leit-
bahnen Reservestärke nennt, wäre auch öfters das Glykogen als
Reservestoff zu betrachten." Es kann meiner Ansicht nach nicht
zweifelhaft sein, daß eine solche Ausdehnung des Begriffes „Reserve-
stoff" unter allen Umständen notwendig erscheint, gerade auch mit
Rücksicht auf die Verhältnise der „Glykogenfunktion" der Leber der
Wirbeltiere und ihr entsprechender Organe bei Wirbellosen.

Ausgezeichnete Beispiele extracellularer Stärkeverdauung
liefern zahlreiche Bakterien, von denen es lange bekannt ist, daß
sie Stärke zu zersetzen resp. zu verzuckern vermögen ; auch ist in
neuerer Zeit das Vorhandensein von Amylase in solchen Fällen mit
Sicherheit nachgewiesen worden. Schon die extreme Kleinheit der
betreffenden Organismen schließt eine Aufnahme fester Stärke ins
Innere völlig aus, auch handelt es sich hier um sehr plasmaarme
Zellen, welche auch schon aus diesem Grunde wenig geeignet er-
scheinen, feste Körper durch intracellulare Verdauung zu lösen.

Läßt man Kartoffelscheiben mit etwas Wasser faulen oder bringt
man beliebige andere Stärkekörner in eine eiw^eiß- und bakterien-
haltige Flüssigkeit, so bleiben dieselben in der Regel vollkommen intakt,
so daß also Bakterien unter diesen Umständen Stärke nicht aufzulösen
vermögen. Wie Wortmann (249) zeigte, beruht dies hauptsächlich
auf dem Vorhandensein anderer leichter assimilierbarer C-Verbindungen,
und nur wenn solche fehlen, wird auch Stärke angegriffen. Wird einer
Nährlösung, welche in geeigneter Menge NaCl, MgS04, [(NHJHo-POJ
und KNO3 enthält, Weizenstärke zugefügt, und infiziert man dann mit
1 oder 2 Tropfen einer bakterienreichen Faulflüssigkeit, so werden bei
18—22° G gewöhnlich schon nach 5 — 7 Tagen die ersten Anfänge der
Korrosion bemerkbar, wobei in der Regel die großen Körner zuerst
und später erst die kleinen angegriffen werden. Nach 3—4 Wochen
sind auch diese völlig gelöst. Wendet man, anstatt fester, lösliche Stärke
an, so läßt sich auch mittels der Jodreaktion das Fortschreiten der
Wirkung verfolgen. Werden von Zeit zu Zeit Proben aus der Ver-
suchsflüssigkeit entnommen, so reagieren dieselben anfänglich durch
violette oder dunkelrote Färbung, später geht die Färbung allmählich
von Dunkelrot in Hellweißrot über, und zuletzt vermag die Jodlösung
nur noch einen durch ihre eigene Farbe bedingten hellgelben Ton
hervorzurufen, wodurch das völlige Verschwinden der Stärke angezeigt
wird.

Es wurde schon früher erwähnt, daß feste Stärke bei Vorhanden-
sein besserer C-Quellen von Bakterien nicht angegriffen wird, so daß
z. B. Weinsäure selbst in geringsten Mengen Stärke vollkommen
schützt. Der Umstand, daß die dem Einfluß der Bakterien ausgesetzten
Stärkekörner genau dieselben Erscheinungen der Korrosion zeigen,
wie sie durch Einwirkung der Diastase auf die Stärkekörner sowohl
in der lebenden Pflanze als auch auf künstlichem Wege zum Vor-
schein gebracht werden, läßt vermuten, daß auch in diesem Falle die
Lösung durch eine wie Diastase wirkende Substanz verursacht wird.
Zum Nachweis des tatsächlichen Vorhandenseins eines von den Bak-
terien abgeschiedenen diastatischen Enzyms würde schon der Nach-

182 W. Biedermann,

weis eines reduzierenden Zuckers von Bedeutung sein. In der Tat
gelang es Wortmann leicht, mittels FEHLiNGscher Lösung in den
Kulturflüssigkeiten die Zuckerreaktion hervorzurufen, allerdings nur
bei Anwendung löslicher Stärke, indem aus Stärkekörnern offenbar
kaum mehr Zucker gebildet wird, als in derselben Zeit die Bakterien
verbrauchen.

Der sicherste Beweis für das Vorhandensein eines löslichen dia-
statischen Enzyms liegt aber in dem Umstände, daß der in Wasser
gelöste Alkoholniederschlag der Versuchsflüssigkeit dieselbe Wirkung
auf Stärke besitzt, wie die lebenden Bakterien (Wortmann); wir
dürfen also mit Bestimmtheit annehmen, daß die Bakterien auf Stärke
in der Weise einwirken, daß sie ein Ferment ausscheiden, welches an
und für sich und unabhängig von den lebenden Zellen imstande ist,
genau wie Diastase die Stärkesubstanz in Dextrin und Zucker (Maltose)
umzuwandeln, es findet aber dieser Vorgang nur dann statt, wenn
den Bakterien außer der Stärke keine andere benutzbare C-Quelle
zu Gebote steht.

Durch EiJKMAN (72) ist die Bildung von Amylase bei einer großen
Zahl von Bakterien mittels eines der „auxanographischen" Methode
Beijerincks nachgebildeten Verfahrens nachgewiesen worden. Durch
Mischen von gequollener Reisstärke mit Agar wurden Stärkeagar-
platten hergestellt, welche, mit Bakterien geimpft, an allen den
Stellen eine Aufhellung zeigten, wo Kolonien amylasebildender Arten
sich befanden. Als solche erwiesen sich unter anderen: Bac. anthmcis,
Vibrio cholerae, V. MetschniJcowi, Bac. diphtheriae, und dysenteriae
(schwach). Nach Duclaux gehören auch Bac. amylozyme, Grnnulo-
hacter hutyricum und Amylohacter hutylictis in die Reihe der amylo-
lytisch wirkenden Bakterien. Sehr energisch wirkende Arten sollen
sich auf Getreidekörnern finden {Bac. maydis und triüci [Marcano
und Cavazzani, 155]).

Ob es sich in allen diesen Fällen um ein und dasselbe Enzym
handelt, erscheint zweifelhaft, da Unterschiede im Verhalten der
einzelnen Bakterienarten bei verschiedenen Temperaturen beobachtet
wurden.

Sehr bemerkenswert ist der Umstand, daß es anscheinend Bak-
terien gibt, welche zwar aus Dextrin Zucker, nicht aber aus Stärke
Dextrin zu bilden vermögen {Bac. tartricus und Bac. pneumoniae
Friedländer nach Villiers, zit. in Czapeks Biochemie, Bd. 1, p. 286).
Umgekehrt soll Bac. amylohacter Stärke in Dextrin überführen, ohne
dieses letztere anzugreifen. Sollten sich diese Angaben bestätigen,
so würde dies sehr zugunsten der schon früher erwähnten Z w e i -
enzymtheorie sprechen, wonach die Amylase neben einem die
Stärke in Dextrin überführenden Enzym noch ein zweites, dieses
letztere verzuckerndes Enzym enthält.

In vielen Fällen bleibt es übrigens nicht bei der Zuckerbildung,
sondern dieser wird (durch andere Enzyme?) weiter abgebaut, wobei
verschiedene Säuren (Essigsäure, Buttersäure) und Alkohole (Amyl-,
Butyl-, Propyl-, Aethylalkohol) entstehen (so bei Bac. amylozymicus,
Granulobacter hutyricum, Amylohacter butylicus).

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 183

t)) Die Cellulose-lösenden Enzyme („Cytasen" oder „Celliilasen*').
1. Bei höheren Pflanzen.

Der Keimling (Embryo) stärkeführender Samen, von dem man im
gewissen Sinne sagen kann, daß er auf dem Endosperm parasitisch
wächst, ist nun nicht allein befähigt, die als Reservematerial
aufgespeicherte Stärke durch Absonderung entsprechender hydro-
lysierender Enzyme zu losen (extracellular zu „verdauen") und zu
resorbieren, sondern auch die Wan dsubstan z der betretenden
Zellen wird hierbei verflüssigt und der Ernährung des Keimlings
dienstbar gemacht. Die dabei beteiligten Enzyme pflegt man als
„Cytasen" oder richtiger „Cellulasen" zusammenzufassen.

Nachdem bereits Mitscherlich (1850) die Tatsache der Lösung
der Zellwände bei der Getreidekeimung festgestellt hatte, haben
Brown und Morris (35) zuerst genauere Untersuchungen angestellt
und gezeigt, daß bei der Keimung der Gramineen (Gerste) zu-
nächst die Zell wände des stärkeführenden Teiles des Endosperms
völlig oder bis auf geringe Spuren gelöst werden, noch ehe die in
den Zellen enthaltenen Stärkekörner von der „Diastase" angegriffen
werden, und haben dann weiter nachgewiesen, daß sich die gleichen
Erscheinungen auch mit einem wässerigen Extrakt aus Luftmalz her-
vorrufen lassen, daß aber ein solcher Auszug seine Eigenschaft, Zell-
wände zu lösen, einbüßt, wenn er eine halbe Stunde lang auf 60" C
erhitzt wird, ohne dabei seine diastatische (amylolytische) Kraft zu
verlieren. Grüss (106) und Reinitzer (189) sahen dagegen die
Wirkung der Cytase bei 60^ nur geschwächt. Aus Luftmalzextrakt
kann das zellwandlösende Enzym zusammen mit Amylase durch Al-
kohol gefällt werden. Die wässerige Lösung des entstandenen Nieder-
schlages löst bei schwach saurer Reaktion die Zell wände von Schnitten
aus Gerstenendosperm auf, und zwar wieder früher als die Stärke.

Es war den genannten Forschern bereits aufgefallen, daß die von
ihnen angenommene „Cytase" nur gewisse Zellwände anzugreifen
vermag, während andere sich vollkommen widerstandsfähig erwiesen.
So fanden sie, daß die Zellwände des Parenchyms der Runkelrübe
nur wenig, jene des Apfels aber gar nicht angegriffen werden, während
die des Kartoffelparenchyms, der Möhre und Tompinambur bis auf
eine dünne Lamelle gelöst wurden. Vollkommen widerstandsfähig er-
wies sich auch Baumwolle und reine Cellulose.

Bekanntlich bestehen tiefgreifende chemische Unterschiede zwischen
der Wandsubstanz verschiedener Zellen, und namentlich sind die in
den Verdickungsschichten der Endospermzellen verschiedener Samen
abgelagerten „Reservecellu losen" (Hemicellulosen) mit Cellulose
schlechtweg nicht zu verwechseln. Das Studium der Hydratations-
produkte hat gezeigt, daß in sehr vielen Fällen bei der Hydrolyse der
Reservecellulosen Mann ose und Galaktose entstehen und jene
Polysaccharide daher als Derivate dieser Zucker (Mannane, Galak-
t a n e) aufzufassen sind. Wiederholt wurden auch P e n t o s e n (X y 1 o s e
und Arabinose) gefunden. E. Schulze, dem wir sehr zahlreiche
Untersuchungen (vgl. 57, Bd. I, p. 327) über die Chemie der „Hemicel-
lulosen" verdanken, fand Galak tan in den Wänden der Endosperm-
zellen von Lupimis, Soja, Coffea, Visum, Faha, Cocos, Phoenix, Tropae-
olum, Paeonia u. a., Mann an in Phytelephas, Coffea und vielen anderen

184 W. Biedermann,

Samen, Ar ab an in Leguminosensamen. Bei sehr vielen Palmen-
samen scheint es sich um eine aus Mannogalaktanen bestehende
Reservocellulose zu handeln.

Die Vorgänge der Lösung der Zellwände im Verlaufe der Keimung
bieten überall dort ein besonderes Interesse, wo diese, wie in den
hornartigen Endospermen der Palmensamen, mit mächtigen Verdickungs-
schichten ausgestattet erscheinen.

Schon Malpighi hat eine vollständige Keimungsgeschichte von Phoenix dactyli-
fera gegeben. Er beobachtete, daß bei der Keimung die Zellen ihrer Säfte entleert
werden, während die Membranen zurückbleiben. Bezüglich der letzteren Angabe hat
MOHL unsere Kenntnisse wesentlich vertieft, denn er weist ausdrücklich darauf hin,
daß in dem erweichten Endosperm auch die Membranen der Zellen resorbiert
und ihre Beste nach der Entleerung der Zellen vor dem Embryo hergeschoben
werden. Viel eingehender hat dann später Sachs diesen Punkt behandelt. Ihm
verdanken wir die sicher festgestellte Tatsache, daß Cellulose als Eeservestoff abge-
lagert wird und zwar in Form von Verdickungsschichten der Endospermzellen.
Keimt die Dattel, so werden diese Verdickungsschichten vollständig gelöst, während
die primäre Membran erhalten bleibt.

Nach der Schilderung von Sachs (197a) schiebt der anfangs winzig
kleine Embryo gleich anfangs seine "Wurzel und Keimknospe ins
Freie hinaus, während innerhalb des Endosperms nur der oberste
Teil des ersten Keimblattes verbleibt und hier nach und nach zu
einem immer größer werdenden napfartigen Saugorgan heranwächst.
Dieses aus sehr zartem Parenchym bestehende Organ scheidet nach
Sachs eine Substanz (Enzym) aus, welche die Zellwände des harten
Endosperms in der nächsten Umgebung auflöst. Die Lösungsprodukte
werden von dem Organ aufgesogen und dann in die wachsenden
Keimteile hineingeführt, bis endlich der ganze harte Dattelkern auf-
gelöst und sein Raum von dem herangewachsenen Saugorgau ein-
genommen ist.

Aehnlich wie die Dattel verhält sich auch der aus noch viel
härterem Endosperm bestehende Samen von Phytelephas. Die feineren
histologischen Vorgänge hat schon Reiss (191) untersucht. Später
haben namentlich GRfJss (105) und Elfert (74) und zuletzt Michnie-
wicz (162) diesen eigentümlichen Erscheinungen ihre Aufmerksamkeit
zugewendet. Unter den Monocotyledonen bietet das Endosperm der
ir«s- Arten besonders günstige Bedingungen dar, um einen Einblick in
die Veränderungen der Membran während der einzelnen Keimungs-
stadien zu gewännen. Das hornige Endosperm besteht hier aus mächtig
verdickten, von Porenkanälen durchsetzten Zellen, deren Wand leicht
die Differenzierung in 3 Schichten (Innenlamelle, Verdickungsschichten
und Mittellamelle) erkennen läßt. (Fig. 2.) Der erste Anfang der Re-
sorption der Verdickungsschichten macht sich dadurch bemerkbar, daß
unmittelbar unter der völlig intakten Innenlamelle eine zunächst
schmale Zone auftritt, die deutlich in stärker und schwächer licht-
brechende, zur Oberfläche senkrecht stehende Streifen differenziert er-
scheint. Von der Fläche gesehen, bedingt dies eine feine Punktierung
der Zellhaut. In der Folge nehmen die helleren Partien an Umfang
immer mehr zu und reduzieren so die dunkleren zu „Stäbchen",
deren Zwischenräume von einer schwach lichtbrechenden Substanz
die oft deutlich geschichtet erscheint, ausgefüllt werden (Fig. 2 b).

Die Aufnalime, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 185

und über deren Spitzen die Innenhaut hinwegzieht. Zellen, welche
dem Aufsaugungsorgan des Keimlings unmittelbar angelagert waren,
zeigen um diese Zeit bereits kontinuierliche, schwächer lichtbrecliende
Säume unter der Innenhaut ohne „Stäbchen" (Fig. 2c). Schließlich

Fig. 2. Iris fragrans. Schnitte durch Endospermzellen in verschiedenen Stiidien
der Keimung: a im Anfangsstadium, b Stäbchenbildung, c Stadium der Saumbildung,
d weiter vorgeschrittene „Allöolyse", e Endstadium der Resorption. (Vgl. Text.)
m = Mittellamelle, / = Innenlamelle. (Nach MiCHNiEWicz.)

erscheint der Raum zwischen lunenliaut und Mittellamelle ganz aus-
gefüllt mit einer schwach lichtbrechenden geschichteten Masse, in der
nur noch stellenweise, und zwar immer dicht an der Mittellamelle,
Reste unveränderter Waudsubstanz liegen (Fig. 2d). Nach Beendigung
des Resorptionsprozesses ist das Bild dadurch charakterisiert, daß nun
auch die hyaline Substanz der Zwischenschichten (Verdickungsschichten)
weggelöst wird, so daß nur mehr die Innenhäute der Zellen als ge-
schlossene Bälge innerhalb der viel dünneren und anscheinend un-
veränderten Mittellamellen zu sehen sind (Fig. 2e), Alle die ge-
schilderten Vorgänge verlaufen ohne Verquellung und überhaupt ohne
merkliche Volumenveränderung. Auch bei Phoenix dactylifera treten
im Verlaufe der Keimung ganz analoge Veränderungen an den Zellen
des hornigen Endosperms hervor.

Grüss faßt dieselben als den Ausdruck einer fraktionierten Auf-
lösung der beiden Hemicellulosen, nämlich des Mannans und des
Galaktans, auf. Durch Tinktion mit Alkali-Alizarin glaubt er nach-
weisen zu können, daß das Galaktan vom Lumen der Zelle aus in die
(bei der Dattel) anfangs nur aus Mannan bestehenden Zellwandungen
bei der Reifung des Samens infiltriert wird, um bei der Keimung auch
zuerst wieder gelöst zu werden. Diesen Vorgang des Herauslösens
eines Zellwandbestandteiles aus einem Gemisch unter gleichzeitiger

186

W. Biedermann,

Aenderung der chemischen Konstitution des gelösten Stoffes hat
Grüss als „Allöolyse" bezeichnet. Er nimmt an, daß derselben
dann noch die Hydrolysierung des Mannans folge.

Schulze und Steiger (217) haben die Abnahme des Galaktans
bei der Keimung von Lupinus luteus quantitativ verfolgt. Dieses
Kohlehydrat wird während der Keimung vollständig verbraucht. Die
Kotyledonen 14 Tage alter etiolierter Keimpflanzen von L. angusti-
folius lieferten nur Vio der Glukose und '/2 5 der Schleimsäuremenge,
die man aus ungekeimten Samen erhält.

In ähnlicher Weise, wie in den geschilderten Fällen (d. h. unter
Stäbchenbildung), verläuft die Lösung und Resorption der Zellwand
auch in den verdickten Parenchymzellen der Kotyledonen mancher
Dicotyledonen (Clematis Fig. 3, Tropaeolum Fig. 4). Ueberall

Fig. 3. Clematis jubata. a Zelle aus ruhendem Endosperm, b Membran mit
Stäbchendifferenzierung, c Zelle nach Abschluß der „Allöolyse". (Nach MiCHNlEWicz.)

findet sich Allöolyse als erstes und Resorption der durch jene ver-
änderten Mittelschichten als zweites Stadium, während Mittellamellen
und Innenhäute anscheinend unverändert zurückbleiben.

Fig. 4. Tropitroluiii majus. Schnitte durch Endospermzellen in verschiedenen
Stadien der Membranlösung während des Keimungsprozesses. (Nach MlCHNlEWicz.)

Da es sich zweifellos um einen enzymatischen Prozeß handelt und
die Allöolyse immer in nächster Nähe der lunenlamelle ihren An-
fang nimmt, muß man wohl annehmen, daß in den betreffenden
Zellen selbst das Enzym (Cytase) gebildet wird, und daß es sich
demgemäß um eine Art von „intracellularer Verdauung" handelt.
Für Gramineensamen nahmen Brown und Morris an, daß die Cytase

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 187

(wie die Amylase) vom Epithel des Schildchens sezerniert wird. In-
wieweit das „Saugorgan" der Palnienkeinilinge ähnlich fungiert,
scheint nicht hinlänglich untersucht zu sein. Gewisse Erfahrungen
über Veränderungen, welche die „Wurzeln" parasitischer Pflanzen in
den Zellen der umgebenden Gew-ebe hervorrufen, scheinen allerdings
zugunsten der Annahme einer „Sekretion" von Enzymen seitens der
zugleich resorbierenden Organe zu sprechen.

Heinricher (115) beobachtete, daß in der Umgebung der
Haustorialfortsätze von Lathraea oft auf weitere Strecken Stärke in
der Rinde der Nährpflanze gänzlich fehlt. „Auf Querschnitten durch
Wirtswurzeln, welche zugleich einen Haustorialfortsatz im Längsschnitt
enthalten, sieht man häutig die Rinde sehr stärkereich, jedoch in der
Umgebung des Fortsatzes oft auf Strecken, die bis zu Yi und % der
Rinde ausmachen, vollständig stärkeleer." Es ist wohl sicher, daß
der Parasit sich diese Stärke anzueignen vermag. Daß dies nur durch
enzymatische Lösung möglich erscheint, ist selbstverständlich. Hier
sehen wir das Haustorium den Speicherzellen der Nährpflanze gegen-
über eine ganz ähnliche Rolle spielen, wie sie dem Keimling eines
stärkeführenden Samens gegenüber dem Endosperm zukommt.

R. H. PoKD (181) hat zu zeigen versucht, daß das Endosperm der Dattel,
das nach Puriewitsch der Selbstentleerung fähig ist, diese Eigenschaft nicht besitzt.
Die Untersuchung von Dattelsamen, aus denen der Embryo vöUig herausgebohrt und
von denen auch das tanninhaltige häutige Endocarp, das den Samen anhaftet, ent-
fernt war, ergab keinerlei Anhalt dafür, daß das ruhende Endosperm der Selbst-
verdauung fähig ist. Aber auch während der Keimung erfolgt nach der Darstellung
PoNDs keine Enzymbildung im Endosperm, und entkeimte ganze Endosperme, die
längere Zeit unter günstigen Keimungsbedingungen gehalten wurden, ließen nicht die
geringste Korrosion erkennen.

Obsclion bisher die Isolierung einer besonderen „Cytase" aus
keimenden Pflanzensamen mit Reservecellulose nicht gelungen ist, so
kann doch die Existenz eines solchen besonderen zellwandlösenden
Enzyms nicht bezweifelt werden, und die von Grüss und Reinitzer
seinerzeit geäußerte Vermutung, daß die Amylase der betreffenden
Samen gleichzeitig auch auf Hemicellulosen wirke, erscheint von vorn-
herein höchst unwahrscheinlich.

F. C. Newcombe (171) hat das Vorkommen eines besonderen Celluloseenzyms
nicht nur in den Keimpflanzen der Dattel, sondern auch in denen der Gerste und
der weißen Lupine behauptet. Er prüfte, wie früher schon Brown und Morris, das
Verhalten von Auszügen dieser Keimpflanzen zu Gerstenkornschnitten, deren Stärke
durch Speichel aufgelöst worden war, und fand, daß in konzentrierter Lösung
die Zellwände bei einer Temperatur von 30" innerhalb 48 Stunden sich fast immer
ganz und gar auflösen. Die Sache verhält sich ähnlich bei Schnitten von den
Kotyledonen der weißen Lupine, nur geht die Auflösung hier viel langsamer vor sich.
Zugunsten der Annahme, daß es sich hier um ein von Diastase verschiedenes Enzym
handle, führt Newcombe folgende Tatsachen an.

Es zeigte sich, daß das Lupinen -Enzym die Zellmembranen entstärkter
Gerstenkörner rascher löste, viel später trat die Lösung ein im Gersten- , Dattel-
kotyledonen- und Dattelendosperm - Enzym. Wenn man aber denselben Lösungen
dünne stärkeführende Schnitte zufügt, so zeigt sich das Verhalten gegen Stärke
auffallend verschieden von ihrer Wirkung auf Membranen. Die Stärke löst sich
nämlich zuerst in Ger st en- Enzym, dann in Dattelkotyledonen-, Dattelendosperm-
und zuletzt im Lupinen-Enzym.

188

W. Biedermann,

Diese Verschiedenheit in der Einwirkung der Enzyme auf Stärke und auf Zell-
wandungen läßt sich noch schärfer ausdrücken. Wenn gleich dünne Schnitte von
dem Gerstenkorn-Endosperm zuerst in Chloroform oder Formalin getötet, dann in
Wasser gewaschen und zuletzt in gleich kleine Mengen (einige Tropfen) jeder der
vorhin genannten Fermentlösungen eingelegt und bei 30 — 35'' gehalten werden, so
sieht man folgendes:

Im Gerstenmalzauszug verschwinden Stärkekörner in 24 Stunden und Mem-
branen in etwa 48 Stunden ; die Mittellamellen aber lösen sich manchmal etwas später
auf. Im Lupinen-Auszug verschwinden die Membranen innerhalb 36 Stunden, die
Stärke aber löst sich erst sehr spät, nicht einmal innerhalb 30 Tagen. Im Dattel-
kotyledonenauszug lösen sich die Membranen in 24 Stunden auf, die Stärke ver-
schwindet erst in einigen Wochen, aber schneller als im Lupinen-Extrakt. Im
Dattelendospermauszug schmelzen die Membranen in ungefähr derselben Zeit wie
im Kotyledonenauszug, die Stärke aber löst sich bedeutend langsamer.

Um die Dauer der Perioden der Membrauauflösung in Zahlen der Stärke-
umwandlung auszudrücken, stellte Newcombe Lösungen her, die die gleich lösende
Kraft auf Stärke zeigten. Gleich großen Raummengen dieser 5 Enzymlösungen
werden gleich dünne stärkefreie Schnitte des Gerstenkornes ausgesetzt und die
Präparate in Chloroformdampf bei 31—35 " gehalten. Mikroskopisch wurde das Ver-
halten genau beobachtet. Die Reihenfolge für das Verschwinden der Innen- und
Mittellamelle war diese:

Es verschwand
die

Lupinenauszug
Stunden

Phönix-

Endosp.-Auszug

Stunden

Phönix-

Kotyl-Auszug

Stunden

Gerstenmalz-
auszug
Stunden

Innenlamelle in
Mittellamelle in

9
10-21

9
21—33

21

118

94—118
ca. 312

Da das Verhalten der verschiedenen Auszüge gegen Stärke und Cellulose
(Hemicellulosen) so verschieden ist, erscheint es als sehr unwahrscheinlich, daß das
stärkelösende und das celluloselösende Enzym ein und dasselbe ist. Die Unwahr-
scheinlichkeit, daß die Reservecellulose durch gewöhnliche Diastase (Amylase) aufge-
löst wird, ergibt sich auch aus dem Umstände, daß, wie E. Winterstein (247) zeigte,
selbst das viel leichter angreifbare Amyloid der Pflanzen {Trojxteolum) von
Diastase nicht verändert wird.

Ueber die intermediären Produkte bei der Hydrolyse der Re-
servecellulose sind sichere Kenntnisse nicht vorhanden. Es wurde von dextrin-
artigeu Körpern gesprochen, doch handelt es sich dabei nur um Vermutungen. Es
ist besonders zu betonen, daß freie Mannose oder Galaktose noch nie in keimenden,
Reservecellulose führenden Samen nachgewiesen wurde. Vielleicht erfolgt sehr früh
und rasch eine Umlagerung dieser Zuckerarten in Traubenzucker und Fruktose.
(Czapek.)

2. Cytase (Cellulase) bei Pilzen.

In weiter Verbreitung finden sich zellhautlösencle Enzyme auch
in verschiedenen Pilzen und Bakterien, und es bietet die myko-
logische Literatur zahlreiche Beispiele für Membrandurchbohrungen
durch Pilzfäden. Ein Pilz war es auch, bei dem es de Bary (13)
zum erstenmal gelang, eine „Cytase" direkt nachzuweisen. Es ist
dies die auf vielen Gartenpflanzen (besonders Rüben) parasitisch
lebende Sclerotinia Lihertiana {Feziza sclerotiorum). Wie es scheint,
sezerniert dieser die Rübenfäule verursachende Pilz in das befallene
Gewebe reichliche Mengen von Enzym, denn es läßt sich die cellulose-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 189

lösende Wirkung an dem Preßsaft kranker Rüben ohne weiteres nach-
weisen. DE Bary konnte das Sclerotinia-Enzym aus dem Glyzerin-
auszug befallener Möhren durch Alkohol fällen. Es hat die Eigen-
schaft, Zellwände zur Quellung zu bringen und speziell die Mittel-
lamelle zu lösen (vgl. Lafars Ilandb., Bd. 2, p. 353, daselbst auch
Abbildungen von Sclerotinia p. 354 und 355).

Später schilderte dann Ward (238) in seiner Arbeit „On a lily-
disease" alle Stadien der Durchbohrung von Lilienzwiebelschalen durch
eine Botrytis-Art und konnte auch hier ein analog wirkendes Ferment
extrahieren; ja es gelang ihm sogar, die Ausscheidung der das Ferment
enthaltenden Masse an den Hyphenspitzen direkt zu beobachten, indem
diese kleine Tröpfchen einer durchscheinenden, mehr oder weniger
zähen Flüssigkeit ausschwitzten, die eine große Zahl kleiner glänzender
Körnchen enthielt, wobei das Plasma der Hyphen außerordentlich reich
an Vakuolen wurde. Diese „Sekretion" dauerte einige Stunden, wobei
die Tröpfchen immer körniger wurden und eine gelbe Farbe annahmen.
Die Flüssigkeit scheint nach dem mikrochemischen Verhalten eiweiß-
haltig zu sein und stellt offenbar das enzymatisch wirkende Sekret dar.
Es scheint hauptsächlich die Berührung der Hyphen mit einem leben-
den Blatt den Reiz zu bilden, auf den hin die Absonderung beginnt.
„Der Pilz benutzt die Gegenwart von Nährstoffen der ihn berührenden
Substanz und bemüht sich, sich diese anzueignen. Wenn man zu
einer unter dem Mikroskop durchgeführten Kultur frische lösliche
Nährstoffe gibt, wenn das Mycel bereits begonnen hat, Stücke des
Pflanzengewebes durch Ausschwitzung jener Tropfen anzugreifen, so
hört die Bildung und Absonderung der letzteren sofort auf, und das
Mycel wächst und verzweigt sich auf Kosten des neu zugefügten Nähr-
materials. Wenn dieser Vorrat erschöpft ist, beginnt die Tropfen-
bildung aufs neue, und das Gewebe wird wieder angegriffen." (Green-

WlNDISCH, 98.)

Auch diese Cytase, die man durch Zerreiben des Mycels mit
Sand, Auspressen und Fällung mit Alkohol in unreinem Zustande
gewinnen kann, greift in erster Linie die Mittellamelle der Zellen an
und führt auf diese Weise zu einer Trennung der letzteren, wobei die
übrigen Schichten zunächst aufquellen und dann sich ebenfalls lösen.
Manabu Miyoshi (154) stellte eine große Zahl von Versuchen über
Membrandurchbohrung durch Pilzfäden an, indem er die zu prüfende
Haut auf einen Nährboden (Gelatine, Agar-Agar) legte und dann
Sporen entweder direkt auf die Haut oder auf eine darüberliegende
Schicht nährstoffarmer Gelatine aussäte, da sich gezeigt hatte, daß
die Pilzfäden (von Botrytis cinerea und PenicilUimi glauctim) immer
nur dann durch die Haut wachsen, wenn sich darunter ein nährstoff-
haltiges Substrat befindet. Ist das nicht der Fall, so schmiegen sich
die kümmerlich wachsenden Fäden zwar der Oberfläche an, dringen aber
nicht hindurch. Es kamen verschiedene Membranen zur Verwendung,
Kollodiumhäute, Epidermis von Zwiebelschalen, Pergamentpapier,
Hollundermark, Kork, Holz. Während sich an der Berührungsstelle
in vielen Fällen besondere Haftorgane entwickeln, sah Miyoshi, wie
vorher auch de Bary und Ward, die Hyphen (von Botrytis) eine
Zwiebelschalenepidermis mit den Spitzen durchbohren, sobald sie
mit der Haut in Berührung kamen. Ob es sich in allen diesen Fällen
um chemische Wirkungen handelt, erscheint mit Rücksicht auf noch
zu erwähnende neuere Versuche zweifelhaft. Von Monilia sitophila

190 W. Biedermann,

zeigte Went (243), daß sie leicht auf einem Nährboden wächst^
welcher als einzige C-Quelle Cellulose enthält (stärkefreies Filtrier-
papier). Wird der Pilz auf Arachis-^Simen gezogen, so kann man
sehen, wie die Zellhäute in allen Richtungen von den Pilzhyphen
durchwachsen und so die Zellen voneinander gelöst werden. Re-
duzierenden Zucker konnte Went in den Cellulosenährlösungen ent-
weder gar nicht oder nur in Spuren finden, offenbar wird er von dem
Pilze sehr rasch verbraucht. Um ähnliche Vorgänge dürfte es sich
vielfach auch bei dem Eindringen von Amöben und Bakterien
in das Innere von Organismen handeln. Auch hier wird das Ein-
dringen wahrscheinlich durch die chemischen Wirkungen der Parasiten
(extracellulare Verdauung) ermöglicht (Miyoshi). In der Regel
kommen aber auch mechanische Druckwirkungen sehr wesentlich
mit in Betracht. Newcombe hat ein celluloselösendes Enzym aus
Aspergillus oryzae durch Extraktion gewonnen, welches gewisse Cellu-
losearten löst (Membranen entstärkter Gerstenkornschnitte).

Schellenberg (206) hat neuerdings die Frage untersucht, wie
sich die Pilze gegen die verschiedenen Formen der Cellulose verhalten.
Die Versuche wurden mit Reinkulturen von verschiedenen Mucor-
arten {Mucor racemosus, globosus, neglecfus, piriformis^ Ehisopus nigri-
cans^ Thamnidium elegans, Penicillium, Sclerotinia fructigena und cinerea,
Botrytis vulgaris^ Nectria cinnabarina u. a.) angestellt.

Als reine Cellulose wurde hauptsächlich Baumwolle und Flachs-
fasern benutzt. Um eventuell vorhandene geringe Mengen von Hemi-
cellulosen zu entfernen , wurden die Präparate vor dem Versuch
2 Stunden lang mit 3-proz. H2SO4 ausgekocht und dann ausgewaschen.
Für die Untersuchung der Hemicellulosen kamen ausschließlich solche
Objekte in Betracht, die in chemischer Hinsicht gut bekannt sind:
Kotyledonen von Lupinus, Impatiens, Cyclamen und Tropaeolum,
Endosperm von Phoenix und junge Keimpflanzen von Molinia coerulea.

Das Pilzmycel wurde in kleinen Flocken auf die Schnitte gebracht
und deren Veränderung während der weiteren Entwicklung des Pilzes
mikroskopisch verfolgt.

Als wichtigstes Resultat ergab sich, daß die Pilze den verschiedenen
Cellulosearten gegenüber ein sehr verschiedenes Verhalten zeigen. So
vermochte z. B. Mucor racemosus nur die Hemicellulose von Molinia
coerulea aufzulösen ; sowohl die reine Cellulose wie die Hemicellulose
der übrigen Versuchsobjekte ließ er völlig intakt. Schellenberg
schließt hieraus, daß Mucor racemosus besonders auf die Lösung der
Hemicellulose der Gräser „eingerichtet" sei, was auch aus seinem Vor-
kommen in der Natur auf faulendem Stroh, Mist etc. erklären würde.

Von den übrigen Pilzen lösten Mucor neglectus, piriformis und
RJiizopus nigricans die Hemicellulose der Lupin ensamen. Tricho-
terium roseum besitzt ein starkes Lösuugsvermögen für die Hemi-
cellulose der Dattelkerne. Penicillium glaucum löst aus den amyloid-
haltigen Membranen des Endosperms von Impatiens, Cyclamen und
Tropaeolum das Amyloid heraus, die Grundmasse der Membran da-
gegen läßt er ungelöst zurück.

Aus der Unfähigkeit eines Pilzes, eine bestimmte Form der
Cellulose zu lösen, schließt Schellenberg erstlich, daß der Pilz
das zur Lösung erforderliche Enzym nicht zu erzeugen vermag, und
zweitens, daß es verschiedene celluloselösende Enzyme gibt. Er

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 191

sieht sich daher genötigt, für die Lösung der von ihm benutzten
Heniicellulosen wenigstens 4 verschiedene „Cytasen" anzunehmen
(Molinia- CyiSise, Lupinus- Cyt-dse, Phoenix- CytSise und Im-
patiens- CyiBise). Von diesen 4 Cytasen ist das Enzym, das reine
CelluUise zu lösen vermag (Cellulase) und, wie wir gleich sehen werden,
in zahlreichen, das Holz der Bäume zerstörenden Pilzen entsteht, wohl
zu unterscheiden.

Vor den Angriffen von Pilzen sind nun auch verholzte pflanz-
liche Zellmembranen keineswegs geschützt, und es sind die betreffenden
Vorgänge von um so größerem Interesse, als ja auch zahlreiche Tiere
bekannt sind, welche im Holze und vom Holze leben und demnach
wohl über Mittel verfügen müssen, die Bestandteile desselben der
Assimilation zugänglich zu machen. Als Nährstoffe kommen, abgesehen
von dem ins Holz geleiteten Wasser mit seinen gelösten anorganischen
(Nährsalze) und organischen Bestandteilen (Zucker), vor allem die
Wandsubstanzen der Zellen (Cellulose und die „inkrustierenden"
Ligninsubstanzen [Hadromal Czapeks]), sowie eventuell der Zell-
inhalt (Stärke, Zucker, Fett, Gerbstoff) in Betracht, Stickstoff dürfte
in geringen Mengen in Form von Plasmaresten auch noch in ab-
gestorbenen Holzzellen sich finden, dagegen reichlich in gewissen
Partien frischen Holzes (Markstrahlen im Tannenholz, Strang- und
Strahlenparenchym bei Laubhölzern). „Da die betreffenden Zellen im
Sommer reich an Zucker sind, bietet im Sommer gefälltes Laubholz
(z. B. Buche) ein vorzügliches Nährmittel für die verschiedensten Pilze,
die zunächst in die Markstrahlen eindringen und sich dann weiter
verbreiten." (Holzzerstörende Pilze in Lafars Handb. d. techn. Myk.,
Bd. 3, p. 289.) Unter allen Umständen aber müssen dieselben, um
zu diesen Nährstoffen zu gelangen, die Zellmembranen durchbohren.
Diese dürfte am schwierigsten im toten sogenannten Kernholz er-
folgen, welches oft mit schwer ausnützbaren Stoffen (Harzen, Gummi
etc.) imprägniert ist und daher nicht nur gegen Pilze, sondern auch
gegen Insekten widerstandsfähiger ist als das Splintholz; gleich-
wohl bewohnen gewisse Pilze gerade das erstere mit Vorliebe (be-
sonders manche Polyporus- Arten.)

Die meisten holzzersetzenden Pilze gehören zu der Gruppe der
Hymenomyceten und sind es vor allem Polyporeen {Meruliiis
lacrimans, der bekannte „Hausschwamm", und Polpporus-Arten, sowie
Daedalea quercma), sowie Agaricineen (A. melleus und adiposus,
LenBÜes ahieÜna und sepiaria, Schisophyllum alneum). Im übrigen
ist es bekannt, daß nicht nur die obligat Holz bewohnenden Pilze,
sondern auch Schimmelpilze, auf Holz kultiviert, in ähnlicher
Weise zerstörend auf die Membranen der Zellen wirken. Miyoshi
sah Penicillium und Botrytis die Tüpfel von Fichtenholztracheiden
durchbohren und Marshall Ward berichtet dasselbe von Peni-
cillium glaucum.

Nach Hartig (114a), dem wir sehr eingehende Untersuchungen über
die Einwirkung von Pilzen auf Holz verdanken, kann man aus den
Zersetzungserscheinungen unmittelbar auf die Art des sie verursachen-
den Pilzes schließen, und zwar ganz unabhängig von der Art des
Holzes. Vielfach wird nicht die ganze Holzmasse gleichmäßig von
dem wuchernden Mycel zerstört, sondern inselweise, und es
markieren sich dann die betreffenden Stellen durch ihre weiße Farbe
und in chemischer Hinsicht durch das Vorhandensein reiner Cellu-

192 W. Biedermann,

lose. In anderen Fällen tritt eine völlige Zerstörung des Holzes
bis auf den Celluloserest an großen Holzstückeu gleichmäßig auf.
Von manchen Pilzen wird schließlich auch die Cellulose aufgelöst, so
daß Hohlräume im Holze entstehen. Rumbold (196) hat ganz neuer-
dings die Veränderungen, welche das Mycelium von Agaricus adiposus
am Weißtannenholz bewirkt, genauer untersucht. Das von Natur
weiße Tannenholz wird dabei gelb, weich und brüchig, so daß man
es leicht mit dem Fingernagel zerteilen kann. Auf dem Holze ent-
stehen hier und da rötlichbraune Flecken, die sich von den Löchern
der Zellwand aus, welche von den Pilzen gebildet sind, verbreiten. Es
scheinen Oxydationswirkungen dabei im Spiele zu sein, da nur solche
Holzstellen die Verfärbung zeigen, welche der Luft ausgesetzt sind.
Mit Chlorzinkjod wurden die braunen Flecken rosarot, doch nie violett,
so daß reine Cellulose nicht vorliegt. Mikroskopisch ist das Bild der
Holzzersetzung in diesem Falle folgendes: „Zuerst treten sehr feine
Pilzfäden auf und verursachen eine Menge feiner Bohrlöcher, die oft
in Gruppen angeordnet sind, so daß an diesen Stellen die Zellwand
siebartig durchlöchert ist. Schließlich erweitern sich die Bohrlöcher
und fließen zusammen ; es entstehen so größere Löcher und schließ-
lich im Querschnitt linsenförmige Lücken, die von den Mycelsträngen
aufgefüllt werden. Eine andere Art der Auflösung geht von den Hof-
tüpfeln aus. Auf der Tüpfelwand entstehen kleine Löcher, die sich
erweitern, bis die ganzen Tüpfel und von diesen aus auch andere
Teile der Zellwand verschwinden. Mit Jod und H2SO4 gibt ein
Schnitt durch solches Holz keine Cellulosereaktion, dagegen in allen
Teilen eine entschiedene Ligninreaktion mit Phloroglucin und HCl,
sowie mit schwefelsaurem Anilin. Es scheint demnach die Zerstörung
der Zellwand in der Weise vor sich zugehen, daß sie sich in ihren
drei Lamellen gleichmäßig und ohne chemische Veränderung auflöst".
(Rumbold.)

In ähnlicher Weise scheint auch der als Holzzerstörer besonders
gefürchtete Hausschwamm {Merulius lacrimans) einzuwirken. Auch
hier legen sich die Hyphen an die Zellen und durchbohren deren
Wände, um sich dann im Innern kräftig zu entwickeln, ohne jedoch
die „inkrustierenden Substanzen" zu zerstören und Cellulose frei zu
machen. Es bleibt eine braune zerreibliche Masse übrig, welche
noch die üblichen Holzreaktionen gibt. Wesentlich anders verläuft
der Prozeß bei anderen Pilzen. Trametes pini löst nach Hartig (114a)
zunächst die stark verholzten Membranen auf, so daß die wenig ver-
holzte tertiäre Membran sich am längsten erhält. Der Vorgang er-
innert an den bei der Behandlung des Holzes mit ScHULTZEschem
Mazerationsgemisch. Fig. 5 zeigt bei a den normalen Zustand der
Zellwand. Man sieht drei verholzte Wandschichten und eine deutliche
Schichtung der sekundären Membran. Die Auflösung der inkrustieren-
den Substanzen hat in (b) zunächst die Spaltung der primären, für
gewöhnlich einfach erscheinenden Hautschicht in zwei Lamellen zur
Folge, so daß die Elementarorgane auseinander fallen. Schon auf
der rechten Seite der Zelle (6) besteht die Wand nur noch aus Cellu-
lose. Bei (e) verchwindet zunächst die primäre Hautschicht. Dann
folgt nach (/) hin die Auflösung auch der sekundären und tertiären
Schicht, in der endlich die Aschenbestandteile „als feine Körnchen
hervortreten" (Fig. 6 b). Eine andere Gruppe von Pilzen greift zu-
erst und am meisten die cellulosereiche, wenig verholzte tertiäre

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 193

Membran an, in älinlicher Weise, wie es bei Behandlung mit konzen-
trierter Schwefelsäure geschieht {Folijporus vaporarius, P. Schweinitm,
P. sulphureus).

Fig. 5. Querschnitt durcli Kiefernliolztracheiden in der
Auflösung durch das Enzym von Trarnetes Pini. — Vergr. 100.
Nach R. Hartig.

Fig. 6. Tracheide von Pinus sylvestris, durch Trarnetes
Pini zerstört. Die primäre Zellwand ist bis zu a a völlig auf-
gelöst. Die sekundäre und tertiäre Wandschicht ist im unteren
Teile nur noch aus Cellulose bestehend, in welcher die Kalk-
körnchen deutlich erkennbar werden b. Pilzfäden c durch-
bohren die Wände und hinterlassen Löcher d und e. — Nach
R. Hartig.

Ueber die Enzyme, welche bei den geschilderten Veränderungen
des Holzes wirksam sind, sind wir wenigstens teilweise durch Unter-
suchungen von KoHNSTAMM uud Czapek (57, p. 293) unterrichtet.

Der letztere hatte beobachtet, daß sich aus Holz, welches von
MeruUus lacrymans zerstört war, große Mengen „Hadromal" (der
von Czapek isolierte Träger der „Ligninreaktionen") direkt mit Alkohol
oder Benzol extrahieren lassen, was sonst nicht der Fall ist. Er schloß
daraus auf eine chemische Wirkung des Pilzes auf das Holz, wie
«ine solche schon Hartig festgestellt hat. Er fand, daß in manchen
Fällen die Stärkekörner im Holze von den Pilzen später als die Zell-
membranen angegriffen werden, W'ährend Ward (238) für Penicillium
in frischem Holze das Gegenteil beobachtete.

Das „Hadromal" ist in den Holzzellen nach Czapek in äther-
artiger Bindung mit Cellulose enthalten. Da nun, wie schon Hartig
wußte, um alle von Hyphen durchwucherte Stellen des Holzes eine
Blaufärbung mit Chlorzinkjodlösung eintritt, so liegt es nahe,
an eine Spaltung jener Verbindung der Cellulose zu denken, wobei
diese letztere frei und direkt nachweisbar wird, während andererseits
Hadromal sich extrahieren läßt. Die Cellulose wird dann weiterhin
enzymatisch gespalten und als Nährstoff von den Pilzen verarbeitet.

Czapek gelang es nun auch, aus Holz, welches reichlich von
Herulius lacrymans oder Pleurotus indmonnrius durchwuchert war,
durch Zerreiben mit Schmirgel und Auspressen einen Saft zu gewinnen,
welcher in ganz analoger Weise auf Holz einwirkt, wie die lebenden
Pilze.

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1.

13

194 W. Biedermann,

Zu Proben von 1 — 2 ccm Preßsaft wurde eine Messerspitze mit Alkohol aus
gekochter Holzfeile zugesetzt und mit Chloroform bei 28" stehen gelassen. Von
Zeit zu Zeit wurde eine Probe mit Alkohol extrahiert und mit dem Extrakt die
HCl-Phloroglucinprobe angestellt. Nach 8 Tagen fiel sie schwach, nach 14 Tagen
ziemlich stark positiv aus, während das Holz sich mit Chlorzinkjod sofort violett
färbte. Dabei liefert es aber auch noch Eotfärbung mit Phloroglucin-Salzsäure
zeigt also ganz dieselben Veränderungen, wie sie das Holz durch die Pilzhyphen
selbst erleidet. Das Extrakt verliert seine Wirkung vollkommen durch Kochen.
Durch Alkohol läßt sich als weißer wasserlöslicher Niederschlag eine Substanz fällen,
welcher die beschriebene Wirkung auf Holz ebenfalls zukommt. „Es ist somit an-
zunehmen, daß es sich um ein Enzym handelt, welches von den Hyphen der holz-
bewohnenden Pilze ausgeschieden wird und die Eigenschaft hat, die ätherartige Ha-
dromal-Celluloseverbindung zu spalten."

Wie die neueren Befunde Rumbolds (196) zeigen, scheint jes
nicht in allen Fällen zu einem Freiwerden von Cellulose zu kommen
und der Prozeß der Holzzerstörung demnach nicht immer in gleicher
Weise zu verlaufen.

Neben dieser „Hadromase" produzieren die holzzerstörenden
Pilze auch noch ein celluloselösendes Enzym (Cytase), sowie in
vielen Fällen Amylase.

A. H. R. Buller (41) hat im Wasserextrakt von Pohjporus squamosus,
einem Baumpilz, der außerordentlich große Fruchtkörper bildet, nicht
weniger als 8 oder 9 Enzyme nachweisen können. Die Untersuchung
des von dem Pilze zerstörten Ahornholzes führt zu dem Schlüsse,
daß das Mycel Cytase und möglicherweise auch Hadromase produziert.

3. Celluioselösung durch Bakterien.

Eine außerordentlich bedeutsame Rolle spielen bei der Zerstörung
von Zellwand-Kohlehydraten auch Bakterien, und es sind diese
Vorgänge auch bei der Auswertung pflanzlicher Nahrungsmittel durch
Tiere von größter Bedeutung, ja man darf vielleicht sagen, daß hier
die Ernährung ohne die Mitwirkung von Bakterien in vielen Fällen
ganz unmöglich wäre. Nicht minder ist das „Vermodern" von
Pflanzenteilen und die Humusbildung an das Vorhandensein derselben
geknüpft. Sie sind es daher, die den C der Cellulose wieder in
Freiheit setzen und es so verhindern, daß derselbe nutzlos dem Kreis-
lauf der Elemente entzogen wird.

Nachdem schon 1850 Mitscheklich an in Wasser faulenden Kartoffeln eine
Lösung der Zellmembranen beobachtet hatte, bezog zuerst van Tighem die Fähig-
keit der Cellulosezersetzung mit Bildung von Buttersäure, Kohlensäure und Wasser-
stoff auf Bakterien aus der Gruppe der Erreger der Buttersäuregärung (Amylobacfer),
und zwar lediglich auf Grund von Mazerationsversuchen pflanzlicher Gewebe.
Während alle jugendlichen Zellmembranen glatt gelöst wurden, fand er das Par-
enchym älterer Gewebe, sowie auch Bastfasern (die, im modernen Sinne gesprochen,
aus typischer „Cellulose" bestehen), desgleichen verkorkte und verholzte Zellen
widerstandsfähig gegen das „Ferment der Cellulose", wie er jene Bakterien
nannte. In der Folge wurden eine ganze Eeihe verschiedener Bakterienformen
speziell bei der Naßfäule der Kartoffeln für beteiligt gehalten, ohne daß es gelang,
Klarheit in die ganze Angelegenheit zu bringen.

Nach Reinke und Berthold (190) „beginnt die Fäule immer an kleinen
Wundstellen ; man sieht die Zellen voneinander sich trennen und ihre Zwischenräume
mit einer bakterienreichen Flüssigkeit sich füllen. Bald werden dann Teile

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 195

der Zellwand gelöst, man sieht die Bakterien im Innern der Zellen. In kurzer
Frist werden die Wände der Parenchymzellen nach voraufgegangener starker Auf-
quellung vollständig resorbiert, und die noch erhaltenen Stärkekörner schwimmen in
einer weißlich- bis ockergelben, dicht von Bakterien erfüllten Jauche von penetrantem,
an Buttersäure erinnerndem Geruch. Bei weiterem Fortschreiten der Zersetzung
werden dann auch die Stärkekörner korrodiert und aufgelöst."

Zurzeit darf es als sicher gelten, daß es Bakterien gibt, welche
schon frische Kartoffeln anzugreifen imstande sind, während andere
ihr Zerstörungswerk nur an schon vorher geschädigten Knollen zu
vollenden vermögen.

Nachdem schon van Senus (224a) darauf hingewiesen hatte, daß gewisse
anaerobe Bakterien die Substanz der Mittellamelle primär angreifen und unter Bil-
dung von COg, CH^, H2, Buttersäure, Essigsäure, Spuren höhere Fettsäuren, Al-
kohol und Aldehyd, zersetzen (vergären), wurde dies namentlich durch die Unter-
suchungen von Appel (Lafars Handb., Bd. 2, p. 360) sichergestellt, welcher zeigte,
daß diese Wirkung durch einen von den Bakterien ausgeschiedenen Stoff hervor-
gerufen wird. Es gelang ihm, durch AusfäUen mit Alkohol, wie auch durch Ex-
traktion mit Glyzerin einen Körper zu erhalten , der auch ohne Vorhandensein
der Bakterien die Mittellamelle auflöst. „Dieser Prozeß geht so schnell vor sich,
daß er sich an Schnitten unter dem Mikroskop (1. c. p. 352, Fig. 26) in wenig
Stunden verfolgen läßt und große Mengen von gesundem Kartoffelgewebe in eine
breiige Masse überzuführen vermag". Frank hatte bereits die Zerstöi'ung gesunder
Kartoffeln auf einen Micrococcus {M. phyfojMhorus) zurückgeführt, der wahr-
scheinlich mit Appels Bacillus phytojMhorus identisch ist. Außerdem kommen
noch eine ganze Anzahl anderer Bakterien für die gleiche Wirkung in Betracht
(Bae. ccmlivorus Prillieux und Delacroix, Bac. atroaepticiis vAN Hall, Bac.
solanisaprus Harrison, unter Umständen auch Baet, eoh commime, Bac. fluores-
cens putidus, Bac. fluorescens liquefaciens., Bac. mesentericiis).

Von großer Bedeutung für die Tierphysiologie sind die eigent-
lichen, durch Bakterien veranlaßten Cellulosegärungen , . die
sich nicht nur überall dort vollziehen, wo tote Pflanzenreste (wie z. B.
im Schlamm) sich unter Bedingungen finden, die dem Wachsen der be-
treffenden Bakterien günstig sind, sondern auch im Magen-Darmkanal
vieler Tiere.

Auf die Möglichkeit, daß es sich im Darm der pflanzenfressenden
Säugetiere um eine bakterielle Cellulosegärung handelt, hat zu-
erst Popoff (182) hingewiesen, indem er auf die Aehnlichkeit der
Zusammensetzung der aus Kloakenschlamm sich entwickelnden Gase
und jenen aufmerksam machte, welche sich im Darmkanal bilden, und
speziell die Ansicht aussprach, daß das Sumpfgas (CH4) in beiden
Fällen auf dieselbe Quelle, d. h. die Zersetzung der Cellulose zurück-
zuführen sei. Die Versuche von Popoff, welche unter anderem er-
geben hatten, daß schwedisches Filtrierpapier in mit Kloakenschlamm
geimpftem Wasser sich allmählich unter dem Einfluß von Bakterien
zersetzt, wobei CO,., CHi und H entsteht, erfuhren Bestätigung durch
spätere Arbeiten von Tappeiner (228) und besonders von Hoppe-
Seyler (119). Der erstere verwendete Papier und Watte in
Nährlösungen, die an N-haltigen Substanzen reich waren (Fleisch-
extrakt, Asparagin und dgl.). Die Impfung wurde mit einem
kleinen Stückchen des ersten Magens von Wiederkäuern ausgeführt.
Es trat eine äußerst lebhafte Gärung unter leichlicher Gasbildung
ein, wobei zugleich organische Säuren (Essigsäure, Isobuttersäure)

13*

196 W. Biedermann,

entstanden. Je nach den Versuchsbedingungen kam es bald zur
Entwicklung von CH4, bald entstand H. Bisweilen verlief die
„Methangärung" der Cellulose gleichzeitig neben der „Wasser-
stoffgärung" in demselben Kolben.

Hoppe-Seylers Untersuchungen beziehen sich bloß auf die erstere. Bei einem
4 Jahre hindurch fortgesetzten Versuch, wobei 25,773 Gramm reines Filtrierpapier
in 700 ccm Wasser mit etwas Kloakenschlamm in einem luftdicht verschlossenen
Kolben gärten, wurden 15 g Cellulose zersetzt unter Bildung von 3281 ccm CO2
und 2571 ccm CH^. In der Lösung fanden sich nur Spuren löslicher organischer
Stoffe, und auch der Bodensatz enthielt neben Resten von Papier und Schlamm
nichts von anderen organischen Stoffen. Da demnach als die einzigen wesentlichen
Produkte der Umwandlung der Cellulose nur die beiden genannten Gase gefunden
wurden, und zwar in nahezu gleichem Volumen, so hielt es Hoppe-Seyler für
wahrscheinhch, „daß die Cellulose unter Aufnahme von einem Molekül H^O für
CgH^gOg in ein zuckerartiges Kohlehydrat übergeht, welches mit oder ohne Bildung
weiterer Zwischenprodukte zu gleichem Volumen CO2 und CH^ zerfällt". Auf die
Entstehung eines derartigen Körpers schließt Hoppe-Seyler aus dem Umstände
daß die gärende Flüssigkeit bei Alkalizusatz etwas Kupferoxydhydrat löste, aber
beim Sieden nicht reduzierte. Die erste Phase des ganzen Vorganges ließe sich demnach
durch die Gleichung: CgHjgOg + H^O ^ CgO^jOg ausdrücken, während die zweite
Phase der Gleichung: CgHjgOg = 3 COj + 3 CH^ entspräche. Ueber die Natur
der Erreger • der Cellulosegärung äußert sich Hoppe-Seyler nur sehr flüchtig,
indem er die Wirkung auf den AmyJobacter van Tieghems bezieht.

Im Jahre 1890 beobachtete van Senus (224a) unter dem Mikroskop die Verände-
rungen, welche Watte, sowie Schnitte pflanzlicher Gewebe unter dem Einfluß von Mi-
kroben aus Flußschlamm erfahren. Die Fasern der in Fleischbrühe gebrachten Watte
bedeckten sich mit Schleim, welcher Bakterien einschloß, und lösten sich allmählich
in ihm auf. An Schnitten von Kartoffeln, Bohnen und anderen Pflanzen wurde
Zerstörung der ZeUhüUen wahrgenommen. Er war der Meinung, daß zwei ver-
schiedene in Symbiose lebende Bakterien an dem Vorgang beteiligt seien. Die eine
von ihm als Bac. amtjlobacter bezeichnet, bildet kleine Stäbchen, welche sich unter
Umständen mit Jod bläuen. Erst bei dem Hinzukommen einer zweiten noch kleineren
Art, die aus dem Kaninchendarm isoliert werden konnte, soll Cellulosegärung
möglich werden. Es wird dann augeblich ein Enzym ausgeschieden, welches
Cellulose zu lösen vermag, van Senus versuchte auch dasselbe aus solchen Gär-
flüssigkeiten durch Alkohol abzuscheiden, und prüfte seine Wirksamkeit in alkali-
scher Lösung an Bohnenschnitten.

Auch bei der Zersetzung des Mistes, der ja der Hauptsache nach aus
Cellulose besteht, spielen sich ganz analoge Gärungsvorgänge mit reichlicher Ent-
wicklung von Methan ab, wie im Kloakenschlamm.

Alle bisher angeführten Arbeiten liefern bezüglich der Frage nach
der Natur der die anaerobe Cellulosegärung verursachenden Mikro-
organismen keinen hinreichend sicheren Aufschluß. Diesen haben
erst die Untersuchungen von W, Omeliansky (172) gebracht, die sich
fast ausschließlich auf möglichst reine typische Cellulose (Glukose-
Cellulose) in Form von schwedischem Filtrierpapier beziehen. Als
Nährlösung diente Wasser, welches im Liter:

1 g Kaliumphosphat,

0,5 „ Magnesiumsulfat,

1 ,, Schwefel- oder phosphorsaures Ammoniak,

Spur NaCl
unter Zusatz von Kreide enthielt. Zur Impfung der Mischung diente
Pferdemist oder Flußschlamm. Nach mehreren Tagen machen sich

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 197

dann an den in dem ganz gefüllten Kolben befindlichen Papier-
streifen Flecken bemerkbar, welche die Stellen markieren, an denen
später Löcher entstehen, deren Größe und Veiteilung sehr verschieden
sein kann. Doch kann diese Erscheinung auch fehlen; „das Papier
verwelkt dann gleichsam plötzlich in seiner ganzen Masse auf dem
Boden des Kolbens". Die ursprüngliche weiße Farbe ändert sich all-
mählich in eine gelbbräunliche, wobei sich ein Geruch nach faulem
Käse entwickelt.

Besonders wichtig ist der Nachweis, daß es z w e i verschiedene
Formen von Vergärung der Cellulose gibt, die H-und die
CH^- Gärung. Bei der ersteren entstehen wechselnde Mengen CO,,
H..,, Essigsäure, Buttersäure, Valeriansäure und Spuren von Ameisen-
säure, bei der Methangärung dagegen wird — neben CO2 viel Essig-
säure und w^enig Buttersäure — Sumpfgas (CH4) gebildet. Omeliansky
fand, daß sich das Auftreten der einen oder der anderen durch äußere
Bedingungen, nämlich d u r c h E r h i t z e n d e r A u s s a a t bestimmen
läßt. „Nimmt man die Abimpfungen ohne vorhergehendes Erwärmen
vor, so setzt sich in der Regel in den folgenden Zuchten die Methan-
gärung fest. Wird dagegen bei einer der ersten Abimpfungen (am
besten schon bei der ersten) die Zucht vorher 15 Min. lang auf 75^
erhitzt, so sind hierdurch Bedingungen zur Entwicklung der H-Gärung
geschaffen". Die Ursache liegt in der verschieden langen Inkuba-
tionszeit der beiden Gärungserreger. „Impft mau mit einem Material,
welches Sporen der Mikroben beider Gärungen enthält, sei es Schlamm,
Mist, oder ein künstliches Gemenge, so entsteht zunächst die Methan-
gärung, deren Inkubationszeit kürzer ist, als die der H-Gärung. Er-
hitzt man nun eine solche einseitig entwickelte Zucht, so werden da-
durch die angekeimten oder auskeimenden Sporen des CH4-Bacillus
abgetötet, die noch ruhenden Sporen des H-Bacillus aber werden un-
geschädigt und entwicklungsfähig bleiben." (Omeliansky.)

Die Untersuchung mikroskopisch reiner Zuchten hat ergeben, daß
die beiden physiologisch differenten Bakterienformen morphologisch
einander ungemein ähnlich sind. In beiden Fällen handelt es sich
um äußerst dünne zarte Stäbchen, welche in keinem Stadium ihrer
Entwicklung sich mit Jod blau färben und daher das charakteristische
Merkmal von Amylobactcr vermissen lassen.

Für die H-Gärung der Cellulose stellte Omeliansky für einen
Versuch mit Papier folgende Bilanz auf:

Zum Versuch verwendete Cellulose 3,4743 g

Davon blieben unzersetzt 0,1272 „

13 Monate ) Berechnete Menge zersetzter Cellulose 8,3471 „

Bei der Zersetzung gebildete Fettsäuren 2,2402 ,,
Bei der Zersetzung gebildete Kohlensäure 0,i)722 „
Bei der Zersetzung gebildeter Wasserstoff 0,0138 ,,

Die Methangärung der Cellulose liefert als gasförmige Zersetzungs-
produkte neben viel CO., Methan:

Zum Versuch verwendete Cellulose 2,0815 g

Davon blieben unzersetzt 0,0750 „

Berechnete Menge zersetzter Cellulose 2,0065 „

Bei der Zersetzung gebildete Fettsäuren 1,0223 „
Bei der Zersetzung gebildete Kohlensäure 0,8678 „
Bei der Zersetzung gebildetes Methan 0,1372 ,

Im Vergleich zur Methangärung ist die H-Gärung der Cellulose
viel weniger energisch. „Im Laufe der ersten 3 Wochen schwankte
die H-Menge, welche von 1 g Papier ausgeschieden wurde, zwischen

41/2 Monate

198 W. Biedermann,

den Werten 0,014 und 0,058 ccm, d. h. die H-Entwicklung ging im
Mittel 2 — lOmal langsamer vor sich, als die Methangärung." Daß
auch in pflanzlichen Geweben die Cellulose leicht durch die Bakterien
angegriffen wird, zeigte Omeliansky an Leinstengeln, bei welchen,
wie Querschnitte deutlich zeigten, (Lafars HandlD., Bd. 3, p. 262,
Fig. 38 u. 39) die Bastfasern vollständig aufgelöst wurden.

Die von Omeliansky studierten Cellulosegärungen sind durch
streng anaerobe Bakterien verursacht. Doch gibt es, wie namentlich
VAN Iterson (124) gezeigt hat, auch aerobe nicht sporenbildende
Bakterien, welche die gleiche Wirkung ausüben. Dies gilt sowohl
von deuitrifi zierenden Bakterien, wie insbesondere auch von
einer braun gefärbten Bodenbakterie (Bac. ferrugmeus), die besonders
in Symbiose mit einem gelben Mikrococcus sehr kräftig abbauend
wirkt (vgl. Omeliansky in Lafars Handb., Bd. 3, p. 263).

Für die Erreger der Cellulosegärung ist es auffallend, daß sie
sich unmittelbar auf dem zu lösenden Substrat ansiedeln und daß
entsprechend den mikroskopischen Befunden nur in nächster Nähe
derselben die Lösung des Kohlehydrats erfolgt. Es ist demnach die
Annahme eines nur in sehr geringem Grade ausgeschiedenen
und wahrscheinlich sehr unbeständigen Enzymes gerechtfertigt.
(Fuhrmann).

c) Chitin und keratinlösende Enzyme.

An die cellulosezerstörenden Bakterien reihen sich Formen an,
welche das noch viel schwerer angreifbare Chitin durch ausge-
schiedene Enzyme zu lösen vermögen. Es ist lange bekannt, daß
viele auf Insekten, Würmern und anderen Tieren schmarotzenden
Pilze (Entomophthoraceen, Laboulbeniaceen) Chitin an-
greifen, und von Zopf ist schon vor längerer Zeit darauf aufmerksam
gemacht worden, daß dieselben offenbar ein chitinlösendes Enzym
ausscheiden, doch dient in diesen Fällen, soviel man bis jetzt weiß,
die Chitinzersetzung vorwiegend dem Zwecke, Chitinhäute anzubohren
und zu durchlöchern, um die wertvollen Nährstoffe des Körperinnern
dem Schmarotzer zugänglich zu machen, nicht aber das Chitin selbst
in Nährstoffe überzuführen. Dies letztere tut aber, wie Benecke (18)
zeigte, ein im Meerwasser vorkommendes Bakterium, der Bacillus
chitinivorus , sowie Bakterien der schwarzen Jauche des Tinten-
schwammes.

Er beimpfte Nährböden, die die nötigen Nährsalze und außerdem fein zer-
schnittenes Chitin, welches aus Crustaeeenpanzern dargestellt worden war, als C-
und N-Quelle enthielt. „Reines Chitin" verschaffte sich Benecke durch Eintragen
von Panzerstücken in bei 0" gesättigte Salzsäure und Eingießen dieser Lösung in
die 10-fache Menge kalten Wassers. Als Impfmaterial kam hauptsächlich faulendes
Copepoden-Plankton, fernerauch Diatomeen- und Peridineen-Plankton aus
der Kieler Föhrde zur Verwendung und zwar sowohl in Eohkulturen als auch in
Eeinkulturen.

Rohkulturen wurden mit einer l^/j-proz. NaCl-Lösung, die 0,03 Proz. KjHP04
und ebensoviel MgS04 nebst Chitin enthielt, angestellt. Nach etwa 3 Wochen waren
die erweichten Chitinstückchen mit dichten Zooglöen kleiner Spaltpilze und encys-
tierter Flagellaten bedeckt und erschienen noch später vollkommen gelöst. Nach
etwa 11 Wochen enthielt die Kulturflüssigkeit außer massenhaften Bakterien auch
zahlreiche chlorophyllführende Organismen (Chlamydomonaden und Diatomeen).

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 199

Um nun jene offenbar chitinzerstörenden Bakterien in Reinzucht zu gewinnen,
wurde Nähragar hergestellt, der außer fein zerriebenem Chitin dieselben 8al]»e ent-
hielt, wie die Rohkulture», von denen eine Spur ausgesät wurde. Bald umgibt sich
jedes Chitin bröckchen mit einem bräunlich gelben Hof, der in den Agar feine Aus-
strahlungen aussendet. Durch wiederholtes Abirapfen kleiner Chitinteile erhält man
schließlich Reinkulturen. Das Chitin überzieht sich mit den erwähnten Zooglöen
und kann sich allmählich ganz in eine solche verwandeln, so daß eine förmliche
Bakterien-Pseudomorphose entsteht. Die Stäbchen haben Geißeln von doppelter Kör-
perlänge und bilden keine Sporen.

Der Bacillus ist polyvor und gedeiht auch ohne Chitin mit anderen Nähr-
stoffen, z. B. Witte-Pepton, Trauben- oder Rohrzucker in Verbindung mit Nitraten,
weniger gut mit NHg-Salzen. Stärke und Cellulose werden n i c h t verarbeitet, wohl
aber Hornsubstanz (Keratin). Für den Bac. chitinivorus ist der Natrium-
gehalt des Nährsubstrates zur Chitinzersetzung durchaus erforderlich; doch kann
das NaCl durch Na.^SO^, ersetzt werden. Für chitinspaltende Bakterien, die nicht
an Meerwasser angepaßt sind, bildet, wie zu erwarten war, die Anwesenheit von
NaCl keine Bedingung der Entwicklung. Solche Bakterien finden sich nach Be-
kecke in der schwarzen Jauche, in welche alternde Hüte des Tintonschwammes
{Agaricns atramentarius) sich umwandeln (die Pilzmembran enthält, wie man weiß,
Ch,itin). Diese Bakterien, welche morphologisch durchaus dem Bac. cliitinovorus
gleichen, entwickelten sich sowohl in NaCl-haltigen, wie in NaCl-frcien, chitinhaltigen
Nährlösungen. Leider ist über die Art der Zersetzung des Chitins im gegebenen
Falle, sowie über das dabei ohne Zweifel wirksame Enzym bis jetzt nichts bekannt.

*C. Die fettspaltenden Enzyme (Lipasen) und ihre Rolle bei der
Verdauung und Resorption des Reservefettes der Pflanzen.

I. Bei höheren Pflanzen.

Eine nicht minder bedeutsame Rolle, als Stärke spielen als
C-reiche pflanzliche Reservestoffe auch die Fette, welche sich in
Samen teils allein, teils mit Stärke zusammen außerordentlich weit
verbreitet finden, um bei der Keimung wie diese gelöst zu werden,
worauf schon Mulder (163) in seinem Buche über die Chemie des
Bieres aufmerksam gemacht hat. Nach Naegeli bildet Fett bei etwa
7io aller Phanerogamen einen wesentlichen Bestandteil des Samennähr-
gewebes, und es mag dies damit zusammenhängen, daß bei Ab-
lagerung von Fett als Reservestoff in einem gegebenen Räume eine
größere Energiemenge (als Verbrennungswärme) untergebracht werden
kann, als bei Speicherung von Kohlehydraten. „Dies ist aber", wie
Pfeffer bemerkt", von Vorteil für Organe, die das nötige Ernährungs-
und Betriebsmaterial in möglichst kondensierter Form enthalten sollen.
Die hierdurch erzielte Reduktion des Volums ist wieder vorteilhaft
für die Samen, Sporen usw. die durch Wind verbreitet werden."
In der Regel findet sich das Fett in den betreffenden Si)eicherzellen
nicht wie bei tierischen Fettzellen in Form größerer oder kleinerer
Tropfen, sondern meist so fein verteilt im Plasma, daß man die
einzelnen Tröpfchen selbst bei starker Vergrößerung nicht zu er-
kennen vermag, vielleicht sogar zum Teil in wirklicher Lösung
(TscHiRCHs „Oelplasma"). In manchen Fällen treten die schwerer
schmelzbaren Fette im Innern der Zellen in kristalliiiischer Form
auf (Pfeffer, 179).

Zumeist handelt es sich bei den Reservefetten der Pflanzen im
Gegensatze zu denen der Tiere um Oele, ^die bei 15 — 20° C flüssig

200 W. Biedermann,

sind und vorwiegend aus den Glyzeriden der Oelsäure bestehen. Doch
fehlen, wie schon erwähnt, auch nicht Fette, welche bei der angegebenen
Temperatur fest sind, wie namentlich in den Samen tropischer Ge-
wächse. Als Konstituenten pflanzlicher Samenfette sind außer den
genannten noch eine große Reihe von Fettsäuren bekannt geworden,
von der Essigsäure angefangen bis zur Lignocerinsäure (C24
H4SO2), betreffs deren Vorkommen auf die Zusammenstellung in Cza-
peks Biochemie, Bd. 1, p. 106 if. verwiesen werden kann.

Seit langem ist es bekannt, daß das Fett aus fetthaltigen Samen
im Verlaufe der Keimung verschwindet (E. Mesnard, 159; J. Sachs,
197), wobei in den betreffenden Zellen Veränderungen hervortreten^
die im wesentlichen dadurch charakterisiert erscheinen, daß das Fett
mehr und mehr die Form einer Emulsion annimmt. Damit gehen
aber tiefer greifende chemische Umwandlungen Hand in
Hand, als deren Endprodukt in der jungen Pflanze Kohlehydrate
(Stärke und Zucker) auftreten, die dann weiterhin das Material bilden,
aus denen sich die Zellwände der jungen Pflanze aufbauen. Sachs
war der Meinung, daß es sich hier um eine direkte Umwandlung
von Fett in Stärke handle, doch kann es zurzeit keinem Zweifel unter-
worfen sein, daß dieser Umwandlung eine hydrolytische Spaltung
der Reservefette vorausgeht.

Auf chemischem Wege läßt sich ohne Schwierigkeit die im Ver-
lauf der Keimung ölführender Samen eintretende Verminderung des
Fettes nachweisen, die stets mit einer Vermehrung freier Fettsäuren
Hand in Hand geht. So sinkt nach Detmer (63) der Fettgehalt beim*
Hanf innerhalb 10 Tagen von 32,65 Gewichtsteilen des ruhenden
Samens auf 15,20 Gewichtsteile herab. Bei Ricinus fand Leclerc
DU Sablon eine Verminderung von 51,40 auf 3,08 innerhalb 3 Wochen.
Sehr deuthch tritt die Verminderung des Fettes im Verlauf der
Keimung in der Tabelle von Fleury hervor (Ergebnisse der
Physiologie, Bd. 3, Abt. I, p. 228).

Der Gehalt an Fettsäuren betrug nach Müntz im Aether-
extrakt ungekeimter Samen von Baphanus 10,17 Proz., er stieg nach
2 Tagen bei Keimung in diffusem Lichte auf 54,62 Proz., nach 4 Tagen
auf 95.06 Proz. Aehnlich verhielt es sich auch bei Mohnsamen.
20 g Mohnsamen enthielten:

vor der Keimung 8,915 g Aetherextrakt ; davon Fettsäure 10,93 Proz.
nach 2 Tagen 6,815 ,, „ „ „ 53,41 „

„ 4 „ 3,900 „ „ „ „ 96,92 „

Nach 5— 6-tägiger Keimung enthalten somit die Samen nur noch
ganz geringe Mengen Neutralfett. Die Fette nahmen hierbei einen
ranzigen, unangenehmen Geruch, bräunliche Farbe und eine viskose
Beschaffenheit an. Nach Czapek erscheint es fraglich, ob es sich
immer um eine so reichliche Anhäufung freier Fettsäuren handelt.
Auch die Ergebnisse der Untersuchungen von v. Fürth (90) lassen
in dieser Beziehung Zweifel aufkommen, indem er fand, „daß noch
in einem späten Stadium der Keimung erhebliche Mengen unzersetzten
Neutralfettes vorhanden sind, so daß eine totale Spaltung des
Keiinlingfettes in Fettsäuren und Glyzerin mindestens zweifelhaft er-
scheint und ein weiterer rascher Abbau der gebildeten Fettsäuren
wahrscheinlich wird". Bei reichlicher Hydrolyse von Fett wäre in
keimenden Oelsamen auch das Auftreten von Glyzerin zu erwarten
gewesen. Doch ist es bisher nicht gelungen, dasselbe nachzuweisen.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 201

indem es offenbar sehr rasch weiter verändert und verbraucht wird
(Czapek). Dagegen wurde bei Untersuchung zerquetschter Oelsamen
mehrfach Glyzerin gefunden, ebenso wie vielleicht die Bildung von
Glyzerin bei der Alkoholgärung durch Hefe auf eine Spaltung des in
den Zellen enthaltenen Fettes durch eine Lipase zu beziehen ist.

Liebig äußerte sich gelegentlich eines Versuches mit zerquetschten Oelfrüchten
folgendermaßen: „Die fremden Substanzen, welche die Fette begleiten, üben auf
diese dieselbe Wirkung aus, wie die Hefe auf zuckerhaltige Flüssigkeiten. Die Um-
wandlung betrifft die Zersetzung der Glyzerinverbindungen, dabei werden die Fett-
säuren und das Glyzeryloxyd frei, und letzteres scheidet sich ab, bald unverändert
— wie im Palmöl — bald nach weitergehenden Zersetzungen, wie bei den meisten
anderen Fetten."

Die ersten sorgfältigen quantitativen Versuche über diese Frage stammen von
PrxouzE (176a), welcher ölhaltige Samen zerquetschte und so das Oel in engen I^on-
takt mit den übrigen Zellbestandteilen brachte. Hiebei beobachtete er einen rapiden
Zerfall des Oels in Fettsäure und Glyzerin, der bis auf 80—90 Proz. des vorhandenen
Oels sich erstreckte. Aehnliche Versuche wurden dann erst ca. 35 Jahre später
ziemlich gleichzeitig, aber unabhängig voneinander von Grau und Sigmund wieder
aufgenommen.

Durch eine ganze Reihe von Untersuchungen darf es als er-
wiesen gelten, daß in Oelsamen ein Enzym (Lipase) vorkommt,
welches Fette hydrolytisch spaltet. Schützenberger (221) hat schon
1876 die bei der Keimung ölhaltiger Samen auftretenden Verände-
rungen der Fette mit der Wirkung des Pankreassaftes der Tiere in
Parallele gestellt. Er gibt an, daß beim Zerreiben von Oelsamen mit
Wasser eine Emulsion entsteht, worin alsbald Glyzerin und freie
Fettsäuren auftreten. „Beim Keimungsprozeß kommt das emulgierende
und verseifende Ferment bei Abwesenheit von Wasser mit dem Fett
in Berührung, welches dann wirklich verdaut und assi-
milierbar gemacht wird."

Green (98, 97) versuchte einen direkten Beweis für das Vorhan-
densein einer Lipase in keimenden Samen von Ricinus zu führen.
„Er ließ die Samen 5 Tage keimen, bis der Embryo eine beträchtliche
Größe erreicht hatte und die Wurzeln sich kräftig entwickelt hatten.
Das Endosperm war an der Stelle geschwollen und halb schleimig, wo
es mit den Kotyledonen in Berührung stand. Es wurde im Mörser mit
einer Lösung von 5 Proz. NaCl und 0,2 Proz. KCN zerkleinert. Nach
24 -stündigem Stehen wurde filtriert." Das schwach opaleszierende
Filtrat verursachte in einer dicken Ricinusölemulsion bei Hö" C schon
nach kurzer Zeit das Auftreten freier Fettsäuren, was durch Lackmus
sichtbar gemacht werden konnte. Connstein (53) konnte sich von
der Richtigkeit dieser Angaben nicht überzeugen und leugnet die Ex-
trahierbarkeit des Ferments durch Glyzerin, Salzlösungen etc. Greens
Beobachtungen zufolge sollte die Ricinus - hii^ase in neutraler oder
ganz schwach alkalischer Lösung am besten wirken, während neuer-
dings Connstein, Hoyer und Wartenberg (53), gerade im Gegen-
satz hierzu, die Lipasewirkung sehr abhängig fanden von
der Gegenwart einer gewissen Säuremenge.

Wurden z. B. 5 g Rictmts-Qsimen mit 10 g Wasser verrieben, so beobachtete
man anfangs nur eine ganz langsame und unbedeutende Fettspaltung; erst nach
mehreren Tagen, wenn die abgespaltene Säuremenge eine gewisse Höhe erreicht
hatte, setzt plötzlich „sprungweise" eine sehr erhebliche Spaltung ein:

202 W. Biedermann,

sofort 3 Proz.

nach 1 Tag 5 „

„ 2 Tagen 58 „

„ •"> ,, oo ,,

)) ■* >) yo ))

Diese intensive (Spaltung kann sofort erzielt werden, wenn man dem Samenbrei
eine geringe Menge Säure (besonders Essigsäure) zufügt. „Die fettspaltende Wirkung
des Bicmus-Üamens ist eine sehr erhebliche: Es gelingt durch Anwendung von
3 — 5 g entschältem Samen, bis 100 g Fett zu spalten, wenn die geeigneten Be-
dingungen innegehalten werden, wobei insbesondere auf die Anwesenheit einer ge-
nügenden Menge Wasser, das genügende Quantum Säure, eine geeignete Temperatur
und energische Mischung (Emulgieren) von Fett und Wasser zu achten ist" (CoNisr-
STEIX, 53).

Das Eicimis-Ferment wirkt nur auf die wirklichen Fette, d. h. auf
Glyzerinester der höheren Fettsäuren. Die Glyzerinester der niedrigen Fettsäuren
und solcher Ester, welche andere Alkohole als Glyzerin enthalten, werden nicht oder
nur spurweiae augegriffen.

Es scheint, daß an der enzymatischen Umsetzung der Reservestoffe (Eiweiß-
körper, Fette und Kohlehydrate) nicht nur die Endospermzellen, sondern auch der
Embryo aktiv beteiligt sind. Aus Versuchen von Diana Brüschi (38) ergibt sich,
daß die vom Embryo befreiten Bicinus-Endosiperme ruhender Samen zur Auto-
digestion unfähig sind, daß sie sich aber selbst entleeren, wenn sie von den Em-
bryonen getrennt worden sind, nachdem die Keimung begonnen hat. Es
scheint also, daß das Endosperm eines von dem Embryo mit dem Beginn der Ent-
wicklung ausgehenden Reizes bedarf, um die Selbstverdauung ausführen zu können.

Im ruhenden Samen {Ricinus) findet sich, wie Green angibt, das fettspaltende
Enzym nicht in wirksamer Form, sondern als „Zy mögen", welches aber durch
Behandlung mit verdünnter Säure bei 35° in wirksames Enzym übergeführt wird.
„Ein Auszug aus dem ruhenden Samen, der mit schwacher Salzlösung bereitet, dann
schwach angesäuert und warm gehalten wurde, veränderte sich ebenso. Zuerst ganz
unwirksam, entwickelte er allmählich das Enzym, gerade so wie das Pankreas bei
der gleichen Behandlung „Trypsin" entwickelt. Die gleiche Umwandlung findet auch
ohne Säure statt, wenn ein Auszug aus ruhenden Samen unter geeigneten antisep-
tischen Maßregeln einige Tage steht" (Green- Windisch, 98, p. 23). Besonders reich
an Lipase scheinen Euphorbiaceen- Samen und vor allem ChelidomumSia.men
zu sein.

Sigmund (vgl. 53) wies Lipase auch in den ruhenden und keimenden Samen von
Raps, Mohn, Hanf, Flachs und Mais nach. Er zerrieb die Samen mit Wasser
und bestimmte die freien Fettsäuren in der Emulsion. Immer zeigte sich beim Stehen
eine deutliche Zunahme der Säuremenge. Ueber die weiteren Schicksale der hydro-
lytischen Spaltungsprodukte und speziell der Fettsäuren ist zurzeit etwas Sicheres
nicht bekannt. Aus vergleichenden Analysen des Fettes gekeimter und ungekeimter
Samen zog Müntz den Schluß, daß die Fettsäuren während der Entwicklung der
jungen Pflanze immer mehr und mehr O aufnehmen, so daß die Vermutung einer
allmählichen Umwandlung hoher Fettsäuren in Oxysäuren nahezuliegen scheint.
Doch konnte O. v. Fürth (90) hierfür keine sicheren Anhaltspunkte gewinnen.
Ebensowenig fand er die Annahme bestätigt, daß ungesättigte Fettsäuren wäh-
rend der Keimung wesentlich leichter angegriffen werden als gesättigte. Auch ließ
sich ein schrittweiser Abbau der Fettsäuren zu kürzeren C - Ketten nicht sicher
konstatieren. Das einzige, was sich bei fortschreitender Keimung von Fettsamen
anatomisch und chemisch sicher nachweisen läßt, ist nur die Entstehung einer an-
sehnlichen Menge von Kohlehydraten (Stärke, "Rohr- und Traubenzucker), worauf,
wie schon erwähnt, Sachs zuerst hingewiesen hat (Czapek). Daß es sich dabei

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 203

■weder um einen direkten Uebergang, von Fett, noch wie Detmer (63) meinte, von
Fettsäuren in Kohlehydrat handelt, darf als sicher gelten.

2. Bei Bakterien und Pilzen.

Seit langem ist bekannt, daß Fette im Erdboden im allgemeinen
einer raschen Zersetzung verfallen und es kann nicht bezweifelt werden,
daß Bodenbakterien dabei eine wesentliche Rolle spielen (Rubner, 194).
RuBNER erzielte mit einem eigentümlichen, von ihm aus Erde ge-
züchteten Bakterium, freilich erst nach sehr langer Zeit (1 Jahr)
außerordentlich hohe Werte der Fettspaltung (bis 92 Proz.) Noutra-
lisierung der gebildeten Fettsäuren durch Basen (Kalk) scheint für
eine energische Wirkung der lipoly tischen Bakterien wesentlich zu sein.
Namentlich unter den pathogenen Bakterien gibt es eine große
Anzahl, welche Fette hydrolytisch zu spalten imstande sind, ja es
wurde sogar behauptet, daß alle fettspaltenden Bakterien pathogene
Eigenschaften besitzen (Sommaruga, 226a).

In Gelatine suspendiertes Fett wird nach Sommaruga vom Vibrio ' cholerae,
V. Finkler-Prior, V. Metschnikoivi, Bac. tyiihi, Bac. Ribbert, Bae. j^yooyaneus und
Microcoecus tetraffonus zerlegt. Auch der Bac. fluorescens liquefaciens, sowie Prodi-
giosus sollen in gleicher Weise sehr energisch wirken (Jensen, 126). Zugunsten der
Annahme, daß die Bakterien ein fettspaltendes, extracellular wirkendes Enzym ab-
sondern, scheinen Versuche von Eijkman (72) zu sprechen, der den Boden einer
Petri - Schale mit einer dünnen Schicht von Rindertalg überzog, auf welche
dann flüssiges Agar ausgegossen und mit Bakterien beimpft wurde. Der Talg
wurde stellenweise weißhch getrübt und erwies sich dort verseift, was Eijkman
auf Lipasen bezieht, die in die Agarmasse hineindiffundierten. Nach diesem Ver-
fahren erwiesen sich Bac. pyocyaneus, Bac. fluorescens, prodigiosus, indicus, ruber
und Staphylococcus pyoge^ies aureus als fettspaltend. Schreiber (212), welcher
fettspaltende Bakterien in Massenkulturen in Peptonwasser züchtete, welche dann
mit Thymol desinfiziert wurden, konnte bei solchen keine spaltende Wirkung auf
Mandelöl nachweisen, doch ist damit natürlich keineswegs ein Beweis gegen den
enzymatischen Charakter bakterieller Fettspaltungen geliefert, da es ja voraussichtlich
auch Lipasen gibt, welche nicht oder nur schwer vom . Zellkörper getrennt werden
können. Zugunsten der Annahme einer extracellular wirkenden Lipase beim KocH-
schen Tuberkelbacillus scheinen auch Beobachtungen von Carriere (47) zu sprechen :
„Sechs Monate alte Kulturen dieses Mikroorganismus erzeugten schon innerhalb
20 Minuten bei 87 " C eine deutliche Säuerung in Monobutyrin enthaltenden P"'lüssig-
keiten. Diese Wirkung wurde schon durch minimale Kulturmengeu ausgelöst. Auch
konnte durch Erhitzen diese Fähigkeit der Kultur sofort genommen werden, während
ein geringer Zusatz von antiseptischen Stoffen keine Störung der Spaltung bewirkte."

Daß Fett bei sehr vielen Pilzen (Schimmelpilzen und Hymeno-
myceten) und zwar sowohl im Mycel, wie in den Fruchtkörpern, als
Reservestoff eine große Rolle spielt, ist seit langem bekannt. Bis-
weilen findet es sich in großen Tropfen, welche das ganze Hyphen-
lumen erfüllen. ^.,Merulius lacrymans enthält nach Goeppert 13,08 Proz.
Fett. Das Sklerotium von Claviceps purpurea (Mutterkorn) bis 30 Proz.,
und es kann der Fettgehalt nach Flückinger selbst bis auf die Hälfte
des Trockengewichtes steigen" (Czapek. 57). Dies läßt von vornherein
•erwarten, daß auch entsprechende spaltende Enzyme nicht fehlen werden,
und in der Tat sind darüber zaldreiche Angaben gemacht worden.
Aber nicht bloß bei der Mobilisierung des Reservefettes dürften Li-
pasen eine wichtige Rolle spielen, sondern vor allem auch in solchen
Fällen, wo Pilze auf fettreichen Substraten sich entwickeln und ge-

204 W. Biedermann,

zwungen sind, Fett zum Zwecke der Assimilation aufzuspalten. Es
ist bekannt, daß verschiedene Schimmelpilze üppig in Butter gedeihen
und dabei nicht nur das abgespaltene Glyzerin, sondern auch einen
Teil der Fettsäuren (besonders der niederen) verbrauchen,

Laxa (vgl. 53) züchtete Mucor auf Butter oder Käse und konstatierte ein allmäh-
liches Ansteigen der Säurezahl im Aetherextrakt von anfangs 2,7 auf 47,7 (nach 1 Mo-
nat). Glyzerin konnte nicht nachgewiesen werden. Laxa vermutet, daß es die Pilze als
Nährstoff verwendet haben. Verreibt man die genannten Pilze mit Glaspulver und
filtriert durch. Leinwand, so erhält man einen sehr stark wirksamen Saft. Inner-
halb weniger Stunden stieg z. ß. in einer Emulsion aus denselben und Butterfett,
die Säurezahl von 2,7 auf 19,5 (bei Verwendung von Penicillium) und auf 28,2 (bei
Benutzung von Mucor). „Zu ganz ähnlichen Resultaten gelangte Biffen bei seinen
Untersuchungen an einem eigentümlichen, auf Kokosfrüchten wachsenden Sproßpilz,
welcher Kokosfett und Mouobutyrin spaltete und ein in Wasser lösliches, durch.
Alkohol fällbares fettspaltendes Enzym enthalten haben soll" (Connstein).

Die wichtigsten der bisher vorliegenden Angaben über extracellular
wirkende, lösliche Lipasen bei Schimmelpilzen finden sich bei Czapek
und in Lafars Handbuch zusammengestellt.

Deleano (58) züchtete einen schon von E. Rüge (195) bezüglich seiner
enzymatischen Eigenschaften eingehend untersuchten Pilz (Lactarius sanguifliius),
auf RAULiNscher Nährlösung mit Pepton als N-Quelle und prüfte in verschiedenen
Perioden der Entwicklung sowohl das Mycelium wie die Nährflüssigkeit auf Lipase.
Um das Enzym aus dem Pilz zu gewinnen, wurde derselbe mit Sand und Glyzerin
zu einem Teig verrieben, und 24 Stunden bei 37" C gehalten. Durch Wasser ließ
sieb dann eine Lipase extrahieren, die der von Rüge beschriebenen durchaus ent-
sprach, aber wesentlich andere Eigenschaften darbot, als die extracellulare Lipase
der Nährlösung. Diese letztere wird zwischen 60—65" C zerstört, während die des
Pilzgewebes erst bei 70° C unwirksam wird, desgleichen liegt das Optimum der
Wirkung dort bei einer höheren Temperatur.

D. Die proteolytischen Enzyme der Pflanzen.

Es ist hier angezeigt, einige allgemeine Bemerkungen über die
Einteilung und Bezeichnung proteolytischer Enzyme vorauszuschicken,
da in dieser Beziehung mancherlei Unklarheiten bestehen. In der
ganzen älteren Literatur findet man das größte Gewicht auf die Unter-
scheidung peptischer und tryptischer Verdauung gelegt, wobei aus-
schließlich die Reaktion (auf Lackmus) als maßgebend angesehen wurde.
Nachdem sich aber herausgestellt hat, daß auch tryptische Enzyme bei
saurer Reaktion wirksam sind und auch die Bezeichnung „sauer" nicht
mehr allein von dem Verhalten gegen Lackmusfarbstoff abhängig ge-
macht werden kann, erscheint es geboten, vor allem den gebildeten
Spaltungsprodukten Bedeutung beizumessen und demgemäß zur Cha-
rakterisierung eines tryptischen Enzymes vor allem den Nachweis der
Bildung von Aminosäuren und besonders von Tryptophan zu verlangen.

a) Proteolyse in Pflanzeiisaiiien.
1. Auftreten der Produkte der Proteolyse in Samen und Keimlingen.

Wie Kohlehydrate und Fette, so finden sich auch Eiweißstoflfe
als Reserveniäterial in pflanzlichen Samen in mehr oder weniger
großer Menge, vielfach sogar in kristallinischer Form gespeichert;
es handelt sich zumeist um gl ob uli n artige Körper („Phytovitel-
line" Czapek), welche mit tierischen Globulinen die größte Aehnlich-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 205

keit besitzen und sich von diesen eigentlich nur durch ihre Kristal-
lisationsfähigkeit unterscheiden. Als bekanntere Repräsentanten seien
hier nur das Edestin, welches in verschiedenen Grassanien sowie
im Nährgewebe von Cocos, Cannabis, Ricinus^ Cucurbita, Linum vor-
kommt, ferner das P h a s e o 1 i n und P h a s e 1 i n bei Phaseolus muUiflor.
und das Leg um in bei Vicia und Pisimi erwähnt.

Sie sind es, w-elche bei dem Keimungsprozeß in erster Linie der
Auflösung und Resorption verfallen und demnach eine ganz ähnliche
Rolle spielen, wie die ebenfalls kristallinischen Dotterplättchen in den
Eiern mancher Tiere (Radlkofer, 187). „Bei vorgeschrittener Ent-
leerung des Nährgewebes dürfte dann auch wohl die protoplasma-
tische Grundsubstanz der Zellen der Auflösung anheimfallen und
Material für die Ernährung des jungen Embryo liefern, wie z. B. bei
der Keimung der Gräser." (Czapek, 57, p. 146.) Hier finden sich
auch im Mehlendosperm eigentümliche alkohollösliche Eiweiß-
stoffe, welche man als K 1 e b e r p r o t e i d e bezeichnet hat. (G 1 i a d i n ,
Zein, Maisin vergl. Czapek, 57, p. 152.)

„Schon während der Quellung der Samen beginnt die Lösung
der abgelagerten Proteinkörner. Bei Lupinus luteus und anderen
Arten dieser Gattung nehmen die Proteinkörner nach Pfeffer, bald
nachdem die Quellung begonnen hat, eine flüssige Beschaffenheit an,
und ihre Mischung mit der Grundmasse, d. i. dem Protoplasma, er-
folgt bereits, während das Würzelchen aus dem Samen hervorbricht.
Dabei schmelzen die Proteinkörner gleichsam von außen ab, oder die
Auflösung beginnt zunächst im Innern . . . Sind Eiweißkristalle in
den Proteinkörnern eingeschlossen, so beginnt die Auflösung der-
selben ebenfalls während der Quellung und mit dem Hervorbrechen
des Würzelchens. Sie ist lange vollendet, wenn die Samenlappen aus
dem Endosperm hervortreten." (Bokorny, 23.)

Da die Mobilisierung von Reserveeiweiß unter allen Umständen
nicht nur Lösung der in fester Form abgelagerten Eiweißkörper, sondern
in Anbetracht ihres colloidaleu Charakters und ihrer Unfähigkeit, durch
Diffusion von Zelle zu Zelle zu wandern, auch eine mehr oder weniger
tiefgreifende Spaltung nötig macht, eine solche aber, wie die Er-
fahrungen an Tieren gelehrt hatten, immer durch Enzyme bewirkt
wird, so lag es nahe, auch beim Transport des Sameneiweißes die
Mitwirkung solcher Körper vorauszusetzen. Diese \'ermutung fand
dann in dem Nachweis typischer Abbauprodukte der Ei-
weißspaltung in Keimlingen und jungen Pflanzen-
sprossen eine wesentliche Stütze. Nachdem schon Vauquelin und
RoBiQUET das Asparagin im Spargel und Gorup-Besanez (94) in
keimenden Wicken neben Asparagin und Glutaminsäure auch
Leu ein aufgefunden hatten, wurdeii unsere Kenntnisse auf diesem
Gebiete vor allem durch die Untersuchungen von E. Schulze und
seinen Schülern (213 u. 215) außerordentlich gefördert, und es ergab
sich, daß beim Zerfall der Eiweißstoffe in keimenden Samen ein Stoff-
gemenge entsteht, welches eine große Zahl von N-Verbindungen ein-
schließt: Leu ein, Amin ovalerian säure, Ty rosin, Phenyl-
alanin, Ar ginin, Lysin, Histidin, a-Pyrollidinkar bon-
säure, Isoleucin und Tryptophan (Indolaminopr opion -
säure) konnten neben Asparagin und Glutamin aus Keim-
pflanzen dargestellt werden.

Von diesen beiden Amiden findet sich das erstere massenhaft in verdunkelten
Leguminosenkeimlingen. Bei anderen Pflanzen tritt dagegen Glutamin in Menge

206 W. Biedermann,

auf, ebenso endlich Argini n bei Coniferenkeimlingen. Nach den Erfahrungen
von Bertel und Czapek sind bei Lupinen keiraUngen nach Einwirkung von Chloro-
form oder Sauerstoffentziehung in den Zellen des Wurzelhalses dichte kristallini-
sche Niederschläge von Tyrosin oder eines ihm nahestehenden Stoffes nach-
weisbar. Möglicherweise beruht dies auf einer Störung des oxydativen Abbaues
dieser Aminosäure. Czapek schließt dies aus dem Umstände, daß nach 1—3 Wochen
in den chloroformierten Keimlingen phenolartige Produkte (darunter wahrscheinlich
Homogentisin säure) auftreten, wozu es bei normalen Pflanzen nicht kommt.
„Es dürfte somit eine Hemmung der Weiteroxydation dieser phenolartigen Abbau-
produkte des Tyrosins die Tyrosinanhäufung sekundär erzeugen." Wie die Anhäufung
von Asparagin und Glutamin zustande kommt, läßt sich zurzeit nicht sagen.
Möglicherweise entstehen sie sekundär durch Umwandlung von primären Spaltungs-
produkten (Aminosäuren), wie denn überhaupt die theoretisch zu erwartende Ueber-
einstimmung der Spaltungsprodukte mit dem Hydratationsgemisch anderer voll-
ständiger Eiweißzersetzungen durch die bei dem Keimungsvorgang sich unmittelbar
anschließenden regenerativen (assimilatorischen) Prozesse mehr oder weniger beein-
flußt und gestört wird. Denn es ist ja klar, daß alle die genannten Spaltungs-
produkte von dem wachsenden Keimling wieder zur Bildung seiner eigenen Proteine
verwendet werden.

Auch lehrt die Erfahrung, daß die Zusammensetzung des Gemisches
der Abbaustoffe sehr wesentlich von den Bedingungen, unter welchen
die Entwicklung erfolgt, vor allem der 0-Zufuhr und der Belichtung
abhängig ist.

Nach Pfeffer hängt die oft ganz enorme Anhäufung von As-
paragin in dunkel gehaltenen Keimpflanzen damit zusammen, daß in
diesem Falle nicht genügend Kohlehydrate zur Verfügung stehen, um
die Eiweißregeneration zu ermöglichen.

Die zahlreichen Analogien zwischen den im keimenden Pflanzen-
samen sich abspielenden Prozessen und den im Darmkanal der Tiere
vor sich gehenden, lassen sich unschwer erkennnen. Hier wie dort
stehen Abbau und Synthese einander gegenüber, hier wie dort werden
Eiweißmoleküle erst zertrümmert, um aus den Bruchstücken die für
das betreffende Tier oder die Pflanze spezifischen Proteine neu auf-
bauen zu können. Dennoch treten auch Unterschiede hervor, und es
ist vielleicht das Fehlen des Harnstoffes, der beim Eiweißumsatz
vieler Tiere so massenhaft gebildet wird, einer der hervorstechendsten.
Der Harnstoff ist im Pflanzenreich bisher nur im Fruchtkörper von
Lycoperdon - Arten nachgewiesen worden (M. Bamberger und
A. Landsiedl. 11). Es hängt dies wohl damit zusammen, daß im
Tierkörper die Eiweißspaltung als ein wichtiger energieliefernder
Vorgang eine ungleich größere Rolle spielt und es daher auf eine
möglichst weitgehende Zertrümmerung des Moleküls ankommt. Bei
allen Pflanzen aber ist die Rolle des Eiweißes, wie überhaupt der N-
haltigen organischen Verbindungen als Quellen von Betriebsenergie
eine im ganzen recht unbedeutende. Ungleich bedeutungsvoller ist hier
die Verwendung der Zuckerarten und Kohlehydrate als Energiequelle.

Von größtem Interesse für die Vergleichung der hydrolytischen
Eiweißspaltung bei Pflanzen und Tieren erscheint auch die Frage, ob
sich etwa in Keimlingen auch Albumosen resp. Peptone nach-
weisen lassen. Es liegen hierüber nur wenige einwandfreie Unter-
suchungen, vor und es machte speziell Neumeister (170) die Angabe,
daß es ihm gelungen sei, kleine Mengen echter Peptone, d. h. mit
(NH4)2S04 nicht aussalzbarer, rote Biuretreaktion gebender Substanzen
in Keimpflanzen nachzuweisen.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 207

Auch Gorup-Besanez (94) will Peptone in Gerste, sowie Hanf- und Leinsamen
gefunden haben. Bokorny (23) extrahierte getrocknete und pulverisierte Keimlinge
verschiedener Pflanzen mit heißem Wasser und schloß aus der Trübung, welche
ZnS04 in der konzentrierten Lösung hervorrief, auf das Vorhandensein von Albu-
mosen, vermißte jedoch Pepton,

Jedenfalls handelt es sich aber immer nur um sehr geringfügige
Quantitäten derartiger Körper, deren Bedeutung dementsprechend
nicht allzu hoch zu veranschlagen sein dürfte. Das Vorkommen von
Polypeptiden hält E. Schulze unter den Eiweißspaltungsprodukten
der Keimlinge für sehr wahrscheinlich und es erklärt sich daraus
vielleicht, daß unter den in LeguminosenkeimpHanzen von E. Schulze
und E. Winterstein gefundenen Produkten des Eiweißabbaues einige
N-Verbindungen nicht nachgewiesen werden konnten, die bei der
Spaltung pflanzlicher Eiweißsubstanzen durch Säuren immer entstehen.
Als solche sind Gly kokoll. Alanin und Gl u tarn in säure zu
nennen. Auch das äußerst spärliche Vorkommen von «-Pyrolidi n-
karbonsäure ließe sich verstehen, wenn dieselbe in Polypeptiden
der Keimpflanzen enthalten ist. Als Zerfallsprodukte von Nuklein-
säuren sind wahrscheinlich die geringen Mengen von Alloxur-
basen (Xanthin. Hypoxanthin und Guanin) aufzufassen, welche man
in Keimlingen nachzuweisen imstande war.

2. Nachweis proteolytischer Enzyme in Samen.

Der erste, welcher sich mit Erfolg bemühte, als wirksames Agens
der Proteolyse bei der Keimung Enzyme nachzuweisen, war Gorup-
Besanez (94), welcher 1871 fand, daß aus Wickensamen, sowie aus
solchen des Hanfes, des Flachses und der Gerste sich durch Gly-
zerin eine Subsanz extrahieren läßt, welche befähigt ist, Fibrin-
flocken zu lösen, wobei Körper entstehen, welche, eine rote Biuret-
reaktion geben. Gorup-Besanez ermittelte nicht, ob die Zersetz-
ung des Fibrins über die Peptonstufe hinausgeht, er stellte jedoch,
wie schon erwähnt, fest, daß unter gewissen Bedingungen große
Mengen von Leucin und Asparagin in den Schoten ganz junger
Wickenpflanzen nachgewiesen werden können. Auch van der Harst
berichtete über die Auffindung eines eiweißlösenden Enzyms in Bohnen-
keimlingen. Ein Glyzerinextrakt aus den Kotyledonen verdaute in
Gegenwart von HCl Fibrin bis zur Peptonbildung, ein Extrakt aus
den Achsenorganen derselben Keimlinge zeigte diese Eingenschaft
nicht. 1886 stellte Green Versuche an mit keimenden Samen von
Lupinus hirsutus und fand das Glyzerinextrakt der zerquetschten
Kotyledonen von 4 Tage alten Keimlingen in schwach saurer Lösung
wirksam. „Das benutzte Fibrin wurde zuerst in Wasser, dann in
0,2-proz. HCl gekocht, wodurch es aufquoll und durchsichtig wurde.
Kontrollversuche, bei welchen das Fibrin in ebenso starker HCl
suspendiert wurde, zeigten, daß ohne Auszug während der Digestion
keine Verminderung stattfand. In der sauren 0,2-proz. HCl-Extrakt-
flüssigkeit wurde (bei 40 " C) das Fibrin korrodiert und schließlich gelöst,
wobei die Flüssigkeit sehr trübe wurde" (Green, 98). Beim Dialy-
sieren gegen 0,2-proz. HCl gingen in die Außenflüssigkeit Körper über,
welche rote Biuretreaktion gaben (Peptone), und es ließ sich auch
Leucin und Ty rosin daraus darstellen. Ruhende Samen gaben an
Glyzerin kein wirksames Enzym ab. Doch wurde der Glyzerinextrakt

208 W. Biedermann,

bei kurzem Erwärmen mit verdünnter Säure wirksam, was Green auf
das Vorhandensein eines „Zymogens" bezieht, das durch schwache
Säuren in Enzym umgewandelt wird.

In der Folge hat Neumeister (170) das Vorkommen proteo-
lytischer Enzyme in verschiedenen Keimpflanzen nachgewiesen, indem
er sich dabei der Eigenschaft frischer Fibrinflocken bediente, Enzyme
durch Adsorption zu speichern. In wässerige Auszüge von Sämlingen
(Gerste, Weizen, Mohn, Raps, Mais) wurde feuchtes Fibrin gebracht
und dann nach einiger Zeit mit 0,8-proz. Oxalsäure digeriert (Mineral-
säuren erwiesen sich als schädlich). Auch die für Hefe erprobte
Preßsaftmethode Buchners wurde für Keimpflanzen angewendet, und
es gelang Greet und Hahn, mittels derselben in Lupinus-Keimlmgen
proteolytisches Enzym nachzuweisen.

Fernbach und Huber (87) stellten fest, daß ein durch Chamber-
land-Filter filtrierter wässeriger Malzauszug Gelatine zu verflüssigen
vermag, ein Vorgang, der, wie wir sehen werden, für den Nachweis
protolytischer Enzyme bei Bakterien von großer Bedeutung ist. Die
genannten Forscher konnten die wirksame Substanz durch Alkohol
fällen. Ausführliche Untersuchungen über das eiweißspaltende Enzym
der gekeimten Gerste verdanken wir Windisch und Schellhorn
(246), sowie Fr. Weiss (242).

Der letztere bereitete sich eine euzyrahaltige Lösung durch Extraktion zer-
quetschten Grünmalzes mit Wasser. Das klare Filtrat bewahrte bei niederer Temperatur
(0 — 5 ° C) seine Wirksamkeit mehrere Tage. Zur Prüfung der verdauenden Wirkung
wurde ein Eiweißstoff verwendet, der sich aus Weizenmehl durch Behandlung mit
55-proz. Alkohol ausziehen läßt (Weizen-Glutin). Durch wiederholtes Ausfrieren
und Fällen mit absolutem Alkohol gereinigt, bildete er im Vakuum ein wasser-
lösliches weißes Pulver, welches als 2-proz. Lösung in 0,4-proz. Milchsäure an-
gewendet wurde. Die Lösung wurde mit dem gleichen Volum Malzauszug 2 Stunden
lang bei 47 — 48° C im Wasserbade gehalten. Nach Ausfällung der unzersetzten
Eiweißstoffe durch eine 5-proz. Gerbsäurelösung wurde der N-Gehalt des Filtrates
nach Kjeldahl bestimmt, und galt seine Zunahme als Maß für die Wirkung des
proteolytischen Enzyms. Im Gegensatz zu Windisch und Schellhorn fand
Weiss dieselbe stets am stärksten bei saurer Reaktion, während alle Versuche bei
neutraler oder schwach alkalischer Reaktion negativ ausfielen. Trotz des günstigen
Einflusses, den namentlich organische Säuren haben, sind doch nur äußerst schwache
Konzentrationen gestattet (besonders bei Mineralsäuren), und erwies sich das be-
treffende Enzym außerordentlich empfindlich gegen geringe Veränderungen im
Säuregrade. Vz 7oo HgSO^ wirkte noch günstig, während 1 7oo derselben Säure das
Enzym sofort zerstört. Milch- und Essigsäure haben dagegen noch bei 20 — 30 7oo
einen sichtlich günstigen Einfluß, und das Optimum liegt für diese Säuren bei
2 — 4 7oo- Ein Umstand, auf welchen bisher, wie mir scheint, bei Versuchen über
enzymatische Eiweißspaltung nicht genügend geachtet wurde, betrifft die Möglichkeit,
daß verschiedene Eiweißstoffe sich einem und demselben Enzym gegenüber ver-
schieden verhalten, und daß wohl diejenigen am leichtesten angegriffen werden, auf
deren Zersetzung es unter normalen Verhältnissen gerade ankommt. In der Nicht-
beachtung dieses Umstandes liegt, wie Weiss mit Recht bemerkt, vielleicht der
Grund, weshalb manche Forscher bei dem Bestreben, mit Fibrin als Probematerial
proteolytische Samenenzyme nachzuweisen, zu negativen Ergebnissen gelangten.

W. BuTKEWiTSCH (44) bediente sich zum Nachweis proteolytischer Enzyme
in Keimpflanzen {Lupinus, Vicia, Ricinus) der Methode der Autodigestion, welche
für das Studium intracellular wirkender Enzyme tierischer Organe zuerst von
Salkowski (199) angewendet wurde und große Bedeutung erlangt hat. Es wurden

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 209

gekeimte oder auch ungekeimte Samen bei etwa 30—40" C getrocknet und pulveri-
siert, mit Aether extrahiert, dann unter Ausschluß von Bakterien mit Wasser
bei etwa 40° C digeriert und nach Entfernung der Eiweißkörper durch Erhitzen
mit Kupferoxydhydrat (nach Stutzer) filtriert. Der nach Kjeldaiil bestimmte
N des Filterrückstandes wurde als „Proteinstickstoff" gerechnet. „Das Filtrat
wurde mit H,80j angesäuert, sodann mit Phosphorwolframsäure versetzt, der da-
durch erzeugte Niederschlag ab filtriert, mit 5-proz. H.^SO., ausgewaschen und gleich-
falls zur N-Bestimmung verwendet. Durch Subtraktion des Protein-N und der
im Phosphorwolframsäureniederschlag gefundenen N-Menge vom Gesamtstickstoff
ergab sich die N-Quantität, welche den durch Phosphorwolframsäure nicht fällbaren
Verbindungen (Aminosäuren etc.) angehörte."

Es ergab sich, „daß in den Keimpflanzen von Lupinus angustifolms , Vicia
Faba und Ricinus ein proteolytisches Enzym enthalten ist, welches Eiweißstoffe
(der Keimlinge) zu spalten vermag, unter Bildung von Produkten, die nur zum Teil
durch Phosphorwolframsäure fällbar sind." Eine Bestätigung für diese Schluß-
folgerung lieferten auch Versuche, welche Butkewitsch (44) mit der durch Weingeist
aus dem Glyzerinextrakt aus Lu23im(s-Keim^i\a.nzen gefällten Substanz anstellte. Ein
solches Enzym scheint nach Butkewitsch auch in den Achseuorgan&n der Keim-
pflanzen von Lupinus luteus, sowie in den ungekeimten Samen von L. angustifolius
(als Zymogen?), enthalten zu sein. Die Wirkung war am energischsten bei Gegen-
wart geringer Mengen organischer Säuren, während sowohl 0,1-proz, Sodalösung,
wie 0,2-proz. HCl eine deutliche Hemmung bedingten. (Zusatz geringer Mengen
von Blausäure [0,1 Proz.] wirkte günstig.) Als Spaltungsprodukte konnte But-
kewitsch Leu ein und Tyrosin mit Sicherheit nachweisen, doch werden wahr-
scheinlich auch basische Produkte (Hexonbasen) gebildet.

Die Zersetzung der Eiweißstoffe durch das Enzym ist eine so
starke, daß man wohl kaum Bedenken tragen kann, die mit der Keimung
der Samen verbundene Eiweißspaltung auf die Wirkung eines solchen
Enzymes zurückzuführen. „Im ungekeimten Gerstenkorn scheint nach
Weiss (242) ein Proenzym (Zymogen) vorzukommen. Während der
Keimung konnte er während der ersten 3 Tage keine proteolytische
Wirkung finden; erst am 4. Tage trat sie sehr stark auf und er-
reichte am 6. Tage ihr Maximum. Wo das Enzym im Samen gebildet
wird, ließ sich bisher nicht eruieren."

Demgegenüber ist schon mehrfach, namentlich von Ellenberger
und seinen Schülern (Ellenberger und Hofmeister, 76; Ellen-
berger, 75; ScHEUNERT und Grimmer, 207; Grimmer, 99), die
Aufmerksamkeit auf das Vorkommen proteolytischer Enzyme in un-
gekeimten Ptlanzensaraen gelenkt worden. Es ließen sich solche
in einer Reihe von Samen nachweisen, die vornehmlich den Pflanzen-
fressern, aber auch den Omnivoren, also auch dem Menschen als
Nahrungsmittel dienen, wie Hafer, Gerste, Mais, Pferdebohnen, Lupinen,
Buchweizen, Wicken usw., und es lag so der Gedanke nahe, daß diese
mit den Nahrungsstoffen aufgenommenen Fermente vielleicht bei der
Verdauung eine gewisse Rolle spielen könnten. Scheunert und
Grimmer haben auf das Vorhandensein proteolytischer Samenenzyme
aus dem Umstände geschlossen, daß bei der Autodigestion der be-
treffenden Nahrungsstoffe erheblich mehr N in Lösung geht, wenn
dieselben in roher Form verwendet werden, verglichen mit der Menge,
die gelöst wird, wenn die Enzyme vorher durch Kochen zerstört
waren. Neuerdings haben H. Aron und P. Klempin (8) diese Unter-
suchungen wieder aufgenommen und insbesondere für Hafer das Vor-

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 14

210 W. Biedermann,

handensein von Proteasen im ruhenden Samen festgestellt. Als Maß
für die Größe der zersetzenden (verdauenden) Kraft derselben wurde
die Menge der gebildeten, niederen N-haltigen Produkte benützt. Um
diese von den höheren (kolloidalen) zu trennen, diente eine von
Michaelis und Rona (161) empfohlene Methode, welche darauf beruht,
daß aus einer Eiweißlösung, welche mit einer Mastixlösung im Ueber-
schuß versetzt wird, durch Zusatz einer kleinen Menge eines mehr-
wertigen Metallsalzes (MgSO^ oder CUSO4) nicht nur der Mastix, son-
dern mit ihm auch das ganze Eiweiß (zum Teil auch vorhandene Albu-
mosen) ausgefällt werden. Das Verfahren gestaltete sich daher im
Prinzip folgendermaßen: Es wurde Hafer -\- Lösungsmittel (Wasser)
gekocht, dann mehrere Stunden im Brutschrank digeriert und wieder
gekocht; nach Fällung mit Mastix ergibt die N-Bestimmung im Filtrat
den vorhandenen löslichen N, Ebenso wurde dann mit ungekochtem
Hafer verfahren. Das Plus von N im Filtrat entspricht jetzt dem
durch das Haferenzym gelösten N. Es ergab sich auf diese Weise,^
daß unabhängig von der Reaktion ein allerdings nicht
großer Teil des vorhandene Eiweißes gespalten wird.
Am günstigsten erwies sich schwach saure, am ungünstigsten alka-
lische Reaktion. Stets bleibt ein Teil des Hafereiweißes unzersetzt.
Das Enzym ließ sich aus geschrotenem Hafer durch Glyzerin extra-
hieren, und bleibt die Lösung im Eisschrank wochenlang wirksam.

1906 hat ViNES (234 u. 235) Versuche mitgeteilt, aus denen sich
ergab, daß in stärkehaltigen Samen (Leguminosen und Mais) vor der
Keimung eine Protease existiert, die unmittelbar auf WiTTE-Pepton
wirkt, und daß sie eine oder mehrere Proteasen enthalten, die rascher
oder langsamer auf die Reserveeiweißstoffe der Samen wirken. Ferner
ermittelte er, daß die Samen nach der Keimung alle eine Protease
enthielten, die Fibrin verdaute.

Diese Versuche hat Vines später (1908) mit ölhaltigen Samen (Hanf) weiter-
geführt. Er fand, daß diese proteolytisch weit aktiver sind als die Stärkesamen. Es
wurden je 15 g zerquetschte Samen mit 100 ccm Aq. dest. in 2 Flaschen angesetzt
und der einen Probe 0,2 g Fibrin zugesetzt. Nach 20 Stunden ergaben beide Plüssig-
keiten Tryptophanreaktion und war auch das Fibrin gelöst worden. WiTTE-Pepton
wurde in filtrierten, mit Wasser oder Kochsalzlösungen bereiteten Extrakten zer-
quetschter Samen rasch weiter gespalten, wie die mehr oder weniger starke Tryptophan-
reaktion anzeigte. Zuweilen gaben die Auszüge gleich im Anfang diese Eeaktion.
Daß ein peptonspaltendes Enzym (eine „Ereptase") auch in anderen Pflanzen-
geweben vorkommt, hatte Vines schon früher nachgewiesen. Es erschien möglich,
daß die Umwandlung der Eiweißstoffe in Albumosen und Peptone und die weitere
Spaltung derselben in abiurete Produkte (Aminosäuren) durch besondere Enzyme
bewirkt wird. VInes will in der Tat, eine Trennung des peptonisierenden (Ei-
weiß in Albumosen und Peptone verwandelnden) und des peptolytischen (Albumosen
und Peptone weiterspaltenden) Enzyms erzielt haben. Mit 10-proz. Kochsalzlösung
wurde ein Auszug aus Hanfsamen hergestellt und mit geringen Mengen Essigsäure
(0,2 Proz.) versetzt. Es entstand ein dichter Niederschlag von Eiweißstoffen. Das
Filtrat peptolysierte lebhaft, hatte aber keine Wirkung auf Fibrin; die fibrinver-
dauende Protease war also augenscheinlich in dem Niederschlag verblieben. Dieser
wurde nun mit 10-proz. Kochsalzlösung, die 0,2 Proz. Essigsäure enthielt, extrahiert ;
das Filtrat wirkte anfangs auf WiTTE-Pepton, aber diese Wirkung nahm allmählich
ab und hörte endlich ganz auf. Hierauf wurde ein Teil des ausgewaschenen Nieder-
schlages mit destilliertem Wasser ausgezogen und filtriert: das etwas irisierende
Filtrat verdaute Fibrin lebhaft, wirkte aber nicht auf WiTTE-Pepton (Ausbleibea

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 211

der Tryptophanreaktion). Der Hanfsame scheint hiernach zwei Proteasen, eine dem
tierischen Pepsin vergleichbare „Peptase" und eine „Ereptase" zu enthalten.

In ungekeimten Haferkörnern ist durch Aron und Klempin (8) ein proteo-
lytisches Enzym nachgewiesen worden, welches nicht nur Hafereiweiß, sondern auch
die Proteine gekochter Wicken und gekochter Gerste zu verdauen vermochte. Von
tierischen Eiweißkörpern erwies sich Gase in als leicht, ja besser angreifbar als
Hafereiweiß, dagegen wirkte das Enzym gar nicht auf Pferdeserum
und Ei er ei weiß. Das letztere wurde weder roh noch gekocht in erkennbarer
Weise angegriffen und auch gegenüber dem rohen Serum wurde kein proteolytischer
Effekt beobachtet. Dagegen war ein geringer, aber deutlicher Angriff des gekoch-
ten Serums zu konstatieren.

Neuerdings untersuchten Abderhalden und Schittenhelm (6) und Abder-
halden und Dammhahn (1) die Wirkung der proteolytischen Enzyme keimender
Samen auf Polypeptide (Glycyl-G lycin , dl-Leucyl-Glycin, Diahinyl-
cystin, Glycyl-1-Tyrosin), indem sie die Samen zunächst mit Sand im Mörser
zerquetschten und zerrieben, dann mit Kieselgur zu einer plastischen Masse zusammen-
kneteten und diese schließlich unter einem Druck von 300 Atmosphären auspreßten.
Der so erhaltene Preßsaft war hellbraun gefärbt. Wurden von demselben einige Kubik-
zentimeter den Lösungen der genannten Aminosäuren zugesetzt, so ließ sich mittels
der Estermethode durch den Nachweis von aktiven Aminosäuren in allen Fällen
zeigen, daß eine Spaltung stattgefunden hatte. Die Hydrolyse erfolgte bei
der Verwendung von racemischen Peptiden stets asymmetrisch,
d. h. es wird nur die eine Hälfte des Racemkörpers angegriffen.
Als Produkte der Hydrolyse treten immer diejenigen aktiven
Aminosäuren auf, welche in den natürlichen Proteinen enthalten
sind.

Wie IwANOFF (,125) und Zalesky (252) gezeigt haben, werden während der
Keimung auch die organischen Phosphorverbindungen unter Bildung von freien
Phosphaten zersetzt, und es darf als ziemlich sicher gelten, daß es sich auch hier
um einen enzymatischen Vorgang handelt. Zalesky verfuhr so, daß er mit dem
durch Trocknen und Pulvern von Lupinenkeimlingen erhaltenen Mehl, das mit
sterilisiertem Wasser und Toluol versetzt war, Autodigestionsversuche ausführte. Es
ergab sich, daß sowohl die phosphorhaltigen Eiweißstoffe wie die „Phosphatide'^
(besonders Lecithin) und die löslichen organischen P- Verbindungen in gekochten
Präparaten keine Veränderung erfahren, während sie im ungekochten Präparat eine
Zersetzung erleiden unter gleichzeitiger Zunahme der Phosphatphosphorsäure.

b) Fleischyerdaueiide Pflanzen.

Bei dieser kleinen Gruppe von Pflanzen finden wir Erscheinungen,
welche sich in jeder Hinsicht mit der extracellularen Verdauung der
höheren Tiere vergleichen lassen und schon seit langem die Aufmerk-
san)keit auf sich gezogen haben. Bezüglich der älteren Literatur (bis
1890) darf auf die vortreffliche Darstellung Goebels (93a) ver-
wiesen werden, die ich im folgenden vielfach benutzt habe und die
nebst Darwins (57a) klassischem Werk die Grundlage unserer der-
zeitigen, freilich immer noch lange nicht erschöpfenden Kenntnisse
bildet.

!. Droseraceen.

Am eingehendsten sind bis jetzt die Arten der Gattung Drosera und Nepcnthes
untersucht. Die ersteren bilden vor der Blüte keinen Stengel aus; ein verkürztes

14*

212

W. Biedermann.

Rhizom steckt mit zarten Wurzeln im Moos und trägt eine zierliche Rosette von
runden oder länglichen spateiförmigen Blättern, welche als die verdauenden Organe
unser Interesse vor allem in Anspruch nehmen. Die ganze obere Fläche ist mit
zahlreichen gestielten Drüsen bedeckt, welche in der Mitte kurze, nach dem Rande
zu immer längere Stiele bekommen, bis sie am Blattrande selbst für gewöhnlich
strahlenförmig nach allen Seiten ausgebreitet gefunden werden. Jedes Drüsenköpfchen
ist von einem großen Tropfen einer sehr klebrigen Absonderung besetzt, welche, in
der Sonne glänzt, und so Veranlassung gewesen ist, der Pflanze den Namen Son-
nentau zu geben.

Bei Dros. rohmdifolia und anderen Droseraceen {DrosopJnjUwn), welche dauernd
sezernieren, stehen diese „Digestionsdrüsen" über Gefäßbündelendigungen und haben

einen ziemlich komplizierten Bau. Wie
die beistehende Fig. 7 von Dros. rot,tm-
difolia nach Lily Huie (123) erkennen
läßt, enthält jede Drüse im Innern einen
Kern von Tracheiden, zwischen welchen
1 — 2 in der Achse des Stieles verlau-
fende Spiralgefäße endigen, die von
langgestreckten stärkeführenden Zellen
begleitet werden. Die eigentliche Drü-
senschicht besteht aus drei Zelllagen
(GoEBEL unterscheidet nur zwei), von
denen die äußerste wieder aus zwei ver-
schiedenen Zellarten besteht. Am Schei-
tel des Köpfchens finden sich ziemlich
langgestreckte dünnwandige Zellen,
während bei den seitlich gelegenen na-
mentlich die äußere Wand stark ver-
dickt und mit nach innen vorspringen-
den Fortsätzen versehen ist. Ihnen
gleichen auch im allgemeinen die Zellen
der nächsten Schicht. Die dritte und
innerste Lage wird aus sehr langen
Zellen gebildet, welche in ihrem Zell-
saft reichlich Tannin enthalten. Ihre
transversalen Scheidewände sind be-
sonders stark verdickt. Goebel gibt
ausdrücklich an, daß die Zellen an der
Spitze der Drüsenköpfchen nicht cuti-
cularisiert sind, was von HuiE ent-
schieden bestritten wird.

Der geschilderte Bau läßt es
schwer verständlich erscheinen , wie
und wo eigentlich das Sekret austritt
und auf welchem Wege umgekehrt
die von den Drüsenzellen ebenfalls
vermittelte Resorption der Verdauungsprodukte erfolgt. Goebel hatte ange-
geben, daß die freien Flächen der oberen Zellen des Drüsenköpfchens punktiert seien,
doch konnte sich Huie nicht mit Sicherheit davon überzeugen, dagegen sollen
zwischen „gereizten" Zellen des Scheitels Spalträume auftreten, die den Eintritt der
zu resorbierenden Substanzen vielleicht vermitteln. (Huie.) Die morphologische Ver-
schiedenheit der oberen und seitlichen Zellen der äußersten Schicht läßt daran denken,
ob nicht den morphologischen Differenzen auch funktionelle entsprechen, in dem

Fig. 7. Drüsenköpfchen von Drosera
rotundifolia im Längsschnitt. (Nach L. Huie.)
A Drüsenzellen des Scheitels, £ laterale Drü-
senzellen, C zweite Lage von Drüsenzellen,
D dritte Lage von Drüsenzallen, E Tracheiden.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 213

Sinne, daß die einen der Sekretion, die anderen der Eesorption dienen. Doch sprechen
die Befunde von Huie entschieden gegen eine solche Annahme, und es würde hier
demnach ein Fall vorliegen, wo eine und dieselbe Zelle jene beiden Funktionen be-
sitzt, was, wie wir sehen werden, bei den Darmzellen niederer Tiere eine außer-
ordentlich verbreitete Erscheinung ist.

Schon Roth (1782) stellte experimentell fest, daß, wenn ein kleines
Tier auf die Blattfläche gelangt, seine Bemühungen, davonzulaufen,
durch das in Fäden sich ausziehende klebrige Sekret vereitelt werden,
daß ferner durch die Bewegungen der Tiere die „Haare" gereizt werden
und sich einkrümmen und daß schließlich eine Einkrümmung der ganzen
Blattfläche erfolgt. Er vergleicht die Reizbewegungen von Dionaea mit
der von Drosera und hebt ausdrücklich hervor, daß der Reiz bei letz-
terer nicht ein momentaner, sondern ein anhaltender sein müsse und
daß die Blätter die Insekten offenbar anlocken, sie töten und wahrschein-
lich als Nahrung verwenden. Wenn ein kleiner fester Körper auf die
Mitte eines Blattes gelangt, so wer-
den zunächst nur die mittelständigen
Drüsen gereizt, bald aber übertragen
sie, wie zuerst Nitzschke (1860)
gezeigt hat, die Erregung auf die
randständigen Drüsen („Tentakel"
Darwins). Die nächststehenden
werden zuerst affiziert und neigen
sich langsam nach der Mitte hin,
dann die entfernteren, bis schließlich
alle über dem Gegenstand dicht zu-
sammengebogen sind. Bisweilen
(nicht immer) werden nicht nur die
Drüsen , sondern auch die Blatt-
scheibe selbst eingebogen , wenn
ein Insekt oder irgend eine andere
stark reizende Substanz auf das
Blatt gebracht wird (NH4)N03,
Milch. Das Blatt wird dann ge-
wissermaßen in eine kleine Schale
verwandelt. So bildet Goebel (93a)
ein Blatt von Dros. longifolia ab, wel-
ches eine große Fliege gefangen hat.
„Dabei haben sich nicht nur die
Tentakeln über die Fliege herge-
bogen, sondern die ganze Blatt-
fläche hat sich über die Fliege ge-
krümmt, so daß fast alle Tentakeln
der ganzen Blattoberfläche mit dem
Insektenkörper in Berührung kom-
men." (Fig. 8.)

Die Länge der Zeit, während welcher die Drüsen über einem auf
das Blatt gebrachten Gegenstand zusammengebogen bleiben, hängt
von verschiedenen Umständen ab, vor allem, wie Darwin gezeigt hat,
von der Beschaffenheit des fremden Körpers. Die Drüsen
bleiben durchschnittlich eine viel längere Zeit über Gegenständen
zusammengeschlagen, welche lösliche N-haltige Substanzen darbieten,
als über solchen, welche keine derartigen Substanzen hergeben. Nach

Fig. 8. Drosera longifolia mit ge-
fangener Fliege. (Nach GoEiJEL.)

214 W. Biedermann,

einer von 1—7 Tage variierenden Periode strecken sich die Tentakeln
wieder aus und sind dann bereit, von neuem in Tätigkeit zu treten.
Die Absonderung der Drüsen ist außerordentlich klebrig, so daß sie
in lange Fäden ausgezogen werden kann. Sie erscheint farblos, aber
färbt kleine Papierkugeln blaßrosa.

Merkwürdig ist, wie Darwin bemerkt, die Tatsache, daß, wenn
ein Gegenstand, wie etwa ein Stückchen Fleisch oder ein Insekt, auf
die Scheibe des Blattes gelegt wird, die Drüsen der umgebenden
Tentakeln in verstärktem Maße Sekret ergießen. Es läßt sich dies
daran erkennen, daß, wenn etwas Fleisch auf die eine Seite eines
Blattes mit beiderseits gleich großen Tropfen gelegt wird, diese deut-
lich größer werden, sobald die Drüsen sich einbiegen und ehe noch
die Köpfchen das Fleisch berühren. Man wird hieraus schließen
müssen, daß die mittleren Drüsen, wenn sie ausreichend
gereizt werden, einen gewissen Einfluß auf die Drüsen
der randständigen Tentakeln äußern, welcher dieselben
veranlaßt, reichlicher abzusondern. „Es ist eine noch be-
deutungsvollere Tatsache, daß, wenn die Tentakeln eingebogen werden,
infolge davon, daß die mittleren Drüsen mechanisch oder durch Be-
rührung mit tierischen Substanzen gereizt worden sind, die Ab-
sonderung nicht nur an Menge zunimmt, sondern auch ihre Beschaffen-
heit ändert und sauer wird, und zwar findet auch dies statt, ehe
die Drüsen den Gegenstand auf der Mitte des Blattes berührt haben.''
Darwin belegte Blätter, deren Drüsen zurzeit keine saure Absonderung
ergossen, teils mit Glasstückchen, teils mit Würfelchen von Eiweiß
oder Fleischstückchen. Nach 24 Stunden erwies sich das Sekret der
Drüsen, welche zwar eingebogen waren, den Gegenstand aber noch
nicht berührt hatten, deutlich sauer. Der Saft, welcher sich in
der Mitte des Blattes um den aufgelegten Körper angesammelt hatte,
reagierte merklich stärker sauer als das Sekret der nur mäßig ein-
gebogenen äußeren Tentakel. Es scheint auch, daß die Menge der
ergossenen Säure beträchtlicher ist, wenn N-haltige lösliche Stoffe auf
das Blatt gelangen.

Die Natur der Säure betreffend hat es den Anschein, daß es sich
um eine solche der Fettreihe handelt, möglicherweise Propionsäure
oder Buttersäure. Jedenfalls sind M i n e r a 1 s ä u r e n ausgeschlos-
sen, da Frankland (nach Darwin) in dem Sekrete weder HCl noch
H2SO4 fand. Nach Will kommt in dem Sekret von Drosera ro^ww^«-
folia neben Butter- und Valeriansäure Ameisensäure vor. Desgleichen
gibt GoEBEL (I.e.) an, daß es sich bei Drosophyllum um Ameisen-
säure handelt, während nach A. Meyer und Dewevre die saure
Reaktion von einer nicht flüchtigen Säure herrührt; Ameisensäure und
Oxalsäure konnten sie nicht nachweisen. Indessen erscheint das Vor-
kommen anderer organischer Säuren nicht ausgeschlossen. Stein er-
hielt aus Drosera intermedia Zitronensäure. Aus älteren Ana-
lysen von Völkers ergab sich, daß in der Kannenflüssigkeit von
Ne2)enihes ziemlich viel Apfelsäure mit wenig Zitronensäure enthalten
ist, doch ist nicht sicher zu entnehmen, ob diese Säuren an Basen
gebunden oder teilweise im freien Zustande gegeben waren (Pfeffer,
Pflanzeuphysiologie). Am wahrscheinlichsten muß es scheinen, daß
überhaupt nicht in allen Fällen dieselben Säuren wirksam sind.

Solange die Teutakehi dicht zusammengebogen bleiben, fahren
die Drüsen fort, abzusondern. Die Absonderung scheint, wie der

Die Aufnahme^ Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 215

Magensaft der höheren Tiere, antiseptische Kraft zu besitzen. Darwin
brachte bei sehr warmem Wetter zwei gleich große Stückchen Fleisch,
eines auf ein Drosem-Blatt, das andere in feuchtes Moos. Nach 48
Stunden war dieses in Fäulnis begriffen, während jenes im mittleren,
noch unverdauten Teil ganz unverändert war. Goebel (1. c.) über-
trug ein kleines Insekt, welches längere Zeit auf einem Blatte von
Drosera capensis gelegen hatte, auf sterilisierte Nährgelatine, nach
8 Tagen hatte sich nur etwas Schimmel, aber keine Bakterienkolonie
gebildet, deren Entwicklung wohl durch die von den Drosera-Ten-
takeln ausgeschiedene Ameisensäure verhindert wurde.

Im übrigen verhalten sich nicht alle Drosera- kviQn bezüglich der
Säureausscheidung gleich, insofern, als dieselbe, wie erwähnt, bei
Dros. roiundifolia erst infolge eines Reizes, bei anderen {Dros. dicho-
toma) auch ohne solchen erfolgt. Bei Drosophyllum reagiert das Se-
kret schon in ungereiztem Zustande stark sauer. Die Säure erwies
sich auch hier als Ameisensäure, ohne daß aber das Vorkommen
anderer organischer Säuren ausgeschlossen werden konnte. Sobald
Blätter, welche mehrere Tage über einem Gegenstand eingebogen
waren, anfangen, sich wieder auszustrecken, sondern sie weniger
reichlich ab oder hören ganz auf und bleiben nun einige Zeit trocken.
Erst allmählich beginnt dann wieder die Sekretion.

Es wurde schon erwähnt, daß die Reaktion der Droscra-Blätter
ganz wesentlich von der Beschaffenheit der mit ihnen in Berührung
kommenden Substanzen mitbedingt wird, und zwar vor allem von dem
Gehalt an löslichen N-haltigen Stoffen.

Dies tritt besonders deutlich in einer Reihe von Versuchen hervor,
welche Darwin mit verschiedenen, teils N-freien, teils N-haltigen
Lösungen anstellte. Wasser, sowie Lösungen reiner Kohlehydrate
(Gummi, Zucker, Stärke) bewirkten, auf die Mitte der Blattscheibe
gebracht, niemals ein Einbiegen der randständigen Drüsen und daher
auch keine Reizung der mittleren direkt berührten. Dagegen zeigten
sich fast alle N-haltigen Flüssigkeiten wirksam (Milch, Harn, Eiweiß,
Speichel, Gelatine etc.), wenn sie in analoger Weise zum Versuch
benutzt wurden. Die Lösung und Verflüssigung fester Eiweißsub-
stanzen erfolgt, wie Darwin zeigte, unter dem Einfluß des Drosera-
Sekretes in ganz ähnlicher Weise wie durch Magensaft. Kleine Würfel
aus hartgesottenem Eiereiweiß wurden, wenn sie von den Drüsen
umfaßt waren, innerhalb 2mal 24 Stunden fast völlig zu einer durch-
sichtigen Flüssigkeit gelöst, wobei immer zuerst die Kanten und Ecken
abgerundet wurden. Noch energischer scheint das Sekret von Droso-
phyllum zu wirken. Fibrinflocken (etwa 1 cm lang und Vi so breit
als die Blattspreite), waren, wie Goebel mitteilt, nach weniger als
7-2 Stunde an einem warmen Sommertage schon bedeutend angegriffen,
nach 1 Stunde waren dieselben auf der Blattfläche nicht mehr zu
finden. A. Mayer und Dewevre sahen auch gekochtes Hühnereiweiß
sehr rasch verdaut werden; nach 27 Stunden waren 1 cm große
Würfel davon an den Blättern völlig verschwunden. Bringt man
äußerst kleine Stückchen von Eiweiß in den Schleimtropfen einer ge-
stielten Drüse, so sieht man dieselben schon nach einem Tage trans-
parent werden; am 2. Tage findet man die Kanten angegriffen, am
5. Tage bildet der Rest des Eiweißes nur eine geringe Trübung in
dem sonst klaren Sekrettropfen und am 7. Tage ist alles gelöst. Aus
diesen Versuchen geht deutlich hervor, daß die abgesonderte Flüssig-

216 W. Biedermann,

keit das Vermögen hat, Eiweiß aufzulösen, ein Vermögen, welches
sofort vernichtet wird, wenn ein Alkali zugesetzt wird, aber wieder
hervortritt, sobald dieses durch schwache HCl neutralisiert wird. Es
handelt sich hierbei nicht etwa nur um eine einfache Säurewirkung.

„Splitter von reinem Glas wurden auf eine große Zahl von Blättern
ausgestreut. Sie wurden dann abgeschnitten und in 3 Gruppen ge-
teilt; davon wurden zwei eine Zeitlang in ein wenig destilliertes
Wasser gelegt und dies dann durchgeseiht, wobei etwas mißfarbige,
klebrige, unbedeutend saure Flüssigkeit erhalten wurde. Das dritte
Häufchen wurde ordentlich in wenig Tropfen Glyzerin eingeweicht,
welches bekanntlich Pepsin auflöst. Eiweißwürfel wurden nun auf
Uhrgläsern in diese drei Flüssigkeiten getan, von denen einige meh-
rere Tage lang auf einer Temperatur von ca. 32 " C gelassen wurden.
Keiner der Würfel wurde indessen aufgelöst, es blieben die Kanten
so scharf wie je." Diese Versuche scheinen darauf hinzuweisen,
daß das eigentlich wirksame Enzym nicht eher abge-
sondert wird, als bis die Drüsen durch die Absorption
einer äußerst geringen Quantität löslicher N- haltiger
Substanz gereizt werden — eine Folgerung, welche durch. das,
was wir später in bezug auf Dionaea sehen werden, unterstützt wird.
Hooker fand gleichfalls, daß die Flüssigkeit aus den Schläuchen der
Nepenthes nicht verdaut, wenn man sie aus denselben nimmt, ehe sie
gereizt wurden.

Ueber die Beschaffenheit des wirksamen Enzyms läßt sich zur-
zeit nichts Sicheres sagen, da es bisher nicht gelungen ist, größere
Mengen ferm enthaltiger Flüssigkeit von Drosera zu gewinnen und
die Bedingungen der Wirksamkeit sowie die gebildeten Verdauungs-
produkte eingehender vergleichend zu untersuchen. Rees und Will,
(1875) haben das verdauende Enzym aus mit kleinen Insekten zum
Teil bedeckten, also gereizten Drosera-Blättern mit Glyzerin aus-
gezogen. Es ergab :

1) ein Glyzerinextrakt mit in verdünnter HCl gequollenem, dann
wieder gründlich ausgewaschenem Fibrin — keine Verdauung des
letzteren ;

2) Glyzerinextrakt mit ebenso behandeltem Fibrin und einigen
Tropfen verdünnter HCl — klare Lösung des Fibrins bis auf ein
winziges häutiges Restchen ;

3) verünnte HCl mit demselben Fibrin — wolkig gequollenes,
nicht gelöstes Fibrin.

Das wässerige Extrakt einer größeren Menge getrockneter, als
Droge bezogener (wohl ungereizter) Drosera- Blätter zeigte, mit ver-
schiedenen anorganischen und organischen Säuren geprüft nur äußerst
geringe verdauende Wirkung, ein Resultat, mit welchem auch ein
älterer Versuch von Hoppe-Seyler (120) übereinstimmt. Es wurden
hierbei 100 g frische (gereizte?) Blätter verarbeitet, aber weder durch
direkte Extraktion mit 0,2 Proz. HCl-haltigem Wasser noch durch
monatelanges Mazerieren eines anderen Teiles mit Glyzerin und Fällung
der Lösung mit Alkohol wurde ein verdauungsfähiges Ferment erhalten.
Auch die Umwandlung der schwach salzsauren Lösung durch be-
stimmten Zusatz von ameisensaurem Salz in eine ameisensaure von
gleichem Säureäquivalent ergab ganz negative Resultate. Hoppe-
Seyler schließt hieraus, „daß das verdauende Ferment der Drosera
kein Pepsin ist, auch nicht identisch ist mit dem Ferment des Magens

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 217

der Kaltblüter unter den Wirbeltieren". Wie schon erwähnt, ist Dar-
win der Meinung, daß die Drüsen, obschon sie beständig klebrige
Flüssigkeit absondern, doch nicht das die Verdauung vermittelnde
Ferment bei mechanischem Reiz, sondern nur nach Absorption
gewisser, wahrscheinlich N-haltiger Substanzen absondern. Er stützt
sich dabei hauptsächlich auf die schon erwähnten Versuche mit Glas-
stückchen, durch deren rein mechanische Einwirkung ein Sekret ge-
liefert wurde, welches Eiweiß nicht verdaute, sowie auf das analoge,
noch zu besprechende Verhalten von Bionaea und Nepenthes.

Sehr interessant sind gewisse, von Darwin zuerst beobachtete Veränderungen
des Plasmas in den Zellen der Digestionsdrüsen von Drosera sowohl wie auch von
Bionaea. Dieselben sind, wie schon erwähnt, in der Regel mit rotem Zellsaft er-
füllt, welcher als große zentrale Vakuole von einem farblosen Wandbelag strömenden
Plasmas umgeben wird. Untersucht man dagegen eine gereizte Drüse einige Stunden
später, so bieten die Zellen ein gänzlich verändertes Aussehen dar. An Stelle des
einheitlichen zentralen Saftraumes sind mehrere und oft sehr viele rote Vakuolen
von sehr verschiedener Größe und Form getreten, jede umschlossen von farblosen
Plasma. Die Veränderung ist so auffällig, daß sie schon mit einer schwachen Lupe
sichtbar ist und manchmal sogar mit bloßem Auge, indem die gereizten ,, Tentakeln"
nunmehr ein geflecktes Aussehen zeigen. Kurz nachdem die gereizten Tentakeln
sich wieder ausgestreckt haben, fließen die Vakuolen wieder zu einem gemeinsamem
Saftraum zusammen. Der Bezeichnung jenes sichtbaren Eeizerfolges als „Aggre-
gation" von Seiten Darwins liegt die Auffassung zugrunde, daß es sich um eine
Ausscheidung ,, geformter Massen von purpurner Substanz handelt", welche in einer
farblosen Flüssigkeit suspendiert sind. Darwin gibt ausdrücklich an , daß „die
kleinen Massen von zusammengeballter Substanz (De Vries ,, Vakuolen"), deren Form
außerordentlich verschieden sein kann (kugelig, oval, faden-rosenkranzförmig), ,,aus
dicker, augenscheinlich zäher Substanz" bestehen. Nach der von Gardiner (91) und
De Vries (237) gegebenen sehr eingehenden Darstellung scheint es jedoch sicher, daß
die „aggregated raasses" von Darwin nichts anderes sind als Zellsaft- Vakuolen.
Die Blasen sind Teile der ursprünglichen Wand der Vakuole, der Inhalt stellt einen
Teil des Zellsaftes dar, wenigstens gilt dies für die eigentliche „physiologische"
Aggregation, bei mechanischer oder durch Eiweißsubstanzen verursachter Reizung
der Drüsen. Davon wesentlich verschieden ist die ebenfalls von Darwin zuerst
beobachtete Ausscheidung eines feinkörnigen, sich später zu klumpigen Massen
ballenden Niederschlages von Eiweißsubstanzen aus dem Zellsaft bei Einwirkung
gewisser Ammoniaksalze [insbesondere des (NH4).,C03], was von Darwin ebenfalls
als „Aggregation" bezeichnet wurde. Es handelt sich aber offenbar in beiden Fällen
imi prinzipiell verschiedene Erscheinungen (De Vries).

Besser als eine wortreiche Beschreibung wird ein Blick auf die der Abhandlung
von De Vries (237) entnommene Fig. 9 eine Vorstellung von der Vielgestaltig-
keit der Erscheinung geben. Man erkennt, wie der ursprüngliche Saftraum sich
allmählich in immer zahlreichere Vakuolen" zerspaltet, wobei in späteren Stadien
des Prozesses eine erhebliche Verkleinerung derselben durch Ausstoßen ungefärbter
Flüssigkeit Hand in Hand geht, so daß das Gesamtvolumen aller Vakuolen hinter
dem des anfänglichen Saftraumes beträchtlich zurücksteht. Während dieser Vor-
gänge dauert die Zirkulationsströmung des farblosen Plasmas ungehindert fort, ja sie
wird sogar in der Regel lebhafter; die kleinen Vakuolen werden durch dieselbe meist
um die größeren herumgeführt, welche letzteren in ihren Verschiebungen, wo es deut-
Uch sichtbar ist, gleichfalls den Bewegungen jener Ströme passiv folgen. Nicht
selten findet man in gereizten Tentakeln die kleineren Vakuolen zu feinen Röhrchen
mit rotem Inhalt ausgezogen, welche nun ebenfalls in fortwährender Bewegung sich
befinden; man sieht sie ihre Form unaufhörlich wechseln, und in wenigen Minuten

218

W. Biedermann,

kann die ursprüngliche Kugel- oder Blasenform wieder hergestellt sein. Nicht selten
findet mau in fast aUen Zellen des oberen, dünneren Teiles der Tentakelstiele nach

Fig. 9. Drosera rotundifolia. Verschiedene Stadien der Aggregation (nach DE Vriesj.

Eiweißfütterung den ganzen roten Inhalt in zahllose derartige Röhrchen verwandelt,
welche fortwährend durch- und zwischeneinander geschoben werden. Die Zellen
sind dann meist ganz oder doch stellenweise von den Röhrchen dicht erfüllt
(De Veies). Daß die Röhrchen von der Strömung des Plasmas fortgeschoben
werden, ist oft deutlich zu erkennen; aber auch ihre Entstehung verdanken sie der
Wirkung derselben , indem diese die kugeligen oder elliptischen Vakuolen aus-
zieht. Bei vorsichtiger Erwärmung eines solchen Präparates lösen sich die Röhr-
chen oft in kleine Kügelchen auf; erst entstehen an mehreren Stellen Einschnü-
rungen, das Röhrchen wird perlschn urförmig, bis schließlich die fadenförmigen Ver-
bindungsbrücken reißen. Schon Darwin hatte auch das Zusammenfließen vorher
getrennter Massen (Vakuolen) beobachtet, und auch De Vries machte ganz analoge
Beobachtungen. In den meisten Fällen sieht man aber die Vakuolen sich einfach
aneinander vorbeischieben, ohne daß eine Vereinigung erfolgt. Durchwegs scheint
es, daß die Ortsbewegung der roten Vakuolen passiv durch Piasmaströme bewirkt
wird, und auch die Formänderungen, selbst die erwähnte Entstehung röhriger Ge-
bilde wird, wie erwähnt, von De Vries als ein passiver Vorgang aufgefaßt, während
Dar^vin von einer amöboiden Bewegung seiner „aggregated masses" spricht.

In welcher Beziehung die geschilderten Vorgänge der Aggregation zur Tätig-
keit der Drüsen und speziell zur Sekretbildung stehen, läßt sich zurzeit nicht mit
Sicherheit angeben, ja man könnte vielleicht Zweifel hegen, ob eine solche Beziehung
überhaupt besteht, wenn man bedenkt, daß die Aggregation nicht nur in Zellen
des eigentlichen Drüsen köpf chens, sondern auch in solchen des Stieles bei der

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation dei' Nahrung. 219

Reizung eintritt. Nimmt man an, daß die Säure bezw. eine "Vorstufe derselben
wie auch die Muttersubstanz des Fermentes (das Enzymogen) ursprünglich im Zell-
saft enthalten sind, so könnte man vielleicht, wie de Vriks andeutet, die Zer-
spaltung des ursprünghchen Saftraumes und die darauffolgende Verkleinerung der
Vakuolen mit der Trennung und Ausstoßung gewisser, an der Sekretbildung be-
teiligter Stoffe in Zusammenhang bringen wollen. Indessen entbehren wir zurzeit
noch durchaus genügend feiner mikrochemischer Methoden, um der Lösung derartiger
Fragen näher treten zu können.

De Vries verdankeil wir auch einige Angaben über die
chemische Zusammensetzung der aus den Vakuolen bei der Aggre-
gation ausgestoßenen Flüssigkeit. Der Zellsaft enthält nach ihm:
1) Traubenzucker, dessen Vorhandensein sich an durchschnit-
tenen Tentakeln in der Nähe der Wunde mit FEHLiNGscher Lösung
leicht nachweisen läßt ; 2) eine Säure oder ein saures
pflanzensaures Salz, mittels Lackniuspapier nachweisbar ;
3) Gerbstoff und 4) einen oder mehrere Eiweißkörper
unbekannter Natur. Von diesen Körpern bleiben der Farbstoff, der
Gerbstoff und das Eiweiß bei der Aggregation auf den Inhalt der
Vakuolen beschränkt, sie werden nicht ausgestoßen. Dagegen scheint
Säure und Zucker auszutreten. „Ist das Ausscheiden einer Flüssig-
keit zwischen den Saftblasen (Vakuolen) und der Hautschicht an sich
schon eine außerordentlich auffallende Erscheinung, noch merk-
würdiger wird diese durch die dabei stattfindende Trennung der ge-
lösten Stoffe des Zellsaftes in solche, welche von den Wänden der
Vakuolen umschlossen bleiben, und andere, welche ausgeschieden
werden. Die Fragen, welche sich uns hier aufdrängen, sind in
mechanischer Beziehung ebenso wichtig wie in biologischer. Durch
welche Mittel wird die Trennung und die Ausscheidung bewirkt, und
in welcher Beziehung steht dieser Vorgang zu der sezernierenden
Tätigkeit der Drüsen? Ohne Zweifel eröffnet sich hier ein ebenso
fruchtbares wie schwieriges Feld der experimentellen Forschung."
(De Vries.)

Neuerdings hat Lily Huie (123) versucht, tiefer in das Wesen
dieser merkwürdigen Zellveränderungen einzudringen.

Es wurde eine ganze Anzahl verschiedener chemischer Substanzen in ihrem
Einfluß auf die Blattdrüsen von Dros. rotund ifolia geprüft, und kamen teils chemisch
mdifferente, nur mechanisch wirkende Stoffe, wie Paraffin, in Verwendung, teils
waren es mehr oder weniger vollkommene Nährstoffe, wie Eiereiweiß, Pepton, Fibrin,
Casein, teils endhch Ausscheidungsprodukte des Stoffwechsels, wie z. B. Harnstoff.
Nachdem die Blätter ,, gefüttert" worden waren, wurden sie nach verschiedenen
Zeitintervallen (von einer Minute bis zum Wiederöffnen des Blattes) fixiert und ge-
färbt. Jedesmal wurde zur Kontrolle ein nicht gefüttertes Blatt gleichzeitig ebenso
behandelt.

Es ergab sich, daß durch Füttern mit chemisch verschiedenen Nahrungsmitteln
sehr charakteristische Veränderungen in den Zellen hervorgerufen werden, die sich
teils in der Anordnung des Plasmas, teils in der Tinktionsfähigkeit desselben äußern.
Schon wenige Minuten nach Verabreichung von koaguliertem Eiereiweiß werden so-
wohl das basophile Cytoplasma wie der Kern mehr eosinophil (acidophil), während
Pepton die Verwandtschaft der Zellen zu blauen (basischen) Farbstoffen steigert.
Der erstere Nährstoff erzeugt schnell starke Verminderung des Cytoplasmas (infolge
von Sekretion), während Pepton umgekehrt eine Zunahme der Masse des Plasmas
und des Kernes zu bewirken scheint. In beiden Fähen macht sich auch eine starke

220 W. Biedermann,

Zunahme der Chromatinelemente des Kernes bemerkbar, während Fütterung mit.
Nuklein oder Nukleinsäure eine solche Wirkung nicht hat. Mit der Verminderung
der Plasmamasse bei Fütterung mit Eiweiß geht eine starke Vakuolisierung Hand
in Hand, die bei Verabreichung von Pepton fehlt.

Kern Veränderungen treten anscheinend nur dann ein, wenn Substanzen auf-
genommen werden, die von der Pflanze nutzbringend verwertet (assimiliert) werden
können. So wirkt Paraffin nach HuiE nur als Reiz für die Sekretionstätigkeit der
Zellen und erzeugt dementsprechend Plasmaschwund und Vakuolenbildung, während
die Kerne fast gar nicht beeinflußt werden. Bei sehr nahrhaften Substanzen (Eiweiß,
Pepton) ist dagegen der Kern der Sitz der stärksten Veränderungen, und die Chromo-
somen erfahren eine starke Vergrößerung, ganz unabhäng vom Zustand des Cyto-
plasmas. Bei Eiweißfütterung gehen die auffallenden Kernveränderungen erst vor
sich, nachdem das Zellplasma (durch Sekretion) ganz erschöpft ist, während man
sie bei Darreichung von Pepton schon eintreten sieht, wenn die Zelle noch voll von
Plasma ist. Während demnach das Plasma auf jedweden Reiz rasch reagiert (mit
Absonderung), verändern sich die Kerne erst, nachdem die Resorption der Verdauungs-
produkte eingetreten ist. Sollte sich dies bestätigen, so läge hier ein interessanter
Fall von Beteiligung des Zellkernes (resp. des Chromatins) an den AssLmilations-
prozessen des Plasmas vor.

Zwischen den Veränderungen des Zellplasmas und der Reizbarkeit der Blätter
stellten sich deutliche Beziehungen heraus, die sich aber auf die Kern Veränderungen
nicht erstreckten. Die Schnelligkeit, mit der die Tentakeln sich einbiegen, und der
Grad der Vakuolenbildung gehen stets parallel. So erzeugte z. B. Paraffin kein
Einbiegen und nur sehr leichte vorübergehende Vakuolenbildung, Pepton veranlaßt
ein sehr langsames Biegen und keine Vakuolisierung in 1 — 2 Stunden. Hingegen
erzeugen Eiereiweiß und Milch schnelle Krümmung und schnelle Vakuolisierung.

Eine Wiederaufnahme und Weiterführung dieser in vieler Hinsicht noch frag-
würdigen Untersuchungen erscheint höchst wünschenswert, denn ohne allen Zweifel
haben wir es mit einem Objekt zu tun, welches wie kaum ein anderes geeignet er-
scheint, über die cellularen Vorgänge bei der Sekretion und Resorption Aufschluß
zu geben, und jedenfalls ungleich günstiger ist, als irgendeine tierische Drüse.

Die auch der Familie der Droseraceen angehörige, vor allem durch
ihre raschen Bewegungen berühmte Dionaea muscipula darf in ge-
wissem Sinne als bester Repräsentant der kleinen Gruppe „insekten-
fressender" Pflanzen gelten, da sie diesem Vorgang am besten an-
gepaßt erscheint.

Die Blätter zeigen die Einrichtung einer Insektenfaile so offenkundig, daß
schon der erste Bericht von Ellis (1768) darüber keinen Zweifel ließ. Von den
Blättern steht eine große Zahl an langen und gegen die Lamina hin immer
breiter geflügelten Stielen zu einer großen Rosette zusammengedrängt. Der ge-
flügelte Blattstiel trägt die Scheibe auf dünner Spitze (Zwischenstück) , aus der
sich dann die Blattmittelrippe fortsetzt. Diese trägt zwei halbkreis- oder nieren-
förmig gestaltete Seitenflügel, deren jeder mit einem Kranze von 15 — 20 starken
Wimpern besetzt ist, in welche je ein Gefäßbündel ausläuft. Insofern entsprechen
sie den Randdrüsen von Drosera; aber sie sind mit den Blattflügeln unbeweg-
lich verbunden und haben keine Drüsenorganisation; dagegen sind die beiden
Blattflügel beweglich und klappen, wie auch bei Aldrovanda, um die Mittelrippe
wie um ein Charnier zusammen , wobei dann die steifen Randborsten ineinander
greifen, wie zwei mit geradegestreckten Fingern ineinander gefalteten Hände. Diese
Bewegung erfolgt klappend und außerordentlich rasch, wenn eines der 6 sen-
siblen steifen Haare berührt wird, welche zu je 3 nahe der Mitte an der Ober-
(Innen-) fläche jedes Blattflügels sitzen. Die obere Fläche des Blattes ist, aus-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 221

genommen nach den Rändern zu, dicht mit kleinen Drüschen von rötücher oder
purpurner Färbung, und ähnUchem Bau wie bei Drosera (Goebel, Taf. 23, Fig. 5)
besetzt, während der Rest des Blattes grün ist. Die Drüsen werden aus 20 — 30
polygonalen Zellen gebildet, die mit purpurner Flüssigkeit gefüllt sind. Ihre obere
Fläche ist konvex. Sie stehen auf sehr kurzen Stielen, in welche keine Spiralgefäße
«intreten, in welcher Beziehung sie von den Tentakeln der Drosera abweichen.

Ihre Absonderungstätigkeit ist streng geknüpft an
die Berührung mit N- haltigen löslichen Substanzen;
kein anderes Reizmittel — und dies bedingt einen weiteren Unter-
schied gegen Drosera — vermag diese Wirkung hervorzubringen. Es
können Gegenstände, wie ein Stückchen Holz, Kork, Moos, Papier,
Stein oder Glas, lange Zeit auf der Oberfläche eines Blattes gelassen
werden, und es bleibt ganz trocken.

„Es macht'', wie Darwin bemerkt, „auch keinen Unterschied, ob
sich die Lappen über solchen Objekten schließen. Es wurden bei-
spielsweise kleine Kugeln von Löschpapier auf ein Blatt gelegt und
ein reizbares Haar berührt; als sich nach 24 Stunden die Lappen
wieder zu öffnen anfingen, wurden die Kugeln entfernt und erwiesen
sich als vollkommen trocken. Wenn andererseits ein Stückchen
feuchten Fleisches oder eine zerdrückte Fliege auf die Oberfläche
eines ausgebreiteten Blattes gelegt wird, so sondern nach einiger Zeit
die Drüsen reichlich ab. In einem derartigen Falle war ein wenig
Sekret direkt unter dem Fleische in 4 Stunden vorhanden , und
nach Verlauf von weiteren 3 Stunden fand sich eine beträchtliche
Quantität, sowohl unter ihm wie auch rings um dasselbe herum. In
einem anderen Falle war das Stückchen Fleisch nach 3 Stunden,
40 Minuten ganz naß. Aber keine Drüse sonderte ab, ausgenommen
diejenigen, welche faktisch das Fleisch oder das aufgelöste animale
Substanz enthaltende Sekret direkt berührten." (Darwin.)

„Wenn indessen die Blattlappen durch ein Stückchen Fleisch
oder ein Insekt zum Schließen gebracht werden, so ist das Resultat
verschieden, denn nun sondern die Drüsen über die ganze Oberfläche
des Blattes reichlich ab. Da in diesem Falle die Drüsen auf beiden
Seiten gegen das Fleisch oder das Insekt angedrückt werden, so ist
die Absonderung von Anfang an zweimal so bedeutend, als wenn ein
bischen Fleisch auf die Oberfläche eines Lappens gelegt wird, und
da die Lappen in beinahe ganz dichte Berührung kommen, so ver-
breitet sich die aufgelöste animale Substanz enthaltende Absonderung
durch Kapillarattraktion und veranlaßt frische Drüsen auf beiden Seiten
in sich beständig erweiternden Kreisen zur Absonderung. Das Sekret ist
beinahe farblos, leicht schleimig und, nach der Art und Weise, wie es
Lackmuspapier färbte, zu urteilen, stärker sauer als das der Drosera.
Es ist so reichlich, daß bei einer Gelegenheit, wo ein Blatt auf-
geschnitten wurde, auf welches vor 45 Stunden ein kleines Eiweiß-
würfelchen gelegt worden war, Tropfen vom Blatt herunterrollten.
Bei einer anderen Gelegenheit, wo ein Blatt, welches ein Stückchen ge-
röstetes Fleisch eingeschlossen hatte, sich nach 8 Tagen von selbst wieder
öffnete, war so viel Sekret in der Furche über der Mittelrippe, daß
es herabtröpfelte. Eine große zerdrückte Fliege {Tiimla) wurde auf
ein Blatt gelegt, aus welchem ein kleines Stück an der Basis des
einen Lappens vorher herausgeschnitten worden war, so daß eine
Oeffnung blieb, und durch diese lief das Sekret 9 Tage lang fort-
während den Blattstiel hinab." (Darw'IN.)

222 W. Biedermann,

Ein Stückchen Fleisch oder Eiweiß veranlassen, sofern sie nur
im allergeringsten Grade feucht sind, nicht nur die Drüsen zu sezer-
nieren, sondern auch die Lappen sich zu schließen. Diese Bewegung
ist aber von der rapiden, durch Berührung eines der sensiblen Haare
verursachten Schließung ganz verschieden.

Der Umstand, daß die Blätter von N-freien und N-haltigen, und
von den letzteren wieder in feuchtem und trocknem Zustande so ver-
schieden affiziert werden, beweist sehr klar, daß es auf die Aufnahme
gewisser gelöster Substanzen bei den in Rede stehenden physiologischen
Wirkungen (Absonderung und eventuell langsame Schließungsbewegung)
ganz wesentlich ankommt, was ja, wenn auch minder klar, auch bei
Drosera der Fall ist. „Es ist überraschend", bemerkt Darwin, „in wie
unbedeutendem Grade ein Stückchen Fleisch oder Eiweiß feucht zu
sein braucht, um Absonderung und später langsame Bewegung an-
zuregen, und in gleicher Weise überraschend ist es, eine wie minutiös
kleine Menge animaler Substanz, wenn sie absorbiert wird, hinreicht,
diese beiden Wirkungen hervorzubringen."

Der Verdauungsprozeß verläuft, wie es scheint, bei Dionaea etwas
langsamer als bei Drosera, ist aber stets leicht mit Sicherheit nach-
zuweisen, obschon jene Pflanze nicht so geeignet ist zu derartigen
Versuchen wie diese, da der Prozeß der Lösung innerhalb des ge-
schlossenen Blattes vor sich geht, gleichwie in einem Magen. Es
vergehen immer mehrere Tage über der Auflösung auch kleiner auf
das Blatt- gebrachter Eiweißmassen, und während derselben pressen
sich allmählich die erst hohl und leicht gegeneinander geneigten Blatt-
flügel mit solcher Gewalt gegeneinander, daß sie mit ihren Flächen
gegenseitig in Berührung kommen und weichere, zwischen ihnen
liegende Körper von ihnen Eindrücke bekommen. Alsdann beginnt
das Blatt sich wieder zu entfalten, hat aber vorerst noch nicht seine
volle frühere Empfindlichkeit wiedererlangt. Nach mehr als drei
Digestionstätigkeiten pflegt ein Blatt überhaupt abzusterben. Leider
ist über die Eigenschaften des Enzyms, seine Entstehung und seine
Eigenschaften, sowie über die nächsten Produkte der Eiweißlösung
zurzeit nichts Näheres bekannt, obschon die reichliche Sekretion
Dionaea gerade zu diesem Zwecke als ein sehr geeignetes Versuchs-
objekt erscheinen läßt.

2. Nepenthes-Arten.

Die eingehendsten physiologischen Untersuchungen über die Ver-
dauung und die bewirkenden Enzyme besitzen wir von Nepenthes-
Arten, jener merkwürdigen Pflanzenfamilie, deren auffallende Organ-
bildung schon früh die Aufmerksamkeit erregt hatte.

Die meisten und eigentümlichsten Repräsentanten hat Borneo aufzuweisen,
von wo sich der Verbreitungsbezirk westHch bis nach Madagaskar und den Seychellen,
östlich nach Neu-Guinea und Australien erstreckt. Es sind kletternde, teils epi-
phytisch wachsende, teils mit einem kriechenden Khizom im Boden wurzelnde Pflanzen,
welche meist sumpfige Wälder oder feuchte Bergregionen bewohnen. Die Blätter
bestehen meist aus 3 Teilen: einer (meist sitzenden) Spreite, die sich in einen ge-
wöhnlich als Eanke dienenden zylindrischen Teil fortsetzt und mit einer mit Deckel
versehenen Kanne endigt. Bei den einzelnen Arten sind die „Kannen" von sehr

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 223

verschiedener Form und Größe. Bei N. ampullaria annähernd tonnenförmig, bilden
sie bei anderen langgestreckte Zylinder, oder wie bei N. Bonyso trichterförmige
Schläuche. Nicht minder verschieden ist auch die Farbe. Während manche Species
grüne Becher haben, treten bei anderen oft die lebhaftesten Farben auf. So erscheinen
die Kannen von N. Raffksiana purpurrot gefleckt, diejenigen einer anderen Art von
Borneo porzellanweiß mit scharlachroten Flecken. „Was die Größe anlangt, so
variiert die Länge der Schläuche von 5 cm {N. ampullaria) bis zu etwa 40 cm
{N. Edwardsiana, Rafflesiana, villosa). Mit den größten Inhalt haben wohl die
Schläuche von N. Rajah, einer der eigentümlichen, auf dem Kina-Balu in Borneo
wachsenden Formen. Sie sind zwar nicht besonders lang (25—30 cm), aber sehr weit
(ca. 12 cm) und sind, wie Hooker bemerkt, geräumig genug, daß auch kleine Vier-
füßler oder Vögel in dem Kanneninhalt ertrinken können. Indessen scheinen sie
doch auch nur kleine Tiere (Insekten) zu fangen, die sich oft in solcher Menge in
den Schläuchen anhäufen, daß diese insektenfressende Tiere anlocken. Die Mündung
der Kannen ist in der Regel durch einen nach abwärts geschlagenen Kragen aus-
gezeichnet, der mit vorspringenden Längsleisten versehen und sehr glatt ist. Das
Innere der i\'e/»ewfÄe.s-Schläuche zerfällt in 2 Zonen, die man leicht schon mit bloßem
Auge unterscheiden kann (Gleitzone und Drüse nzone), da sie sich sowohl in
der Färbung wie dadurch unterscheiden, daß die zahlreichen Drüsen der Drüsenzone
als dunklere Punkte hervortreten. Die Gleitzone hat einen weißlichen, von einem
Wachsüberzug herrührenden Schimmer, welcher der Drüsenzone fehlt.

Drüsen finden sich übrigens nicht nur im Innern der Schläuche, sondern auch
am Eingange. Dieselben sondern einen süßen Honigsaft ab, welcher ohne Zweifel
als Anlockungsmittel für Insekten dient, die dann leicht in die Kanne hinabfaUen
können. Die eigentlichen Digestionsdrüsen, deren Zahl sehr bedeutend ist, sind
kuchenförmig und gleichen in ihrem Bau den Verdauungsdrüsen der Droseraceen
insofern, als sie wieder aus zwei oder mehr sezernierenden Zelllagen und einer Mit-
telschicht bestehen. Jede Drüse steht über einem Nerven oder dessen Auszweigung.
Es unterliegt keinem Zweifel, daß sie die Flüssigkeit ausscheiden, welche in den
Nepenthes-'RQch.Qrxi angesammelt wird. Dieselbe findet sich schon in jungen, noch
geschlossenen Kannen und erscheint auch in entleerten wieder.

Die proteolytischen Eigenschaften dieses Sekretes wurden be-
reits von Hooker experimentell festgestellt. Er fand, daß die Flüs-
sigkeit aus frischen lebenskräftigen Kannen stets sauer rea-
gierte und auf Eiereiweiß, rohes Fleisch, Fibrin und Knorpelsub-
stanz lösend wirkte. In allen Fällen fand er diese Wirkung sehr
deutlich, in manchen geradezu überraschend. Er beobachtete weiter-
hin, daß die Wirkung eine weniger energische war, wenn er die aus
den Kannen (Schläuchen) entleerten Flüssigkeiten in Glasgefäßen mit
den zu verdauenden Substanzen in Berührung brachte, wie dann, wenn
er die letzteren in die Flüssigkeit der Schläuche einer lebenden Pflanze
eintauchte. Auch fand er, daß die Auflösung ohne alle Fäulnis-
erscheinungen erfolgt. Hooker hält es für wahrscheinlich, daß eine
wie Pepsin wirkende Substanz von der inneren Wand des Schlauches
abgesondert wird, aber vorzugsweise erst, nachdem tierische
Substanzen in die saure Flüssigkeit gelangt sind. Nach
seiner Ansicht würde demnach, wie bei Droseraceen auch, ein
wirksames Sekret nur von entsprechend gereizten Drüsen abgesondert
werden, lieber die Art der Lösung der Eiweißkörper, sowie über die
Natur der Verdauungsprodukte hat, wie es scheint. Hooker keine
Versuche angestellt. Diese Lücke suchten zunächst v. Gorup und
E. Will auszufüllen (94).

224 W. Biedermann,

Das Sekret wurde in der Art gewonnen, dak die gefüllten Kannen
verschiedener iVe^^ew^/ies-Species (besonders N. phyllamphora und gra-
cilis) von Zeit zu Zeit entleert wurden, und zwar wurde beim Sammeln
das Sekret solcher Kannen, in welche bereits Insekten eingedrungen
waren und deren Inhalt Insektenreste enthielt, von jenem, welches frei
von Insekten war, getrennt aufgefangen.

Die Flüssigkeit war nahezu farblos, schwach opalisierend bis ganz
klar, völlig geschmack- und geruchlos und von verschiedener Konsistenz,
bisweilen mehr dickflüssig, andernfalls sehr dünnflüssig. Das aus nicht
gereizten Drüsen stammende Sekret reagierte neutral oder höchstens
kaum merklich sauer; jenes gereizter Drüsen aber rötete Lackmus
entschieden. Die Rötung verschwand beim Liegen an der Luft nicht
völlig.

Wurde eine Flocke in sehr verdünnter HCl gequollenen Fibrins
in das aus gereizten Drüsen stammende Sekret gebracht, so löste es
sich darin bei einer Temperatur von 40" C in '^U—\ Stunde nahezu
vollständig auf. Bei 20 "^ C erfolgt die völlige Lösung erst innerhalb
2 Stunden. Zusatz von einigen Tropfen HCl von 0,2 Proz. bewirkt,
daß sie schon in V4 Stunde erfolgt. Vergleichende Versuche mit nach
der WiTTiCH-HÜFNERschen Methode aus Schweinsmagen gewonnener
Pepsinlösung zeigten, daß hier die Wirkung nicht rascher und nicht
vollständiger war als bei dem iVe^'c^^^/^es- Sekret. Nach 2-stündiger
Einwirkung desselben auf das Fibrin blieben die filtrierten Lösungen
beim Kochen völlig klar, wurden weder durch Mineralsäuren noch
nach Zusatz von Essigsäure durch Ferrocyankalium gefällt, wohl aber
durch Sublimat, Gerbsäure und Phosphorwolframsäure. Mit NaOH
und höchst verdünnter CuS04-Lösung gaben sie eine prachtvoll rosa-
rote Färbung (Biuretreaktion). Die letztere war ebenso intensiv wie
bei durch Pepsin verflüssigtem Fibrin. Auch kleine Scheibchen von
geronnenem Hühnereiweiß und rohes Fleisch wurden verdaut.

In Sekret, welches nicht gereizten Drüsen entstammte, blieben
gut ausgewaschene Flocken gequollenen Fibrins bei 20—30*^ C auch
nach Stunden ganz unverändert. Die überstehende Flüssigkeit gab
mit NaOH und CuSO^ einen blauen Niederschlag und einen kaum
merkbaren Stich in Rot. Wenn dagegen dem Gemisch von Fibrin-
flocken und neutralem Sekret 2—3 Tropfen sehr verdünnter HCl
zugesetzt wurden, löste sich das Fibrin innerhalb iVg Stunden auf
und die Lösung zeigte ganz dasselbe Verhalten wie die durch ursprüng-
lich schon saures Sekret bewirkte.

Versuche über die Natur der Säure des aus gereizten Drüsen
stammenden Sekretes verbot die beschränkte Menge des Materials.
HCl dürfte aber jedenfalls auszuschließen sein. Nach
den Versuchen von Rees und Will an Drosera lag es nahe, auch
hier an Ameisensäure (neben höheren Fettsäuren, Propion-Butter-
säure) zu denken und in der Tat war der Erfolg mit dieser „ein
geradezu überraschender". Bringt man gequollenes, von der
anhängenden HCl sorgfältig befreites Fibrin in neutrales Sekret und
fügt 3 — 4 Tropfen verdünnter Ameisensäure hinzu, so erfolgt schon bei
gewöhnlicher Temperatui- fast momentane ('? B.)Lösung. Nach kurzer
Zeit sind von den Fibrinflocken kaum bemerkbare Reste übrig. Bei
vorsichtiger Neutralisation des Filtrates mit verdünnter NaOH entsteht
nur ein sehr geringes Neutralisationspräzipitat. Wurde dieses durch
Filtration entfernt, so gab die Lösung keine der für native Eiweißkörper

Die Aufnahme, Vex-arbeitung und Assimilation der Nahrung. 225

charakteristischen Reaktionen mehr, die Biuretreaktion (rot) aber in
großer Intensität. Kontrollversuche mit Ameisensäure und Fibrin
allein ergaben starkes Aufquellen des Fibrins zu einer geleeartigen
Masse mit partieller Lösung. Die filtrierte Lösung lieferte ein sehr
starkes Neutralisationspräzipitat, und NaOH -|- CuSO.x riefen keine
rosenrote, sondern rein blaue Färbung in der Lösung hervor. Ver-
suche, bei welchen die neutralen Sekrete mit Propionsäure oder
Essigsäure angesäuert wurden, ergaben ähnliche Resultate wie die
Versuche mit dem an und für sich sauren Sekret, aber die Wirkung
dieser Säuren ist eine schwächere als jene der Ameisensäure.
Unter gleichen Bedingungen ist die Wirkung der Propionsäure wieder
schwächer als die der Essigsäure. Bei einer Temperatur von 20 30" C
ist das Fibrin erst nach 2—4 Stunden völlig gelöst. Viel günstigere
Resultate wurden bei Anwendung von Apfelsäure und Zitronen-
säure erzielt. Beim Ansäuern mit der erste ren wurde
das Fibrin bei gewöhnlicher Temperatur schon nach
10 Minuten nahezu völlig gelöst. Noch wirksamer erwies
sich die Zitronensäure. Nach 2-stündiger Einwirkung des Ver-
dauungsgemisches auf gequollenes Fibrin gab die filtrierte Lösung
ein nur sehr geringes Neutralisationspräzipitat, aber eine intensive
Biuretreaktion (rot).

Mit den Resultaten der Untersuchungen von Gorup und Will (94)
stimmen die neueren Beobachtungen von Goebel (1. c.) durchaus
überein. Er überzeugte sich von dem Vorhandensein eines peptischen
Enzyms auch in dem schleimigen Sekret einer jungen, noch ge-
schlossenen Kanne (von N. paradisiaca). Es reagierte neutral, ver-
daute aber nach Zusatz von 1 Prom. Ameisensäure eine gequollene
Fibrinflocke in 12 Stunden vollständig. Eine Impfung in Nährgelatine
ergab selbst nach 8 Tagen in zwei Proben keine Bakterienentv^icklung,
so daß eine Mitwirkung von solchen gänzlich ausgeschlossen erscheint.
Der Inhalt einer offenen Kanne, in der sich eine kleine Fliege ge-
fangen hatte, löste ausgewaschenes gequollenes Fibrin in 1 Stunde ;
nach 3 Stunden war nur noch Pepton (Albumpsen?) nachweisbar (bei
25 ^ C). Eine weitere hineingegebene Fibrinflocke wurde nach Zusatz
von 0,2 Proz. HCl in 40 Minuten bei 16—18'' C gelöst. Es scheint,
daß sich das Sekret verschiedener Arten hinsichtlich der sauren Reaktion
sehr verschieden verhält, N. Nastersiana zeigte schon in ungeöö'neten
Kannen stark saure Reaktion. Fibrin war in diesen Kannen nach
3 Tagen gelöst, Eiweißwürfel stark angegriffen. N. Sedeni ergab nach
25 Stunden in einer stark sauer reagierenden Kanne Lösung von Fibrin,
ebenso N. robusta.

Goebel konnte in seinen Fällen Ameisensäure direkt nach-
weisen. Wurde alle Säure als Ameisensäure berechnet, so ergab sich
ein Säuregehalt (in verschiedenen Kannen) von 0,36 Prom., 0,25 und
0,21 Prom.

Zu einer wesentlich verschiedenen Auffassung gelangte auffallender-
weise bei seinen Versuchen R. Dubois (65). Er fand Gelegenheit,
im Garten der Tete d'Or in Lyon Versuche an einer großen Anzahl
kräftiger Exemi)lare verschiedener Nepenthes- Arten anzustellen. Vor
der Oeffnung des Deckels enthielten die Kannen eine klare, leicht
fadenziehende Flüssigkeit. In den geöffneten Kannen war dagegen
die Flüssigkeit trübe und enthielt Reste von Insekten und ganze In-
sekten. Wurde den noch geschlossenen Urnen kurz vor ihrem Oeffnen

Handbuch d. vcrgl. Pbj'siologie. II. 1. 15

226 W. Biedermann,

mittels sterilisierter Pipetten unter den nötigen Vorsichtsmaßregeln
Flüssigkeit entnommen, so blieb sie mehrere Monate klar. Wurde
sie mit Würfeln von geronnenem Eiweiß zusammengebracht, so griff
sie dieselben nicht an, weder bei Zimmertemperatur noch bei 35
bis 40" C. Die Flüssigkeit blieb klar und enthielt mehrere Stunden
nach dem Abtiltrieren kein Pepton. Dasselbe Resultat ergab die
Flüssigkeit, die noch aus verschlossenen Kannen entnommen und
mehrere Tage mit Eiweißwürfeln in Berührung war. Sie enthielt
keine Mikroorganismen und zeigte keine Spur von Fäulnis. Flüssig-
keit, welche aus Kannen genommen wurde, die seit kurzer Zeit ge-
öffnet waren und noch klar war, griff Eiweißwürfel ziemlich schnell
bei gewöhnlicher Temperatur und sehr schnell bei höherer Temperatur
an; dieselben blähten sich auf, wurden gallertig und verloren ihre
Kanten. Die Flüssigkeit war trübe geworden und entwickelte bis-
weilen deutlichen Fäulnisgeruch, sie enthielt zahlreiche Bakterien und.
gab filtriert mehrmals Peptonreaktion. Dübois steht hier im Wider-
spruch mit anderen Autoren (Hooker, vergl. p. 223).

DuBOis schließt aus seinen Beobachtungen, daß die Proteolyse
in den Nepenthes-Ksmnen, sowie bei den Blättern anderer insekten-
fangender Pflanzen durch Bakterien bewirkt werde, eine Auffas-
sung, der sich auch Tischutkin (231) angeschlossen hat. Indes-
sen dürfte diese Meinung den zahlreichen Erfahrungen anderer For-
scher gegenüber kaum schwer ins Gewicht fallen. Abgesehen von
den schon erwähnten Beobachtungen Goebels sind besonders auch
Untersuchungen von Vines (236) zu nennen, aus welchen hervorgeht,
daß in Uebereinstimmung mit der älteren Anschauung und derjenigen
Goebels die iVe/jew^/ies- Kannen in der Tat eine an sich verdauende
Flüssigkeit enthalten. Er experimentierte mit N. Nastersiana und
fand, daß die Kannenflüssigkeit bei Gegenwart von 1 Proz. Cyan-
wasserstoff Fibrin verdaut, auch gelang es ihm, aus dem Kannen-
gewebe mittels Glyzerins wirksame Extrakte zu gewinnen.

Das Enzym, dessen Wirksamkeit ähnlich dem Pepsin des Magen-
saftes der Wirbeltiere an saure Reaktion geknüpft erscheint, zeichnet
sich durch eine auffallende Widerstandsfähigkeit aus. Es scheint ge-
radezu das beständigste aller bekannten proteolytischen Fermente zu
sein, was wohl mit dem Umstände zusammenhängt, daß das Nepenthes-
Enzym in den Kannen mannigfachen Schädlichkeiten eher ausgesetzt
ist, die es bei geringerer Beständigkeit leicht unwirksam machen
würden.

Wenn auch seine Wirksamkeit durch hohe Temperatur oder Be-
handlung mit Alkalien leicht sehr vermindev't werden kann, behält es
doch stets noch einen Rest von Verdauungskraft, der sich in sehr
langsamer Verdauung äußert und nur durch verhältnismäßig starke
Mittel vernichtet werden kann. Saft, der durch ein BERKEFELDsches
Filter gegangen ist, hat gleichfalls noch etwas von seiner Verdauungs-
kraft behalten, wenn er auch viel weniger wirksam erscheint als die
unfiltrierte Flüssigkeit. Nach Vines (236) ist im Kannengewebe ein
Zymogen enthalten, welches durch Säuren aktiviert werden kann.

In der Verdauungsflüssigkeit ließen sich bei Anwendung von
Fibrin hauptsächlich Albumosen (Deutero- Albumosen) nachweisen,
echte Peptone werden anscheinend nur in sehr geringer Menge ge-
bildet. Da auch Aminosäuren (Leucin) entstehen und die Tryptophan-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 227

reaktion positiv ausfällt, so hält Vines das Nepenthes-Euzym für
„trypsinähnlich".

Sehr wichtige Ergänzungen haben die Laboratoriumsversuche bei
Nepenthes neuerdings durch Clautrian (50) erfahren, welcher die
Verdauungstätigkeit der Kannen am natürlichen Standorte der Pflanzen
in Java untersuchte. Der Kanneninhalt der wildwachsenden Pflanzen
ist farblos, schwach schleimig und besitzt einen charakteristischen, an
gewisse Houigarten erinnernden schwachen Geruch, der stärker wird,
wenn Insekten in der Kanne gefangen worden sind; er reagiert bei
ungereizten Kannen der Nepenthes melampitora stets neutral und ist
geschmacklos. Reizt man die Kannen durch Schütteln oder Einbringen
von Insekten (was auch bei noch geschlossener Kanne gelingt), so
nimmt der Kanneuinhalt stark saure Lackmusreaktion an. Clautrian
erreichte diesen Effekt auch durch Einführung kleiner Glaskapillaren
oder anderer Fremdkörper in die noch geschlossenen Kannen. In die
Kannen geratene Insekten werden durch die Flüssigkeit sehr rasch
und vollkommen benetzt und sinken daher schnell unter. Auch
Clautrian konnte durch genaue Versuche, in welchen Eiweiß unter
aseptischen Kautelen in noch nicht geöffnete Kannen eingeführt wurde,
zeigen, daß normale Verdauung ohne Mitwirkung von Bakterien statt-
findet. In den Kannen wildwachsender Pflanzen verschwindet ein-
geführte Eiweißlösung so rasch, daß Clautrian nur ganz zweifelhafte
Peptonreaktion sah und Leucin oder Tyrosin nicht nachweisen konnte.
Der Chemismus der Proteolyse ist daher eigentlich noch ungeklärt.
Auch ist es noch unbekannt, wie sich verschiedene Eiweißspaltungs-
produkte (Aminosäuren) hinsichtlich der Resorbierbarkeit in den Kannen
verhalten.

3. Sarracenien.

Auch bei den Sarracenien sind die Blätter ähnlich wie bei
Nexmnthes in augenfälliger Weise als Insektenfallen ausgebildet, doch
ist der Verdauungsvorgang hier noch sehr wenig sicher festgestellt.
GoEBEL füllte Schläuche von S. ülustrata mit sehr verdünntem Fleisch-
saft, der mit Soda genau neutralisiert war; soweit die Flüssigkeit
nicht resorbiert worden war, erwies sie sich bald voll von Bakterien
und von alkalischer Reaktion. Wurde anderenfalls etwas gequollenes
Fibrin mit 0,1 Proz. Ameisensäure eingeführt, so blieb der Rest von
Flüssigkeit sauer, das Fibrin aber erschien ganz unangegriffen. Aehn-
liche Resultate wurden bei S. Drummondi erhalten. Eine Kanne hatte
in 3 Tagen etwas über 7 ccm einer 5-proz. Peptonlösung resorbiert.
Der Rest war stark getrübt und hatte schwachen Fäulnisgeruch an-
genommen. In einem anderen Versuche wurde in eine noch junge
grüne Kanne von S. pur^mrea ein Fleischstückchen (von Gerstenkorn-
größe) und 10 ccm Wasser gegeben und die Oeffnung luftdicht ver-
schlossen. Nach 2 Tagen waren 2,8 ccm Wasser resorbiert, das Fleisch-
stückchen aber kaum angegriffen, nicht faulig, aber dicht mit Bakterien
besetzt. Kannen, welche Fleischsaft und ein kleines Fleischstückchen
erhalten hatten, zeigten nach 3 Tagen fauligen Geruch und NHg-Ent-
wicklung.

Wenn es somit scheinen konnte, daß die Sarracen ien-Kannen
nicht wie die von Nepenthes wirklich verdauen, so dürfte dies nach
neueren Versuchen von W. Gies (93) doch wohl der Fall sein.

15*

228 W. Biedermann,

Er gibt an, daß ein Glyzerinextrakt aus den Kannen in Gegenwart
von kleinen Mengen HCl oder Oxalsäure auf Fibrin eine mäßige Ver-
dauungswirkung ausübt. In neutraler Lösung war das Extrakt ohne
Wirkung.

4.' Pinguicula.

Wesentlich einfacher als bisher in den besprochenen Fällen ver-
läuft der Insektenfang und die Verdauung bei Pinguicula vulgaris,
einer zu den Lentibularieen gehörigen Pflanze.

Die Pflanze wächst an feuchten Stellen teils auf moorigem Boden oder zwischen
Sphagrmm, ähnlich wie Drosera, teils auch auf feuchten Felswänden. Die ei-
förmig-elliptischen, kaum gestielten Blätter unserer einheimischen Art (P. vulgaris)
sind, völlig entwickelt, eben oder konkav und bilden dicht am Boden eine Eosette.
Ihre obere Fläche ist dicht mit zweierlei Drüsen besetzt. Die einen gleichen
ganz denen, welche man auch auf der Unterseite der Blätter findet, und bestehen
aus 3 Teilen : einem gewöhnlich aus 4 Zellen gebildeten Drüsenkopf, einer Mittel-
zelle und einer Basalzelle; die anderen sind langgestielt, indem die bei jenen Drüsen
kurzbleibende Basalzelle zu einem langen, aus 2—4 Zellen bestehenden Stiele aus-
gewachsen ist. Der Drüsenkopf hat an Volumen und Zeilenzahl gleichfalls zuge-
nommen und breitet sich scheibenförmig aus. Alle Drüsen sondern eine farblose
Flüssigkeit ab, welche so klebrig ist, daß man, wie Darwin angibt, Fäden von
18 Zoll Länge ausziehen kann. Wie zähe das Sekret ist, geht auch daraus hervor,
daß durch die Schleimfäden vielfach Drüsen der Blattoberfläche mitabgerissen
werden können. (Goebel.)

Die Eeaktion ist meist schwach sauer, doch ist dies nach Darwin an die
Aufnahme N-haltiger Substanz geknüpft (wie bei Drosera).

„Legt man auf die Blattoberfläche kleine Fibrinflocken, so sind
diese unter günstigen Umständen bald mit einem großen Sekrettropfen
umgeben und nach 24 Stunden bis auf minimale Reste aufgelöst."
Pinguicula ist nur auf ganz kleine Portionen eingerichtet und fängt
auch normal in der Natur nur kleine Tiere. Schon Darwin macht
auf den auffallenden Unterschied der Drüsen, welche verdaut haben,
und jener, bei welchen dies nicht der Fall gewesen ist, aufmerksam.
Die ersteren fand er „mit bräunlicher körniger Substanz erfüllt, die
anderen mit homogener Flüssigkeit". Nach Goebel dürfte es sich
hier nur um Absterbeerscheinungen überfütterter Drüsen gehandelt
haben, immerhin aber zeigen sich Unterschiede, indem die Zellen ge-
fütterter Drüsen große Fetttropfen enthalten und bei Behandlung mit
Osmiumsäure kohlschwarz werden. „Da aus verschiedenen Versuchen
hervorging, daß Enzym nur langsam und in geringer Menge gebildet
wird, so wurden Blätter einer längeren Reizung unterworfen, indem
sie zunächst mit kleinen Fleischstückchen belegt, dann mit Fleischsaft
bestrichen, und endlich in 10 ccm frischen Fleischsaft so viele Blätter
gegeben wurden, als die Flüssigkeit fassen konnte. 1,5 7oo Ameisen-
säure wurde hinzugesetzt und 18 Stunden stehen gelassen. Die
Flüssigkeit wurde dann abgegossen und die Blätter etwas ausgepreßt.
Das Filtrat löste in 25 Stunden gequollenes Fibrin zum großen Teil
(bei 35 ° C), Bakterien waren nicht nachweisbar." (Goebel.)

Die Flussigkeitsabsonderung seitens der Drüsen ist auch hier
mit einer Enzymausscheidung noch keineswegs notwendig verknüpft,
und auch Säure scheint, wie schon erwähnt, nur unter gewissen Be-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 229

dingungen gebildet zu werden. Grob gepulverter Rohrzuucker wurde
auf die Blätter von 70 Pflanzen gestreut. Es wurde reichlich Flüssig-
keit abgeschieden, von der etwas über 1 ccm mit einer Kapillarpipette
gesammelt werden konnte. Diese Flüssigkeit reagierte neutral, eine
Fibrinflocke blieb — auch bei Zusatz von 0,2 Proz. Ameisensäure —
bei Erwärmung auf 35 "C unverdaut. Tischutkin (231) erhielt denn
auch bei seinen Versuchen durchaus negative Resultate und ist ge-
neigt, die verdauende AVirkung auf Bakterien zu beziehen. Er fand
nach Auflegen von Eiweißwürfeln auf die Blätter nach 24 Stunden
„Myriaden" von Bakterien, was aber, wie Goebel bemerkt, nicht
wundernehmen kann, wenn man die für die Pflanze viel zu be-
trächtliche Größe der an sich schwer verdaulichen geronnenen Ei-
weißstücke berücksichtigt. Goebel bewies direkt durch Versuche,
daß Pinguicula nicht durch Bakterien verdaut.

c) Proteolytische Baktel•iellellZJ^ne.

Ungeachtet der günstigen Bedingungen, welche die fleischverdauen-
den Phanerogamen einer eingehenden chemischen Untersuchung
der betreffenden Enzyme zu bieten scheinen, sind, wie die vorstehende
Uebersicht lehrt, unsere Kenntnisse in dieser Richtung noch recht
mangelhaft und stehen jedenfalls weit zurück gegenüber der viel
weiter vorgeschrittenen Erforschung bakterieller und pilzlicher Ei-
weißspaltungen. Es ist selbstverständlich, daß alle Mikroorganismen,
welche auf die Assimilation komplizierterer N-haltiger Substanzen,
insbesondere von Eiweißstoffen angewiesen sind, die ihnen allent-
halben in Form pflanzlicher und tierischer Reste zur Verfügung
stehen, über Mittel verfügen müssen, dieselben durch extracellulare
Verdauung resorptionsfähig zu machen ; sie sind in dieser Beziehung
den eiweißverdauenden Phanerogamen und der Gesamtheit der Tiere
durchaus vergleichbar. Die Erkenntnis, daß die eiweißzersetzende
Wirkung der Spaltpilze nicht unmittelbar an das Leben derselben
geknüpft ist, sondern von Enzymen ausgeht, ist eigenthch zuerst 1887
in einer Arbeit von H. Bitter „Ueber die Fernientausscheidung des
KocHschen Vibrio der Cholera asiatica", die unter Buchners Leitung
ausgeführt wurde, gegeben. Bitter gelang es, den Nachweis zu er-
bringen, daß die Verflüssigung der Gelatine und des koagulierten
Eiweißes durch den KocHschen Cholera-Vibrio, sowie den
Vibrio Finkler-Prior nicht unmittelbar mit der Lebenstätigkeit
der Vibrionen zusammenhängt, sondern durch ein von ihnen pro-
duziertes ungeformtes peptonisierendes Enzym vermittelt wird (Lafars
Handb., Bd. 3, p. 120). Er fand, daß durch Erwärmen von
Kulturen auf 60° C zwar die lebendigen Zellen abgetötet werden,
ohne jedoch der Flüssigkeit die Fähigkeit zu rauben, Fibrin zu lösen
oder Gelatine zu verflüssigen. Es wurde schon früher erwähnt, daß
gerade die letztere Eigentümlichkeit für das Vorhandensein von „Pro-
teasen" als charakteristisch gelten kann.

Entsprechende Beobachtungen sind später von anderer Seite ge-
macht worden, und es kamen hierbei verschiedene andere Methoden
in Anwendung. So machte man von der Erfahrung Gebrauch, daß
die Enzyme im allgemeinen durch D esinfeiitionsm ittel weniger
geschädigt werden (wenn auch nicht ganz immun sind), als die sie
erzeugenden Bakterien. Nach Untersuchungen von Vandevelde

230 W. Biedermann,

(233) bewährt sich besonders Jodoform, indem es die Enzyme
wegen seiner Unlöslichkeit in Wasser nicht schädigt, wohl aber jede
Bakterienvegetation verhindert. Vandevelde empfiehlt als Lösungs-
mittel für das Jodoform Aceton. Die Acetonjodoformlösung wird
der Enzjanlösung zugesetzt, worauf durch die Lösung des Acetons in
der Enzymflüssigkeit das Jodoform als feinster Niederschlag gefällt
und in der Flüssigkeit verteilt wird." Auch Thymol, Karbol-
säure, Salizylsäure, Toluol und Fluornatrium fanden viel-
fach Verwendung. Weit ungünstiger wirken Sublimat und Chloroform.
Das bei weitem beste, weil schonendste Verfahren besteht in der
aseptischen Filtration durch CHAMBERLANDsche Tonzylinder oder
Berkefeldfilter, wobei unter völliger Ausschaltung antiseptischer
Stoffe jede chemische Schädigung gelöster Enzyme vermieden wird
(vgl. Fuhrmann, 89, p. 17 f.).

Das meist gebrauchte Reagens auf proteolytische Bakterienenzyme
ist, wie schon erwähnt, erstarrte Gelatine, deren Anwendung
namentlich fein ausgebildet und auch zur quantitativen Bestimmung
verwendbar gemacht wurde.

„In Eeagenzgläser von 8 mm Durchmesser werden 3 ccm Thymol- oder Kar-
bol-Gelatine (7 g reine Gelatine in 100 g gesättigter wässeriger Thymollösung oder
Karbolwasser) gefüllt. Die Gelatine muß in genau senkrechter Lage erstarren, der
obere Rand der Gelatineschicht wird am Glase markiert. Sodann werden 1 — 2,
eventl. auch mehr Kubikzentimeter der zu untersuchenden Flüssigkeit, gegebenenfalls
noch mit antiseptischem Zusatz, aufgeschichtet, die Gläser bei gleicher Temperatm'
aufbewahrt und in bestimmten Zeitintervallen die Höhe der verflüssigten Gelatineschicht
mit dem Maßstab gemessen" (Lafars Handb., Bd. 3, p. 122, und Fuhrmann, Vor-
lesungen, p. 23, daselbst auch Figur). Mett und Llnossiee haben diese Methode
in der Weise verändert, daß sie Stücke von dünnen, mit gefärbter Gelatine gefüllten
Glasröhrchen in die zu prüfende Enzymlösung einlegten. In bestimmten Zeiten
wird dann die Verkürzung der von beiden Seiten her abgeschmolzenen Gelatinesäule
mit dem Mikroskop gemessen.

Die Gelatinemethode läßt sich in verschiedener Weise für Untersuchung von
Flüssigkeiten auf Proteasen modifizieren, und verdienen insbesondere die von
Schouten (211) und Ferrii angegebenen Modifikationen allgemeinere Beachtung.
Der erstere versetzt 7,5 Proz. Gelatine in gesättigtem Thymolwasser mit fein zer-
riebenem Zinnober und läßt je 5 ccm der Mischung in Eprouvetten nach kurzem
Durchschütteln bei schräger Stellung unter der Wasserleitung rasch abkühlen und
dann in senkrechter Lage erstarren. Auf diese Weise erhält man an der Wand der
Eprouvette eine dünne einseitige Gelatineschicht, welche durch den eingeschlossenen
Zinnober deutlich sichtbar ist und der nach dem vollständigen Erstarren aufge-
gossenen Enzymlösung eine sehr große Oberfläche darbietet (vgl. Fuhrmann, 89
p. 26, Fig. 5). „Selbst eine sehr geringe Verflüssigung derselben zeigt sich dann an
dem Durchsichtigwerden der Gelatineschicht und dadurch, daß sich ein Ueberschuß
von frei gewordenem Zinnober an der untersten Berührungsfläche zwischen Lösung
und Gallerte ansammelt." Statt Zinnober kann man noch beaser Baryumsulfat ver-
wenden. Dieser schweren, unlöslichen Verbindung kann man sich auch bedienen,
um die Grenzlinie zwischen Gelatine und Flüssigkeit in den nach Ferivh beschickten
Probierröhrchen deutlicher sichtbar zu machen. Man braucht dann nur der En-
zymlösung vor dem Auffüllen etwas BaSO^ beizumischen. Schon nach kurzer
Zeit sedimentiert das Sulfat und bildet an der Grenze der festen Gelatine eine dünne
weiße Schicht, welche dann uach Maßgabe der fortschreitenden Verflüssigung tiefer
und tiefer herabsinkt, was sich an einer dahinter befindlichen Skala leicht messen
läßt. (Führmann, 89).

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 231

Da die Fortschaffung der gelösten Massen ohne Zweifel den Fortgang der
Verflüssigung wesentlich begünstigt, so hat man wohl auch, statt die Enzymlösung
auf die Gelatine zu schichten, die letztere von oben her mit jener in Berührung
gebracht, und hat Fuhrmakn hierfür ein sehr praktisches Verfahren angegeben.

Endlich kann man wohl auch die zu prüfende Lösung von kleinen Stückchen
Bimsstein oder Filtrierpapier aufsaugen lassen und diese dann auf die Oberfläche
einer gegossenen Gelatineplatte legen. Dem Gehalt an Proteasen entsprechend, wird
unter demselben eine mehr oder minder große ]\Ienge von Gelatine verflüssigt. Die
Empfindlichkeit aller der genannten Methoden nimmt mit der Konzentration der
Gelatine ab und kann noch gesteigert werden durch einen geringen (etwa 1-proz.)
Zusatz von Soda. Uebersteigt die Temperatur, bei welcher die Untersuchung vor-
genommen wird, nicht 20" C, so genügt im allgemeinen eine 5-proz. Gelatine. Da,
wie schon erwähnt wurde, Enzyme leicht durch Adsorption an festen Partikeln
haften, versuchte Fermi die Empfindlichkeit seiner Methoden noch dadurch zu
steigern, daß er den zu prüfenden Lösungen verschiedene unlösliche Pulver bei-
mischte (Eisen, Antimon, Zink, Schwefel, Eisenoxydhydrat, Zinkoxyd, bas. Wis-
mutnitrat, Mg-Karbonat, MgO, CaCOg, Berlinerblau, Stärke, Knochenkohle etc.)

In der Tierphysiologie hat man bei Untersuchung der proteolyti-
schen Wirkung von Verdauun-gssäften von den Gelatinemethoden bis-
her kaum Gebrauch gemacht und bevorzugt noch immer als Reagens
das Blutfibrin, welches vielleicht nur den einen Vorzug hat, daß
es die Untersuchung auch bei höheren Temperaturgraden ermöglicht.
Um die Lösung der Fibrinflockeu deutlicher sichtbar zu machen, hat
man nach dem Vorgange Grützners durch Karmin gefärbtes Fibrin
verwendet. Auch Alka Halb uminate (Eiereiweiß mit Ammoniak),
sowie erstarrtes Blutserum fanden mit Erfolg Anwendung zum
Nachweis von Proteasen ; doch sind sie im allgemeinen weniger em-
pfindlich, als Fibrin. Am allerungünstigsten für die Untersuchung der
Bakterienenzyme erwies sich das koagulierte Eier ei weiß, wel-
ches neuerdings vielfach in der Form METTscher Röhrchen verwendet
"wird.

Das außerordentliche Uebergewicht der Gelatine in bezug auf
Empfindlichkeit gegen Proteasen (Trypsin) geht sehr deutlich aus der
von Fermi mitgeteilten Vergleichstabelle hervor. (Tabelle in Fuhr-
mann, Vorlesungen, p. 29.)

Auch physikalische, besonders optische Methoden hat-
man in neuerer Zeit mehrfach zur Untersuchung proteolytischer En-
zyme benützt, indem einerseits das Drehungs ver m ögen der ge-
bildeten, optisch-aktiven Peptone (Literatur Fuhrmann, 1. c. p. 31),
andererseits auch die mittels des PuLFRiCHschen Refraktometers
zu beobachtenden Aen dem n gen des Brechungsindex als Maß
für die Menge der gebildeten Peptone gelten können.

Für genaue quantitative Bestimmungen empfiehlt es sich, Fibrin
oder koaguliertes Eiereiweiß als Prüfungsobjekt zu wählen und die
Menge des gelösten N zu bestimmen (Lafars Handb., Bd. 3, p. 123).

Die Zahl der Bakterien, welche Proteasen bilden und als ty-
pische „V e r d a u u n g s s e k r e t e" nach außen abscheiden, ist eine sehr
große, und man erkennt dies in der Regel sofort daran, daß die Gelatine
bei Stichkulturen sehr bald verflüssigt wird. Fermi (82, 83) fand
derartige Enzyme bei Bac. suhtilis, anthracis. megatherium, prodigiosiis
pyocyaneus, Vibrio cliolerae, V. FinJder- Prior, V. Deneki, V. Metsch-

232 W. Biedermann,

nikowii, Micrococcus aseoformis, M. ramosus, Bac. indicus, JB. tetan%
Vibrio Massauae u, a.

Außerdem gibt es aber noch eine große Menge von Bakterien-
formen, bei welchen auf das Vorhandensein proteolytischer Enzyme
lediglich aus der Verflüssigung der Kulturgelatine geschlossen wurde.
„Man kann ruhig annehmen, daß da, wo nicht gerade mit Reinkulturen
einer nicht verflüssigenden Bakterienart gearbeitet wird, wo also
mehrere Bakterienarten gleichzeitig in einer Flüssigkeit suspendiert
sind oder an festen Materialien haften, auch immer solche Species
darunter sind, die ein proteolytisches Enzym aussondern und dem-
gemäß Gelatine zu verflüssigen vermögen. So findet man in Wasser,
Boden, in der Luft stets verflüssigende Arten, und gerade ihre weite
Verbreitung weist den proteolytischen Bakterienenzymen eine bedeut-
same Rolle teils schädlicher, teils nützlicher Natur zu" (Lafars
Handb., Bd. 3, p. 121). Dazu kommt noch, daß nicht nur proteolytische
Ektoenzyme, sondern auch Endoenzyme bekannt geworden sind,
die, wie die Alkoholase der Hefe, nur durch Zertrümmerung der
Zellen frei gemacht werden können und auch nicht verflüssigenden
Bakterienarten zukommen. Der Nachweis solcher Endoenzyme gelang
zuerst Hahn und Geret (110, 111) mittels des BucHNERschen Preß-
verfahrens bei Tuberkel- und Typhusbacillen, ferner auch
Krause (142) beim Bac. pyocyaneus.

TissiER und Martelly (232) haben in bakterienfreien Kulturen
des Bac. putrificus, Emmerling und Reiser (79) in den zermahlenen
Zellen des Bact. fluorescens liquefaciens Enzyme nachgewiesen, die
Fibrin in Pepton und Aminosäuren zerlegten. Um aus den fibrin-
haltigen, durch Filtration gewonnenen Flüssigkeiten, die ja natur-
gemäß noch eine Menge anderer Substanzen, teils Stoff"wechselpro-
dukte der Bakterien, teils unzersetztes Nährsubstrat, enthalten, die
proteolytisch wirksame Substanz möglichst rein zu gewinnen, hat
Fermi die Alkoholfällung angewendet, an deren Stelle noch besser
die Fällung mit Aceton treten kann. In beiden Fällen erhält man
durch widerholtes Fällen und Lösen des Niederschlages an Enzym
relativ reiche Präparate, die aber ebensowenig, wie in allen anderen
Fällen, wirklich reine Enzyme darstellen. Relativ am reinsten erhält
man Bakterienproteasen, wenn die betreffenden Mikroben auf eiweiß-
freien oder doch eiweißarmen Nährböden gezüchtet werden (Bouillon).
Doch hat man hier mit der Schwierigkeit zu rechnen , daß viele
Formen unter diesen Umständen überhaupt keine wirksamen Enzyme
produzieren. Nach Schmailowitsch (210) und Matzuschita (158)
gelingt es, proteolytische Bakterienenzyme so rein darzustellen, daß
sie keine Eiweißreaktionen geben. Es handelt sich trotzdem um
zweifellos N-haltige Substanzen.

Die Produktion von Proteasen ist nun nicht nur für die ein-
zelnen Bakterienarten verschieden, sondern hängt, wie wir später
sehen werden, auch bei einer und derselben Species sehr von den
Lebensbedingungen und speziell den Ernährungsbedingungen ab.

Für eine artliche Verschiedenheit der Bakterienproteasen könnte
vielleicht deren Verhalten gegen höhere Temperaturgrade geltend ge-
macht werden. In allen bisher untersuchten Fällen darf es als Regel
gelten, daß die Wirksamkeit der Enzyme durch einstündiges Erhitzen
auf 70° C vernichtet wird. Unterhalb dieser obersten Grenze zeigen
sich jedoch beträchtliche Verschiedenheiten. Am empfindlichsten sind

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 233

die Proteasen von StapJiylococcus pyogenes aureus und Bac. prodiglosus^
die schon durch einstündige Erwärmung auf 55 •* ähnlich wie die Al-
koholase der Hefe zerstört werden. Durch eine besondere Wider-
standsfähigkeit scheinen sich nach den Untersuchungen von Fermi
die proteolytischen Enzyme des Kieler Bacillus und der Käse-
spirillen auszuzeichnen. Wie bei der Diastase, so scheint auch
bei den Bakterieuproteasen die Reinheit des Präparates die Empfind-
lichkeit gegen schädigende Temperaturen zu erhöhen. Es legt dieses
Verhalten die Annahme nahe, „daß die Bakterienproteasen sehr em-
pfindliche Enzyme sind, deren Zerstörungstemperatur zwischen 50 und
60*' C liegt. Größere Differenzen in der Vernichtungstemperatur für
Proteasen scheinen darin ihren Grund zu haben, daß die unter-
suchten proteolytischen Enzyme in zu unreinen Lösungen der Er-
wärmung ausgesetzt werden." (Fuhrmann.)

Wie alle Enzyme, so scheinen auch die Bakterienproteasen in
trockenem Zustande ungleich widerstandsfähiger gegen Erhitzung zu
sein. Wenigstens fand Permi das durch Alkohol gefällte Enzym des
Vibrio FinMer-Prior nach einstündigem Erwärmen auf 140*^ C noch
wirksam. Tiefe Temperatur schädigen die Bakterienenzyme im all-
gemeinen nicht; selbst Abkühlung auf 200" C hat in Versuchen von
Hahn das Leimlösungsvermögen des Enzyms von Vibrio cholerae
nicht wesentlich beeinträchtigt. Die optimale Temperatur dürfte im
allgemeinen bei 30—40*^ C liegen.

Wie bei der Erwärmung, so verhalten sich die proteolytischen En-
zyme verschiedener Bakterienarten auch chemischen Agentien gegen-
über sehr different. Fermi (82) hat eine ganze Anzahl von Säuren
daraufhin geprüft und fand, daß Essigsäure (1-proz. Lösung) die
Verflüssigung von Gelatine in den untersuchten Fällen nicht aufhob,
während H2SO4 in gleicher Konzentration sie gänzlich unterdrückt.
Relativ unschädlich erwiesen sich Zusätze von HCl, Milch-, Apfel-,
Ameisen-, Butter-, Zitronen- und Karbolsäure, während HNO3 schäd-
lich ist. „In bezug auf die Empfindlichkeit gegen Säurewirkung auf
das Gelatineverflüssigungsvermögen steht obenan das proteolytische
Enzym von Käsespirillen- und Choleravibrionenkulturen. Dann folgt
die Protease des Tetanusbacillus. Am wenigsten empfindlich erwiesen
sich die proteolytischen Enzyme des Bac. prodigiosus, pyocyaneus,
subtilis, MöUeri und anthracis, und auffallenderweise des Vibrio Finkler-
Prior. Das günstigste Medium für die Wirkung proteolytischer Bak-
terienenzyme ist unzweifelhaft durch eine leicht alkalische Reak-
tion gegeben. Diese Tatsache ist leicht verständlich, wenn man sich
vergegenwärtigt, daß ja die meisten Bakterien nur in alkalischen Me-
dien üppige Vermehrung zeigen. Wenn die proteolytischen Enzyme
also der Aufbereitung der Nahrung dienen sollen, so ist es be-
greiflich, daß die Wirkung nur in alkalischen Medien voll in Er-
scheinung tritt."

Dieser Umstand weist schon darauf hin, daß Bakterienproteasen
im allgemeinen der Gruppe der Trypsine (tryptischen Enzyme)
zuzurechnen sein dürften. Hiermit stimmt auch im ganzen die Natur
der gebildeten Spaltungsprodukte überein, wenn auch in einzelnen
Fällen ein Unterschied zwischen Bakterienproteasen („Tryp ta se n")
und dem Trypsin tierischer Verdauungssäfte in gewissen Beziehungen
festzustellen ist. Es darf als sicher gelten, daß neben Albumosen
und Peptonen Aminosäuren und Diam in säuren entstehen.

234 W. Biedermann,

Doch gilt dies keineswegs für alle proteolytisch wirkenden Bakterien.
Bei Versuchen, welche Abderhalden und Emmerling (2) über die
Spaltung eines Kleberproteids (des Gliadins) durch den Bac. mesenter.
vulqatus anstellten, welcher bei der Bildung des sogenannten faden-
ziehenden Brotes beteiligt ist, stellte sich heraus, daß dieser Mikro-
organismus das Protein seiner Nahrung mittels seiner Enzyme (Ekto-
enzyme) zunächst in Aminosäuren aufspaltet, welche dann (vielleicht
durch Endoenzyme?) weiter zu Fettsäuren und anderen N- freien
Körperu abgebaut werden. Emmerling und Reiser (79) wiesen
nach, daß bei der Gelatineverflüssigung durch Bac. fluorescens lique-
faciens, welcher ein papayotinähnliches Enzym produziert, neben Pep-
tonen sehr reichlich freies N Hg, ferner Methylamin, Trimethyl-
amin, Cholin und Betain entstehen, während bei der Einwirkung
desselben Bacillus auf Fibrin Peptone, Leucin, Tyrosin, Asparagin-
säure und Arginin gebildet wurden. Bei Einwirkung desinfizierter
Kulturmassen von Streptococcus longus (in einer H-Atmosphäre) auf
Fibrin konnte Emmerling (77) als Zersetzungsprodukte nach drei
Wochen Aminosäuren (Leucin, Tyrosin), Fettsäuren (Essigsäure,
Propionsäure, Bernsteinsäure, Buttersäure), Pyridinbasen, NHg, Tri-
methylamin und Methylamin nachweisen. Hahn und Spiecker-
MANN haben die Ansicht geäußert, daß möglicherweise die bakteriellen
E k 1 - Enzyme nur die Ueberführung der Eiweißstotfe (resp. des
Leimes) „in eine leichter diffundierbare oder assimilierbarei Form
(Albumosen und Peptone) vermitteln, während die Endo-Enzyme
den tiefer gehenden Spaltungsprozeß, der mit der Erzeugung von
Energie einhergeht, zu verrichten hätten". Es ließen sich zugunsten
einer solchen Auffassung wohl auch Erfahrungen von Permi an-
führen, welcher fand, daß bei Anwendung relativ reinerer Kultur-
filtrate, sowie auch durch Auflösungen von Alkoholfällungen derselben
frisches Fibrin nur insoweit verändert wurde, „daß die in Lösung
gegangenen Mengen beim Kochen nicht mehr ausfielen und durch
HNO3 in der Kälte nur teilweise, in der Hitze aber flockig gefällt
wurden. Dies deutet jedenfalls auf eine nicht sehr tiefgehende
Spaltung hin" (Fuhrmann). Es muß weiteren Untersuchungen vor-
behalten bleiben, hierüber zu entscheiden, und es käme, wie schon
Czapek hervorhebt, vor allem darauf an, mit reinen Eiweißstoffen
und reinen Derivaten derselben (Albumosen, Aminosäuren) zu experi-
mentieren. Taylor (229) untersuchte die Spaltung des Gas eins
durch Bact. coli und Proteus vulgaris. 500 g reines Casein wurden
in 10 1 steriles Wasser mit 25 g NaCl und 10 g Na^GOs eingetragen
und dann mit Reinkulturen der Bakterien geimpft. Es zeigte sich,
daß beide Arten das Gasein in ganz verschiedener Weise abbauten.
Während BacL coli lediglich Albumosen erzeugte, zeigten die
Kulturen des Proteus von Anfang an ein anderes Verhalten. „Bald
nach der Impfung stellte sich Blasenbildung ein, die Flüssigkeit
wairde dunkel und innerhalb weniger Wochen machte sich ein Fäulnis-
gestank bemerkbar. Im Anfang hatte der üble Geruch einen sauren
Charakter; nach kurzer Zeit aber waren die Gerüche von Indol und
Skatol sehr deutlich." Nach 3 Monaten konnte in der Flüssigkeit
neben AI b u m osen (Deuteroalbumosen) und echtem Pepton Lysin
und H i s t i d i n , sowie Tyrosin nachgewiesen werden.

Man darf es wohl für wahrscheinlich halten, daß bei der Bildung
mancher sekundärer Zersetzungsprodukte bei der Eiweißfäulnis noch

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 235

besondere Enzyme beteiligt sind. Dies gilt vor allem für die oft
außerordentlich reiche Entwicklung von NHg, die bis zu Vs <les ur-
sprünglichen Eiweiß -N ansteigen kann. Nach Marchal (156) er-
scheinen meist 20 — 30 Proz. des Eiweiß-N als NRj wieder. Bac.
mycoides führt aber bis 46 Proz, Eiweis-N in NHg über, wobei so-
wohl Spaltung von Säureamiden, wie auch von Aminosäuren in Be-
tracht kommen kann. Man wird an eine solche Möglichkeit um so
eher denken dürfen, als es bekannt ist, daß in tierischen Geweben
„Desamidasen", d.h. Enzyme, welche die NHa-Gruppe verschiedener
Amide und Aminosäuren in Nllg überführen, in weiter Verbreitung
vorkommen (S. Lang, 145 und M. Savare, 203). Eine so weitgehende
Spaltung des Eiweißmoleküls ist aber gerade auch für P'äulnisbakterien
von Bedeutung, weil dieselben ihren Energiebedarf aus der Zersetzung
von Eiweißkörpern bestreiten müssen und die Umwandlung bis zu
Aminosäuren in dieser Beziehung nur wenig leistet. Auch die Ent-
wicklung von CO2, die von den bei bakteriellen Eiweißzersetzungen
entwickelten Gasen etwa 97 Proz. ausmacht, beruht möglicherweise
auf enzymatischen Einwirkungen.

Seit langem ist es bekannt und ohne weiteres auffallend, daß bei
der Bakterienwirkung auf Eiweißstoffe eine Reihe von Körpern ge-
bildet werden, welche bei tryptischen Verdauungsprozessen immer
fehlen und daher als besonders charakteristisch für die „Fäulnis"
gelten dürfen. Dazu gehören insbesondere die den Fäulnisgeruch
wesentlich bedingenden Stoffe: Indol, Skatol, Methylmercaptan,
HoS, ferner Fettsäuren der Essigsäurereihe, sowie aro-
matische Säuren und Phenole. Kutscher (143) bezweifelte
daher auch, daß die Bakterienproteasen dem Trypsin entsprechen, und
wies auf die Möglichkeit hin, daß bei Bakterien proteolytische Enzyme
vorkommen könnten, welche das Eiweiß nach Art des schmelzenden
Kali zersetzen, von dem es bekannt ist, daß dabei als besonders
charakteristische Spaltungsprodukte neben NHg, Leucin und Tyrosin
auch Indol und Skatol entstehen (vergl. auch Taylor, 229). Es
glückte bisher nicht, solche Enzyme wirklich nachzuweisen und
Czapek sowohl wie Fuhrmann halten es daher für geratener, die
Bakterienproteasen den tryptischen Enzymen anzugliedern und die
Entstehung von Indol und Skatol auf sekundäre Prozesse zu be-
ziehen, wie ja auch bei der Bildung verschiedener aromatischer
Säuren und Phenole (aus dem aromatischen Tyrosinkern des Eiweiß-
raoleküls) sekundäre Oxydations- und Reduktionsvorgänge im Verein
mit GO2- und NHg-Abspaltung die wesentlichste Rolle spielen. Sehr
wohl denkbar wäre es aber, daß diese durch besondere Enzyme
(Oxydasen, Reduktasen) vermittelt werden. Aber auch der Kutscher-
schen Annahme steht meiner Ansicht nach ein prinzipielles Bedenken
nicht entgegen. Das Beispiel der Hefezymase (Alkoholase), deren
Existenz lange zuvor angenommen wurde, ehe es gelang, sie wirklich
nachzuweisen, läßt es nicht so ganz überflüssig erscheinen, wie Fuhr-
mann meint, „noch niemals nachgewiesene Enzyme von eigenartiger
Wirkung als bestehend anzunehmen und zu behandeln".

Durch H. Plenge (180) ist bekannt geworden, daß es Bakterien
gibt, welche das in 5-proz. Lösung gelatinierende a-nu kl ein saure
Natron verflüssigen. Einige (ein leuchtender Elbe -Vibrio, ferner
Prodigiosus, Finkler-Prior, Milzbrand, Staphylococcus citr. u. a.) wirkten
sowohl auf Gelatine (10 Proz. in Fleischwasserpeptonbouillon), wie

236 W. Biedermann,

auch auf a-uukleinsaures Na (in gleicher Flüssigkeit zu 2,5 Proz. ge-
löst). Andere (wie Bac. typhi humani und Bact. coli) verflüssigten
nur das a-nukleinsaure Natron. Es sind diese Erfahrungen von um
so größerem Interesse, als durch Kossel für die Nukleinsäure
der Kalbsthymus eine ausgesprochen bakterizide Wirkung festgestellt
wurde.

A. ScHiTTENHELM und F. SCHRÖTER (209) züchteteu Bact. coli
in UscHiNSKYscher Nährlösung, welcher als N-Quelle statt Amnion,
lact. und asparaginsaurem Natron Nukleinsäure zugesetzt wurde:

Wasser

1000 g

Glyzerin

35 „

NaCl

6 „

MgSO,

0,3 „

CaCl.,

0,1 „

K,HPO,

2,3»

Hef enukleinsäure 8,2 „

Nach 10—14 Tagen ergab die Untersuchung auf Purinbasen
immer ein positives Resultat, auch wenn CaCla oder MgSO^ oder
K2HPO4 fehlten. Selbst in einer einfachen Lösung von Nukleinsäure
in physiologischer NaCl-Lösung (1000 ccm -j- 3,2 g Nukleinsäure) er-
folgte, wenn auch nur spärliches, Wachstum. Es ließ sich Aden in,
Xanthin und Hypoxanthin nachweisen. Daß es sich hier um die
Wirkung eines besonderen Enzyms (einer „Nuklease") handelt, darf
als wahrscheinlich gelten, ist aber nicht sicher festgestellt. Da er-
fahrungsgemäß auch die Purinbasen der Faeces durch protrahierte
Fäulnis weiter zersetzt werden, so entsteht die Frage, ob nicht auch
bei diesem Vorgange besondere Bakterienenzyme beteiligt sind.

d) Proteasen der Hefe und höherer Pilze.

I. Proteolytische Enzyme der Hefen.

Man dürfte kaum fehlgehen, wenn man die Mehrheit der
Bakterienproteasen als Sekretionsprodukte (Ektoenzyme) der be-
treffenden Zellen auffaßt, wofür vor allem der Umstand spricht, daß
es in vielen Fällen gelingt, durch einfaches Filtrieren der Kulturen
zellenfreie und doch wirksame Flüssigkeiten zu erhalten. Fuhrmann
hat freilich dagegen eingewendet, daß es ja wohl kaum gelingt, bei
derartigen Versuchen tote Zellen auszuschließen, bei w'elchen die
Möglichkeit besteht, daß infolge spontaner Autolyse, Endoenzyme frei
werden. Indessen läßt sich dagegen einerseits die hohe Wirksamkeit
solcher Filtrate, andererseits aber besonders der Umstand geltend
machen, daß ja die betreffenden Bakterienarten darauf angewiesen
sind, Eiweißstoflfe zu assimilieren, aber doch kaum imstande sein
dürften, sie unzersetzt zu resorbieren. Denn es ist, wie Fuhrmann
selbst bemerkt, nicht gut einzusehen, wie ein kolloidaler Stoff, für
den die Zellwand erfahrungsgemäß undurchdringlich ist, ins Innere
des Plasmakörpers gelangen sollte. Wesentlich anders liegen die
Verhältnisse bei Hefezellen, von denen es seit langen bekannt ist,
daß sie unter Umständen proteolytisch wirken. Namentlich waren es
Veränderungen, welche die Hefe bei der sogenannten Selbstgärung
erleidet, welche nicht nur auf das Vorhandensensein iutracellular

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 237

wirkender diastatischer, sondern auch proteolytischer Enzyme hin-
zuweisen schienen. Schon Thenard, Pasteur und Duclaux bemerkten,
daß die Hefe im Verlauf der Gärung an Gewicht abnimmt und insbe-
sondere N'ärmer wird, und später wies Liebig Leucin in dem Wasser
nach, das über einer selbstgärenden Hefe gestanden hatte. Bechamp
und ScHÜTZENBERGER zeigten dann, daß bei der Selbstgärung der Hefe
zwei verschiedene Prozesse zu unterscheiden sind, „deren einer zur
Zersetzung der Kohlehydrate in Alkohol und CO., führt, während der
andere die Zerlegung der Proteinsubstanzen zur Folge hat und damit
als ein wirklicher Verdauungsvorgang aufgefaßt werden muß".

Bechamp äußerte sich hierüber in sehr charakteristischer Weise: „An der
Hefe, gleichwie an jedem lebenden Organismus, beobachten wir eine doppelte Reihe
von Erscheinungen. Zuerst die Erscheinungen der Ernährung und Assimilation,
bedingt durch die Anwesenheit ihrer Nährstoffe (Zucker, N-haltige Substanzen,
mineralische Salze); diese verschiedenen Substanzen nämlich treten endosmotisch in
die Zellen über, werden hier umgewandelt und zur Neubildung von Substanz für
die neu entsprossenden Zellen verwendet. Parallel diesen Nutritions Vorgängen ver-
laufen aber umgekehrt die Desassimilationsvorgänge, wodurch die Gewebe in ex-
krementielle Stoffe umgewandelt werden, die dem Leben der Zelle nicht mehr zu-
träglich sind und ausgestoßen werden." (Alkohol und COo rechnete er ebenfahs dazu.)
Nach RuBNER (194a) ist der Abbau der N-haltigen Leibessubstanz der Hefe nie ein
sehr tiefgreifender, insbesondere kommt es nicht zum Abbau zu NHg , so daß
nennenswerte Energiemengen aus Eiweiß nicht gewonnen werden können. ,, Durch
Variation der Zuckermengen kann man gleichfalls den N-Abbau nicht beeinflussen ;
beide Gruppen des Stoffwechsels, die Zersetzung N -freier und N- haltiger Stoffe,
stehen in keinerlei kompensatorischen Beziehungen. Die Gärung hat jedoch in
anderer Richtung Bedeutung für den Zerfall der Leibessubstanz, indem die Intensität
der ersteren auch letzteren variiert und weil sie die Art der Spaltungsprodukte
grundlegend beeinflußt. Bei gärender Zelle gespaltene N-haltige Leibessubstanzen
sind dauernd für den Abbau verloren." (Rubner.) Von dieser normalen Eiweiß-
zersetzung der Hefezellen wären nach Rubner jene wesentlich zu unterscheiden,
welche sich bei totaler Inanition derselben abspielt, bei der es sich um auto-
ly tische Vorgänge handelt, die fast in gleicher Weise auch dann verlaufen,
wenn man die Hefe von vornherein durch ein schwaches Desinficiens (Toluol) ge-
tötet hat (Rubner). Ich glaube, daß man keine Veranlassung hat, die autolytischen
Zersetzungen von den vitalen Prozessen so scharf zu trennen, und bin im Gegenteil
der Meinung, daß uns gerade jene einen tiefen Einblick in das Wesen des Chemismus
der lebenden Substanzen gestatten.

Salkowski (199) konnte zeigen, daß bei der Digestion von Hefe
mit Chloroformwasser (1 : 10) bei Lufttemperatur nach einigen Tagen
neben Zucker (d-Glukose), Leucin und Tyrosin, sowie Xanthin-
körper (Purinbasen) in der Digestionsflüssigkeit nachweisbar sind.
„Die Bildung dieser Körper beruht auf einem fermentativen Prozeß,
denn sie findet nicht statt in genau ebenso angestellten Parallel-
versuchen, bei denen die Hefe vorher sterilisiert war. Da die Lebens-
äußerungen der Hefezellen bei Aufbewahrung in Chlor o-
formwasser erlöschen, eine solche Hefe weder Gärung
zu bewirken, noch sich zu vermehren imstande ist,
muß man annehmen, daß die genannten Prozesse auf
der Wirkung eines löslichen Fermentes (Enzyms) be-
ruhen" (Salkowski). Daß es sich hierbei um ein Endoenzym
handelt, welches aus den abgetöteten oder doch irgend geschwächten

238 W. Biedermann,

Hefezellen austritt und dann auch zugesetzte Eiweißstoffe zu zer-
setzen imstande ist, worauf schon Beijerinck hingewiesen hat, läßt
sich am überzeugendsten durch die Untersuchung der eiweiß-
spaltenden Wirkung des nach Buchners Verfahren her-
gestellten Hefepreßsaftes beweisen. „Einige Kubikzentimeter
desselben, auf Thymol oder Karbolgelatine oder auch auf gewöhnliche
Nährgelatine unter Toluolzusatz im Reagenzglas geschichtet, ergeben
schon nach 24 Stunden bei 22° C eine deutliche Verflüssigung der
Gelatine, die nach 2—3 Tagen bei Anwendung von 10 ccm gewöhn-
lich vollkommen flüssig geworden ist. Ebenso einwandfrei und über-
zeugend wirkt aber die Selbstverdauung (Autodigestion, Autolyse)
des Hefepreß saftes: Während der frisch bereitete Preßsaft beim Kochen
stark koaguliert, zeigt sich in dem bei 37 ^^ C unter Toluol- oder
Chloroformzusatz aufbewahrten Saft schon nach 24 Stunden ohne
Kochen eine Niederschlagsbildung, beim Kochen aber eine deutliche
Abnahme des Koagulates, das bei 37° C nach 6 — 7 Tagen, bei Zimmer-
temperatur nach 10—14 Tagen fast vollständig verschwindet, während
sich Aminosäuren, namentlich Leu ein am Boden ausscheiden." Auch
in Hefepreßsaft suspendiertes Karminfibrin löst sich nach 24 Stunden
und färbt die Flüssigkeit dunkelrot, während die Lösung von koagu-
liertem Eieralbumin sich langsamer vollzieht. Am raschesten
werden auch in diesem Falle wieder die den Hefezellen
eigentümlichen Eiweißstoffe aufgespalten.

Das Enzym, für welches Hahn und Geret (110) den Namen „En-
dotryptase" vorschlugen, wirkt am besten bei schwach saurer Reaktion
(0,2 Proz. HCl oder eine äquimolekulare Menge von H2SO4) ; noch
günstiger scheint Essigsäure in gleicher Konzentration zu wirken.
Bei neutraler oder gar schwach alkalischer Reaktion wird die Wirkung
deutlich gehemmt. Schwache, nicht eiweißfällende Antiseptika sind
ohne jeden Einfluß (Chloroform, Toluol, Thymol). 0,1 Proz. Form-
aldehyd hemmt noch nicht, wohl aber 0,5-proz. Lösung. Neutral-
salze begünstigen selbst in stärkerer Lösung die Proteolyse. Al-
kohol hemmt von 5 Proz. ab. Das Temperaturoptimum liegt nach
den Ermittelungen von Hahn und Geret bei 40 — 45° C. Durch
einstündiges Erhitzen auf 60° C wird das Enzym gänzlich vernichtet.
Den genannten Forschern gelang es auch, durch fraktionierte Fällung
mit Bleiacetat ein Präparat zu gewinnen, welches weder MiLLONsche
noch Biuretreaktion gab und sich auch als frei von Invertase erwies.

Wie Büchner und Hoffmann (39) gezeigt haben, gelingt es, die Endotryptase
auf eingetauchten Fibrinflocken durch Adsorption zu fixieren und mit diesen dann
aus der Flüssigkeit zu entfernen. Die Flocken werden mit dem Preßsaft 4 — 5 Stunden
bei Zimmertemperatur gehalten, dann ausgewaschen und in flüssige Chloroform-
bezw. Phenolgelatine eingetragen, so daß sie beim Erstarren der Gelatine mitten in
dieser festgehalten werden. Im Verlauf von 3 — 4 Tagen trat (bei 22 " C) Verflüssigung
ein, wobei die Flocken zu Boden sanken und zerfielen.

Das allmähliche Unwirksamwerden des Preßsaftes beim Lagern beruht auf der
Wirkung der Endotryptase, indem dieselbe die Zymase verdaut, während andererseits
auch das „Ko-Enzym" (siehe p. 127) zerlegt wird. Durch Zusatz von sekundärem
Na -Phosphat, KgCOg und Glyzerin läßt sich diese Zerstörung eindämmen. Es
scheint übrigens, daß auch das Ko-Enzym an sich die Zymase vor der verderb-
lichen Wirkung des proteolytischen Enzyms schützt (Buchner und Hahn). Auf
die regenerierende Wirkung des „Kochsaftes" wirkt eine lipasehaltige Emulsion von

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 239

BicinusSamen sehr schädigend, so daß es wahrscheinlich lipoly tische Enzyme
des Preßsaftes sind, welche das Ko-Enzym zerstören.

lieber die Produkte der Eiweiß- resp. Nukleinspaltung bei der
Selbstverdauung der Hefe sind wir namentlich durch Untersuchungen
von Kutscher (143) unterrichtet, aus welchen hervorgeht, daß es
sich bei der Endotryptase um ein Enzym handelt, welches hin-
sichtlich seiner Wirkung dem Trypsin der Tiere nahesteht, wenn
es auch nicht mit ihm identisch ist.

Nachdem schon Schützenberger aus dem wässerigen Extrakt der der Autolyse
(Selbstgärung) überlassen en Hefe neben Aminosäuren (Leucin, Tyrosin und
Butalanin) auch Alloxurbasen (Carnin, Sarkin, Xanthin und Guanin)
erhalten hatte, welche letztere Kossel in der Folge, ebenso wie die in den Extrakten
enthaltene (H3PO4), auf die Zersetzung der in der Hefe vorhandenen Nukleine bezog,
gelang es Kutscher, außer den genannten Stoffen auch noch Aden in, Hypo-
xanthin, Glutaminsäure, Asparaginsäure, Lysin, Arginin,Histidin
und Ammoniak als Spaltungsprodukte bei der Selbstverdauung der Hefe nach-
zuweisen. Nach Hahn und Geret entsteht auch Tryptophan. Wie bei der
Autodigestion der Pankreasdrüse, wobei alle die genannten Stoffe ebenfalls auftreten
(Kutscher, 144), läßt sich als Zersetzungsprodukt des Lecithins auch Chol in
nachweisen. Doch handelt es sich dabei nicht sowohl um eine Wirkung der Endo-
tryptase, sondern um die eines besonderen fettspaltenden Enzyms (entsprechend dem
„Steapsin" der Pankreasdrüse).

Albumosen konnten von den meisten Beobachtern nur vorübergehend und
in geringer Menge nachgewiesen werden (Hahn und Geret). Am sichersten war
ihr Vorhandensein festzustellen, wenn die Preßsaftverdauung durch niedere Tem-
peratur verzögert wurde. Auch Kutscher sah Biuretreaktion bei der Chloroform-
wasserdigestion der Hefe, wobei das Enzym nur allmählich aus den Zellen austritt,
8 — 14 Tage lang bestehen. Neuerdings gelang es Salkowski (201), im Hefeauto-
lysat auch Spuren von Pepton nachzuweisen. Zugesetzte Albumosen werden von
Hefepreßsaft rasch weiter gespalten (peptolysiert), eine Wirkung, die Vines (234)
auf ein dem „Erepsin" der Darmschleimhaut der höheren Tiere entsprechendes (pepto-
lytisches) Enzym bezieht, welches dadurch charakterisiert ist, daß es genuine Eiweiß-
körper [nicht angreift, wohl aber deren primäre hydrolytischen Spaltungsprodukte
(Albumosen, Peptone).

Vines (234) benutzte bei seinen Versuchen vorzugsweise ein Präparat von
Trockenhefe, die zu Pulver zerrieben und dann mit Wasser extrahiert wurde. Fibrin
wurde rasch gelöst, [und zwar am besten bei der durch saure Phosphate bedingten
natürlichen Azidität der Lösung. Jede Abweichung von diesem Säuregrad, sowohl
durch Alkali- wie durch Säurezusatz, wirkte hemmend. Ein rasch hergestelltes
Wasserextrakt aus Dauerhefe wirkte nicht fibrinlösend, während ein mit 2 Proz. NaCl
bereiteter Auszug gut verdaute. Beide Extrakte wirken aber auf zugesetztes Witte-
Pepton, wie die Tryptophanreaktion erweist, gleich stark ein. Dies ist nach Vines
am besten durch die Annahme zu erklären, daß in der Hefe ein in Wasser schwer,
in NaCl leicht lösliches „Trypsin" und ferner ein in Wasser leichter lösliches
„Erepsin" vorhanden ist, von denen das erstere „proteolytisch", das letztere
„peptoly tisch" wirkt.

Es mag dahingestellt bleiben, ob die von Vines beigebrachten Gründe für aus-
reichend gelten können, um eine derartige Annahme zu rechtfertigen, auf alle Fälle
handelt es sich, wenn man die Endotryptase der Hefe als ein einheitliches Enzym
auffaßt, um ein solches, welches sich trotz der weitgehenden Ueberein Stimmung der
Spaltungsprodukte vom Pankreastrypsin wesentlich unterscheidet, indem einerseits

240 W. Biedermann,

Körper, welche Biuretreaktion geben (Albumosen, Peptone), nur ganz vorübergehend
auftreten, während andererseits im Gegensatz zum Trypsin die Endotryptase in ihrer
Wirkung durch saure Reaktion entschieden begünstigt, durch alkalische aber ge-
hemmt wird. Neuerdings haben Abderhalden und Koelker (3) die Wirkung von
Hefepreßsaft auf Polypeptide (d-Alanyl-Glycin, d-Alanyl-Glycyl-Glycin und d-
Alanyl-Glycyl-Glycyl-Glycin) untersucht. Der Verlauf der Peptolyse wurde mit der
von Abderhalden eingeführten optischen Methode verfolgt, indem die in kurzen
Zwischenräumen am Polarisationsapparat abgelesene Drehungsänderung anzeigte, wie
schnell, wo und an welcher Stelle die Spaltung der Polypeptidkette erfolgte. Es
zeigte sich, daß der Hefepreßsaft an allen 3 Peptiden zuerst das Alanin loslöst. Diese
Abspaltung erfolgt bei gleichen molekularen Polypeptidmengen und bei gleichen
Enzymmengen beim Tripeptid rascher als beim Dipeptid, und beim Tetrapeptid wieder
rascher als beim Tripeptid.

Shiga (226) hat gezeigt, daß das Xanthin, welches, wie oben schon bemerkt
wurde, bei der Autolyse des Hefepreßsaftes (aus Nukleinkörpern) entsteht, ständig
zunimmt, während das Guanin zersetzt wird, auch wenn es in Substanz zugesetzt
wird; Aden in und Hypoxanthin erfahren bald eine Zunahme, bald eine Ab-
nahme. Das Argini n wird nach demselben Beobachter zum Teil durch ein im
Preßsaft enthaltenes besonderes Enzym, „Argin ase", in Harnstoff und Ornithin
(ct-d-Diaminovaleriansäure) zerlegt, ein Vorgang, der von KossEL und Dackin auch
bei tierischen Organen beobachtet worden ist.

2. Proteasen bei höheren Pilzen.

Auch bei höheren Pilzen ist das Vorkommen proteolytischer En-
zyme in weitester Verbreitung nachgewiesen worden, ja man darf
sagen, daß wenigstens das Verflüssigungsvermögen für Gelatine bei
Hyphenpilzen so verbreitet ist, daß, wie sich Wehmer ausdrückt,
eigentlich nur die Ausnahmen von Interesse sind. Der erste, welcher
diese Wirkung bei PenicilUum glaucum beobachtete, war wohl Ad.
Hansen (113). Er extrahierte auch bereits das wirksame Enzym mit
Glyzerin. In der Folge konstatierte Bourquelot (28) die gleiche
Tatsache für Aspergillus niger. Derselbe Forscher zeigte auch, daß
der gleiche Pilz unter Umständen ein lösliches proteolytisches Enzym
produziert, welches auch die Fähigkeit besitzt, Fibrin aufzulösen. Mal-
FiTANO (153) gewann es aus getrockneten jungen, noch lebenden Pilz-
decken nach vorhergehendem Zerreiben durch Extraktion mit Chloro-
formwasser und Alkoholfällung. Es wirkte am besten bei neutraler
Reaktion ; saure Reaktion wirkt hemmend, alkalische sehr schädlich.
Außer Gelatine greift die Protease auch Kasein, sowie nicht koagu-
liertes Albumin an.

Eine vergleichende Prüfung mit Strichkulturen durch Wehmer (239) ergab, daß
Aspergillus glaueus, A. fumigatus und varians sehr träge und erst nach Wochen
meßbar 10-proz. Würzegelatine bei 15° C verflüssigten, während Ä. niger, oryxae,
candidiis, mininius, novus, Ostianus, sowie Penieillium glaucum italicum und oli-
vaeeum binnen 10 Tagen bereits etwa die Hälfte der Gelatine abschmolzen. Durch
ein sehr träges Gelatineverflüssigungsvermögen zeichnen sich im allgemeinen die
Mucor-Axien aus. Eine Ausnahme macht nach Wehmer nur M. pyriformiSf der
eine 10-proz. Würzegelatine in wenigen Tagen verflüssigt, während M. Rouxii, java-
nicus, mucedo und racemosus, Rhizopus oryxae erst nach Wochen langsam zu ver-
flüssigen beginnen. Neuerdings hat eine Aspergillus-Krt (A. Okaxakii) die Aufmerk-
samkeit durch seine peptonisierenden Eigenschaften erregt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 241

Die Bildung einer Protease durch Monilia sitophüa macht sich
nach Went (243) sofort bemerkbar, wenn Kulturen auf Nährgelatine
angelegt werden, die dann sowohl bei freiem Zutritt von wie auch
bei Absperrung desselben sich rasch verflüssigt. Went lieferte den
Nachweis, daß bei Kultur von Monilia auf 5-proz. Peptonlösung nicht
nur die nach 10 Tagen abfiltrierte Flüssigkeit, sondern auch ein Was-
serextrakt der am Filter zurückgebliebenen und mit Kieselgur zer-
riebenen Pilzmasse 10-i)roz. Gelatine löste. Doch war letzterenfalls
eine sehr viel längere Zeit erforderlich, was darauf hinweist, daß in
der K u 1 1 u r f 1 ü s s i g k e i t mehr Enzym vorhanden war als
in dem Auszug der Pilzmasse. Nach Went ist die Enzym-
menge der Flüssigkeit etwa 120mal größer als die, welche sich im
Innern der Zellen des Pilzes vorfindet. Die Verflüssigung der Ge-
latine erfolgte sowohl bei schwach saurer wie auch bei alkalischer
oder neutraler Reaktion.

Nach Schaeffer peptonisieren Aspergillus niger, fumigatus, glau-
€us, Wentii, oryzae, Penicillium glaucum, luteum, italicum, rubrum, ge-
ronnenes Hühnereiweiß und Fibrin.

Abderhalden hat die Fähigkeit von Pilzen Polypeptide zu
spalten neuerdings untersucht. Er hat höchst interessante Studien
über die Spezifität der peptolytischen Fermente bei verschiedenen
Pilzen veröffentlicht, die an die bekannten Untersuchungen von Emil
Fischer über die Hefeenzyme anknüpfen. Es ließ sich, wie bei den
Zuckerarten, auch bei den Polypeptiden ein unverkennljarer Einfluß
der Konfiguration auf deren Angreifbarkeit feststellen.

Für die peptolytischen Fermente tierischer Organismen ist es bekannt, daß sie
nur Polypeptide angreifen, welche die in der Natur vorkommenden
Aminosäuren enthalten. „Sehr deutlich kommt dieses Verhalten bei An-
wendung von racemischen Polypeptiden zum Ausdruck. Diejenige Kombination,
welche die in der Natur nicht vorkommenden optisch aktiven Aminosäuren enthält,
wird nicht gespalten. Dieses Verhalten zeigen nicht nur die peptolytischen Fermente
des Pankreas- und Darmsaftes, sondern auch die aus Organen gewonnenen, poly-
peptid-spaltenden (Endo-)Enzyme. Auch bei niederen Organismen — Avertebraten —
konnten bis jetzt nur proteolytische Fermente aufgefunden werden, die gleichfalls
eine deutliche Abhängigkeit von der Konfiguration ergeben. Schließlich ergaben
Versuche mit keimenden Pflanzen samen, daß auch diese während der Keimung
Fermente enthalten, welche racemische Polypeptide asymmetrisch spalten."

Abderhalden und Pringsheim (4) haben diese Versuche auf Pilze ausge-
dehnt und verwendeten den Preßsaft von Allescheria Oayoni, R/dxojms tonkinensis ,
Aspergillus Wentii und Mucor muceclo. Es ergab sich, daß zugesetzte Dipeptide
(Glycyl-dl-Alanin, dl-Alanyl-Glycin, Glycyl-1-Tyrosin) zwar deuthch gespalten wurden,
daß dagegen die zu erwartenden Spaltungsprodukte (d-Alanin und Glycyl-d-Alanin)
keine Drehung zeigten. Es ließen sich nachweisen: Glykokoll und inaktives Alanin.
Die Spaltung war demnach offenbar nicht asymmetrisch erfolgt. Dies erweckte
die Vermutung, daß bei Pilzen peptolytische Fermente vorkommen, welche nicht
nur Kombinationen von in der Natur vorkommenden Aminosäuren, sondern auch
von deren Antipoden spalten. Daß manche Pilze und Hefen nicht nur d-Alanin,
sondern auch das in der Natur nicht vorkommende 1- Alan in angreifen, wurde
schon früher erwähnt. Versuche, bei welchen den Preßsäften der genannten Pilze
einmal dl-Leucyl-Glycin und ferner 1-Leucyl-d-Leucin zugesetzt wurde, er-
gaben, daß das letzte Dlpeptid von Allescheria, Rhixopus, und Aspergillus gespalten
wurde, während Preßsaft aus Mucor mucedo dasselbe nicht angriff. Es enthalten
demnach verschiedene Pilze verschiedenartige peptolytische Fermente.
Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 16

242 W. Biedermann,

In weitester Verbreitung scheinen sehr kräftig wirkende proteo-
lytische Enzyme auch bei Hutpilzen vorzukommen.

So konnte Hjort (118) unter Anwendung der zuerst von v. Wittich be-
schriebenen und später von Neumeister modifizierten Absorptionsmethode mittels
frischen Fibrins in Extrakten von Agaricus ostreatus, welche nach Zerreiben der
Pilze mit Sand hergestellt waren, ein bei neutraler Reaktion am stärksten auf
Fibrin wirkendes Enzym nachweisen. Neben Albumosen und echten Peptonen fanden
sich in der Verdauungsflüssigkeit Leuc in, Tyr OS in und Tryptophan. Alkalische
Reaktion hinderte die Spaltung vollkommen, bei saurer Reaktion (0,5-proz. Oxal-
säure) erfolgte sie nur sehr schwach. Dagegen wirkte der von vornherein sauer
reagierende Auszug von Polyporus sidphuretts nur bei saurer Reaktion. Sowohl HCl
(0,2 Proz.), wie Oxalsäure (0,2.5 Proz.) vermittelten die Einwirkung. Zu einer
tieferen Eiweißspaltung kam es anscheinend nicht, da sich nur Albumosen und
Pepton nachweisen ließen. Weitere Angaben über derartige Pilzenzyme liegen vor
von BouRQUELOT und Herissey (30), Kohnstamm, sowie von Fermi und Bus-
CAGLIONI (84), welche auch bei Flechten positive Ergebnisse erzielten.

Delezenne und Moüton (59) fanden neuerdings in Hutpilzen eine Protease,
welche durchaus dem Erepsin Cohnheims zu entsprechen scheint, indem sie nur
Albumosen, nicht aber Eiweißkörper als solche hydrolytisch zu spalten vermag.
Nach ViNES (235), der auch für Hefezellen ein „Erepsin" annahm, wovon bereits
die Rede war, sollen auch bei Hutpilzen 2 verschiedene Proteasen vorkommen,
eine, welche Fibrin „peptonisiert", d. h. Albumosen und Peptone bildet, und
eine zweite (Erepsin), welche Albumosen in nicht eiweißartige Körper (Amino-
säuren) spaltet. Jene ist leicht in NaCl-Lösung, kaum in Wasser, diese auch in
Wasser löslich. Beide entfalten ihre höchste Wirksamkeit bei der natürlichen
Azidität des Preßsaftes der Pilze. Ganz neuerdings haben Abderhalden und
RiLLiET (5) die Wirkung des Preßsaftes von Psalliota camprstris (Champignon) auf
einige Polypeptide geprüft. Es wurden mehrere Kilo Champignon mit Quarz-
sand verrieben und nach Zusatz von Kieselgur unter der hydraulischen Presse
ausgepreßt. Der Saft war dunkel gefärbt und wurde beim Stehen dunkelbraun bis
schwarz. Es ließen sich in demselben Aminosäuren in allerdings nur geringer
Menge nachweisen (Glykokoll, Leucin, Glutaminsäure und außerdem auch
Pyrrolidinkarbonsäure), so daß Versuche über die Spaltung zugesetzter
Polypeptide ohne weiteres ausführbar waren. Es ergab sich, daß der Preßsaft
dl-Alanyl-Glycin, dl-Leucyl-Glycin und Diglycyl-Glycin zu spalten vermag, dagegen
ließen sich bei Anwendung von (Gycyl-l-Tyxosin) keine Spaltungsprodukte nach-
weisen, und ebensowenig gelang die Isoherung von Glycyl-1-Tyrosin selbst; offenbar
war es durch ein tyrosiuaseähnliches Enzym zerstört worden.

3. NHs-Bildung durch Pilze.

Höchst bemerkenswert ist der Umstand, daß viele Schimmelpilze
eine sehr tiefgreifende Spaltung des Eiweißmoleküls bewirken, wobei es
zu reichlicher Entwicklung vonNHg kommt. Schon Naegeli war
die Tatsache bekannt, daß Schimmelpilze aus Proteinsubstanzen NHg
abspalten, und Wehmer beobachtete später bei Zuchten von Asperg.
niger eine durch die NHs-Bildung hervorgerufene regulatorische
Ansammlung von oxalsaurem Ammon. Schon de Bary und Ad. Hansen
(113) haben das Auftreten von Oxalsäure als Durchgangsprodukt
des abbauenden Stoffwechsels bei Schimmelpilzen beobachtet, und
Wehmer zeigte, daß ihre Ansammlung wesentlich durch das Vor-
handensein von Basen reguliert wird, ob diese nun als Produkte des

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 243

Stoffwechsels gebildet (wie bei der NH3-Abspaltung auf Peptonnähr-
lösung) oder, wie bei Darreichung von Alkalinitraten, in geringerem
Maße verbraucht werden als die Säure, oder endlich absichtlich zu-
gesetzt werden (als KOff, NaOH oder Kalksalze). Sorgt man umgekehrt
dafür, daß nicht Basen, sondern Säuren durch den Stoffwechsel ver-
fügbar werden, so unterbleibt jede Ansammlung von Oxalsäure, wie
z. B. bei Zufuhr von Ammonsulfat, Ammonchlorid als N-Quelle.

Went (243) stellte fest, daß bei Kulturen von Monilia sitophila
auf in Wasser fein verteiltem koagulierten Eiereiweiß neben der Bil-.
düng von Körpern, welche rote Biuretreaktion geben (Albumosen), eine
reichliche Entwicklung von NH3 stattfindet. NH3- Abspaltung Iseob-
achtete auch Stoll bei Gelatinekulturen von Fenicillium hrevicauh;
ferner konnte Shibata (225) eine der Ureas e ähnliches NH3 -ab-
spaltendes Enzym oder eine Gruppe solcher (Desamidasen) in As-
pergillus niger nachweisen. Das tote zerriebene Mycel bildete aus
Harnstoff, Biuret und gewissen Säureamiden (Acetamid, Oxamid)
freies NH3. Nicht angegriffen wurden Urethan, Guanidin, Allantoin,
Harnsäure, kaum merklich Benzamid und Asparagin. Hippur säure
wurde in Glykokoll und Benzoesäure gespalten.

Eingehende Untersuchungen über die Umwandlung von „Pep-
tonen" (Witte - P epton = Albumosengemisch) durch Schimmel-
pilze {Asperg. niger, Penic. glaucum., Mucor racemosus, Mucedo und
stolmiifer) verdanken wir W. Butkevvitsch (45).

Er verwendete zur Kultur eine Lösung 4-proz. Peptons, die außerdem KH.,P04,
MgSO^, Fe^Clg und ZnSO^ enthielt. Von diesen Salzen wurde folgende Mischung
bereitet: 100 com 10-proz. Lösung von KH2PO4, 50 ccm lO-proz. Lösung von MgSO^
und je 5 ccm lO-proz. Lösung von FegCl^ und ZoSO^. Von dieser Mischung wurden
auf 100 ccm der für die Kultur bestimmten Nährlösung 2 ccm genommen und außer-
dem mit etwas HgPO^ angesäuert. Zucker (Rohrzucker) wurde gewöhnlich so viel
zugesetzt, daß der Gehalt in der Flüssigkeit meist 0,2 Proz. nicht überstieg.

Es zeigte sich, daß die einzelnen Pilzspecies sich sehr verschieden verhielten.
„Während in den Kulturen von Aspergillus mger der NHg-Stickstoff die Hauptmasse
des Gesamt-N der Peptonzersetzungsprodukte darstellte, erzeugten Penicilliuni glaucum
und Mucor racemosus unter den gleichen Bedingungen nur relativ geringe Quanti-
täten von NHg, den weit bedeutenderen Teil der Produkte bildeten andere N-haltige
Substanzen, unter denen die Anwesenheit von Ty rosin imd Leu ein nachgewiesen
wurde." Dieselben Aminosäuren waren auch in den mit Fibrin gezogenen Kulturen zu
konstatieren. Schon Malfitano (153) hatte aus einem Wasserextrakt des Mycels von
Aspergillus niger (auf RAULiNscher Nährlösung) durch Alkoholfällung ein Enzym-
präparat erhalten, dessen Wirkung auf Gelatine und auf die Eiweißstoffe des Blut-
serums von der Bildung durch Phosphorwolframsäure nicht fällbarer Produkte be-
gleitet wurde, und fand auch, daß bei Einwirkung desselben Präparates auf Kasein
das anfangs sich bildende Pepton (Albumosen) aus der Flüssigkeit verschwand, so
daß sie die Fähigkeit, Biuretreaktion zu geben, verlor. Die Untersuchungen von
BuTKEWiTSCH lasscn keinen Zweifel darüber, daß die genannten Schimmelpilze
ein proteolytisches Enzym erzeugen, welches ähnlich dem tierischen Trypsin Eiweiß-
stoffe bis auf Aminosäuren spaltet. In den auf „Pepton" gezogenen Kulturen ist
dieses Enzym nicht nur in den Mycelien der Pilze enthalten, sondern es wird von
denselben auch in die Flüssigkeit, auf welcher sie sich entwickeln, abgeschieden, so
daß die Spaltung der Eiweißstoffe unter Bildung von Aminosäuren, mindestens zum
Teil extracellular, in der Kulturflüssigkeit vor sich geht. Soweit dies der Fall
ist, kann natürlich aus dem Abbau von Proteinen nicht unmittelbar Betriebsenergie

. 16*

244 W. Biedermann,

für die Pilze sich ergeben. Aber auch in dem Falle, wenn die hydrolytische Spaltung
im Plasma der Zellen erfolgt, wird beim Abbau der Eiweißstoffe bis zu Amino-
säuren dem ßetriebsstoffwechsel nur wenig gedient, da der Energiegehalt der Spaltungs-
produkte nur in geringem Maße von dem des Ausgangsmaterials verschieden ist.

Wesentlich bedeutungsvoller in energetischer Beziehung ist der weitere Abbau
der Aminosäuren, wobei zunächst die Desam idierung in Betracht kommt. Es
wird dabei unter Wasseraufnahme NH3 abgespalten, wodurch die entsprechenden Fett-
säuren entstehen. Solche Vorgänge sind nun in der Tat nachgewiesen. „Der Um-
stand, daß in den Aspergillus -Knltu reu. auf Pepton nur geringe
Mengen von Amidosäuren sich anhäufen, obgleich sowohl im Mycel
wie auch in der Flüssigkeit das tryptische Enzym zugegen ist, er-
klärt sich nach Butkewitsch dadurch, daß die entstehenden Amino-
säuren eine rapide weitere Umwandlung erleiden, wobei ihr N sich
in der Gestalt von NH3 abspaltet." Diese Umwandlung läßt sich direkt
nachweisen, wenn Aspergillus auf Lösungen der genannten Aminosäuren (Leucin,
Tyrosin oder Asparagin) kultiviert wird. Sowohl in Abwesenheit wie in Anwesenheit
von Pepton zerfallen dann diese Verbindungen leicht unter Bildung von NHg, wobei
im Asparagin nicht nur der Amid-N, sondern auch der Aminostickstoff sich, ab-
spaltet.

Das starke Zurücktreten der NHg-Entwicklung bei Penicillium und Mucor
beruht nicht etwa darauf, daß der Gang der Proteinspaltung hier ein prinzipiell
anderer wäre als bei Aspiergillus, sondern ist lediglich in dem Umstände begründet,
daß der letztgenannte Schimmelpilz, wie schon Wehmer betonte, die Fähigkeit be-
sitzt, Oxalsäure zu bilden und daher der Nährflüssigkeit die saure Reaktion zu
bewahren. ,, Diese Fähigkeit kommt den anderen genannten Arten nicht in gleichem
Maße zu ; diese würden sich somit durch Abspaltung größerer Mengen von NH3 das
Grab graben und lassen es darum im wesentlichen bei der Spaltung zu Aminosäuren
bewenden." (Benecke.) Man kann ein ähnliches Verhalten auch bei Aspergillus
künstlich herbeiführen, wenn man durch Zusatz von CaCOg die Oxalsäureansamm-
lung unoröglich macht, so daß die Kulturflüssigkeit allmählich alkalische
Eeaktion annimmt. Die NHg-Bildung wird dann verzögert, und es sammeln sich
dafür beträchtliche Mengen von Aminosäuren (Leucin und Tyrosin) an. „Um-
gekehrt kann man bei den anderen Pilzen {Penicillium und Mucor) die NHg-Bildung
steigern, wenn man durch genügende Zugabe vca (H3PO4) für Neutralisierung des
entstehenden NH3 sorgt."

Ganz neuerdings hat Effront (71a) den Nachweis geliefert,
daß auch eine Aufschwemmung von lebender Hefe aus
Aminosäuren Ammoniak abspaltet, welches durch Destillation
mit Magnesia usta in Säure aufgefangen und geraessen werden kann.
Aus Asparagin wurde fast das ganze Aequivalent des Amino- und
Amidstickstoffes als NH3 gewonnen, und ebenso gelang die Spaltung
der Asparaginsäure, Glutaminsäure und des Leu eins. Es
kann kein Zweifel darüber bestehen, daß diese Spaltung enzym ati-
scher Natur ist und durch besondere „Desa midasen" bewirkt
wird, deren Wirkung jedoch bei der Behandlung der Hefe mit Aceton
und Aether, d. h. bei der Darstellung der Acetondauerpräparate fast
völlig verloren geht (H. Pringsheim, 183) und auch im Preßsaft sich
nicht mehr findet.

Wie schon früher erwähnt wurde, kann der desamidierte Rest
der Aminosäuren von den Hefezellen durch CO.,- Abspaltung noch
weiter in die entsprechenden Alkohole übergeführt werden (Fusel-
ölbildung). Auch dieser Vorgang wird nach Pringsheim durch

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 245

ein Enzym vermittelt, „dessen Wirkung aber an die Zuckerver-
gärung gebunden ist und das seine Kraft durch die Abtötung
mittels Aceton und Aether verliert". Es sind die besprochenen
Beobachtungen über fermentative Desamidierung von Aminosäuren
von um so größerem Interesse, als analoge Erscheinungen auch an
Keimlingen höherer Pflanzen sowie bei verschiedenen tierischen
Geweben konstatiert worden sind. So hat Lang (1904) die Desami-
dierung von Glykokoll, Leucin, Tyrosin, Cystin, Glukosamin, Asparagin.
Glutamin, Acetamid, Harnstoff und Harnsäure (also die Abspaltung
des Amid- wie auch des Aminostickstoffes) durch zerriebene tierische
Organe nachgewiesen, und Butkewitsch fand bei Hungerversuchen
mit ca. 7-wöchentlichen Keimlingen eine beträchtliche Anhäufung von
NHg (13,29 Proz. des Gesamt-N), welches ohne Zweifel den primären
Spaltungsprodukten des Eiweißes entstammt. Eine autolytische NH3-
Abspaltung in Pflanzen wurde 1907 von Custoro (48) und von
Zalesky (252) nachgewiesen. A. Kiesel (131) untersuchte ganz
neuerdings die Autolyse im Preßsaft 24-tägiger, bei schwachem Licht
aufgezogener Keimpflanzen von Vicia Faha (unter Chloroform- und
Toluolzusatz) und fand im Gegensatz zu den Befunden bei Pilzen
regelmäßig starke NHg - Entwicklung, die höchstwahrscheinlich auf
eine Desamidierung von Aminosäuren zu beziehen ist.

Es muß aber, wie Pringsheim bemerkt, ausdrücklich darauf hin-
gewiesen werden, „daß beim Eiweißaufbau eine Rekonstruktion der
Aminosäurerestgruppen, vom Ammoniak ausgehend, keine absolute
Bedingung ist, sondern daß man auch an die gelegentliche Einverleibung
der Aminosäurerestgruppe der in der Nährlösung gebotenen Amino-
säuren und an eine Verkettung dieser Gruppen zu Polypeptidketten
denken kann".

Bei Einwirkung des nach dem BucHNERschen Verfahren gewon-
nenen Preßsaftes von Allescheria Gayonii auf Aminosäurelösungen
konnte H. Pringsheim (183) eine Abspaltung von NH3 nicht nach-
weisen.

Daß durch Preßsäfte aus Pilzen und verschiedenen Geweben
keine Desamidierung von Aminosäuren stattfindet, ergibt sich aus den
zahlreichen Arbeiten von Abderhalden über die Polypeptidspaltung,
in denen die abgespaltenen Aminosäuren zurückgewonnen, also nicht
desamidiert wurden.

4. Kasease und Nuklease.

Man fand weiterhin, daß Schimmelpilze, auf Milch kultiviert, das
Kasein anfänglich koagulieren und die geronnene Substanz dann
wieder auflösen, indem sie ein Enzym ausscheiden, dem Duclaux
den Namen „Kasease" beilegte. Milchgerinnung nach 2 — 10 Tagen
bewirken nach Schäffer Äsj^ergUlus niger, fumigatus, glaucus, Wentii,
oryzae, Penicillium glaucum, luteum^ italicum, rubrum. Desgleichen
peptonisieren diese Pilze auch geronnenes Hühnereiweiß und Fibrin.

Went (243) konstatierte die gleiche Erscheinung auch bei Monilia
sitophila und zeigte, daß die Kaseinfällung durch ein abgeschiedenes
Labenzym bewirkt wird (nicht etwa durch Säurebildung seitens des
Pilzes).

Spaltung von N ukleinkö rper n ist sowohl bei der Keimung
höherer Pflanzen, wie auch bei der Autodigestion von Hefe beobachtet

246 W. Biedermann,

worden, und auch von einer ganzen Anzahl von Bakterien ist es be-
kannt, daß sie Nukleinsäure zersetzen. In keinem dieser Fälle konnten
aber bisher mit Sicherheit besondöre Enzyme („Nukleasen") als Ur-
sache der Spaltung nachgewiesen werden, und man hat meist stillschwei-
gend angenommen, daß die proteolytischen Enzyme auch die Nukleinzer-
setzung verursachen. Es ist daher eine Untersuchung von Leonid
Iwanoff (125) um so beachtenswerter, aus der hervorzugehen scheint,
daß bei Schimmelpilzen tatsächlich besondere Nukleasen vorkommen.
Die Nährlösung enthielt außer Nukleinsäure (das gelatinierende a-
nukleinsaure Natron nach Neumann, 169), MgS04 und KCl noch
Zucker als C-Quelle, da die Nukleinsäure den Pilzen zwar N, nicht
aber C zu liefern vermag. Sowohl Aspergillus niger wie Penicillium
glaucum bewirkten eine tiefgehende Spaltung, wobei die ganze Menge
der in der Nukleinsäure gebundenen H3PO4 frei wurde und außerdem
Xanthinkörper nachweisbar waren. Aus den getrockneten und mit
Kieselgur verriebenen Mycelmassen ließ sich durch Wasser eine
wirksame Substanz extrahieren, und ebenso zeigte sich auch die von
dem auf der oben erwähnten Nährlösung gewachsenen Mycel abfiltrierte
Flüssigkeit wirksam. Das betreffende Enzym scheint mit dem
proteolytischen Enzym der genannten Schimmelpilze nicht identisch
zu sein.

E. Abhängigkeit der Enzymbildung von der Nahrung.

Wenn man auf Grund der mitgeteilten Erfahrungen mit großer
Wahrscheinlichkeit behaupten darf, daß die Assimilation organischer
Nährstoffe bei pflanzlichen Organismen wesentlich durch Enzyme
vermittelt wird, so darf ein Umstand nicht unbemerkt bleiben, dessen
Bedeutung in der Pflanzenphysiologie viel früher erkannt und ge-
würdigt wurde als in der Physiologie der Tiere, nämlich die Ab-
hängigkeit der Enzymbildung von der Beschaffenheit
der dargebotenen Nahrung. Durch Pawlows grundlegende
Untersuchungen über die Absonderung der Verdaungssäfte bei höheren
Tieren ist die Aufmerksamkeit unter anderem auch auf die Tatsache
gelenkt worden, daß der Enzymgehalt ganz wesentlich von der Zu-
sammensetzung der Nahrung abhängig ist. Seine Untersuchungen
finden eine erwünschte Ergänzung in Beobachtungen Pfeffers und
einer ganzen Anzahl anderer Autoren über die regulatorische
Bildung von Enzymen bei niederen pflanzlichen Organismen.
Gerade hier sind für die Untersuchungen die günstigsten Bedingungen
gegeben, während bei den höheren Pflanzen und besonders bei Tieren
geeignete Versuchsbedingungen viel schwerer herzustellen sind.

In bezug auf Bakterien hat schon Wortmann (249) beobachtet,
daß eine Verzuckerung von Stärke nur dann eintrat, wenn den
Bakterien außer derselben keine andere verwertbare C-Quelle zur
Verfügung stand und zugleich der Zutritt der Luft nicht verhindert
war. Da Wortmann ein Bakterien - Gem i seh verwendete, welches
aus faulenden Erbseninfusionen stammte, so erscheint die Möglichkeit
nicht ausgeschlossen, daß bei wechselnden Ernährungsbedingungen
jedesmal eine andere Bakterienart die Oberhand gewann.

So kam denn auch Krabbe (139) in der Folge zu einem ganz
entgegengesetzten Resultat, indem er angab, daß „nach seinen Erfah-
rungen die Wirkung der Bakterien auf intakte Stärkekörner bei An-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 247

Wesenheit von Eiweißsubstanzen, also unter günstigsten Ernährungs-
bedingungen eine intensivere ist als dann, wenn sie sich im Hunger-
zustande befinden".

Auch von anderen Autoren liegen Angaben vor, welche mit
Wortmanns Auffassung nicht oder wenigstens nicht ganz überein-
stimmen. „Fermi (83) züchtete eine Reihe von Bakterienarten in
Blutserum, desinfizierte dann diese Kulturen mit Thymolwasser und
prüfte mit Stärkekleister auf amylolytische Enzyme. Diese Versuche
ergaben, daß die Käsespi rillen, der Vibrio Finkler Prior und Vibrio
cholerae auch bei der Zucht in Blutserum Amylase bilden, während
unter gleichen Bedingungen vom Bac. prodigiosus und pyocyaneus dieses
Enzym nicht produziert wird. Alle von Fermi untersuchten Mikroben
(auch Streptothrix- Arten) konnten Amylase nur in eiweißhaltigen Nähr-
substraten erzeugen. Gottheil (95) wies bei verschiedenen Boden-
bakterien starke Amylasebildung nach in Nährlösungen, welche keine
Stärke, wohl aber andere sehr gute C-Quellen enthielten (Pepton,
Fleischextrakt, Rohrzucker, Galaktose, Glyzerin, Asparagin).

Für Aspergillus oryzae lieferte Büsgen (43) den Nachweis, daß
der Pilz auch unter Bedingungen Amylase bildet, wo dies gar nicht
nötig scheint, wie z. B. auf Bouillon, sowie einer 5-proz. Lösung von
Traubenzucker in Fleischextrakt.

Während es nach diesen Befunden scheint, daß die Produktion
amylolytischer Enzyme seitens der Pilze nicht an die Anwesenheit
bestimmter Stoffe in dem Nährsubstrat geknüpft ist, haben spätere
Untersuchungen von Pfeffer und seinen Schülern den Standpunkt
wesentlich verändert und dennoch, wenigstens für bestimmte Fälle,
eine regulatorische Enzymbildung wahrscheinlich gemacht.

Nachdem schon Ad. Hansen (113) gezeigt hatte, daß PenicilUum
auf Zuckergelatine zwar ein gelatinelösendes (proteolytisches), aber kein
amylolytisches Enzym ausscheidet, und im Anschluß daran die all-
gemeine Frage aufgeworfen hatte, inwieweit wohl durch die Beschaffen-
heit des Nährbodens die Bildung von Enzymen geregelt wird, lieferte
Pfeffer (179a) direkt den Nachweis, daß die Bildung von dia-
statischem Enzym seitens gewisser Pilze {Aspergillus niger,
PenicilUum glaucum, Bac. megatherium ganz wesentlich abhängt
von den Ernährungsbedingungen, unter welchen die-
selben wachsen, wie dies schon Wortmann (l. c.) bei Bakterien
beobachtet hat.

Die Pilze wurden in Reinkultur in flüssigem Nährboden kultiviert, in dem
ihnen viel oder wenig Zucker oder an Stelle dieses eine andere C-Verbindung als
Nahrung zur Verfügung stand. Zunächst wurde Rohrzucker angewandt, der ebenso
wirkt wie Glykose. Als Reagens auf Diastase diente ihre Wirkung auf Stärke, die
zumeist in der Form der LnsTDNERschen löslichen Stärke in Anwendung kam. Mit
Hilfe der Jodreaktion wurde verfolgt, ob und in welcher Zeit gleiche Mengen
der zugeführten Stärke zum Verschwinden kamen. Es zeigte sich, daß eine Zu-
nahme des Zuckergehaltes immer eine Herabsetzung der Diastasebildung zur Folge
hatte, daß aber die genannten Versuchsobjekte graduell verschieden wirken. Von
PenicilUum glaueimi wird Diastase überhaupt nicht gebildet, wenn der Pilz auf einer
15- oder 10-proz. Lösung von Rohrzucker kultiviert wird, und schon bei einem Gehalt
von 1,5 Proz. wurde die Stärke nicht merklich angegriffen. Aspergillus niger da-
gegen erzeugt noch Diastase bei 30 Proz. Rohrzucker, wiewohl in etwas geringerem
Grade.

248 W. Biedermann,

Wurde den Pilzen statt einer Zuckerart eine andere C- Verbindung dargeboten^
so wurde eine irgend auffällige Beeinflussung der Diastasebildung nicht beob-
achtet. Die in den Versuchen mit Zucker erhaltenen Ergebnisse werden tatsächlich
durch eine vernainderte Produktion, nicht etwa durch eine Hemmung der Sekretion
der Diastase erzielt. Dies wurde durch einen direkten Versuch bewiesen, welcher
zeigte, daß Penicillium, wenn es auf einer 2-proz, Zuckerlösung wächst, keine Dia-
stase enthält.

Zugleich geht aus den Versuchen hervor, daß nicht schlechthin jede ausreichende
Befriedigung des Nahrungsbedürfnisses die Herabsetzung der Diastasebildung bedingt.
Denn letztere geht in Penicilliioii aufs beste vor sich, wenn der Pilz auf 3-proz.
Chinasäure wächst, wo er üppig gedeiht, und sie steht ebenso nicht still bei Ver-
wendung einer 10-proz. Lösung von Chinasäiu^e, auf der er nur kümmerlich fort-
kommt.

Die regulierende Wirkung hängt also in erster Linie von
der chemischen Beschaffenheit des influierenden Körpers ab. Be-
achtenswert ist dabei, daß gerade Zuckerarten, die bei der
hydrolytischen Spaltung der Stärke durch Diastase
entstehen, eine energischere, ja vielleicht die inten-
sivste Wirkung haben.

Daß auch durch eine dauernde Fortführung oder
Beschlagnahme der Diastase eine Vermehrung der Ge-
samtproduktion herbeigeführt wird, lehrten Versuche mit
Aspergillus niger, in denen Lösungen mit einem Zusatz von 0,5 Proz.
Tannin zur Verwendung kamen; letzteres hemmt die Entwicklung
des Pilzes nicht, beschlagnahmt aber dauernd die ausgeschiedene
Diastase.

Zu im wesentlichen gleichartigen Ergebnissen gelangte unter
Pfeffers Leitung auch J. Katz (127), welcher Pilze (Bac. suhtiJis,
Bac. megatherium, Penicillium glaucum, Aspergillus niger) auf Nähr-
lösungen mit löslicher Stärke kultivierte und prüfte, nach welcher Zeit
die Flüssigkeit keine Bläuung mit Jod mehr ergab. Daraus wurde
dann auf die Quantität der gebildeten Diastase geschlossen.

Es ergab sich, daß die Verflüssigung der Starke durch Penicillium schneller
erfolgt, wenn nur Stärke als C-Quelle gegeben wird, als wenn verschiedene andere
Nährsubstanzen vorhanden sind: Eohrzucker und Traubenzucker in 1,5 oder 2 Proz.
scheinen den Prozeß ganz zu sistieren, mit 3 Proz. Maltose oder 4 Proz. Glyzerin
wurde er etwa 3-fach verlangsamt, durch 3 Proz. Milchzucker, 2 Proz. Ka-Tartrat
und 3 Proz. Chinasäure etwa 2-fach. Peptonzusatz zur Nährlösung beschleunigte
den Stärkeverflüssigungsprozeß sehr ansehnlich. Bei Versuchen mit Aspergillus ließ
sich eine Hemmung der Stärkeverflüssigung nur dann beobachten, wenn sehr starke
Zuckerlösungen in Anwendung kamen ; auch konnte Katz die schon früher gemachte
Beobachtung bestätigen, daß Aspergillus niger auch auf ganz stärkefreien Nährböden
Diastase bildet. Bac. subtilis tat dies nur bei Anwesenheit von Pepton, während
B. megatherium, ähnlich wie Penicillium und Aspergillus, auch ohne Eiweißzufuhr
diastatische Enzyme hervorbringt. Bei Bac. megatherium wirkt Zuckerzusatz, zumal
Maltose, hemmend, während bei Penicillium Milchzucker in dieser Beziehung wirk-
samer war. Peptonzusatz steigerte die Diastasebildung nicht in gleichem Maße wie
bei Aspergillus und Penicillium; für Bac. prodigiosus konnte schon Fermi zeigen,
daß er als typischer Kleisterbewohner, in Blutserum gezüchtet, keine Amylase
bildet.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 249

Katz zieht aus seinen Versuchen den Schluß, „daß eine Hem-
mung der Diastasebildung dann eintritt, wenn solche
Stoffe, die durch die Diastase gebildet werden, bereits
vorhanden sind, und daß andere Stoffe, auch wenn sie
gute Nährstoffe sind, keine Hemmung der Diastase-
bildung zustande bringen.

Von Versuchen an höheren Pflanzen, welche zur Stütze dieser
Auffassung geltend gemacht werden können, sind eigentlich nur einige
Experimente an Gerstenkeimlingen von Brown und Morris (36) zu
erwähnen, aus denen sich für die Malzdiastase eine ähnliche regu-
latorische Bildung zu ergeben scheint, wie sie nach Pfeffer für die
Pilzdiastase besteht. Die genannten Forscher stellten fest, daß das
Epithelium des Scutellums Diastase abscheidet sowohl bei Anwesenheit
wie bei Abwesenheit von Stärke in gleich großer Menge, daß dagegen
die Verzuckerung der Stärke der Endospermzellen fast ganz sistiert
wird, wenn die jungen Keimlinge irgendein leicht assimilierbares
Kohlehydrat aufnehmen können. Gerstenkeimlinge, von denen das
Endosperm abpräpariert war, bildeten wenig oder keine Diastase, wenn
ihnen Zuckerlösung als C-Quelle zur Verfügung stand. Grüss (102)
schließt sich dieser Meinung teilweise an, indem er glaubt, daß Mangel
an löslichen Kohlehydraten die Absonderung der Diastase anregt,
während es dagegen noch fraglich sei, ob die Anwesenheit derselben
diese Tätigkeit zum Stillstand bringe. Dies scheint jedoch aus den
Versuchen Pfeffers zu folgen, welche ergaben, daß die Entleerung
isolierter Endosperme ganz wesentlich von der raschen Abfuhr des
gebildeten Zuckers abhängig ist.

Nicht in gleicher Weise ließ sich bisher bei Bakterien und höheren
Pilzen eine regulatorische Bildung von Invertase nachweisen.
Permi und Montesani (85) züchteten verschiedene Bakterienarten
in Peptonbouillon ohne Rohrzucker, aber mit hohem Glyzeringehalt
und vermischten dann die Kulturen zu gleichen Teilen mit 10-proz.
Rohrzuckerlösung und einer 2-proz. Karbolsäurelösung. Nach einiger
Zeit wurde mit der Reaktion von Nylander und Rubner-Penzoldt
auf reduzierenden Zucker untersucht. Sämtliche geprüfte Bak-
terienarten (u. a. Bac. megatherium, kiliensis, fluorescens lique-
faciens, Proteus vulgaris) produzierten ungehindert Inver-
tase, trotz Abwesenheit von Rohrzucker in den Kul-
turen. Wurde aber jeder Zusatz von Glyzerin oder Kohle-
hydratvermieden, dann erzeugte nur mehr Bac. megatherium
Invertase, und auch dies geschah nicht immer. „In pep-
tonisierter, kein Glyzerin enthaltender oder in traubenzuckerhaltiger
Bouillon fällt die Produktion von Invertase beim Bacillus des Kieler
Hafens und Bac. fluorescens liquefaciens aus und ist unbeständig bei
Megatherium und weißer Hefe". Die Enzymproduktion erwies sich
im allgemeinen als unabhängig von dem Vorhandensein von Eiweiß-
körpern, denn auch auf eiweißfreien Substraten trat Invertasebildung
ein, wenn Rohrzucker oder Glyzerin als C-Quelle zur Verfügung stand.
Als mineralische Nährlösung verwendeten die genannten Autoren eine
solche, welche in 100 ccm Aq. destill. 0,5 g weinsaures Ammon, 0,5 g
K-Phosphat, 0,5 g MgS04, 0,05 g Ca-Phosphat, 5 g Rohrzucker oder
Glyzerin enthielt. Für verschiedene Hefearten stellte Fernbach (87)
fest, daß die Zuckerart, welche geboten wird, wenn überhaupt, nur in

"^50 W- Biedermann,

sehr geringem MaUe die Bildung von Invertase beeinflußt, wogegen
die N-haltige Nahrung sehr in Betracht kommt. Während z, B. in
einem Extrakt von Grünmalz oder Hefezellen Invertase gebildet wird,
war die Menge dieses Enzyms sehr unbedeutend, wenn als N-Quelle
Trockenmalzextrakt geboten wurde; wenn aber 2 Proz. Pepton zu-
gesetzt wurden, konnte eine sehr energische Enzymbildung konstatiert
werden.

Nach DucLAUX bildet Aspergillus niger, der etwa 14 verschie-
dene Enzyme zu erzeugen vermag, auf einer Lösung, welche Cal-
ciumlaktat, ein Ammoniumsalz und die üblichen anorganischen Nähr-
salze enthält, zwar Amylase, aber keine Invertase. Umge-
kehrt wird die letztere, nicht aber die erstere auf einer Rohrzucker-
nährsalzlösung gebildet. Bei PeniciUium glaucum fand er ähnliche
Tatsachen, indessen mit Verschiedenheiten, welche auf die spezifisch
verschiedene Befähigung zur Enzymbildung hinweisen. Wird Calcium-
laktat oder Zucker als Nahrung gegeben, dann wird Invertase ab-
geschieden, aber weder amylolytische Enzyme noch Proteasen. Ent-
hält die Nahrung aber Stärke, Glyzerin oder Liebigs Fleischextrakt,
dann wird außer Invertase auch ein stärkeverzuckerndes Enzym ge-
bildet.

Eine sehr eingehende Untersuchung über den Einfluß der Nah-
rung auf die Enzymbildung von Monila sitopMla verdanken wir
Went (243). Wie Aspergillus niger vermag auch Monilia eine große
Menge (mindestens 10) verschiedener Enzyme zu erzeugen, die frei-
lich noch nicht alle gleich genau untersucht sind. Es sind dies:
Maltase, Trehalase, Raffinase, Invertase, Cytase (Cellu-
lase) , D i a s t a s e (Amylase) , Lipase, Tyrosinase, Labenzym
und Trypsin. Von diesen wird Maltase nur dann gebildet,
wenn gewisse Kohlehydrate neben anorganischen N -Ver-
bindungen als Nahrung gegeben werden, und zwar in erster
Linie Maltose, Raffinose, Dextrin, Stärke, in zweiter Linie Cellulose,
Glykogen, Trehalose, Galaktose, Xylose und Saccharose. Ganz reine
Glukose scheint keinen oder nur einen sehr geringen Einfluß auf die
Bildung von Maltase auszuüben. Ebenso auch reine Laktose oder
Fruktose, Arabinose, Mannose, A rabin und I n u 1 i n. Irgend-
ein Zusammenhang zwischen der chemischen Struktur und der Eigen-
schaft, Maltase zu bilden, ließ sich nicht feststellen. Doch ist be-
merkenswert, daß die Glukose nicht oder kaum Veranlassung ist zur
Bildung von Maltase, während sowohl Maltose wie Trehalose,
die beide aus je 2 Glukosegruppen aufgebaut sind, dazu befähigt er-
scheinen. Es scheint dies darauf hinzuweisen, daß diese zwei Zucker-
arten als solche in die Zellen des Pilzes eintreten, obschon sich
Maltase als Exoenzyra in der Außenflüssigkeit reichlich findet. Die
Bedeutung dieses Enzyms kann daher auch nicht darin gefunden
werden, daß die Maltose schwer von dem Pilze aufgenommen wird.
Es muß im Gegenteil viel Maltose in die Zellen eindringen und erst
intracellular vom Enzym in Glykose umgewandelt werden (Went).
Nicht-Kohlehydrate waren mit Ausnahme einer gleich
zu erwähnenden Gruppe von Körpern in keinem ein-
zigen Falle Veranlassung zur Abscheidung des ge-
nannten Enzyms. Diese Ausnahme bildeten Prot ein Stoffe,
und Went betont die Möglichkeit, daß der Kohlehydratrest im Eiweiß-
molekül die Ursache dieser Erscheinung ist.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 251

Daß in Fällen, wo in der Kulturflüssigkeit das Enzym nicht ge-
funden wurde, dasselbe auch nicht als Endoenzym vorhanden war,
stellte Went durch besondere Versuche fest, bei welchen das Mycel
mit Kieselgur verrieben und dann mit Wasser extrahiert wurde.

Die Menge der dargebotenen Nahrung (Maltose, Raffinose oder
Dextrin) beeinflußt in sehr auffallender Weise die Bildung des be-
treffenden Enzyms, und es ließ sich innerhalb gewisser Grenzen eine
ungefähre Proportionalität zwischen der Menge des Nährstoffes und
der Enzymmenge feststellen. Höhere Konzentrationen des ersteren
bedingen jedoch eine merkliche Hemmung der Maltaseproduktion, so
daß bei einem gewissen Gehalt der Lösung an Nährstoff (und zwar
beim Dextrin etwa 10 Proz., bei der Maltose 5 — 10 Proz,, bei der
Raffinose etwa 10 Proz.) die Maximalmenge des Enzyms gebildet wird
(Went).

Invertase wird von dem Pilze bei sehr verschiedenen Er-
nährungsbedingungen gebildet, am reichlichsten in Saccharoselösungen,
ferner auch mit Glykose, während bei Raffinose als C-Quelle kaum
merkliche Mengen des Enzyms produziert wurden. Im Gegensatze
zu Maltase lieferte Monilia sitophila Invertase auch bei Ernährung mit
Nicht-Kohlehydraten (Glyzerin, Essigsäure, Milchsäure, Aepfelsäure).
Dasselbe gilt bezüglich der Amylase (Diastase), die nicht nur bei
Vorhandensein von Stärke erzeugt wird, sondern auch in Nährlösungen,
welche neben 0,5 Proz. KNO3 oder (NH4)N03 als N-Quelle, 5 Proz.
Glyzerin oder Kaliummalat, Acetat oder Na-Laktat als C-Quelle ent-
hielten. Es erscheint besonders bemerkenswert, daß der Pilz auch
bei Glyzerinnahrung die Stärke bis zu Glukose abbaut,
ohne daß, wie schon erwähnt, unter gleichen Umständen
Maltase gebildet würde. Nach der Auffassung Duclauxs sollte
in allen Fällen, wo bei der hydrolytischen Spaltung der Stärke Glukose
entsteht, zunächst Maltose erzeugt werden (durch Amylase), die
dann ihrerseits erst durch Maltase in Glukose übergeführt wird.
Dies gilt nach den Versuchen von Went nicht für Mmiilia sitophüa,
denn eine Glyzerinnährlösung, in welcher der Pilz gewachsen war,
enthält nachweislich keine Maltase und läßt daher zugesetzte Maltose
ganz unverändert. Man muß daher annehmen, „daß entweder ein
Enzym die Stärke mit der Zwischenstufe Dextrin überführt in Glu-
kose oder daß zwei Enzyme zusammenwirken in derselben Weise,
wie WiJSMAN (251) für die Diastase annimmt. Das eine würde
dann die Stärke in Dextrin überführen und vielleicht identisch sein
mit der Dextrinase Wijsmans, das andere Dextrin zu Glukose hydro-
lysieren.

Die angeführten Tatsachen über die Beeinflussung der Bildung
kohlehydratspaltender Enzyme durch wechselnde Ernährung lassen
klar erkennen, daß sowohl verschiedene Pilzarten, sowie auch die von
einer und derselben Art produzierten Enzyme sich äußerst verschieden
verhalten, und daß sich aus den zurzeit bekannten Erfahrungen nicht
wohl ein allgemein gültiges Gesetz ableiten läßt.

Dies gilt in gleicher Weise auch für die proteolytischen Enzyme.
Zwar darf man, gestützt auf zahlreiche Beobachtungen, behaupten,
daß Bakterien ihre proteolytischen Enzyme im all-
gemeinen am besten auf eiweißhaltigen Nährböden
bilden, doch sind auch hier Ausnahmen bekannt geworden.

252 W. Biedermann,

In einer Nährlösung, welche

Ammonsalz

0,5—1,0 g

H^KPO,

0,5 „

Ca,(POJ,

0,05 „

MgSO,

0,5 „

Glyzerin (oder ßohrzucker)

50,0 „

Wasser

1000 „

enthielt, bilden nach Fermi Bac. prodigiosus und pyocyaneus eine Protease,^
wenn Glyzerin als C-Quelle zu Gebote steht. Der letztere tut dies auch, wenn an
Stelle des Glyzerins Mannit tritt. Trat an die Stelle des Ammonsalzes als N-
Quelle Asparagin, Acetamid oder Propylamin, so ergab nnv Bac. pyocyaneus eine spur-
weise Produktion von proteolytischem Enzym. Das von vielen Bakterien erzeugte
Gelatine verflüssigende Enzym wird auf Bouillon in geringerem Maße gebildet, als auf
Nährgelatine. (Feräh, 82.)

Fuhrmann (89) weist darauf hin, daß auch schon die Kultur
unter „lebensfremden" Bedingungen die Proteasebildung
seitens der Bakterien sehr wesentlich herabsetzen oder gänzlich
unterdrücken kann,

,,In jedem bakteriologischem Institut empfindet man es als große Unannehm-
lichkeit, daß länger fortgezüchtete Choleravibrionen allmählich die Gelatinever-
flüssigung vollständig einstellen und deshalb in ihrem Wachstum auf Gelatineplatten
viel von ihrem typischen Aussehen verlieren. Es gelingt erst durch Schaffung be-
sonderer Wachstumsbedingungen und mitunter sehr schwierig, sie wieder zur Ge-
latinelösung anzuregen. Das gleiche gilt vom Bac. anthracis, der in frisch her-
angezüchteten Kulturen sehr kräftig die Gelatine verflüssigt. Allmählich vermin-
dert sich diese Eigenschaft und kann erst durch Ueberimpfungen in kurzen Zeit-
intervallen und Zucht bei 37" C wiedergewonnen werden. Es soll übrigens bei
Bac. fluorescens liquefaciens vorgekommen sein, daß er die Bildung der Protease
dauernd verlor und sich in nichts mehr vom Bac. fluorescens non liquefaciens
unterschied" (Fuhrmann). Auch Behrens hat gefunden, daß Bac. lupuliperda
allmählich das Vermögen verliert, Gelatine zu verflüssigen. Nach Cohn (51) sollen
verschiedene Stämme von Micrococcus - Arten (aus Milch) vorkommen , die sich
unter anderem durch ihre mehr oder weniger große Fähigkeit, Gelatine zu ver-
flüssigen, unterscheiden. Durch wiederholtes Abimpfen von den stärker verflüssi-
genden Kolonien ließen sich Zuchten mit gesteigertem Vermögen zur Verflüssigung
erhalten. Beijerinck fand, daß in künstlicher Zucht Bac. viridis die Fähigkeit,
Gelatine zu verflüssigen, verliert, während imagekehrt gewisse Vibrionen sie da-
durch erlangen.

In sehr auffallendem Grade ist die Bildung von Bakterienproteasen
abhängig vom Vorhandensein gewisser Kohlehydrate, und insbeson-
dere wirken manche Zuckerarten deutlich hemmend. „Milchzucker
setzt die Erzeugung von Proteasen nur in geringem (jrrade herab,
während Glukose in größeren Dosen dieselbe vollständig unter-
drücken kann, trotz üppigen Wachstums der betreffenden Bakterien-
Art. Im allgemeinen sind der Produktion der Proteasen
alleKohlehydratemeh roderweniger hinderlich." (Fuhr-
mann.) Daß es sich hierbei nicht um eine Behinderung der Enzym-
wirk ung (etwa durch gebildete Säuren), sondern um eine solche
der Enzymbildung handelt, geht überzeugend aus dem Umstände
hervor, daß bei Kulturen, die mit Dextrose angelegt wurden, nach-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 253

trägliches Neutralisieren oder fortdauernde Bindung der gebildeten
Säuren durch ein kohlensaures Salz keine Wirkung hatte und die
Leimlösung dennoch ausblieb. (Auerbach, 10.) Ein Beispiel für
strenge Abhängigkeit der Enzymbildung von dem Vorhandensein der
Substanzen, die es zu spalten gilt, liefert nach den Untersuchungen
von Went Monilia sitophila. Die Enzyme, welche Eiweißstoff'e über
Peptone hinaus aufspalten (Peptasen), so daß schließlich auch NH3 ent-
steht, werden fast ausschließlich erzeugt, wenn gelöste Proteinsub-
stanzen in der Nährlösung vorhanden sind, sonst nicht oder kaum.
Daß sich dies nicht immer so verhält, zeigen Versuche von Malfitano
(153) und von Butkewitsch (45).

Der erstere prüfte Kulturen von Aspergillus nige?-, die auf RAULiNscher Lösung
gezogen waren, im Anfange der Sporenbildung, und es gelang ihm stets, die An-
wesenheit eines gelatineverflüssigenden Enzyms nachzuweisen. Butkewitsch
züchtete denselben Pilz, sowie PeniciUmm glaucum in Nährlösungen, welche einmal
Pepton, im anderen Falle weinsaures Ammon als N-Quelle enthielten (weinsaures Am-
moniak 1 Proz., Zucker 3 Proz., Salze 0,2 Proz. oder Pepton 1 — 4 Proz.). Die Kultur-
flüssigkeiten wurden nach einigen Tagen von den Mycelen abfiltriert und unter An-
wendung von mit Gelatine gefüllten Kapillarröhrchen auf die Anwesenheit eines
dieselbe verflüssigenden Enzyms geprüft. Desgleichen wurden die Mycele daraufhin
untersucht. Es ergab sich, daß eine Enzymabscheidung nur in den Fällen statt-
gefunden hatte, wo Pepton im Nährsubstrat vorhanden war, nicht aber bei alleiniger
Anwesenheit von weinsaurem Ammoniak. Butkewitsch spricht selbst die Vermutung
aus, daß seine Methode nicht genügend empfindlich war für den Nachweis sehr ge-
ringer Enzymmengen. Jedenfalls darf es als sicher gelten, daß das proteolytische
Enzym, dessen Wirkung in der Auflösung von Gelatine besteht, von den genannten
Schimmelpilzen bei der Entwicklung auf „Pepton" energischer ausgeschieden wird,
als beim Wachstum auf weinsaurem Ammoniak. Analoge Beobachtungen über den
Einfluß der Zusammensetzung der Nährlösung auf die Ausscheidung von Kasease
durch Aspergillus glaucus und PeniciUium glaucum werden auch von Duclaüx
mitgeteilt. Auf Medien, welche milchsauren Kalk und Mineralsalze mit Ammonsalzen
als N-Quelle enthielten, schieden die erwähnten Pilze weder Lipase noch Kasease
aus, dagegen war die Gegenwart des einen wie auch des anderen Enzymes beim
Kultivieren derselben Pilze auf Milch deutlich erkennbar (Butkewitsch).

Butkewitsch hat sich, wie schon erwähnt, nicht darauf beschränkt, die
Kulturflüssigkeiten auf ihren Gehalt an Exoenzym zu prüfen, sondern auch die
Mycele der Pilze untersucht, und dabei stellte sich ein wesentlich anderes Resultat
heraus, indem dieselben nicht nur in den Kulturen mit Pepton, sondern
auch in jenen mit weinsaurem Ammoniak ein gelatinelösendes En-
zym (Endoenzym) enthielten. Doch ließ sich zeigen, daß „die Extrakte der auf
Pepton kultivierten Pilze auf die Gelatine energischer einwirken, als die Extrakte
der auf weinsaurem Ammoniak gewachsenen. Ferner vermindert die Kombinierung
des letzteren mit Pepton den relativen Enzymgehalt des Pilzes im Vergleich mit den
auf Pepton allein gezogenen Kulturen." Ueberhaupt steht der relative Gehalt
der Mycele an proteolytischem Enzym im umgekehrten Verhältnis
zu der Entwicklungsstärke des Pilzes oder, wenn man die Gleichheit aller
Entwicklungsbedingungen in 'den einzelnen Kulturen mit Ausnahme der N-Bezugs-
quellen in Betracht zieht , zu dem Grade der Aneignungsleichtigkeit
(Assimilierbarkeit) der in der Nährlösung enthaltenen N-Form. Die An-
wesenheit solcher Verbindungen, welche dem Pilz leicht assimilierbaren Stickstoff
darbieten, verzögert die Bildung des Enzymes in den Mycelen ebenso, wie leicht
anzueignende Kohlehydrate (Zucker) die Bildung von Diastase in lebendigen Zellen

254 W. Biedermann,

hemmen. „Die dargelegten Versuche über den Einfluß des Peptons auf die Bildung
und Ausscheidung eines gelatineverflüssigenden Enzymes durch Schimmelpilze führen
zu der Schlußfolgerung, daß die Entwicklung des Pilzes auf Pepton, im Vergleich
mit der Entwicklung desselben auf weinsaurem Ammoniak nicht nur von einer reich-
licheren Ausscheidung dieses Enzymes in die Kulturflüssigkeit, sondern auch von
einer reichlicheren Bildung desselben im Pilze selbst begleitet ist" (Butkewitsch).

Sehr interessante Beispiele der Abhängigkeit der Enzymbildung
und -absonderung von der dargebotenen Nahrung liefern auch die
carnivoren Pflanzen, und Darwin konnte sich speziell bei Drosera
überzeugen, daß das wirksame proteolytische Enzym nicht eher ab-
gesondert wird, als bis die Drüsen des Blattes durch die Absorption
einer äußerst geringen Quantität N-haltiger Substanz gereizt werden.

Zusammenfassend darf man daher wohl sagen, daß bei Pflan-
zen viele Enzyme dem Gesetze der teleologischen Me-
chanik entsprechend nur dann gebildet werden, wenn
sie nötig sind, daß aber in einer nicht geringen Zahl
von Fällen deren Bildung so fest bestimmt ist, daß
sie auch überflüssigerweise entstehen. Aber selbst da,
wo das Bedürfnis, d, h. der Mangel an Stoffen, die ohne Enzyme ver-
wertbar sind, ihre Bildung auslöst, müssen stets je nach der Art
verschiedene, positiv wirkende Stoffe, vielfach Eiweißkörper, vorhanden
sein, welche die Bildung ermöglichen (W. Benecke, 19).

F. Zusammenfassung.

Die in den letzten Kapiteln mitgeteilten Tatsachen liefern eine
überreiche Fülle von Beweisen dafür, daß, von den Bakterien ange-
fangen, bis zu den höchstentwickelten Phanerogamen hinauf Enzymen
bei der Assimilation organischer Substanzen die wichtigste Rolle zu-
kommt, zunächst in dem Sinne, daß sie Spaltungen vermitteln,
welche sie überhaupt erst assimilationsfähig machten. Sie sind es,
welche die Gesamtheit jener Vorgänge vermitteln, die man gewöhnlich
unter der Bezeichnung der „chemischen Verdauung" zusammen-
faßt, welche demgemäß keineswegs nur den Tieren, sondern in nicht
minder allgemeiner Verbreitung auch den Pflanzen eigentümlich ist,
wenn man den Begriff so weit faßt, wie es auf Grund von Unter-
suchungen über die Verdauung einzelliger (tierischer und pflanzlicher)
Organismen, sowie gewisser ganz gleichartiger Vorgänge in Zellen,
die im Gewebsverbande leben, unbedingt erforderlich erscheint. Man
darf wohl sagen, daß kaum auf einem anderen Gebiete der Physio-
logie die cellular physiologische Forschung so glänzende Resultate
aufzuweisen hat, wie gerade auf dem der Pflanzen Verdauung. In
geradezu schematischer Klarheit tritt uns hier schon bei den Bakterien
und den niederen Pilzformen die fundamentale Tatsache entgegen,
daß es Enzyme gibt, welche außerhalb der Zellkörper (extracellular)
wirken (Ektoenzyme), wie auch solche, deren Wirksamkeit nur
intraplasmatisch(intracellular) zur Geltung kommt (Endo-
enzyme). Da häufig sowohl die zu zersetzenden Substanzen, wie
auch die entstehenden Spaltungsprodukte im einen wie im anderen
Falle die größte Uebereinstimmung zeigen oder wohl auch völlig
identisch sind, und da auch der Zweck der enzymatischen Spaltung

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 255

beidemal der gleiche ist oder doch sein kann, so erscheint es völlig
willkürlich, nur die durch nach außen abgeschiedene Enzyme be-
wirkten chemischen Veränderungen organischer Nährstoffe als „Ver-
dauung" zu bezeichnen, wie es vielfach geschehen ist, sondern es
ist durchaus konsequent, von einer extracellularen und einer
intracellularen Verdauung zu sprechen.

Indem die erstere ausschließlich darauf hinzielt, organische, an
sich nicht resorbierbare, meist feste Nährstoffe löslich und damit
assimilationsfähig zu machen, dient sie in erster Linie dem Bau-
stoffwechsel und tritt naturgemäß bei den höheren (grünen)
Pflanzen, welche ihre Nahrung aus der Luft (COg) und in Form ge-
löster anorganischer Nährsalze aus dem Wasser des Bodens auf-
nehmen, sehr in dem Hintergrund, spielt dagegen bei den ganz vor-
wiegend auf organische Nahrung angewiesenen chlorophyllfreien Pilzen
und Bakterien, sowie bei allen Tieren die allerwichtigste Rolle. So
sehr hatte man sich gewöhnt, diese Vorgänge als eine ausschließliche
Eigentümlichkeit tierischer Organismen zu betrachten, daß es all-
gemeine Verwunderung erregte, als man die durch Ektoenzyme ver-
mittelten typischen Verdauungsvorgänge der sogenannten insekten-
oder fleischfressenden Pflanzen kennen lernte. Auch macht sich noch
immer eine gewisse Scheu bemerkbar, die mannigfachen extracellular
verlaufenden enzymatischen Zersetzungen organischer Substanzen
(Stärke, Cellulose, verholzte Membranen, Chitin, Eiweißkörper, Gelatine
etc.), welche durch Pilze und Bakterien bewirkt werden, als richtige
Verdauungsvorgänge zu charakterisieren, obschon an der prinzipiellen
Gleichartigkeit dieser und irgendwelcher anderer durch Ektoenzyme
vermittelter chemischer Umsetzungen nicht der geringste Zweifel be-
stehen kann.

Während die extracellulare Verdauung in erster Linie der
Aufnahme von Nahrungsstoffen gilt, ist die Bedeutung intra-
cellularer Verdauungsprozesse in anderer Richtung zu suchen.
Einmal handelt es sich dabei um die Ermögli chung einer Ver-
schiebung und Wanderung örtlich aufgehäuften or-
ganischen Nährmaterials innerhalb eines vielzelligen
Pflanzen- (resp. Tier-)Körper s (Verflüssigung und Transport
von Reservefett und Reserveeiweiß bei der Keimung von Samen,
Wanderung der Stärke und anderer organischer Stoffe aus den
Blättern im Herbst u. a.), andererseits aber um die Spaltung und
Umsetzung von Bestandteilen der lebendigen Substanz selbst zum
Zwecke der Gewinnung von Betriebsenergie. DieEndo-
enzyme stehen z u m großen Teil im Dienste des Betriebs:
Stoffwechsels.

Hier ist der Punkt, wo sich unzweifelhafte Verdauungsvorgänge
mit jenen ebenfalls durch Enzyme vermittelten Vorgängen begegnen,
die als „Gärungs erscheinu n gen" zusammengefaßt werden, und
die in keiner Weise scharf davon zu trennen sind.

Das klassische Beispiel liefert die intraplasmatische Spaltung
gewisser Zuckerarten in Alkohol und COo durch Hefe-
zellen und gewisse Schimmelpilze, ein energieliefernder
Prozeß, der ja auch bei höheren Pflanzen und in tierischen Zellen
eine große Rolle zu spielen scheint. Als ein begleitender Vorgang,
der sicher der N-Assimilation dient und wohl auch durch ein oder

256 W. Biedermann,

mehrere Enzyme verursacht wird, darf die Fuselölbildung (Ent-
stehung von Alkoholen aus Aminosäuren) genannt werden. Auch bei
der durch Bakterien vermittelten Eiweißfäulnis (Proteingärung) tritt
die Interferenz energieliefernder und rein assimilatorischer Prozesse
deutlich genug zutage.

Es darf nicht unerwähnt bleiben, daß speziell den Gärungsen-
zymen, abgesehen von ihrer energetischen und assimilatorischen Be-
deutung, auch noch in rein biologischer Hinsicht eine wichtige
Rolle zukommt, indem sie ihren Erzeugern wesentliche Vorteile im
„Kampfe ums Dasein" verleihen. So darf es für die Enzyme der
Alkohol- und Milchsäuregärung ebenso wie für die Oxydase der Essig-
säurebakterien als sicher gelten, daß sie den betreffenden Organis-
men wesentliche Vorteile gegen Mitbewerber bieten , indem diese
gegen die schädliche Wirkung des Gärproduktes weit empfindlicher
sind, als die Gärungserreger selbst.

Sehen wir zunächst von den Gärungsenzymen ab und fassen wir
nur die eigentlichen extra- oder intracellular wirkenden Verdauungs-
enzyme ins Auge, so erstreckt sich ihre Wirkung bei den Pflanzen
auf Repräsentanten aller 3 Hauptgruppen organischer Nährstoffe, die
Eiweißkörper, Kohlehydrate und Fette, und man unterscheidet
demgemäß proteolytische, amylolytische, saccharifi-
zierende und lipolytische Ekto- und Endoenzyme.

Verhältnismäßig am weitesten vorgeschritten sind unsere Kennt-
nisse über die Enzyme der Kohlehydrate, welche naturgemäß in zwei
Gruppen zerfallen, die Diastasen, deren Wirkung sich auf die
kolloiden Polysaccharide erstreckt (Amylase, Cellulasen,
Inulinase, Pektinase) und die (Di- resp. Trisaccharide)
spaltenden Enzyme (Maltase, Invertase, Trehalase,
Laktase).

Entsprechend der außerordentlich großen Bedeutung, welche
Stärke und Cellulose in ihren mannigfachen Modifikationen für den
Aufbau und überhaupt im Leben der Pflanzen besitzen, finden sich
Diastasen in weitester Verbreitung zumeist in der Bedeutung
typischer, extracellular wirkender Verdauungsenzyme. So ist es
von einer ganzen Reihe Bakterien bekannt, daß sie amylolytische Enzyme
ausscheiden, welche Stärke zu Dextrin und Zucker abbauen.
Einzelne Erfahrungen scheinen dafür zu sprechen, daß es sich bei
den Amylasen der Bakterien (vielleicht auch allgemein) eigentlich um
zwei verschiedene Enzyme handelt (Z weienzy mtheorie), von denen
das eine (die eigentliche Amylase) Stärke nur in Dextrin überführt,
während das andere (Dextrinase) dieses in Zucker verwandelt.
In technischer Hinsicht spielt die Fähigkeit gewisser Schimmel-
pilze, Stärke zu verzuckern, eine wichtige Rolle, da darauf die Her-
stellung gewisser gegorener Getränke in Japan und China beruht.
Dabei fällt jenen Pilzen die gleiche Funktion zu, welche bei der Bier-
bereitung der Malzdiastase zukommt. Es ist von Interesse, zu sehen,
wie von ostasiatischen Völkern seit Jahrhunderten ganz bestimmte
Pilze ohne irgend nähere Kenntnis derselben und ihrer Wirkungen
dauernd kultiviert und gewerblich benützt werden. In vielen Fällen
läßt sich auf das Vorhandensein von Amylasen bei Schimmelpilzen
zurzeit nur aus den Korrosionen schließen, welche Stärkekörner unter
ihrer Einwirkung erleiden, manchmal sogar ohne direkte Berührung
mit den Pilzfäden.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 257

Auch von einzelnen Hefe- Arten ist es bekannt, daß sie Stärke
und besonders Dextrin durch extracelluläre Enzyme anzugreifen ver-
mögen. Viel allgemeiner verbreitet finden sich aber bei Hefezellen
i n tracellulare Verdauungsprozesse, bei welchen stärkeähuliche
Polysaccharide (Glykogen) gespalten werden, um der sich anschließen-
den Alkoholgärung als Material zu dienen, besonders wenn gärfähiger
Zucker in dem Nährmedium fehlt oder sonst ungünstige Vegetations-
bedingungen gegeben sind (Selbstgärung der Hefe). Daß es
sich dabei aber wirklich um ein diastatisches Endoenzym (eine
„Grlyko genäse") handelt, ergibt sich besonders klar aus der gleich-
artigen Wirkung des Hefepreßsaftes.

Eine außerordentlich wichtige Rolle spielen intracellulare Verdau-
ungsprozesse bei der L ö s u n g u n d d e m T r a n s p o r t d e r R e s e r v e-
stärke (und in manchen Fällen auch anderer sie ersetzender Poly-
saccharide, wie Inulin) bei der Keimung sehr vieler Samen,
sowie beim Auswachsen stärkehaltiger Knollen und
Rhizome. Es ist hierbei von besonderem Interesse, daß die Diastase
(Amylase) bei der Samenkeimung teils in Zellen des Endosperms
selbst entsteht und hier intracellular zur Wirkung kommt, teils
aber von gewissen Zellen des Embryo (Schildchenepithel) gebildet
und ausgeschieden (sezeruiert) wird, so daß intra- und extracelluläre
Verdauung in diesem Falle gleichzeitig nebeneinander hergehen. Um
eine ausschließlich intracellulare, sicher auch enzymatische Stärke-
spaltung handelt es sich in allen den Fällen, wo es darauf ankommt,
die bei grünen Pflanzen unter dem Einfluß des Lichtes in den Chloro-
phyllkörpern gebildete Stärke mobil und der Assimilation zugänglich
zu machen.

Wenn daraufliin mehrfach der Versuch gemacht worden ist, die
in diesem Falle wirksame Diastase als „T r a n s l o k a t i o n s d i a s t a s e"
von der bei der Keimung wirkenden „Sekretions diastase" zu
unterscheiden, so kann dies wohl kaum als gerechtfertigt gelten, wohl
aber erscheint die schon oben angedeutete Frage beachtenswert, ob es
sich bei der Diastase um ein einheitliches Enzym oder um ein En-
zymgemenge handelt, für welche letztere Meinung noch neuerdings
wieder Fränkel und Hamburg (88) eingetreten sind, indem sie stärke-
. verflüssigende und stärkeverzuckernde Diastasen unterscheiden wollen.
Sicherlich verschieden von den Amylasen sind die mit ihnen vielfach
gleichzeitig und am gleichen Orte wirkenden „Cellu lasen" (Cytasen),
denen die Aufgabe zufällt, die Membranen der stärkeführenden Zellen
des Endosperms zu zerstören, indem sie Cellulose hydrolytisch spalten.
In anderen Fällen fehlt die Stärke, und es tritt Cellulose (Hemicellulosen)
direkt als Reservematerial auf, indem sich mächtige Verdickungs-
schichten in den Zellen des Endosperms bilden, welche dann bei der
Keimung allmählich gelöst und assimiliert werden (Palmen und andere
Pflanzen).

In weitester Verbreitung finden sich extracellular wirkende cellulose-
lösende Enzyme (Cytasen) auch bei Pilzen und Bakterien, nament-
lich bei parasitisch auf höheren Pflanzen lebenden Formen, wo durch
sie das Eindringen der Pilzfäden ins Innere der Zellen ermöglicht wird.
Selbst verholzte Zell wände sind vor derartigen Angriffen nicht ge-
sichert.

Aber auch im tierischen Leben spielen, wie wir jetzt wissen,

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 17

258 W. Biedermann,

pflanzliche D i a s t a s e n eine sehr wichtige Rolle, indem einerseits die
Amylasen der ruhenden stärkehaltigen Samen die Verzuckerung des
Amylums im Magen der Pflanzenfresser wesentlich mitbedingen,
während andererseits verschiedene Bakterienarten die gehörige Aus-
wertung pflanzlicher Nahrungsmittel durch von ihnen ausgeschiedene
celluloselösende Enzyme überhaupt erst ermöglichen (Cellulosegärung
bei Pflanzenfressern).

Hinsichtlich der Produkte der hydrolytischen Spal-
tung von Polysacchariden durch Diastasen ist zu erwähnen,
daß es sich bei Stärke (und Glykogen) wohl ausschließlich um die
Entstehung von Dextrinen und Zucker (Maltose) handelt, und
in ähnlicher Weise scheint sich auch die Spaltung der Reservecellu-
losen (Hemicellulosen) zu gestalten. Demgegenüber charakterisieren
sich die durch Bakterien vermittelten Umsetzungen echter Cellu-
losen (Glukosecellulose) als typische Gärungsvorgänge, indem
dieselben zu einer tiefgreifenden Aufspaltung führen, bei welcher
neben wechselnden Mengen organischer Säuren und CO2, hauptsäch-
lich CH4 oder H gebildet werden.

Namentlich an die Samenamylasen (Malzdiastase) knüpfen sich
eine ganze Reihe von Versuchen, die eigentlich wirksame Substanz
als chemisches Individuum zu fassen, die aber leider bis jetzt zu
keinem ganz befriedigenden Ergebnis geführt haben. Ist es doch nicht
einmal gelungen, mit Sicherheit festzustellen, ob es sich, wie man zu-
meist anzunehmen geneigt war, um einen eiweißartigen Stoff handelt
oder nicht. Nach den Untersuchungen von Fränkel und Hamburg
geben möglichst reine Enzymlösungen von Eiweißreaktionen nur spur-
weise MiLLONsche Reaktion, dagegen deutlich die Reaktion von Mo-
lisch, sowie schwache Pentosenreaktion. HCl, H2SO4 und HC.PO4
bewirkten schwache Trübung der Lösungen, ebenso essigsaures Blei
und basisches Bleiacetat. Durch Tonfilter geht Diastase hindurch,
ferner scheint, wenn auch nur in geringem Grade, Diffusionsfähigkeit
zu bestehen.

Als beinahe stete Begleiter amylolytischer Enzyme findet sich
Maltase, durch welche der bei der Stärkezersetzung gebildete
Doppelzucker Maltose in je 2 Mol. Glukose gespalten wird und In-
vertase, welche auf Saccharose wirkt. Mit Sicherheit ist Maltase im
Malzextrakt nachgewiesen, und ebenso enthalten fast alle Hefen
Maltase als Endoenzym, welches sich aus frischen Zellen nicht ohne
weiteres durch Wasserextraktion gewinnen läßt. Bei den Milchzucker-
hefen tritt an Stelle der Maltase ein milchzuckerspaltendes Enzym,
die Laktase, während Saccharomyces Marxianus nur In-
vertase enthält. Die letztere findet sich auch bei manchen Schimmel-
pilzen {Aspergillus oryzae). Auch die Hefen -In vertase ist ein
Endoenzym, welches allerdings viel leichter in Lösung geht als
die Maltase, dagegen ist es bei Monilia Candida sehr fest an die
Zellen gebunden. Die weite Verbreitung des Rohrzuckers, dessen
Assimilation Spaltung voraussetzt, läßt es begreiflich erscheinen,
daß auch von höheren Pflanzen vielfach Invertase erzeugt wird. So
ist sie nicht nur im Malzextrakt, sondern auch in Blättern und Wurzeln
(Zuckerrübe), sowie in Pollenkörnern nachgewiesen worden. Sac-
charifizierende Enzyme von viel beschränkterem Vorkommen im
Pflanzenreich sind die Laktase, welche Milchzucker in d-Glukose

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 259

und d-Galaktose spaltet, sowie Trehalase und Meli blase. Außer
bei einem Schimmelpilz (Eurotiopsis Gayoni) ist Laktase bis jetzt,
soviel ich sehen konnte, nur bei bestimmten Hefearten gefunden
worden, ebenso die Meli blase (in untergärigen Bierhefen), während
die Trehalase auch in anderen Pilzen und im Grünmalz vor-
kommt.

Nächst den Kohlehydraten, sind es Eiweißkörper, deren
enzymatische Spaltung für den pflanzlichen Stoffwechsel von großer
Bedeutung ist. In der Lösung und hydrolytischen Zersetzung des
in Samen und allen rasch wachsenden jugendlichen Pflanzenteilen
reichlich enthaltenen Eiweißes tritt uns ein Prozeß entgegen, welcher
ohne Zweifel den intracellularen Verdauungsvorgängen zuzu-
rechnen ist. Man hat die betreffenden Enzyme, die sich schon in
ruhenden Samen finden und wahrscheinlich auch bei der Aus-
wertung derselben seitens pflanzenfressender Tiere eine wichtige Rolle
spielen, isoliert und auf ihre Wirksamkeit geprüft, die im allgemeinen
mit der anderer proteolytischer Enzyme übereinstimmt. Immer werden
neben Albumosen und Peptonen reichlich Aminosäuren gebildet.

Als intracellularer Verdauungsvorgang muß auch die Lösung
und Assimilation der endotrophen Mykorrhizen bei gewissen Phanero-
gamen bezeichnet werden, bei der es sich freilich nicht um die
enzymatische Aufschließung der Eiweißstoffe der Pilzfäden handelt,
sondern primär um die wohl auch durch Endoenzyme vermittelte
Lösung ihrer Zellmembranen.

Erst verhältnismäßig spät ist man auf eine Reihe sehr inter-
essanter und wichtiger Vorgänge aufmerksam geworden, welche ge-
meinsam dadurch charakterisiert sind, daß dabei Eiweißkörper, die
zum Bestände der lebenden Substanz einer Zelle ge-
hören, innerhalb derselben gespalten werden. Freilich war
längst bekannt, daß bei Tieren Zelleiweiß (Körpereiweiß) unter Um-
ständen (im Hunger) der Zerstörung anheimfällt, so daß es zu stetig
wachsender Verminderung des Eiweißbestandes kommt. Auch kann
es keinem Zweifel unterworfen sein, daß schon unter ganz normalen
Verhältnissen das Leben in jedem Falle mit einem beständigen Zer-
fall von Eiweiß notwendig und unvermeidlich verknüpft ist, der nur
durch gleichzeitige Assimilationsprozesse fortwährend kompensiert
wird. Ferner weiß man, daß unter Umständen Wanderungen or-
ganisierter Eiweißstoffe von einem Organe zum anderen in groß-
artigstem Maßstabe stattfinden. (Entwicklung der Eierstöcke auf
Kosten von Muskeln bei wandernden Lachsen.)

In allen diesen Fällen war aber sozusagen der Mechanismus
dieses Geschehens völlig unbekannt, und man begnügte sich mit der
einfachen Feststellung der Tatsachen. Daß es sich auch hierbei in
erster Linie um intracellulare, durch Enzyme vermittelte, Verdauungs-
(Selbstverdauungs-)Prozesse handelt, ist erst neuerdings klar geworden,
und es knüpft sich diese Erkenntnis an das Studium der sogenannten
„Autodigestion" der Hefe. Wie Kohlehydrate (Glykogen), so
zerfallen auch Eiweißstoffe und Nukleinkörper der Hefezellen unter
Bildung von Aminosäuren (Leucin, Tyrosin) und Xanthinkörpern
(Purinbasen) nicht nur während des Lebens, sondern auch nach
dem Tode unter streng aseptischen Bedingungen, sowie in dem
nach Buchners Vorschrift hergestellten Preßsaft, Dabei sind wahr-

17*

260 W. Biedermann,

scheinlich mehrere Endoenzyme (Endotryptase, Arginase, Erepsin?)
beteiligt, und obschon Pfeffer die Meinung vertritt, „daß die lebende
Zelle nicht nach den Reaktionen beurteilt werden darf, welche mit
dem Tode und in den ausgepreßten Säften eintreten", so glaube
ich doch, daß man im gegebenen Falle ganz unbedenklich aus dem
Chemismus des Preßsaftes auf den der lebenden Substanz selbst zu-
rückschließen darf, ohne freilich so weit zu gehen, wie Palladin,
welcher bei der Acetondauerhefe „nicht nur einen mit Eiweißzerfall
verknüpften Hungerzustand, sondern auch Ernährung mit ver-
schiedenen organischen Stoffen" annimmt. Analoge Wirkungen sind
auch von Bakterien bekannt geworden, indem sich die Preßsäfte in
mehreren Fällen proteolytisch wirksam zeigten.

Proteolytische Exoenzyme scheinen Hefezellen ganz zu fehlen,
und es sind dieselben daher auch nicht imstande, genuine Eiweiß-
körper auszuwerten. Dagegen finden sie sich in weiter Verbreitung
bei Bakterien und höheren Pilzen (Schimmel). Für diese
ist die weitere Aufspaltung von Aminosäuren unter Frei-
werden von Ammoniak besonders charakteristisch, und scheint es
sich dabei wieder um besondere Enzyme (Desamidasen) zu handeln.
Auch in Extrakten von Hutpilzen konnten Proteasen in vielen
Fällen nachgewiesen werden, und es dürfte hier ihr Vorhandensein
mit dem oft außerordentlich raschen Wachstum derselben in Zu-
sammenhang stehen.

Die größte Bedeutung kommt aber wohl den Exo-Proteasen
der Bakterien, speziell der Fäulnisbakterien zu.

Fällt ihnen doch die Aufgabe zu, den N toter, pflanzlicher und
tierischer Eiweißkörper in eine Form überzuführen, die ihn entweder
in einfacherer organischer Bindung (als Aminosäuren) oder, wie in der
Mehrzahl der Fälle, als anorganischen N von neuem in den Kreis-
lauf der Stoffe bringt. Aehnlich den Tieren, nur noch ein-
greifender fungieren zahlreiche Bakterienarten als
Zerstörer organischer N-haltiger, hauptsächlich eiweiß-
artiger Stoffe. Doch werden verschiedene Eiweißstoffe sehr ver-
schieden rasch angegriffen. „Das native Eiweiß leistet dabei den
größten Widerstand, und es ist, wie es scheint, lebendes Eiweiß
überhaupt absolut widerstandsfähig. In denaturiertem und koaguliertem
Zustand sind die Eiweißstoffe viel leichter spaltbar. Eingehende Unter-
suchungen über die Wirkungsweise von Bakterienproteasen auf die
verschiedenen Eiweißstoffe unter Ausschluß der lebenden Zellen sind
leider nicht angestellt." (Fuhrmann.) Wie auch sonst, scheinen als
primäre Spaltungsprodukte Albumosen und Peptone zu entstehen,
und sind es in vielen Fällen nur diese, die als Produkte bakterieller
Exoenzyme mit Sicherheit nachgewiesen werden konnten, so daß
es zunächst noch zweifelhaft bleibt, wieviel von den weitgehenden
Spaltungsprozessen, die wir in faulenden Substanzen konstatieren
können, auf Rechnung von proteolytischen Enzymen zu setzen ist,
bezw. wieviel an die Wirkung anderweitiger Enzyme gebunden oder
direkt mit dem Lebens- und Wachstumsprozeß der organisierten
Zelle verknüpft ist. Durch Emmerling und Reiser (79), sowie Tis-
siER und Martelly (232) wurde allerdings der Nachweis erbracht, daß
das proteolytische Enzym von Bac. fluorescens liquefac. imstande ist,
Arginin, Tyrosin, Leucin und Asparaginsäure, neben Pepton, zu bilden,
und man darf vielleicht mit Wahrscheinlichkeit annehmen, daß eine

Die Aufnahme, "Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 261

ähnlich tiefgreifende Eiwcißspaltung auch von anderen protein-
zersetzenden Bakterien durch Exoenzyme bewirkt wird ; indessen
kann dies bisher nicht als erwiesen gelten und ist insbesondere die
Frage noch unentschieden, inwieweit hierbei Exo- und Endoenzyme
beteiligt sind.

Die Produkte, die durch die faulige Gärung aus Eiweißstoffen
entstehen, sind sehr mannigfacher Art: CO2, H, HgS, CH4; niedere
Fettsäuren (Buttersäure, Valeriansäure), Phenole (Parakresoli ;
ferner eine Reihe N -haltiger Körper: NHg, Ammonkarbonat,
Annnonsulfid, Aminbasen (Propylamin, Trimethylamin), Amino-
säuren (Leucin, Glykokoll, Glutaminsäure, Asparaginsäure); N-
haltige Substanzen der aromatischen Reihe (Tyrosin, In-
dol, Skatol) usw.

Es kann selbstverständlich gar nicht die Rede davon sein, alle
diese Körper als Produkte eines einzigen Enzyms oder auch nur
einer einzigen Bakterienart anzusehen, vielmehr haben wir uns vor-
zustellen, daß an dem ganzen Prozeß, den wir als Eiweißfäulnis
bezeichnen, nicht nur zahlreiche verschiedene Enzyme, und zwar so-
wohl Exo- wie Endoenzyme, sondern auch verschiedene Bakterien-
arten gleichzeitig oder nacheinander zusammenwirken. Da, wie bei
Hefezellen, die Aufnahme genuiner Eiweißkörper voraussichtlich auch
bei Bakterien unmöglich sein dürfte, so liegt es nahe, sich vor-
zustellen, daß proteolytische Exoenzyme zu dem Zwecke ausgeschieden
werden, die Proteine zunächst in eine resorptionsfähige Form über-
zuführen, worauf dann deren weitere tiefer greifende Spaltung Endo-
enzymen zufallen würde, wie etwa die Hefezellen an sich unvergärbare
Zucker (Disaccharide) zunächst invertieren und dann erst durch be-
sondere Endoenzyme (Zymase) in Alkohol und CO2 spalten. Leider
sind wir über die eventuellen Endoenzyme der Bakterien noch sehr
wenig unterrichtet.

Unter diesen Umständen ist es zurzeit kaum möglich, sich ein
ganz klares Bild von den chemischen Vorgängen bei der Fäulnis
zu machen, und nur ganz im allgemeinen kann man den Gang der
sukzessiven Veränderungen der fäulnisfähigen Stoffe feststellen. Das
Primäre dürfte wohl immer die Ueberführung der Proteine in re-
sorptionsfähige Albumosen und Peptone durch ausgeschiedene
Enzyme (extracellulare Verdauung) sein, woran sich immer eine weitere
hydrolytische Aufspaltung ^u Aminosäuren anschließt, die entweder
auch schon extracellular oder erst intracellular erfolgt. Erst dann
beginnen diejenigen Prozesse, welche die Fäulnis als
solche charakterisieren und an einigen jener hydrolytischen
Spaltungsprodukte sich abspielen. Es sind in der Hauptsache drei
Reihen typischer Reaktionen nachzuweisen :

1) Reduktionsprozesse, wobei die Aminogruppe durch H
ersetzt wird: auf diese Weise entstehen die Phenyl-, Oxyphenyl- und
Indolpropionsäure aus Phenylalanin, Tyrosin und Tryptophan; Bern-
steinsäure und Glutarsäure aus Asparagin und Glutaminsäure.

2) Oxydativer Abbau von Monaminosäuren, zu der um ein
C-Atom ärmere Säuren ohne Aminogruppe: Entstehung von Phenyl-,
Oxyphenyl- und Indolessigsäure aus den 3 aromatischen Alaninen,
sowie von Isovaleriansäure aus Leucin.

3) Abspaltung von CO2: Bildung von Phenyläthylamin aus
Phenylalanin, von Putrescin und Cadaverin aus Ornithin und Lysin,

262 W. Biedermann,

vielleicht auch von Amylamin aus Leucin und Methylamin aus Gly-
kokoll.

Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, daß bei der Fäulnis,
und zwar auch der anaeroben, Reduktions- und Oxydationsprozesse
nebeneinander herlaufen, wobei die letzteren wohl als Folgeerschei-
nungen der ersteren aufzufassen sein dürften. Leider fehlen gerade
über etwaige Beziehungen besonderer Enzyme zu diesen Vorgängen
bisher noch alle Erfahrungen, und ist es insbesondere noch nicht ge-
glückt, die so sehr charakteristische Bildung von Indol und Skatol
auf enzymatische Wirkungen zurückzuführen. Nur das eine scheint
sicher zu sein, daß sich verschiedene Fäulnisorganismen hinsichtlich
der von ihnen gelieferten Produkte nicht ganz gleichartig ver-
halten. So bilden unter den von Tissier und Martelly studierten
anaeroben Bakterien der Fleischfäulnis einzelne Indol, andere (ver-
mutlich) nur Indolpropionsäure. Bienstock und Wallach (20) fanden,
daß bei Fäulnis durch den Bac. putrißcus allein HjS, NHg, Peptone,
Aminbasen , Valerian- und Buttersäure , Leucin , Paraoxyphenyl-
propionsäure, aber kein Indol und Skatol gebildet wird, das
Indol aber entsteht, wenn Mischinfektion mit gewissen
Aeroben stattfindet. So vermißten schon Nencki (168), Kerry
(129) und ZojA (253) Indol und Skatol in Reinkulturen anaerober
Fäulnispilze, und auch Bienstock sah sie nie bei reiner Putrificus-
Fäulnis auftreten, wohl aber in Mischkulturen mit einigen anderen
Arten, darunter FinJcler-Prior, Proteus, Bac. hutyricus, ferner, aber in
geringerem Maße, Bact. coli. Bienstock vermutet, daß diese Aerobier
zwar allein keine Eiweißfäulnis auslösen, wohl aber die durch den
Bac. putrificus gebildeten Spaltprodukte weiterhin verändern können.
Aus peptonisiertem Eiweiß kann ja, wie den Bakteriologen seit lange
aus der Indolreaktion bekannt ist, und wie aus reinem Material Bien-
stock in seiner letzten Arbeit (20) und neuerdings Pfaundler (178)
wieder gezeigt hat, durch Bact. coli Indol gebildet werden, und zwar
ohne sonstige Zeichen der Fäulnis. In einem gewissen Widerspruch
zu diesem Befunde stehen die Angaben von Seelig (224), welcher
fand, daß Bact. coli auf peptonhaltigen Nährböden neben Indol auch
Phenol, Merkaptan und HgS bildet, Körper, die Bienstock nur bei
echter Fäulnis fand. Was vor allem fehlt, sind ausgedehntere Ver-
suche mit Reinkulturen und möglichst mit reinen chemisch charak-
terisierten Eiweißstoffen. Zurzeit stellt sich noch immer der Fäulnis-
prozeß als eine von kaum zu übersehenden Einzelbedingungen ab-
hängige Folge von Umsetzungen dar, welche durch verschiedene und
in verschiedenster Weise wirksame Spaltpilzarten hervorgerufen
werden.

In allen bisher besprochenen Fällen von Fermentwirkungen hat
es sich stets um Zersetzung und Aufspaltung organischer
mehr oder weniger komplizierter Moleküle gehandelt, und es ist dem-
entsprechend der Begriif „Enzym" bisher mit der Vorstellung einer
Spaltung so innig verbunden gewesen, daß man die Bedeutung dieser
noch immer so rätselhaften Körper für die Assimilation und den
Wiederaufbau der lebendigen Substanz stets nur darin gesucht hat,
daß sie die der Ernährung dienenden Stoffe für ihre Aufnahme vor-
bereiten, indem sie feste Nahrungsbestandteile lösen oder lösliche
in einfachere Bausteine zerlegen und so den nachfolgenden syntheti-
schen Prozessen vorarbeiten. Diese letzteren hat man immer als an

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 263

die lebendige Substanz selbst geknüpft angesehen, und der
Gedanke, daß es sich auch hier um die Wirkung von Enzymen oder
gar derselben Stoffe handeln könnte, welche jene Spaltungen be-
wirken, lag gänzlich fern. Wenn in keimenden Samen oder durch
Bakterien Stärke oder Glykogen in Zucker, wenn Fette in Glyzerin
und Fettsäuren und Eiweißstoffe in Aminosäuren gespalten werden,
um später wieder zu Polysacchariden, Fetten und Eiweißkörpern um-
gewandelt zu werden, so wurde jene Spaltung unbestritten als das
Werk von Enzymen anerkannt, die sich anschließenden, das eigent-
liche Wesen der Assimilation ausmachenden Resynthesen aber
galten nach wie vor als spezifische Leistungen des lebendigen Proto-
plasmas.

Die Fortschritte der physikalischen Chemie haben hier eine sehr
wesentliche Aenderung unserer Auffassung herbeigeführt, und zurzeit
kann es nicht bezweifelt werden, daß es auch enzymatisch be-
wirkte Synthesen gibt. „Es ist in den letzten Jahren
wirklich geglückt, zu zeigen, daß entsprechend den
Forderungen der Theorie der Katalysatoren, wie im
Organismus, so auch im Reagensglase unter der Ein-
wirkung von Enzymen Resynthesen als Kehrseiten von
Hydrolysen in einigen Fällen sich vollziehen." (Höber.)

1898 versuchte es zuerst Croft-Hill, experimentell die Frage
zu lösen, ob Hydrolyse durch Enzyme ein umkehrbarer Prozeß sei.
Er wählte einen sehr einfachen Fall zymolytischer Wirkung, nämlich
die durch Hefemaltase bewirkte Spaltung der Maltose. Diese
wird durch die Anwesenheit von Glukose gehemmt und ist infolge-
dessen eine unvollständige. Wird eine konzentrierte Glukose-
lösung mit dem Enzym behandelt, so nimmt die optische Aktivität
in gleichem Maße zu, wie das Reduktionsvermögen sich vermindert;
die Größen dieser Aenderungen stehen zueinander in einem Verhältnis,
welches der Annahme entspricht, daß Glukose verschwindet und
Maltose gebildet wird. Es ist nun sehr bemerkenswert, daß der hier-
bei synthetisch gebildete Zucker nicht wirklich Maltose ist, sondern
ein isomerer Körper, die Isomaltose, welche von Maltase über-
haupt nicht angegriffen wird. Wie kompliziert auf diesem nur eben
erst erschlossenen Gebiet die Verhältnisse in Wirklichkeit liegen,
lassen am besten neuere Untersuchungen von Armstrong erkennen,
aus denen sich ergibt, daß bei den Fermentsynthesen in der
Regel gerade diejenigen Körper nicht entstehen, auf
welche das betreffende Enzym spaltend einwirkt. Dies
gilt nicht nur für den eben erwähnten Fall der Entstehung von
Isomaltose aus Glukose, unter Vermittelung von Maltase, sondern
auch für die synthetische Bildung von Maltose aus Traubenzucker
durch Emulsin, welches im direkten Gegensatz zu Maltase nur
Isomaltose, nicht aber Maltose hydrolytisch zu spalten vermag. Ganz
entsprechend bildet eine aus dem Kefirpilz isolierte Laktase aus
Glukose und Galaktose nicht Laktose, sondern Isolaktose, auf
welche die Laktase nicht spaltend wirkt. Es sind noch eine ganze
Anzahl von Fällen bekannt geworden, wo es sich teils sicher, teils
mit Wahrscheinlichkeit um Fermentsynthesen handelt, und sei nur noch
der Umkehrbarkeit der Lipasewirk un g gedacht. Kastle
und LoEWENHARDT uud Später Hanriot untersuchten die Reaktion :
Buttersäure-Aethylester = Buttersäure + Aethylalkohol und konnten

264 W. Biedermann,

feststellen, daß diese Reaktion nicht nur im Sinne der Fettspaltung,
sondern auch der Fettsynthese durch die aus einem Pankreasauszug
gewonnene Lipase bewirkt wurde. Bodenstein und Dietz haben
diese Untersuchungen einer eingehenden Nachprüfung unterzogen und
fanden die früheren Resultate bestätigt. Es liegen auch sonst noch
mehrfach Behauptungen über fermentative Synthesen vor, doch kann
hier nicht näher auf diesen Gegenstand eingegangen werden, und muß
bezüglich weiterer Details auf die übersichtliche Darstellung in
HÖBERS Physikal. Chemie, 2. Aufl., und in Abderhaldens Lehrb. d.
Physiol. Chem. verwiesen werden.

Trotz aller Lückenhaftigkeit der bisher auf diesem neuen
Forschungsgebiet vorliegenden Beobachtungen muß man Höber doch
wohl beistimmen, wenn er darin ein unschätzbares Erfahrungsmaterial
erblickt, „unschätzbar deshalb, weil an das alte Dogma von dem
innigen Konnex zwischen den organischen Synthesen und dem in-
takten Lebensprozeß wirksam Bresche gelegt ist, weil wir die Mittel,
mit denen die Organismen ihre Synthesen vollziehen, nunmehr,
wenigstens zum Teil, für weitere Studien in Händen haben, und weil
uns jetzt die organischen Synthesen weniger rätselhaft erscheinen, als
sie bis vor kurzem erscheinen mußten, wo doch alle künstlichen
Synthesen nur zustande gebracht werden durch Anwendung von
Kräften und Agenzien, die im Lebensprozeß niemals eine Rolle
spielen können : hoher Druck, hohe Temperatur, starke galvanische
Ströme, konzentrierte Mineralsäuren, freies Chlor etc. — alles Fak-
toren, welche das Leben jeder Zelle augenblicklich vernichten"
(Höber).

Sollte es sich, was wohl zu erhoffen ist, allgemeiner herausstellen,
daß Enzyme nicht nur Spaltungen, sondern auch Synthesen ver-
mitteln, so wäre hiermit ein außerordentlich bedeutungsvoller Schritt
zum Verständnis der Lebenserscheinungen getan, und das Rätsel des
Lebens wäre in Wahrheit der Lösung nahe.

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Zweiter Teil.

Die Ernährung der Einzelligen (Protozoa).

I Die Nalirungsaufnahme.

Indem wir uns nun der Ernährung der Tiere zuwenden, finden
wir schon auf der niedersten Stufe der Ausprägung tierischen Lebens,
bei den Protozoen, ungleich kompliziertere Verhältnisse vor als
bei den Pflanzen. Es liegt dies in erster Linie in dem Umstände be-
gründet, daß, wenn wir vielleicht von den Myxomyceten, deren
pflanzlicher Charakter wohl sehr zweifelhaft ist, absehen, die bei weitem
größte Zahl der hierhergehörigen Organismen auf die Zufuhr ge-
formter Nahrung angewiesen ist. Dies hat vor allem zur Folge,
daß der Modus der Aufnahme schon bei den einzelligen Tieren
sich oft sehr kompliziert gestaltet, wofür insbesondere die ciliaten In-
fusorien eine Fülle interessanter Beispiele liefern. In direktem Gegen-
satz dazu sehen wir alle einzelligen Pflanzen durchaus angewiesen auf
Nahrungsstoff'e in flüssigem, d. h, gelöstem Zustande, wie es ja schon
durch das Vorhandensein einer den Plasmakörper meist allseitig um-
hüllenden Membran bedingt wird. Aehnlichen Verhältnissen begegnen
wir bei den Protozoen nur in der Gruppe der endoparasitisch in
anderen Tieren lebenden Sporozoen (Gregarinen), deren Zellleib
von einer ektoplasmatischen Membran lückenlos umhüllt wird und die
daher, ähnlich wie Pflanzenzellen, auf die Aufnahme gelöster Nahrungs-
stoff"e angewiesen sind.

A. Rhizopoda (Amoebina, Mycetozoa, Heliozoa, Radiolaria,

Foraminifera).

a) Wird gelöste Nahrung aufgenomnien ?

In bezug auf die Natur der Nahrung scheinen die Amöben
und For aminif eren hauptsächlich einzellige Pflanzen (Diatomeen,
Protokokken u. a.), zum Teil aber auch Detritus, sowie Teile mehr-
zelliger Pflanzen (Algen) aufzunehmen, während die Heliozoen
kleine, lebhaft bewegliche Tiere (Infusorien u. a.) bevorzugen. In
Radiolarien hat Haeckel (73) die mannigfachsten Nahrungskör-
per, teils ganze einzellige Tiere oder Pflänzchen, teils Bruchstücke
von solchen beobachtet. Besonders häufig fanden sich Diatomeen
und Infusorien, speziell die an der Oberfläche des Meeres häufigen
Tintinnoiden. Von der Aufnahme der letzteren in das extra-
Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 18

274 W. Biedermann,

kapsuläre Plasma überzeugte sich Cienkowsky (32) und konnte fest-
stellen, daß dieselben tatsächlich verdaut und assimiliert werden, in-
dem er das gelbe Pigment der Tintinnoiden das umgebende
Radiolarienplasma gelb färben sah.

Demgegenüber vertrat K. Brandt (15) die Ansicht, daß die Sphä-
rozoen keine feste Nahrung aufnehmen, sondern sich auf Kosten
der parasitischen, sogenannten gelben Zellen ernähren. Auch für die
Rhizopoden der Tiefsee wurde in Anbetracht der Schwierigkeit,
die hier der Erwerbung geformter Nahrung entgegensteht, die Ansicht
geäußert, daß dieselben wohl überhaupt nicht mit fester, sondern mit
flüssiger Nahrung ihr Leben fristen. Speziell hat Wyville Thom-
son (176) sich die Existenz flüssiger Nahrung in jenen Tiefseegründen
etwa in der Art vorgestellt, daß durch das beständige Absterben großer
Mengen mariner Organismen und die allmähliche Zerstörung und
Lösung derselben das Meerwasser stets eine zur Ernährung dieser
Formen hinreichende Quantität gelöster organischer Substanzen
enthält, ja, wie er sich ausdrückt, gewissermaßen eine sehr verdünnte
Lösung von Protoplasma darstelle.

Es sind diese Anschauungen darum von grossem Interesse, weil
in allerneuester Zeit wieder A. Pütter (142—144) auf die Bedeutung
jzelöster organischer Substanzen des Meerwassers für die
Ernährung tierischer Organismen großes Gewicht gelegt hat. Er ist
der Meinung, „daß die Algen der Lichtzone bei weitem nicht aus-
reichen, um auch nur einen geringen Teil des Nahrungsbedarfes der
Tiere ihres Lebensbezirkes durch ihre Leibessubstanz direkt oder in-
direkt, auf dem Umwege über pflanzenfressende Tiere, zu decken".
„Will man aber wirklich annehmen, daß ständig eine erhebliche Menge
absterbender Organismen in die Tiefe sinkt, so ist es weiter sehr un-
wahrscheinlich, daß diese Leichen überhaupt in sehr erhebliche Tiefen,
(3000-0000 m), kommen, denn bei der äußerst geringen Sinkgeschwin-
digkeit mikroskopischer Wesen würden sie zu dem Wege recht lange
brauchen, und bei dem hohen Bakteriengehalt des Meerwassers —
ca. 1000 Keime pro 1 ccm — würde die absinkende Leiche längst
von Spaltpilzen (und Sproßpilzen) überwuchert und gelöst sein, so
daß höchstens die Reste, die für die Plauktonbakterien unzugänglich
wären, in die Tiefe gelangen könnten," Dagegen hält er alle diese
Schwierigkeiten für beseitigt, wenn „der bei weitem größte Teil des
Nahrungsbedarfes der Tiere (der Tiefsee) durch Aufnahme gelöster
Stoffe gedeckt wird." „Die gelösten C- Verbindungen, die im Ober-
flächenwasser nachgewiesen werden können, werden mit größter Wahr-
scheinlichkeit in annähernd gleicher Menge auch in der Tiefsee vor-
handen sein, wohin sie durch Diffusion und Strömungen bei unbe-
grenzt zur Verfügung stehenden Zeiträumen mit Notwendigkeit
gelangen müssen, und dort wie hier eine ungeheuer ergiebige Quelle
der Nahrung bilden" (Pütter).

Demgegenüber scheinen mir aber die Einwände, welche Bütschli
(19) schon vor langer Zeit gegen Thomson gemacht hat, sehr be-
rechtigt zu sein, indem er es für unwahrscheinlich hält, daß bezüg-
lich der Ernährungsverhältnisse so tiefgreifende Verschiedenheiten
zwischen naheverwandten Formen existieren, zumal, wie schon Möbius
hervorhob, geformte Zerfallsmassen abgestorbener Tiere und Pflanzen
der seichteren Küstenregionen wohl sicher auch allmählich nach der
Tiefe geführt werden; „andererseits existiert ja auch in jenen Tiefen-

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 275

regionen noch tierisches Leben höherer Ausbihlungsstufe, von dessen
Zerfallsprodukten wohl die Ernährung jener Tiefseerhizopoden vor
sich gehen kann, ohne daß wir auf jene Ausflucht der flüssigen, ge-
lösten Nahrungsstotfe zu rekurrieren nötig hätten." Auch beweist ja
das Vorkoniuien zahlreicher hochorganisierter Tiere (Fische) in den
größten Tiefen, daß an geformter tierischer und pflanzlicher Nahrung
hier kein Mangel sein ka n n. Auf Grund der Ergebnisse der Deutschen
Tiefsee-Expedition 1898—90 ist die Zahl der flottierenden Organismen
in der kalten Region bis zu 2000 m Tiefe eine ziemlich beträchtliche,
nimmt aber dann nach dem Grunde zu rasch ab. Doch wurden in
einem Schließnetzzuge, der die Region von 5000 bis 4400 m durch-
fischte (59. Breitengrad), noch 4 Gattungen lebender Copepoden
mit zahlreichen, lebhaft sich bewegenden Larven derselben, ein
lebender Ostrakode und mehrere Radiolar ien mit wohlerhaltenem
Inhalt gefunden. Daneben fanden sich zahlreiche leere oder mit zer-
setztem Inhalt erfüllte Schalen von Gl obi gerin en , Radiolar ien
und Fl ü gel seh necken, und es darf behauptet werden, daß azoische
Wasserschichten zwischen Oberfläche und Meeresgrund nicht existieren
(Ztschr. d. Ges. f. Erdkunde zu Berlin, Bd. 34 [1899]).

Die Ansichten PtJTTERs würden, wenn sie sich als richtig erweisen sollten, eine
vollständige Umwälzung aller unserer Anschauungen über tierische Ernährung bedeuten
und es erscheint daher wohl angezeigt, sie vorläufig mit der erforderlichen tSkepsis
zu betrachten, um so mehr als das Tatsachenmaterial, auf welches sie begründet
werden, keineswegs so sicher fundiert ist, wie es in solchem Falle unbedingt ge-
fordert werden muß. Pütter glaubt erweisen zu können, daß die Menge schwebender
Organismen (Plankton) im Mittelmeer viel zu gering ist, um den Nahrungsbedarf
der Tiere zu decken, und daß daher noch andere sehr bedeutende Nahrungsquellen
vorhanden sein müssen, die er in gelösten organischen Verbindungen des Seewassers
erblickt, aus denen die Meerestiere im Gegensatze zu den Landtieren und in Ana-
logie mit den Endoparasiten ihre Hauptnahrung beziehen sollen. Das Meer würde
Pütters Auffassung zufolge für wirbellose Tiere, ja sogar für Wirbeltiere (Fische)
eine Nährlösung darstellen, aus der sie die darin vorhandenen organischen Nähr-
stoffe so aufnehmen, wie es die Gewebszellen und die Parasiten aus den Xörper-
flüssigkeiten und wie es die Pflanzen aus dem Bodenwasser, oder im Falle sie frei
schwimmen, aus dem umgebenden Wasser tun. In letzter Instanz wären nach
Pütter die Planktonalgen die eigentliche Nahrungsquelle der Tiere, indem in
deren »Stoffwechsel ,,in großer Menge lösliche Kohlenstoffverbindungen gebildet und
an das Meerwasser abgegeben werden, vielleicht nachdem ein erheblicher Teil schon
durch die den Algen anhaftenden Bakterien Veränderungen erfahren hat". „Von
den gelösten C-Verbindungen, sowie zum sehr geringen Teil von den Leibern
der Planktonalgen lebt die ganze Masse der Meerestiere, d. h. sie baut einerseits ihre
gesamte Körpersubstanz aus diesen Stoffen auf und verwendet sie außerdem als
Nahrung im Betriebsstoffwechsel, und diese letztere Verwendung stellt vieltausendmal
höhere Anforderungen an die Stoffzufuhr als der Baustoffwechsel" (Pütter).

Pütter stützt sich bei seinen Betrachtungen in erster Linie auf das angebliche
große Mißverhältnis zwischen dem Nahrungsbedürfnis der Meerestiere und der im
Plankton ihnen faktisch gebotenen Nahrungsmenge. Unter Zugrundelegung von
Planktonbestimmungen, die H. LoHMAifN (110) im Jahre 1900 bei Syrakus ausführte,
berechnet Pütter, daß in 1000 Litern in Form von Plankton nur 4mgC und
0,4 mg N vorhanden gewesen sind.

Dem Volumen nach gestaltet sich die Zusammensetzung des Planktons für
1000 Liter im gegebenen Falle, wie folgt:

18*

276 W. Biedermann,

Protophyten 17,00 cmm
Protozoen 1,13 ,,

Bakterien 0,8 „

Metazoen 34,7 „

Summe 53,63 cmm

Lohmann (110) selbst hat in einer Kritik der PüxTERschen Arbeiten ausdrück-
lieh betont, daß „die Menge des Planktons entschieden erheblich größer ist, als
PÜTTER annimmt". Der durchschnittliche Planktongehalt ist nach Lohmann wahr-
scheinlich mehrmals, in Zeiten besonderen Reichtums wohl 15mal höher. Dem-
ungeachtet würde aber selbst eine noch größere Planktonmenge nicht genügen, um
das C-Bedürfnis der Meerestiere zu befriedigen, wenn sich wirklich die von Pütter
hierüber gemachten Angaben bestätigen sollten. Er findet, daß ein Exemplar von
Suberifcs domuncula von QO g Lebendgewicht in einer Stunde 0,92 mg C umsetzt.
Es müßte also in der gleichen Zeit von diesem festsitzenden Schwamm eine Wasser-
masse ausgefischt werden, deren Gehalt an Planktonorganismen diese C-Menge re-
präsentiert, d. h. 242 Liter. Der Schwamm müßte somit die Fähigkeit haben, in
einer Stunde an Wasser das rund 40 000-fache des eigenen Volumens durch sein
Kanalsystem zu treiben, was gänzlich ausgeschlossen erscheint. Er kann bestenfalls
das 5-fache seines Volumens (also 300 ccm) bewältigen und würde demnach, .auch
wenn diese Wassermenge restlos ausgefischt würde, nur ein kleiner Bruchteil der zur
Ernährung pro Stunde erforderlichen C-Menge in Gestalt von geformter Nahrung
erhalten.

„Aehnlich liegen nach Pütters Berechnungen die Verhältnisse bei Cueumaria
grubei und einer Reihe anderer mariner Evertebraten und Protozoen. Er findet
stets, daß das Plankton der für die betreffenden Tiere ausfischbaren Wassermenge
bei weitem nicht ausreicht, um ihren C-Bedarf zu decken. Colloxoum müßte das
94 000-fache, Rldzostonta das 850-fache, Garinarina das 790-fache, Cestus das 320-fache,
Pterotrachea das 980-fache, Tethys das 1500-fache, Ciona das 2000-fache, Salpa pin-
nata das 1000-fache und Salpa tilesii das 170- fache des eigenen Volumens stündlich
abfischen können, um aus den erbeuteten Planktonorganismen den C-Bedarf decken
zu können." (M. Wolff, Referat über Pütters Untersuchungen im Biol. Ctbl.,
Bd. 24 [1909].)

Pütter sieht sich also auf Grund seiner Stoffwechseluntersuchungen zu der
Annahme gezwungen, daß den Meerestieren neben den Planktonorga-
nismen noch andere Nahrungsquellen zur Verfügung stehen, und
erblickt diese in den schon erwähn ten gelösten C- Verbindungen,
welche er in überraschend großer Menge im See w asser nachweisen
zu können glaubte. Im Oberflächen wasser des Golfes von Neapel fand er pro
Liter 65 mg C (und 0,56 mg N), während das Plankton, das im Meerwasser lebte,
nur 0,004 mg C und 0,0004 mg N enthielt. Mithin war das Wasser etwa löOOOmal
reicher an C und 140ümal reicher an N in dieser Form als das Plankton, und wenn
man die in anorganischer Form enthaltene C- und N-Menge noch hinzunimmt
(1 Liter 92 mg C und 0,74 mg N), stellt sich das Verhältnis sogar auf das 25 000-
fache resp. ] 850-fache des Planktons (Lohmann). Nun ist aber Henze (78) bei
einer Nachprüfung von Pütters Analysen zu dem Resultat gekommen, „daß diese
hohen Werte in einem Fehler der PÜTXERschen Untersuchung begründet sind, und
im Meerwasser der Neapler Bucht in Wirklichkeit nur so geringe Mengen organisch
gebundenen Kohlenstoffes vorkommen, daß dieselben völlig in die Fehlergrenzen der
Versuche fallen und daher nicht als Beweis für irgendwelche Schlußfolgerungen
dienen können" (Lohmann 1. c). Unter Anerkennung dieser Tatsache hat dann
PÜTTER die Resultate von Untersuchungen Natterers seinen Rechnungen zu
Grunde gelegt. ,,Sie geben immer noch eine C-Menge von 7 — 9 mg im Liter See-
wasser, die dann also doch noch immer gewaltig den Planktonkohlenstoff — um
das 1700— 2250-fache — übertrifft."

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 277

Es ist selbstverständlich ganz unmöglich, ohne eigene Unter-
suchungen über den Wert oder Unwert der Grundlagen, auf welche
PÜTTER das ganze große Gebäude seiner Schlußfolgerungen errichtet,
ein Urteil zu fällen. Eines aber scheint wohl sicher, daß es erneuter
und mit strengster Kritik ausgeführter Untersuchungen bedarf, um
diese Grundlagen zu schatit'en. Es darf und muß verlangt werden,
daß so weittragende Schlüsse auf völlig unangreifbaren Prä-
missen ruhen, und dies scheint mir bis jetzt keineswegs der Fall zu
sein. Es muß verlangt w^erden, daß die Analysen des Seewassers nach
sorgfältigster Filtration vorgenommen werden und daß auch dem Um-
stände Rechnung getragen wird, daß, wie bekannt, viele der zarteren
Planktonorganismen schon beim Auffangen mit Netzen oder beim
Zentrifugieren zerfließen und so ihre Leibessubstanz dem Wasser un-
trennbar beimischen. Auch hat Lohmann mit Recht betont, daß
neben den Planktonorganismen noch ein zweiter ungelöster Bestand-
teil des Meerwassers in Betracht kommt, nämlich der Detritus
(110, p. 27), den Pütter kaum berücksichtigt und der sich im Meere
stets in großer Menge findet. Es will mir aber scheinen, daß, ganz
abgesehen von der Unsicherheit der experimentellen Daten, auch all-
gemein biologische Erwägungen zu den stärksten Bedenken Anlaß
geben. Ueberall sehen wir bei Tieren, von den niedersten Einzelligen
angefangen, Einrichtungen für die Aufnahme geformter fester Nah-
rungsstoff"e und deren weitere Umwandlung in resorptionsfähiges
Material (Verdauung) entwickelt und es muß doch wohl das lebhafteste
Befremden erregen, wenn Pütter die Ansicht vertritt, daß der Darm-
kanal in vielen Fällen für die Nahrungsaufnahme keine oder nur eine
unwesentliche Rolle spielt, während die Kiemen hauptsächlich der
Absorption gelöster Nährstoffe dienen sollen.

Nun ist es ja richtig, daß alle im Gewebs verbau de der
Tiere und Pflanzen lebenden Zellen sich so gut wie ausschließlich auf
Kosten der in der umspülenden Flüssigkeit (Körperflüssigkeit, Lymphe)
enthaltenen gelösten anorganischen und organischen Stofte ernähren
und da das Gleiche auch für die saprophytisch lebenden Einzelligen
gilt, so läßt sich prinzipiell die Möglichkeit einer derartigen Lebens-
weise auch für andere frei im Wasser lebende einzellige Tiere oder
sogar einfacher gebaute Metazoen nicht wohl in Abrede stellen. Das
Meer würde für diese Wesen, wie sich Pütter ausdrückt, gewisser-
maßen „die Lymphe sein, von der sie leben". Indessen steht und
fällt jede derartige Vorstellung damit, ob es, wenn auch nur in einem
einzigen Falle, möglich ist, etwas Derartiges wirklich nachzuweisen
und einen derartigen Beweis hat meines Erachtens Pütter bis jetzt
nicht einwandfrei erbracht. Wenn er bei Besprechung dieser Ver-
hältnisse an die parasitisch lelDenden Sporozoen (Gregarinen).
Amöben und Ciliaten erinnert, die sich von den Körperflüssig-
keiten ihrer Wirte ernähren, so gilt von ihnen das gleiche, wie von
allen Gewebszellen, sie leben in einer verhältnismäßig konzen-
trierten „Nährlösung", der gegenüber der Gehalt des Meer- und
Süßwassers an gelösten organischen Substanzen wohl als verschwindend
gelten darf.

Aehnliche Anschauungen wie Pütter hat bezüglich der Ernährung
der Spongien, ja sogar einer kleinen Medusen form schon viel
früher auch Merejkowsky (116) geäußert.

278 W. Biedermann,

b) Abhängigkeit der Amöben von Bakterien.

Mit Rücksicht auf die eben erörterte Frage, ob einzellige, amöboid
bewegliche, nicht parasitische Organismen tierischen Charakters durch
Aufnahme gelöster organischer Substanzen allein ernährt werden
können, erscheinen gewisse neuere Versuche über Reinkultur
von Amöben auf künstlichen Nährböden von großem In-
teresse. Es mag gleich hier bemerkt sein, daß es bis jetzt nicht
geglückt ist, Amöben bakterienfrei zu züchten und daß
es sich immer nur um mit Bakterien verunreinigte
Speciesreinkulturen handelt. Sieht man ab von einigen
älteren , nicht einwandfreien Versuchen, so waren es wohl zuerst
Kruse und Pasquale (101), welchen es gelang, die im Stroh ent-
haltenen Amöben zu züchten, indem sie zerkleinertes, mit Wasser
übergossenes Stroh in den Brutofen stellten. In der Folge verwandten
sie auch Strohinfus verschiedener Konzentration von verschiedenen
Strohsorten und verschiedener Reaktion, auch fügten sie Bouillon oder
Serum zu der Strohabkochung. Ferner kamen Infuse von Pferde-
und Kuhmist, sowie einfaches Fluß-(Nil)-Wasser allein oder unter Zu-
satz von Nährstoffen, wie Bouillon, Serum, Blut etc. zur Verwendung.
Celli und Fiocca (27) machten dann zuerst den Versuch, Am oben
(A. guttula, ohlonga, coli, spinosa, diaphana, vermicularis und arhorescens)
auf festem Substrate (alkalinisierte Kartoffel, alkalinisiertes Gelee aus
Fucus crispus [5 Proz.]) zu züchten, betonten aber schon die Unmög-
lichkeit, Bakterien ganz auszuschließen, und gelangten zu der An-
sicht, daß zwischen Amöben und Bakterien eine „sehr intime
Symbiose" bestehen müsse.

Auf Kieselsäure- oder Agarplatten, welche zur Kultur von Nitritbakterieu vor-
bereitet und mit Bodenproben beimpft waren, stellen sich, wie Bejerinck (6) fand,
neben jenen Nitritorgauismen fast regelmäßig besondere sporenbildende Erd-
amöben {A. ?iitrophtIa) ein, deren Häufigkeit ganz offenkundig von den gleichzeitig
sich entwickelnden Bakterienkolonien bedingt wird, indem die Amöben sich
von den Bakterien ernähren und nur sehr wenig weit kriechen, sobald ihnen
die Nahrung fehlt, dagegen bei direkter Aussaat der Erdbakterien sich ziemlich
schnell von Kolonie zu Kolonie bewegen, um bald die ganze Platte zu besiedeln.

Noch interessanter ist das Verhalten einer zweiten Amöbenart, welche Beije-
RINCK aus von Wespen angenagten Trauben, die spontan in Gärung geraten waren,
neben Saccharomyees apieidatus und Ess igbakterien zunächst auf Malzgelatine-
platten züchtete {Amoeha xyviophUa). „Schon aus den ersten Impfstrichen des von
den Trauben herrührenden Rohmaterials krochen an bestimmten Stellen die
Amöben in Scharen hervor und erzeugten stellenweise einen schleierartigen Belag
auf der Platte." Bei mehrfach wiederholter Ueberimpfung gelang es, „Reinkulturen"
von Amöben 4- Saccharomyees apieidatus oder auch Amöben + Essigbak-
terien zu erhalten. Alle Bemühungen, Kulturböden zu finden, welche Amöben-
wachstum ohne die Gegenwart von Bakterien oder Hefezellen ermöglichen sollten,
blieben vergeblich, so daß die Amöben sich zweifellos nur durch Aufnahme fester
organischer Nahrungskörper erhalten können. ,,Die im Schleier vorkommenden
Amöben sterben unvermeidlich, auf welchem Kulturboden sie sich auch vorfinden,
sofern sie nicht neue Hefe- oder Bakterienkolonieu infizieren und zur Nahrung ver-
wenden können." Auch Schardinger (158), welcher eine Amöbe aus mensch-
lichen diarrhoischen Stühlen (^4. coli) auf Heuaufgußagar zu züchten versuchte, ge-
lang es nicht, bakterienfreie Kolonien zu erhalten. Frosch (55) züchtete eine aus
Gartenerde erhaltene Amöbenart mit nicht sporenbildenden Bakterien zusammen,
so lange bis die Amöben sich encystiert hatten. Ein Mittel, diese Cysten lebensfähig

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 279

zu erhalten und gleichzeitig die Bakterien abzutöten , fand Frosch in 20-proz.
Natronlauge, wenn dieselbe 3 Tage auf die Mischkulturen wirkte. Wurden dann die
Amöhencysten auf einem geeigneten festen oder flüssigen Nährboden ausgesät, so
entwickelten sie sich ausnahmslos nur dann, wenn zugleich lebende Kolonien einer
gewissen, von Fisch reingezüchteten Bakterien form in dem Kultursubstrat vorhanden
waren. Die Versuche von Fisch wurden später von Zaubitzer (187) mit gleichem
Erfolg wiederholt. Das Vorhandensein lebender Bakterien war für die Entwicklung
und Vermehrung der Amöben absolut unerläßlich. Obschon in der Regel ver-
schiedene Bakterienspecies sich gleich gut zur Ernährung der Amöben eignen, so
scheint es doch auch solche zu geben, welche direkt schädlich wirken und dürfte
die Ursache wohl in giftigen bakteriellen Stoffwechselprodukten zu suchen sein.
J. TsuJiTANi (178) gebrauchte den Kunstgriff, Amoeba lobosa mit einer Roinzucht
einer wenig widerstandsfähigen Bakterienart (Cholerabacillen) vereint zu züchten.
Die Amöben nähren sich dann von diesen Bakterien und werden im encystierten
Zustande im Exsikkator über U^SO^ getrocknet. Dabei sterben die Cholerabacillen
ab, während die lebensfähigen Cysten zurückbleiben. Wurden solche bakterienfreie
Amöhencysten auf Gelatine- oder Agarnährböden ausgesät, so entwickeln sie sich
zwar zu ihrer vegetativen Form, aber es erfolgt keine Weitervermehrung. Wenn
man jedoch einige lebende Bakterien hinzufügt, so sieht man bald üppige Vermehrung
der Amöben, und selbst mit abgestorbenen Bacillen lassen sie sich, wenn auch weniger
gut, kultiviren. Solche „Doppelreinkulturen" von Amöben mit Bakterien sind dann
auch noch von MoüTOK (126) sowie von Müsgrave u. Clegy (128), Lesage (105)und Ti-
SCHUTKIN (177) gemacht worden. Zaubitzer (187), welcher eine Anzahl bis dahin zur
Amöbenzüchtung nicht benutzter Nährböden verwendete, stellte namentlich den Frozen t-
gehalt derselben an Eiweißkörpern fest, bei welchem sich die Amöbeuentwicklung
{A. limax) am kräftigsten entfaltete, konnte aber auch nur die Unmöglichkeit nach-
weisen, Amöben in Reinkultur zu züchten. MouTOlc, auf dessen Beobachtungen
über die Verdauung der Amöben ich später zurückkomme, züchtete eine aus
Oartenerde gewonnene Amöbenart auf Gelatine zusammen mit Baet. coli, wie auch
mit anderen Bakterienarten, Sein ingeniöses Verfahren, solche „cultures pures
mixtes'- zu erhalten, kann hier nicht näher besprochen werden.

Eine absolute Reinkultur glaubte Na DSOX (129) mit Myxamöben (von
DictyosteliiDii vmcoroides) erzielt zu haben. Doch stellte sich auch bei diesen Ver-
suchen heraus, daß bestimmte Bakterien das Wachstum des Dictyostelmm außer-
ordentlich fördern. Als gewöhnlicher Begleiter dieser Myxamöben trat der Bae.
fluorescens liquefaciens auf und Nadsox glaubte daher, daß es sich hier um eine
Art von Symbiose handelte.

Neuere Versuche mit diesem merkwürdigen, zu den Acrasieen gehörigen, auf
Pferde- und Kaninchenmist wachsenden Organismus von G. Potts (138) haben ge-
zeigt, daß es sich auch in diesem Falle nicht um eine wirkliche absolute Rein-
kultur gehandelt haben konnte, indem für das Gedeihen des Dictyostelium Bak-
terien unbedingt erforderlich sind. Die Sporen dieser in vieler Hinsicht
sehr interessanten Myxomy cetenform liefern bei ihrer Keimung direkt Amöben,
welche wachsen und sich durch Teilung vermehren, solange die Ernährungsbedingungen
günstig sind. Später bilden dieselben durch Aneinanderlagerung ein Pseudo-
plasmodium, bleiben aber stets deutlich voneinander gesondert, ohne jemals wie bei
«chten Plasmodien zu einer einheitlichen Plasmamasse zu verschmelzen. Daher
fehlt auch die sonst so charakteristische Strömung des Plasmas. Potts hält es
für fraglich, ob in diesem der Fruchtbildung meist nur wenige Stunden voran-
gehenden Stadium Ernährung stattfindet. Jedenfalls sind es die freilebenden iso-
lierten Amöben, bei welchen Ernährung und Wachstum am lebhaftesten erfolgt.
Potts konnte feststellen, daß dieselben in Gemeinschaft mit Bakterien leicht auf
festen (Agar, Gelatine) oder flüssigen Medien gezüchtet werden können, denen als

280 W. Biedermann,

Nährstoffe Auszüge aus Mist oder ßohnenstengeln oder am besten Maiskörnern bei-
gefügt werden und auf deren Oberfläche die Sporen ausgesäet werden. Als orga-
nische N-Quellen fand Potts Legumin, Casein, Nuklein, Leucin, Pepton brauchbar,
doch kann der N auch aus (NHJNO., entnommen werden ; als C-Quelle erwies
sich außer Pepton und Leucin besonders eine der Glukosen oder Disaccharide (be-
sonders Maltose) geeignet. In aus Mais hergestellten Nährmedien konnten die
Eiweißsubstanzen und wahrscheinlich auch Spuren von amidähnlichen Substanzen
als N-Quelle gelten, und Substanzen von d ex tri n ahn lieber Natur, durch Hydrolyse
aus Stärke gebildet, konnten C liefern. In Pferdemist gewähren Spuren von Harn-
und Hippursäure-N nach Potts wahrscheinlich die nötigen Mengen dieses Elementes;
die C-Quelle bieten vielleicht Pentosen. Die Versuche von Potts haben sicher er-
geben, daß Dicfyosfelmm auf künstlichen Medien von bekannter chemischer Zu-
sammensetzung gerade so gut, ja noch besser gezüchtet werden kann, wie es in der
Natur wächst. Die unerläßliche Voraussetzung bleibt aber immer die
Anwesenheit von Bakterien. Es gelang in keiner Weise, eine bak-
terienfreie Reinkultur zu erhalten. Ohne Bakterien kann auch
Dictyostelium trotz seines pflanzl i chen Ernährungstypus nicht leben.
Doch ist es nicht auf eine gewisse Species angewiesen. Es wurde mit Erfolg von
Potts mit Reinkulturen von Bae. fluorescens liquefaciens, Bac. subfiiis,- Bac.
megatheriiiDt und Bact. finihriaium kombiniert, kann aber zweifellos noch mit vielen
anderen Arten fortkommen. Die Abhängigkeit der DiV/.-Amöben von den Bakterien
läßt zunächst vermuten, daß diese Amöben Bakterien fressen. Dies ist aber trotz
wiederholter Versuche nie beobachtet worden : man sah weder, daß die Amöben Bak-
terien verschlangen, noch fand man Bakterien in den Amöben. Bei anderen Myxo-
myceten, z. B. Didymium, ist, wie zuerst Lister (109) beobachtete, die tatsäch-
liche Einführung von Bakterien leicht zu beobachten, und man kann dieselben
in den Nahrungsvakuolen ohne weiteres sehen. Bei der kolossalen Anzahl der von
Dictyostelium zerstörten Bakterien müßte man, wenn sie in den Amöben verdaut würden,
unbedingt imstande sein, etwas von dem Prozesse wahrzunehmen. Potts kommt
daher zu dem Resultat, daß die Bakterien außerhalb der Amöben durch nach
außen abgeschiedene Enzyme verdaut und die löslichen Produkte dieser Verdauung
resorbiert werden.

Ganz neuerdings hat auch wieder E. Vahlkämpf (179) sehr eingehende Ver-
suche über die Züchtung der Strohamöbe [A. Umax) auf den verschiedensten festen
und flüssigen Nährböden angestellt, ohne den Erfahrungen aller seiner Vorgänger
etwas wesentlich Neues hinzufügen zu können. Das Vorhandensein von Bakterien
{Bac. subtilis und alvei) erwies sich immer als unerläßlich für das Gedeihen der
Amöben. Wenn die Amöbenentwicklung auf einigen Nährböden eine kräftigere
ist als auf anderen, so liegt dies nur daran, daß jene den Bakterien geeignetere
Nahrung bieten, nicht aber den Amöben. Es ist darum auch die Zu-
sammensetzung der Nährmedien für die Amöben Züchtung kei nes-
wegs so wichtig, wie vielfach angenommen wurde. Sie besitzen
nur einen mittelbaren Einfluß durch die Ernährung der Bakterien
auf die Amöbenentwicklung. Den Amöben muß die Möglichkeit einer reich-
lichen , aber, nicht zu kräftigen Ernährung geboten sein , weil anderenfalls die
Amöben auch nur schlechtes Wachstum und eine schwache Fortpflanzung zeigen
(Vahlkämpf). Ungeachtet dieser Abhängigkeit von Bakterien kann doch von
einer „Symbiose" nicht wohl gesprochen werden, indem mit diesem Begriff das
Zusammenwirken zweier Organismen zu ihrem beiderseitigen Vorteil verbunden
ist, während in diesem Falle doch nur die Amöben es sind, die von den Bakterien
Nutzen ziehen.

Von besonderer Wichtigkeit ist nun auch die Tatsache, daß
selbst endoparasitisch lebende Amöben sich niemals,

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 2S1

soweit bisher bekannt ist, ausschließlich von selösten
organischen Substanzen ernähren, sondern ausnahms-
los auf die Einfuhr fester geformter Nahrung ange-
wiesen sind, genau wie die freilebenden Formen,

Sowohl im Dickdarm des Menschen wie im Darme vieler Tiere
ist das Vorkommen von Amöben nachgewiesen, deren Verhalten im
übrigen ganz dem der freilebenden entspricht, die zum Teil als
Krankheitserreger wirken, anderenfalls aber als unschuldige Kommen-
salen zu betrachten sind. „Nicht viel anders als viele der freilebenden
Arten führen sie in dem flüssigen Darminhalt ein halb saprozoisches
Dasein, indem sie bei ihren , amöboiden' Bewegungen lebende und
tote organische Materie, wie sie ja im Darminhalt im UeberÜuß vor-
handen ist, mit den Pseudopodien umfließen . . . Eine rein para-
sitische Ernährung durch die Säfte ihrer Wirte ist
nirgends nachgewiesen, stets erscheint ihr Körper in
den Nahrungsvakuolen von allerhand Bestandteilen
des Darmes ihrer Wirte erfüllt, nicht selten fressen
sie sogar die anderen Darmparasiten mit Vorliebe auf"

(DOFLEIN, 41).

Im speziellen sei erwähnt, daß Entamoeba miiris aus dem Dünndarm und
dem Blinddarm der Hausmaus sich, vor allem von Bakterien, FJagellateu und anderen
etwa an gleichem Orte vorhandenen Parasiten ernährt, aber auch abgelöste Epithel-
zellen verzehrt. Im Plasmakörper von Entamoeba blattae fand Grassi Stärkekörner,
Sporen, Pilzmycelien und Bakterien, die aus dem Darminhalte der Schaben stammen,
wo die Amöbe in CTCsellschaft von Würmern, Infusorien und Flagellaten den er-
weiterten Anfangsteil des Enddarmes unmittelbar hinter der Einmündungssteile der
MALPiGHischen Gefäße bewohnt. In Entamoeba Karttdtsi (Doflein) fand Kartu-
Lisi, der Entdecker derselben, Blut und Eiterzellen eingeschlossen (Doflein, 41).

c) Die Aufnalime fester Nahrungskörper.
1. Amöben und Heliozoen.

In bezug auf die Nahrungsaufnahme der lobosen Amöben, zu
welchen alle die bisher erwähnten Formen gehören, pflegt man seit
lange und mit Recht von einem Umfließen des A m ö b en p 1 a s m a s
um den Nahrungskörper herum zu sprechen. „Eine Amöbe, die wir
im W'assertropfen unter dem Mikroskop beobachten, kriecht", wie Ver-
wohn (181) in seiner Allgemeinen Physiologie sehr anschaulich schildert,
„indem sie bald hierhin, bald dorthin die lebende Substanz ihres form-
losen Plasmakörpers in breite, lappenförmige Ausläufer vorfließen
läßt, auf der Glasplatte umher. Plötzlich wendet sie sich auf eine
kleine, in der Nähe liegende Algenzelle zu und kriecht heran, bis sie
dieselbe berührt. Alsdann beginnt ihr Protoplasma in Form der ge-
wöhnlichen lappigen Pseudopodien von der Seite her um die Algen-
zelle herumzufließen, aber durch das herandrängende Plasma wird
die Algenzelle fortgeschoben und die Amöbe muß von neuem einen
Versuch machen, mit ihren Pseudopodien die Zelle zu umfließen.
Nach mehreren fruchtlosen Versuchen gelingt es häufig der Amöbe,
die Algenzelle in eine solche Lage zu bringen und durch ein feines,
klebriges Sekret so festzuhalten, daß ihre Pseudopodien die Alge
vollständig umgreifen können. Indem jetzt das Protoplasma immer
weiter und weiter um die Algenzelle herumfließt, schließt es sie all-
mählich von allen Seiten her ein und die Alge befindet sich von emer

282 W. Biedermann,

dünnen Wasserhülle, der sogenannten „Nahrun gs Vakuole" um-
geben im Innern der Amöbe, die dann unbehindert weiterkriecht.
Die Amöbe nimmt also die geformte Nahrung in sich auf, indem
ihr Protoplasma den Nahrungskörper einfach umfließt. Allein nicht
immer verläuft der Akt so glatt. Die Schwierigkeiten, welche ent-
stehen, bis der Nahrungskörper, der fortwährend dem Druck des
heranfließenden Protoplasmas nachgibt, so fixiert ist, daß ihn das
Plasma von allen Seiten umfließen kann, sind häufig so groß, daß die
Amöbe sich mit ihren auch nach anderen Seiten fortdauernd vor-
fließenden Pseudopodien nicht selten wieder von ihrem Opfer entfernt
und von neuem erst wieder herankriechen muß, um sich desselben
zu bemächtigen, wenn sie sich nicht zu weit von der Einwirkungs-
sphäre des Nahrungskörpers entfernt hat." Uebrigens bedarf es
dabei gar nicht immer der Mithilfe von Pseudopodien, sondern es
kann, wie namentlich bei Plasmodien von Myxomyceten gezeigt
wurde, die Aufnahme irgendwelcher unlöslicher Partikel erfolgen,
indem einfach das vorfließende Plasmodium einen Körper erreicht
und umfließt, oder indem ein solcher auf die Oberfläche desselben
gebracht wird. Auch kann es geschehen , daß ein festes Teilchen
zwischen sich nähernde Plasmodienstränge eingeklemmt und mit
deren Verschmelzung in das Innere des Plasmodiums gedrängt wird.
Dabei ist es charakteristisch, daß hier ebensowohl wie bei Amöben
jede beliebige Stelle der Körperoberfläche zur Aufnahme befähigt
erscheint und zwar ebensowohl bei verschwindend geringer, wie bei
mächtiger Entwicklung einer hyalinen Hautschicht.

Bei der prinzipiellen Uebereinstimmung, welche zwischen frei-
lebenden nackten Protoplasmakörpern und solchen besteht, die, von
einer Cellulosemembran umschlossen, ganz analoge Bewegungsphäno-
mene zeigen, wie jene, kann es nicht überraschen, auch bei letzteren
gelegentlich der Aufnahme fester Körper aus dem Zellsaft zu begegnen,
wenngleich dieser Vorgang ebensowenig, wie in vielen Fällen bei Plas-
modien, als Nahrungsaufnahme zu deuten ist. Es handelt sich eben in
beiden Fällen um eine rein physikalische Erscheinung, welche unter
Umständen der Ernährung dienen kann, aber dies durchaus nicht in
allen Fällen tun muß. „Vermöge der zähflüssigen Beschaff"enheit ge-
stattet das lebende Protoplasma umhüllter Zellen, ebenso wie das der
Plasmodien Aufnahme und Ausgabe fester Partikel, und wenn beides
seltener als in hautbekleideten Zellen vorkommt, so ist das auf
den Mangel der anderweitigen dazu nötigen Bedingungen zu schieben"
(Pfeffer, 136).

Kommt es im Zellsaft zur Bildung von geformten Niederschlägen, wie es z. B.
bei den Wurzelhaaren von Ti-ianea bogotensis, sowie den Zellen der Wurzelhaube
von Eijdrocharis 7norsus rnnae bei Zusatz von Methylenblau (0,001—0,005 Proz.)
oder bei den Epidermiszelleii des Keimstengels von Vieia Faba nach Behandlung
mit Wasserstoffsuperoxyd (3—5 Proz.) der Fall ist, so findet man bei normal fort-
dauernder Plasmaströmung nach einigen Stunden Zellen, in deren Plasma ein einzelnes
oder ein Aggregat blauer resp. braunroter Körnchen eingebettet ist. Sie liegen
dabei entweder im Plasma selbst oder im Innern einer Vakuole eingeschlossen, wie
es ganz ebenso auch bei Plasmodien der Fall ist. Bei den letzteren läßt «ich
keinerlei Wahlvermögen hinsichtlich der Beschaffenheit der aufgenommenen Stoffe
feststellen. „Das Plasmodium vermag, was de Bary noch zweifelhaft ließ, ebenso
indifferente als auch zur Ernährung nutzbare ungelöste Fremdkörper aufzunehmen
und unter anderem auch Oeltropfen sowie lebende Organismen zu verschlucken."

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 283

Pfeffer sah außer Pollenkörnern und Sporen auch P/enrococeus, Diatomeen,
Pandorina morum, Chlamydomonas pulvisculus kleine Pflänzchen von Oedogonmm
und Nostoc usw. in lebendem Zustande in das Plasmodium von Chondrioderma auf-
genommen werden.

Der Umstand, daß die heterogensten anorganischen und orga-
nischen Substanzen wahllos aufgenommen werden, macht es wenig-
stens für Myxomycetenplasmodien unwahrscheinlich, daß etwa spezifische
Reizwirkungen an dem Akt der Aufnahme beteiligt sind. Der Erfolg
hängt nach Pfeffer immer von mechanischen Pres su n gen ab,
so daß „nicht etwa Benetzung und damit zusammenhängende Aus-
breitung des Plasmodiums um den Fremdkörper den entscheidenden
Faktor abgeben". Pfeffer (136) legt Gewicht darauf, daß Druck-
wirkungen, welche auf Aufnahme oder Ausgabe von Partikeln hin-
wirken, an die aktive Beweguugstätigkeit im Verein mit dem Wider-
stand des Fremdkörpers geknüpft sind. Selbstverständlich wird diese
nur durch die plastische Beschaffenheit des Protoplasmas ermöglicht,
welches sich immer sofort hinter dem eindringenden Körper zusam-
menschließt.

Ein in mehrfacher Hinsicht interessantes Beispiel dafür liefert auch die merk-
würdige, von ScHAUDiNX (154) genauer untersuchte Foraminif eren-Form Trieho-
sphaeriwn Sieholdi, die oft massenweise in Seewasseraquarien auftritt und im Schlamm
oder auf Algen vegetiert. Der kugelige Körper ist von einer Gallerthülle um-
geben, welche allen Formänderungen folgt und an ihrer Oberfläche zahlreiche ra-

Fig. 10. Trichosphae-
rium sieboldi SCHN.,
nach SCHAUDINN (154).
Schnitt durch einen Schi-
zonten. Vergrößerung
^^^ ,. Das Tier hat einen
anclereu Schizonten der-
selben Art (7) gemessen,
welcher bis auf die Hülle,
die Kerne und die un-
verdaulichen Nahrungs-
reste verdaut ist. Da-
neben andere Nahrungs-
einschlüsse (Diatomeen).

1 Stäbchen der Hülle,

2 Kerne des verdauen-
den Trichosphaerium,
S Pseudopodienöffnun-
gen , 4 Kerne des ge-
fressenen Trichosphae-
rium. G Pseudopodien, 6
aufgenommene Nahrung
(Diatomeen).

üiär gestellte Stäbchen trägt, die der Hauptmasse nach aus Magnesiumkar-
bonat bestehen. Diese weiche Hülle ist von persistierenden Oeffnungen zum
Durchtritt der Pseudopodien dm'chbrochen. Es sind diese Oeffnungen bald einfache

284 W. BlEDKKMANN^

kreisrunde Durchbrechungen der Gallerthülle, bald ist ihr Eand verdickt und stärker
lichtbrechend. Der verdickte Eand kann zitzenförmig vorgezogen sein. Häufig ist
der Mündungsrand ausgestülpt. Beim Zurücktreten der Pseudopodien werden die
Oeffnungen verschlossen (Fig. 10). Die aus den engen Oeffnungen der Gallerthülle
vortretenden Pseudopodien sind lang -faden form ig, drehrund, absolut hyalin und
endigen abgerundet. Sie sind nicht klebrig und dienen weder zur Lokomotion noch
zur Nahrungsaufnahme. Die Oeffnungen wären auch viel zu eng, um als Ein-
gangspforte für die Fremdkörper zu dienen, welche man im Innern des Weichkörpers
findet. Die Pseudopodien führen fortwährend tastende und drehende Bewegungen
aus, ähnlich denen, welche für die Axopodien von Camptonema früher geschildert
wurden. Bei Berührung mit einem Fremdkörper werden sie langsam zurückgezogen.
Die Bewegung, ein überaus langsames Vorfließen, geschieht durch GestaltveränJerung
des Körpers wie bei Amöben. Auch die Nahrungsaufnahme erfolgt ganz ähnlich
wie bei diesen. ,,\Venn der Organismus auf seinen Wanderungen auf einen Fremd-
körper stößt, so bleibt der letztere zwischen den Stäbchen an der klebrigen Gallerte
der Hüllschicht haften; langsam wälzt sich nun der Weichkörper weiter und drückt
so, indem er wie eine zähe Teigkugel darüber fließt, den Fremdkörper durch die
Gallerthülle hindurch in das Plasma hinein. Auf diese Weise kann das Tier selbst
sehr große Objekte, wie lange Fadenalgen, sich einverleiben . . . Auf Siphoneen-
rasen findet man kaum ein Individuum, bei dem nicht ein oder zwei Algenfäden
zur Hälfte aus dem Weichkörper noch herausragen; beobachtet man nun das Hin-
einziehen der Fäden, so kann man oft mehrere Stunden warten, bis sie ganz von
der Außenwelt verschwunden sind. Bei dieser Langsamkeit ist es erklärlich, daß
Trichosphaefium meist nur Pflanzen und festsitzende Tiere frißt. Bewegliche, wie
Infusorien, Flagellaten, Copepoden usw., kann es nicht fangen. Doch verschmäht
es dieselben nicht, wenn man sie ihm tot vorwirft" (Schaüdinn). So hat Schau-
DINN Trichosphärien ausschließlich mit zerquetschten Copepoden ernährt, wobei
sie sehr gut gediehen. Im übrigen nehmen aber diese Rhizopoden auch die ver-
schiedensten unverdaulichen Körper auf. „Man findet im Plasma die verschieden-
sten pflanzlichen Gebilde, Algen fäd en , Diatomeen, Cyanophyceen usw. Ferner
üeberreste von Tieren, Copepoden nauplien, Infusorien, Rhizopoden, daneben aber
auch Sandkörnchen, Reste und Bruchstüeke von Thalamophorengehäusen und allen
möglichen undefinierbaren Detritus." Eine sehr bemerkenswerte Erscheinung, die
man sonst bei Rhizopoden nicht findet, ist die Tatsache, daß ausgewachsene Tricho-
sphärien nicht selten kleinere Individuen derselben Art verzehren (vergl. Fig. 10)
und richtig verdauen.

Es darf als fraglich gelten, ob die Aufnahme fester Körper seitens der Myxo-
myceten wirklich immer nur dadurch erfolgt, daß sie, wie Pfeffer will, mecha-
nisch in das Plasmodium hineingepreßt werden, entweder durch ihr Gewicht oder
durch den Widerstand, den sie der Fortbewegung des Plasmas entgegensetzen. Denn
tatsächlich werden ja wohl, wie Jensejst bemerkt (85), viele feste Körper von diesen
Protoplasten benetzt, „einerseits die Unterlagen, auf denen sie sich ausbreiten, und
andererseits gibt Pfeffer selbst an, daß manche ungelöste Körper, welche von den
Plasmodien verschluckt werden, vorher an diesen festhafteten". Kleine (5 — 40 /i
breite) Körper werden nach Celakoysky (26) leichter aufgenommen, als größere
(über 40 /,i im Durchmesser). Auch langgezogene Objekte, wie Fadenalgen, ver-
zweigte Mycelien werden selten vollständig in Plasmodien eingeschlossen. Stark ge-
quollene Körper werden nach Pfeffer nur schwierig oder gar nicht aufgenommen
und auch Öelakovsky sah, daß Stückchen einer Bakterienzoogloea nur selten in das
Innere eines Plasmodiums eindrangen. Aehnlich verhielten sich gequollene Stärke-
körner, die indes noch verhältnismäßig am leichtesten aufgenommen wurden, wenn
die Wasserschicht, worin die Plasmodien sich befanden, möglichst dünn war. Be-
wegliche Organismen werden im allgemeinen nur schwierig aufgenommen (Pfeffer)

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 285

und zwar immer nur dann, wenn die Bewegungen zeitweise eingestellt oder gehemmt
worden waren. Dauernd und kräftig bewegte Formen (Infusorien) gelangen dagegen
nicht in das Innere der Plasmodien.

Auch für echte Amöben ist die ZähHüssigkeit die notwendige
Vorbedingung für den Import geformter Nahrungsstoffe, doch legt
Rhumbler (147), dem wir eine eingehende Analyse der betreffenden
Erscheinungen verdanken, im Gegensatz zu Pfeffer der Herab-
m i n d c r u n g der Oberflächenspannung a m Orte der Be-
rührung und daher auch der OberÜächenbeschaffenheit des betref-
fenden Körpers, für den Mechanismus des Eintretens entscheidende
Bedeutung bei. „Kommt mit dem zähflüssigen Leib einer Amöbe
ein fester Körper in Berührung, der zu den Substanzen der Ober-
flächenschicht der Amöbe eine größere Adhäsion besitzt als das um-
gebende Medium, so muß an der Berührungsstelle die
Oberflächenspannung der Am öbe herabgem indert werden
und ein Pseudopodium wird, sich dem Fremdkörper durch die Ad-
häsion dicht anschmiegend, nach dem letzteren vorfließen. Da bei
der Anschraiegung- immer neue Teile der Amöbenoberfläche mit dem
Fremdkörper in Berührung gebracht werden, so muß unter fort-
gesetzter Herabminderung der Oberflächenspannung
an den Berührungsstellen die Anschmiegung eine vollständige, all-
seitige werden, d. h. der Fremdkörper muß von der Amöbe voll-
ständig umflossen werden, und zwar nicht nur von rechts und links,
sondern von allen Seiten, auch von oben und unten her." (Rhumbler.)
Es ist ohne weiteres klar, daß auch hierbei die Schwere, namentlich
wenn es sich um Aufnahme großer Fremdkörper handelt, die infolge
ihres Gewichtes und ihrer Reibung auf der Unterlage nur schwer aus
ihrer Lage gerückt werden können, eine wesentliche Rolle spielt.

Manche Amöben umfließen die Nahrungskörper außerordentlich
rasch. Bei A. geminata geschieht dieses Vorwerfen der Pseudopodien
nach Rhumbler sogar ganz plötzlich. Dabei macht sich der Einfluß
der Lage des Objektes zu dem vorfließenden Pseudopodium in augen-
fälliger Weise bemerkbar.

„In einem gegebenen Falle machte die Amöbe 3raal vergeblich den Versuch,
eine Diatomee einzufangen (Fig. 11). Erst das 4. Mal gelang es ihr, nachdem die

Fig. 11. Amoeba ge-
minata Mährend der Auf-
nalime einer Diatomee.
A die Amöbe sucht die
Diatomee von der Schmal-
seite aus zu erfassen, B
die Diatomee eutreißtsich
dem P.seudopodium wie-
der, C das Pseudopodium
fließt von der Breitseite
her über die Diatomee,
D vollständige Uuiflies-
sung (nach Rhumbler).

Diatomee zufällig eine quer zur Richtung des vorfließenden Pseudopodiums gestellte
Lagerung angenommen hatte, während sie vorher stets spitz, d. h. mit einem Ende
der Amöbe zugekehrt gewesen war." „Die Breitseite bot offenbar eine größere Ad-
häsionsfläche dar und bewirkte dadurch eine beträchtlichere Herabminderung der
Oberflächenspannung und hierdurch wieder ein schnelleres, erfolgreiches Vorfließen
des Pseudopodiums."

286 W, Biedermann,

Im allgemeinen besteht zwischen den nahrungsaufnehmendeu und den der Be-
wegung dienenden Pseudopodien keinerlei Unterschied. In manchen Fällen aber
lehrt die Erfahrung, daß nur der bei der Bewegung nachgezogene Teil der Amöbe
Nahrung aufnimmt oder wenigstens, daß die Nahrung hinterwärts von den vor-
dringenden Pseudopodien aufgenommen wird, an dem vordringenden Ende der Pseudo-
podien aber nicht (M. Meissner, 115). Nach Ehumbler erscheint dies leicht ver-
ständlich, „weil an den angegebenen Orten die Umwandlung des Ektoplasmas in
Entoplasma durch Versenken des ersteren in das letztere hinein vor sich geht, so
daß die Nahrungskörper eine günstige Transportgelegenheit in das Innere der Amöbe
an dieser Stelle vorfinden."

In anderen Fällen, namentlich bei Amöben mit gallertig- zähem
Ektoplasma erfolgt das Umfließen der Nahrungskörper außerordentlich
langsam, dafür ist aber die Aufnahme in ihren einzelnen Stadien
um so besser erkennbar. So gebrauchte eine Ä. verrucosa zur Ein-
schließung eines Zoogloeahäufchens von nur 25 /n Durchmesser 5
Minuten (Rhumbler). Das im gegebenen Falle durch sein starkes
Lichtbrechungsvermögen leicht kenntliche Ektoplasma zieht sich bei
der Umfließung des Nahrungskörpers von allen Seiten um denselben
mantelförmig herum (Fig. 12). Einige Zeit bleibt diese glänzende

Hülle dann noch um den bereits im
Innern der Amöbe gelegenen Nah-
rungsballen sichtbar, um sich schließ-
lich langsam im Endoplasma aufzulösen.
Es ist klar, daß irgend lebhafter be-
wegliche Organismen (wie Flagellaten
oder ciliate Infusorien) nur selten
aufgenommen werden und es scheint,
daß dabei eine klebrige und vielleicht
lähmende Ausscheidung des Ektoplas-
mas eine wesentliche Rolle spielt.

Fig. 12. Schema, welches die Ein- RhUMBLER Sah einmal Ämoeba Ver-
hüllung eines Fremdkörpers in einen TUCOSa ein kleines lufuSOr aufnehmen
Ektoplasmamantel während der Umflie- welchcS „wie an einem FHegeUStOCk

ßung und die Verflüssigung dieses Man- ^^f ^^^^ klebrig gewordenen Ekto-

tels in dem wagrecht sehraiiierten Jbnto- , ... i i- i i i i • •

Plasma veranschaulichen soll (nach plasma hangen blieb uud dabei m eine
rhümblek). Lähmung fiel, aus der es erst erwachte,

nachdem sich das Ektoplasma allseits
um dasselbe herum geschlossen hatte, so daß das eingekerkerte Tier
nicht mehr entschlüpfen konnte, obgleich es verzweifelte Anstrengungen
dazu machte. Seine Cilien bewegten sich noch, als es schon zu zer-
fallen anfing". Aehnliches beobachtete Verworn (181) bei Lieher-
kühnin Wagneri, einem Süßwasser - Rhizopoden mit fadenförmigen,
verzweigten Pseudopodien. In diesem Falle, wie überhaupt beiTha-
lamop hören sowie bei Heliozoeu scheinen gerade im Gegensatz
zu lobosen Amöben überhaupt nur lebendige, lebhaft sich be-
wegende Organismen als Nahrung aufgenommen zu werden. Schon
M. ScHULTZE (169) hatte beobachtet, daß kleine Organismen, z. B.
Infusorien, welche gegen die Pseudopodien von Foraminiferen {Gromia,
PohjstomeUa) stießen, plötzlich bewegungslos, wie gelähmt, an den-
selben haften blieben. Offenbar üben die Organismen durch ihr
Anschwimmen einen Reiz auf die berührten Pseudopodien aus, welche
infolge dessen ein klebriges, vielleicht giftiges Sekret ausscheiden und
ihre Opfer wie Leimruten festhalten. Der Reiz der Fluchtversuche

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 287

läßt dann die Nahrungsorganismen nur um so fester kleben, bis sie
endlich absterben und der Verdauung anheimfallen.

Es sind Fälle bekannt, wo sonst einzeln lebende Protistenformen,
besonders Heliozoen, Vereinigungen bilden, durch welche sie in
den Stand gesetzt werden, gelegentlich Beutetiere, die ihnen an Kraft
und Schnelligkeit weit überlegen sind, einzufangen und zu über-
wältigen. So berichtet Johnson (88), wie A ctin osphärien, welche
mit Daphniden zusammen in einem Wasserglase lebten und durch
fortgesetzte Teilung so klein geworden w-aren, daß sie allein nicht
imstande waren, die einzig vorhandene Nahrung, Cladoceren der
Gattung Bosmina, zu bewältigen, sich nur dadurch vor dem Hunger-
tode bewahrten, daß sie sich durch Verschmelzung der Pseudo-
podien zu einer größeren Kolonie vereinigten und so einen der Was-
serflöhe einkreisten. Die Verschmelzung geht dann immer weiter,
der Kreis wird immer enger und endlich vereinigen sich auch die
Zellleiber zu einer einzigen Plasmamasse, in deren Mitte der kleine
Krebs unentrinnbar eingebettet liegt. Gemeinsam vollzieht sich dann
die Verdauung und erst später trennen sich die Actinosphärien
wieder. Im übrigen sah bereits Eichhorn auch selbst vereinzelte
Actinosphärien sich an Daphniden heranwagen und beschreibt
in drastischer Weise, wie in einem Actinosphaeriiim „wie in einer
Mördergrube die Totengebeine von 2—3 Wasserflöhen liegen". Auch
Leidy (106) fand Actinosphaerium sehr gefräßig, und zwar soll die
Nahrung aus einzelligen Algen, Zoosporen, Ciliaten, Flagellaten und
Rotatorien bestehen. Eine solche Koloniebildung aus ursprünglich
freien Individuen ist für Actmophrys sol seit lange bekannt. Hier
sind es breite hyaline Plasmabrücken, durch welche die Tiere oft so
innig miteinander verbunden sind, daß der ganze Verband, wie
sich BtJTSCHLi ausdrückt, einem Haufen zusammengeballter Kletten
gleicht. Man bemerkt innerhalb desselben vielfach große Nahrungs-
körper (BÜTSCHLi, 19, Taf. 14, Fig. 7b iV), „die, wie es scheint, von
den vereinigten Tieren aufgenommen werden". Schon Lieberkühn
(107) und Meissner (115) beobachteten die Nahrungsaufnahme bei
einer solchen aus der Vereinigung zweier Individuen hervorge-
gangenen Gruppe und sahen hierbei von jedem derselben einen
hyalinen Fortsatz sich entwickeln, welche beide zusammen den auf-
zunehmenden Nahrungskörper umhüllten und in die gemeinsame
Körpersubstanz zurück-
zogen (Fig. 13). CiEN-
KOWSKY hat dann zuerst
die Vermutung geäußert,
daß Koloniebildungen, wie
die eben besprochenen,
wohl wesentlich der Er- %^\

leichterung der Ernährung,
speziell der Nahrungsauf-
nahme dienen dürften.
Hertwig und Besser, wie
auch BÜTSCHLI haben sich
dieser Meinung durchaus

an 'beschlossen. Die Wieder- ^^^' ^^' -^ctmopkrys. 2 verschmolzene Exera-

X ^ 1*1 f.. rj -, plare. In der gemeinsamen Vakuole liegt ein Stärke-

liennung SOlcner lur zeit körn neben anderen unverdaulichen Nahruugsresten

verbundener Actinophrys- (nach Meissner).

288 W. Biedermann,

Individuen läßt sich sehr häufig beobachten, und zwar kann sich hier-
bei die Gruppe in Einzelindividuen auflösen oder im Falle sehr in-
dividuenreicher Verbände zunächst in Untergruppen.

Daß in manchen Fällen in dem durch die Bewegung verursachten mechanischen
Berührungsreiz der wesentlichste Grund zur Aufnahme zu suchen ist, suchte Ver-
WORN direkt durch den Versuch zu zeigen. „Wurde ein indifferenter Körper, z. B.
eine Faser von Fließpapier oder ein spitzes Härchen, welches mit den Pseudo-
podien eines Actinosphaerium Eichhornii in Berührung gebracht worden war, durch
sanftes Blasen oder auch durch Stoßen mit einer Nadel in Bewegung gesetzt, so
fand ganz derselbe Prozeß statt, als ob ein lebender Organismus die Pseudopodien
berührte. Die Papierfaser wurde festgehalten, von dem sich zurückziehenden Proto-
plasma der Pseudopodien dem Körper zugeführt und so allmählich mit einem Teile
in das Protoplasma hineingezogen. Dieselben Versuche gelangen auch an Poly-
stomella crispa. Die Papierfaser wurde dabei nur so lange von den Pseudopodien
dem Körper zugeführt, als sie in Bewegung erhalten wurde; wenn ein Stillstand
eintrat, hörte alsbald auch das Zurückziehen auf und wurde erst wieder bei erneuter
Bewegung fortgesetzt. So konnte willkürlich die Aufnahme veranlaßt und unter-
brochen werden." (Verworkt, 181.)

Im Gegensatz zu Verworn vertritt Jensen (85) die Ansicht, daß die Ur-
sache für das Ergreifen und Festhalten eines beweglichen Infusoriums bei Fora-
miniferen nur zum geringen Teil unmittelbar in der mechanischen Reizung der
Pseudopodien, vielmehr vorwiegend in der Verstärkung der Plasmaströmung nach
der Gegend des bewegten Körpers gesucht werden muß, welche erst eine Folge des
mechanischen ßeizes ist.

Auch steht nach Jensen die Zentripetalbeförderung des Infusors nicht mehr
in einem direkten Zusammenhang mit dem vorangegangenen mechanischen Reiz,
sondern wird in Wirklichkeit durch den schon seit längerer Zeit unbewegten
Körper des Infusors eingeleitet. Doch darf es wenigstens für die Heliozoen als
sicher gelten, daß ein starker mechanischer Reiz durch kräftiges Anschwimmen
der Beutetierchen für deren Aufnahme wesentlich notwendig ist. Denn Verworn
konnte feststellen, daß dieselben Organismen, die in jenem Falle von den Helio-
zoen importiert wurden, ganz unbehelligt auf den Pseudopodien herumklettern,
wenn sie sich langsam auf denselben niederlassen.

Die große Bedeutung, welche der klebrigen Beschaffenheit der Pseudopodien-
oberfläche unter Umständen zukommt, sowie ihre Abhängigkeit von mechanischen
Reizen läßt sich mit besonderer Deutlichkeit bei dem Gehäusebau von Difflugien
{D. nrceolaia) verfolgen. Wie schon Grober (71) vermutete, nehmen die Difflu-
gien das Baumaterial, welches aus großen und kleinen Sandkörnchen sowie spär-
lichen Diatomeenschalen gemischt besteht, in das Innere ihres Körpers auf. Ver-
worn brachte nun Difflugien in Uhrschälchen, auf deren Boden fein pulveri-
siertes, gefärbtes Glas lag. Unter normalen Verhältnissen kriechen dann die Tiere
ruhig zwischen den Glasspliltern herum , ohne daß man je eine spontane Auf-
nahme derselben seitens der Pseudopodien bemerkt. „Die Szene ändert sich aber
sofort, wenn man dem Uhrschälchen eine Erschütterung zufügt. Während die
Pseudopodien langsam zurückgezogen werden, treten kleine hyaline Tröpfchen aus
denselben hervor, fließen zusammen und bilden um einen sich deutlich abgrenzenden
Achsenstrahl eme Außenmasse mit unregelmäßiger und klebriger Oberfläche.
Letzterer Umstand ist nun für die Aufnahme des Gehäusebaumateriales von der
größten Bedeutung. Es bleiben nämlich infolge der Klebrigkeit eine Anzahl von
Glassplittern an den Pseudopodien kleben, die zum Teil beim Einziehen der Pseudo-
podien mit in das Innere des Plasmakörpers aufgenommen werden. Präpariert man
von einer solchen Difßugia nach einiger Zeit das Gehäuse ab, so trifft man dann

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 289

im Endoplasma ein kleines Häufchen von GlasspHttern, das sich mit der Zeit ge-
sammelt hat, an." (Verworn.)

Eine höchst eigentümliche Art der Nahrungsaufnahme hat Schau-
DiNN (156) bei einer nuirinen Heliozoenform, Camptonema nutans,
beobachtet. „Der Körper des mit bloßem Auge noch gerade als
weißes Pünktchen erkennbaren Tieres besitzt kugelige Gestalt
Fig. 14; von demselben gehen nach allen Seiten strahlenförmige,
zugespitzte Pseudopodien aus , die gewöhnlich langsam im Kegel-
mantel nutierende Bewegungen ausführen, bei Berührung mit frem-
den Körpern aber sich plötzlich an der Berührungsstelle umbiegen
oder umknicken." Gerät z. B. die Schwärmspore einer Alge in
den Pseudopodienwald , so knicken alle berührten Pseudopodien
sofort an der Berührungsstelle ein und legen sich um die Spore
herum. Bei genauerer Untersuchung sieht man, daß die Pseudo-
podien nur bis zur Knickungsstelle den Achsenfaden deutlich er-
kennen lassen, während der distale umgeknickte Teil nur aus dem
höckerigen hyalinen Hüllplasma zu bestehen scheint. „Kleine Orga-

Fig. 14. Camptonema nutans Schaudinn. Durchmesser 0,12 — 0,18 mm, marin.
A schematisehe Rekonstruktion des Tieres, um die Verteilung der Kerne uud den Ansatz
der Pseudopodien an ihnen zu zeigen. B das Tier nach dem Leben gezeichnet, hat eine
einzellige Alge mit den Pseudopodien ergriffen. Nach Schaudinn (156).

nismen kommen selten wieder aus der Umarmung der offenbar sehr
klebrifjen Pseudopodien los; vielmehr werden sie ziemlich schnell von
den letzteren, die hierbei ein ganz wirres Knäuel bilden, in den Weich-
körper hineingezogen." Kommt es aber wirklich zu einer Befreiung,
so richten sich die geknickten Pseudopodien nur sehr langsam wieder
gerade.

Besondere Erwähnung verdient der Umstand, daß in diesem Falle
ganz unverkennbar innige Beziehungen zwischen den zahlreichen
Kernen und den Pseudopodien bestehen, indem jeder Achsenstrahl
zu je einem Kern verläuft und sich auf demselben mit einer kappen-
förmigen Ausbreitung befestigt (Fig. 14 Ä).

Wenden wir uns nun wieder zu den lobosen Amöben zurück, so
finden wir neben dem einfachen Umfließen der Nahrungskörper
noch einen zweiten Modus der Aufnahme, nämlich den durch Ein-
ziehung. Dieser merkwürdige Vorgang läßt sich am besten an

Handbuch d. vergl. Physiologie. II. 1. 19

290

W. Biedermann,

Amoeba verrucosa bei Fütterung mit Oscillarienfäden studieren, und
wir verdanken Rhumbler (147) eine vollständige physikalische Analyse
desselben. Es werden oft Algenfäden aufgenommen, die bedeutend
länger sind als der Körper der Amöbe, und dabei in eigentümlicher
Weise im Innern des Plasmaleibes aufgeknäuelt. Rhumbler hat
einen Algenfaden von 540 a von einer bloß 90 (.l großen Amöbe
während stundenlanger Arbeit zu einem dichten Knäuel aufrollen
sehen. Der Vorgang wird in der Regel dadurch eingeleitet, daß
irgendeine zwischen den Enden des langen Fadens gelegene Stelle
desselben von der Breitseite her umflossen wird, indem sich das
Ektoplasma mantelartig um den Faden herumlegt, während die Enden
der Amöbe sich in einander entgegengesetzter Richtung an dem
Algenfaden pseudopodienartig vorstrecken (Fig. 15). Dann krümmt sich
das eine oder andere Lobopodium zurück und verschmilzt schließlich
mit der Hauptmasse des Körpers, wodurch der Oscillariafaden im In-
nern der Amöbe geknickt wird (Fig. 15 B). Oder die beiden Lobo-

Fig. 15. Amoeba verrucosa mit dem Import und der Aufrollung von Oscillarien-
fäden beschäftigt. A — C Ein Exemplar in viertelstündigen Pausen gezeichnet. D Das-
selbe Exemplar nach mehreren Stunden. Nach Rhumbler ganz unwesentlich verändert.

podien fließen einfach zurück, wodurch der Faden von zwei entgegen-
gesetzten Seiten in das Innere der Amöbe hineingezogen wird und
sich hier in eine Windung legen muß. Dann fließen abermals längs
den aus der Amöbe herausstehenden Oscillarienenden fingerförmige
Lobopodien vor, die sich wieder einbiegen oder zurückfließen, wo-
durch sich die im Amöbenkörper entstandene Krümmung des Algen-
fadens bis zu einer Oesenbildung und schließlich bis zur Entstehung
eines unregelmäßigen Knäuels steigert (Fig. 15 C, D). Bisweilen be-
obachtet man bei dem Import keinerlei Formänderungen der Amöbe:
der Faden dringt, wie aufgesogen, ohne besondere sichtbare An-
strengungen der Amöbe in deren Plasmakörper von zwei Enden
herein. „Daß sich auch dann der Algenfaden im Innern in Schlingen
zusammenlegen muß, ist selbstverständlich, weil ja das in den Amöben-
körper hineingezwungene Stück nicht auf der gegenüberliegenden Seite

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 291

A

lli

j;

B

der Amöbe wieder frei herausragt, sondern weil ganz im Gegenteil
auch das andere Ende des Fadens auf die gleiche Art vom äußeren
Medium aus in den Tierkörper hineingeschoben wird , . . Die Auf-
knäuelung des Algenfadens im Amöbeninnern geschieht offenbar immer
dadurch, daß er von zwei entgegengesetzten Seiten aus von der Ober-
fläche der Pseudopodien in das Innere der Amöbe hineingetrieben
wird, und zwar läßt sich in jedem Stadium und in jeder Lage der
Amöl3e feststellen, daß der Algenfaden unter allen Umständen schneller
in die Amöbe von beiden Seiten her eindringt, als die langsame Be-
wegung der Pseudopodien vermuten lassen sollte" (Rhumbler).

„Wenn ein größeres Stück des Algenfadens bereits im Innern
der Amöbe aufgerollt oder wenn der Faden in seiner ganzen Länge
durch Aufrollung in das Amöbeninnere aufgenommen ist, dann zieht
sich oft das Endoplasma von dem
Algenknäuel zurück, und der Knäuel
wird dabei in einen nach außen vor-
stehenden Bruchsack der Amöbe ein-
gelagert, der durch starke Kontrak-
tion den Knäuel auf einen minimalen
Raum zusammendrückt, so daß er bei
der weiteren Verdauung im Vergleich
zur Länge der Alge einen nur äußerst
geringen Raum einnimmt und so, daß
der übrige Amöbenkörper zur weiteren
Aufnahme neuer Algenfäden neuen
Platz gewinnt" (Fig. 16).

Wenn viele Amöben dicht zusam-
menleben, geschieht es bisweilen, daß
zwei oder mehrerelndividuen denselben
Algenfaden erfassen und dann durch
ihre Aufwicklungsarbeit einander bis

zur Berührung genähert werden. Es findet in solchen Fällen nach
Rhumbler im Gegensatz zu der Heliozoe Äctinophrps, bei der, wie
schon erwähnt, unter ähnlichen Verhältnissen Verschmelzung eintritt,
niemals etwas derartiges statt, sondern eine oder beide Amöben lassen
den Algenfaden dann wieder frei. Dagegen sah Haeckel (74), wie zwei
amöboid gewordene Schwärmer von Protomyxa aurantiaca, welche eine
Navicula an entgegengesetzten Enden erfaßt hatten und sich über die-
selbe herüberzogen, bei der Begegnung in der Mitte in eine einzige
Amöbe zusammenschmolzen. Nach beendeter Verdauung zog sich die
vereinigte Plasmamasse von der entleerten Kieselschale zurück.

Analogien physikalisch -chemischer Natur. Alle diese
anscheinend so überaus komplizierten Vorgänge spielen sich, wie
Rhumbler (147) nachgewiesen hat, im Amöbenkörper ab, ohne daß
andere Kräfte in Anspruch genommen werden, als einfache Oberfiächen-
spannuugs- und Adhäsionskräfte.

Auf die große Bedeutung der Benetzbarkeit eines Körpers von
Seiten des Plasmas für dessen Aufnahme ins Innere einer Amöbe
haben schon ältere Beobachter hingewiesen (vergl. Berthold, 10).
Doch hat erst Rhumbler in eingehendster Weise eine physi-
kalische Theorie der Nahrungsaufnahme begründet. Es kann von
vornherein nicht bezweifelt werden, daß allen Flüssigkeiten die Fähig-

19*

Fig. 16. Amoeba verrucosa mit
dem Zusammendrücken aufgerollter Al-
genfäden beschäftigt. Bei A ist die
Alge bereits ganz in den Amöben-
körper aufgenommen. A^^ der Algen-
knäuel von der Seite gesehen. Bei B
hängt das eine Algenende noch aus der
Amöbe heraus (nach Rhumbler).

292 W. Biedermann,

keit zukommt, fremde Körper zu importieren, wenn nur die Adhäsion
zwischen beiden genügend groß ist. „Da nun das Protoplasma eine
Flüssigkeit ist, so muß es denselben Gesetzen unterworfen sein, d. h.
auch das Protoplasma muß Fremdkörper in sich auf-
nehmen, zu denen es eine genügende Adhäsion besitzt.
So wird es auch verständlich, daß, wie Cienkowsky und Pfeffer
für Myxomyceten, Rhumbler für Am oben, Verw^orn für Dif-
f 1 u g i e n , A c t i n o s p h a e r i u m und gewisse marine R h i z o p o d e n
gezeigt haben, unter Umständen völlig indifferente Fremdkörper in das
Protoplasma hineingelangen, ja, man würde eigentlich derartige Vor-
kommnisse viel häufiger zu beobachten erwarten können, als es tat-
sächlich der Fall ist.

Daß. das Erfassen und Umfließen der Nahrung tatsächlich von
den Adhäsionsverhältnissen abhängt, ergibt sich auch schon aus der
von Rhumbler festgestellten Tatsache, daß eine Uebersättigung
von Amöben überhaupt nicht stattfindet, und daß sie
unter Umständen ganz nutzlose Fremdkörper, wie z. B. Karminpartikel,
in derartigen Massen aufnehmen, daß schließlich kein Platz mehr für
Nahrung übrig bleibt und die Tiere Hungers sterben.

Immerhin macht die oben beschriebene Aufrollung langer OsciUan'a-FMen
im Innern eines Amöbenkörpers doch so sehr den Eindruck eines nicht rein mecha-
nisch verursachten Vorganges, daß man fast enttäuscht die einfache Deutung liest,
welche Ehumbler davon gegeben hat.

Er ging von Versuchen aus, bei welchen es sich darum handelte, die Be-
dingungen näher kennen zu lernen, unter denen es zu einem Import kleiner Fremd-
körper (Holzsplitter, Stückchen von Glasfäden u. a.) in Flüssigkeiten von verschie-
dener Zähigkeit (Wasser, Glyzerin, Eiweiß, Gummi arabicum etc.) kommt. Bringt
man einen kurzen Glasfaden mit dem einen Ende an die Mündung einer ganz mit
Wasser gefüllten Glaskapillare, so wird er sofort mit großer Schnelligkeit, auch der
Wirkung der Schwere entgegen, hereingezogen und kommt erst zur Euhe, wenn sich
die Wasseroberfläche über ihm geschlossen hat. Dieses Einziehen von Glasfäden
gilt übrigens für jede Wasseroberfläche und ist keineswegs an die Einschließung des
Wassers in eine Kapillarröhre gebunden. Zähe Flüssigkeiten ziehen die Glasfäden
langsamer ein, als das leichtflüssige Wasser. Da nun das Protoplasma wohl immer
noch viel zähflüssiger ist, als die zum Experiment verwendeten Flüssigkeiten, so ist
klar, daß, wenn das Amöbenplasma seine geformte Nahrung auf dieselbe mecha-
nische Weise aufnehmen soll, wie die Flüssigkeiten die Glasstäbchen aufnehmen, der
Import noch sehr viel langsamer erfolgen muß, als bei irgendeinem der physikali-
schen Versuche. ,,Zwei Punkte sind bei dem Vergleich der Experimente mit den
Amöben noch im Auge zu behalten: 1) daß die Aufnahme bei der Amöbe nicht
aus der Luft heraus stattfindet und 2) daß die Oberfläche der Amöbe durch die
Einwirkung des Wassers eine Verdichtung besitzt (Ektoplas ma)." Um diese Ver-
hältnisse nachzuahmen, verwendete Rhumbler in Alkohol gelösten Mastixfirnis, der
durch Verdunstung des Alkohols an der Luft sich sehr rasch mit einer verhältnis-
mäßig zähen Oberflächenschicht umkleidet. Sorgt man dann dafür, daß diese
letztere an der Einfuhrstelle selbst einer erneuten Verflüssigung verfällt, indem man
den zu importierenden Glasfaden mit starkem Alkohol benetzt, so lassen sich
Erscheinungen beobachten, welche die größte Aehnlichkeit mit
der Nahrungsaufnahme der Amöben besitzen (Fig. 17), indem sich die
Oberfläche des Mastixfirnisses dabei nicht in ihrem alten Niveau hält oder sich
wenigstens nicht bloß darauf beschränkt, so weit aus der Röhre vorzufließen, als es
die durch das Eindringen des Glasfadens bewirkte Verdrängung des Harzes bedingt.

Die Aufnahme, Verarbeitung und Assimilation der Nahrung. 293

sondern daß sie ziemlich rasch eine Strecke weit auf dem Glasstab pseudopodien-
artig vorfließt und dan