This work has been digitalized and published in 2013 by Verlag Zeitschrift für Naturforschung in cooperation with the Max Planck Society for the Advancement of Science under a Creative Commons Attribution4.0 International License.

Dieses Werk wurde im Jahr 2013 vom Verlag Zeitschrift für Naturforschungin Zusammenarbeit mit der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung derWissenschaften e.V. digitalisiert und unter folgender Lizenz veröffentlicht:Creative Commons Namensnennung 4.0 Lizenz.

B A N D 10 b Z E I T S C H R I F T F Ü R N A T U R F O R S C H U N G H E F T 8

Vergleichende Untersuchungen über die Variationsbreite der Größe von Kernradien bei normalen und parthenogenetischen

Sphaerechinus-LdiXven V o n EDMUND KUPKA 1

Aus dem Zoologischen Institut der Universität Graz und der Stazione Zoologica di Napoli (Z. Naturforschg. 10 b, 425—427 [1955]; eingegangen am 21. Februar 1955)

Der Vergleich der Variationsbreite der Kernradien normaler und parthenogenetisch her-gestellter Gastrulalarven aus Eiern eines 9 zeigt, daß die parthenogenetischen Kerne nur V2 so große Variationsbreite aufweisen. Da die vorliegenden parthenogenetischen Larven fast sicher diploid sind, wird angenommen, daß nicht die Zahl der Chromosomen für diesen Effekt verantwortlich ist, sondern daß die Variationsbreite eine direkte Funktion der genetischen Situation darstellt.

Bereits die Merogonversuche, die v. U b i s c h 2 a n

Seeigeln durchgeführt hat, zeigten, daß die Va-riationsbreite der Kernradien der diploiden Kontrol-len viel größer war als die der haploiden Merogone. K u p k a 3 befruchtete Psammechinus-Eier mit Sperma der gleichen Art, das aber mit Pyronin vorbehandelt war, und zeigte, daß diese Methode, der Befruchtung mit Sperma entspricht, welches vorher mit X-Strahlen behandelt wurde 4, d. h. er bekam haploide Pluteus-larven, deren Kerne lediglich von ? Vorkemen stammten. Die Vergleidiung dieser haploiden Lar-ven mit diploiden Kontrollen, die von demselben $ stammten, führte zu der Feststellung, daß die Va-riationsbreite der haploiden Kernradien sich zu der der diploiden wie 0,53: 1 bzw. 1 :1 ,89, also fast wie 1 : 2, verhält; die Abweichung von diesem Verhältnis beträgt somit nur 5,6 Prozent.

Diese Feststellung ließ vermuten, daß hier kein Zufallsbefund vorliegt, sondern daß eine Gesetz-mäßigkeit zum Ausdruck kommt. Zur Abklärung der Frage konnten drei Möglichkeiten ins Auge gefaßt werden:

1. Es konnte die geringere Variationsbreite durch ausgefallene bzw. verzögerte Mitosetätigkeit bei den haploiden Larven bedingt sein, wobei auch zu be-rücksichtigen war, daß kleine Mengen von Pyronin mit dem Sperma in die Eizelle eingedrungen waren und diese besondere Effekte induzieren konnten.

2. Da es sich um den Vergleich von diploiden und haploiden Larven handelte, lag die Vermutung nahe,

1 Die Durchführung dieser Untersuchung und der Auf-enthalt in Neapel wurde mir durch das Forschungsstipen-dium „ G a b r i e l l a Z u c c a r i " der Universität Padua ermöglicht.

daß die Variationsbreite der Kernradien von der An-zahl der vorhandenen Chromosomen direkt abhän-gig sei.

3. Es war damit zu rechnen, daß nicht nur die Zahl der Chromosomen bei Kontrollen und Ver-suchstieren im Verhältnis 1 : 2 stehen, sondern damit auch Larven mit einheitlichem Genbestand soldien gegenüber standen, die verschiedenes Genmaterial, also mütterlidies und väterliches, enthielten. Mit an-deren Worten: die Kernvariationsbreite konnte auch eine direkte Funktion des Genbestandes sein.

Die anschließend mitgeteilten Versuchsergebnisse brachten die Entscheidung, welche von diesen drei Möglichkeiten gegeben war.

Material und Methode

Da die Verschiedenartigkeit der Variationsbreite der Kernradien bei diploiden und haploiden Pluteuslarven eventuell audi eine typische Erscheinung, die nur der Art Psammechinus miliaris zukommt, sein konnte, so wurde für diese Studie die Art Sphaerechinus granularis heran-gezogen.

Die Versuche wurden im Oktober durchgeführt, zu einer Zeit, da die Temperatur in den Zuchtsdialen etwa 19° C betrug.

Es wurden jeweils die Eier eines Sphaerechinus $ in drei etwa gleich große Gruppen verteilt. — Die erste Gruppe bestand aus unbefruditeten Eiern und zeigte, daß die Eier dieses $ unter normalen Bedingungen nicht in der Lage waren, sich zu furchen. Diese Art von Kon-trolle erschien angezeigt, um jegliche Möglichkeit auszu-schließen, daß es entweder doch Befruchtung gegeben

2 L. v. U b i s c h , Publ. Staz. Zool. Napoli 25, 246 [1954].

3 E. K u p k a , Publ. Staz. Zool. Napoli 25, 459 [1954], 4 E. K u p k a , Rev. Suisse Zool. 57, 611 [1950];

Österr. Zool. Z., im Druck.

4 2 6 V A R I A T I O N S B R E I T E B E I S PH AE R E C H 1 N U S - L AR V E N

haben könnte oder daß natürlicherweise Parthenogenese erfolgt wäre.

Die zweite Gruppe von Eiern wurde mit Sperma eines Sphaerechinus £ normal befruchtet.

Die dritte Gruppe wurde nach der Methode von I. o e b 5 zu künstlicher Parthenogenese veranlaßt. Zu die-sem Zwecke wurden die unbefruchteten Eier durch 3 Min. bei 16° C mit einer Mischung von 50 ccm See-wasser und 2,8 ccm einer n/10-Buttersäure behandelt, dann schnell in reinem Meerwasser gewasdien, in hvper-tones Seewasser übertragen, dort 40 bis 50 Min. belassen und anschließend in normales Seewasser übertragen. • — Die Eier jeder Gruppe wurden zur Weiterzucht jeweils auf 10 zugedeckte Kulturschalen verteilt.

Die Fixierung der Gastrulastadien erfolgte in Bouin-schem Gemisch; gefärbt wurde mit saurem Haemalaun nadr Mayer. Die Totalpräparate wurden in Caedax ein-geschlossen.

— \ —

— 1 —

— \ —

— \ —

— \ —

To ' ' ' T loß

Abb. 1. Kerngrößen von fünf aus befruchteten Eiern er-haltenen Gastrulalarven. Jeweils: Abszisse = Kerngröße, Ordinate = Kernzahl. Senkrechte Pfeile = Mittelwerte,

horizontale Pfeile = Variationsbreite.

Zur Auswertung wurden möglichst morphologisch gleich-wertige Gastrula-Larven aus der Zucht der befruchteten und der pathenogenetisch entwickelten Eier ausgewählt. Die Kernradienbestimmung erfolgte wieder, indem die Kerne, von jeder Gastrula stets 50 bis 60 Stück, mit dem Zeichenapparat herausgezeichnet wurden. Aus zwei auf-einander senkrecht stehenden Kerndurchmessern konnte sodann das jeweilige Mittel bestimmt werden.

Ergebnisse

Bereits ein einfacher Vergleich der gefundenen Werte, wie ihn Abb. 1 und 2 ermöglichen, zeigt, daß die Variationsbreite der Kernradien von Gastrulalar-ven, die durch Parthenogenese erhalten wurden (Abb. 2), bedeutend kleiner ist als jene von Eiern nach normaler Befruchtung (Abb. 1). Aus Tab. 1, in der die

5 J. L o e b u. A. R. M o o r e , C. O p p e n h e i m e r s Handb. d. Biochem. d. Mensch, u. d. Tiere, 2. Aufl., 2, 701 1925.

relativen Größenwerte zusammengefaßt sind, ist er-sichtlich, daß die Variationsbreite bei allen 5 Kon-trolltieren durchwegs viel größer ist als bei jedem der 5 Versuchstiere. Das Mittel der Variationsbreite der 5 Kontrolltiere beträgt 7,78, jenes aus den par-thenogenetischen Tieren 3,72. Berechnen wir das Verhältnis zwischen Versuch und Kontrolle, so be-trägt dieses 0,48 : 1 bzw. 1 : 2,08; d. h. wir finden auch hier eine Beziehung, die nahezu 1 : 2 ausmacht, wobei die gefundenen Werte lediglich um 4 % von diesem Verhältnis abweichen.

Dieses Ergebnis deckt sich praktisch vollkommen mit den Befunden an diploiden und haploiden ( = Pyronin) Pluteuslarven3. Bei der hier mitgeteilten Versuchsserie zeigen aber bereits die Mittelwerte der

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I — *

Abb. 2. Kerngrößen von fünf durch künstlidie Partheno-genese erhaltenen Gastrulalarven. Sonst wie Abb. 1.

Kernradien, die bei Versuch und Kontrolle gleich sind (Tab. 1), daß die parthenogenetischen Larven kaum haploid sein können.

Chromosomenzählungen sind bei Totalpräparaten, soweit sie nicht gequetscht sind, fast unmöglich, da der Abstand des Objektes von der Ölimmersion fast immer zu groß ist. Es wurden daher bei schwächerer Vergrößerung verschiedene Teilungsstadien gezeich-net und die einander entsprechenden rein größen-mäßig verglichen. Dabei ergab sich kein Unterschied zwischen den Versuchstieren und den Kontrollen. Le-diglich an einer pathogenetischen Gastrula fand sich eine frühe Metaphase in so günstiger Lage, daß sie mit der Immersion erreicht werden konnte. Die Chro-mosomenzählung ergab 38 bis 40 Chromosomen. Dies entspricht dem zu erwartenden W7ert für diploid = 40 Chromosomen 6.

6 W. L a n d a u e r , Roux' Ardi. Entwicklungsmech. Organismen, 52, 1 [192-3].

A U T O X Y D A T I O N U N G E S Ä T T I G T E R B A U S T E I N E 4 2 7

Wir müssen demnach annehmen, daß unsere par-thenogenetischen Gastrulalarven, wohl durch Auf-regulation, ebenfalls diploid sind. Damit unterschei-den sich die Kontrollen und die Versuchstiere ledig-lich in genetischer Hinsicht: Die Kontrollen haben je einen väterlichen und einen mütterlichen Gensatz, die parthogenetischen Tiere hingegen den doppelten mütterlichen Gensatz, in jedem Kern vereinigt.

Die Kernvariationsbreite bei den Seeigeln ist also keine einfache Funktion der Chromosomenzahl, son-dern sie ist direkt von Erbfaktoren abhängig. Beden-ken wir, daß die Gene als physiologisch wirksame Faktoren betrachtet werden können, so besteht zwi-schen einer identischen Verdoppelung des Gensatzes und einer verschiedenwertigen, wie sie der normale Befruchtungsvorgang liefert, ein Unterschied im Sinne einer physiologischen Mehrwertigkeit. Anderseits ist die Kerngröße eine Variable in bezug auf die phy-siologische Zellaktivität und schwankt in gewissen Grenzen je nach der Zelltätigkeit.

Fassen wir diesen Gedankengang kurz und formel-artig zusammen, so können wir folgende Reihe auf-stellen: Kerngröße = Funktion von physiologischer Leistung

der Zelle = Funktion von Genbestand. Die festgestellte Gesetzmäßigkeit, daß die Va-

riationsbreiten der Kernradien bei isogener bzw. anisogener Diploidie sowie bei Haploidie und aniso-

Nr. Zahl der

Kerne

Kernradius Varia-tions-breite

Mittel-wert Nr.

Zahl der

Kerne kleinster größter

Varia-tions-breite d. Kern-

größe

I II

III IV V

53 55 59 56 56

5.3 5,0 5,7 6.4 6,3

14.1 14.2 12,4 12,8 14,0

8,8 9,2 6,7 6,4 7,7

9,1 9.3 8,8 9.4

10,1

a Mittelwert- K e r n § r ö ß e 9 ' 3 4 Variationsbreite: 7,76

I II

III IV V

56 56 57 60 57

7,4 8,1 7,4 8,6 8,9

12,2 12,4 10.4 12.5 11,5

4.8 4,3 3,0 3.9 2,6

9,3 9,6 8,8 9,8

10,2

b Mittelwert- K e r n § r ö ß e : 9>60 i V l l L L C l W t / I L . i t . 1 •, r\ r t r t Variations breite: 3, <2

Tab. 1. Kernradien und Variationsbreite bei normal be-fruchteten (a) und parthenogenetischen (b) Eiern.

gener Diploidie sich wie 1 : 2 verhalten, kann z. Z. nur für Seeigel angenommen werden, eine Verallge-meinerung des Befundes setzt weitere Versuche bei anderen systematischen Gruppen voraus.

Über die Autoxydation ungesättigter Bausteine des menschlichen Gehirns

V o n R O L F SCHULZ u n d G Ü N T H E R W I L K E *

Aus dem Organisdi-Chemischen Institut der Universität Mainz (Direktor: Prof. Dr. W. K e r n ) und dem Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Gießen, Physikalisch-Chemisches Laboratorium

(Prof. Dr. G. W i 1 k e) (Z. Naturforsdig. 10 b, 427—429 [1955]; eingegangen am 2. März 195-5)

Die geschilderten Versuchsergebnisse zeigen, daß die aus Gehirnphosphatiden isolierten hochungesättigten Fettsäuren unter den Bedingungen der Autoxydation polymerisieren. Auch die natürlich vorkommenden Glycerinphosphatide erleiden eine Molekülvergrößerung, die mit einer Viskositätserhöhung verbunden ist. Die Versuche demonstrieren die grundsätzlidie Mög-lichkeit, daß ungesättigte Bausteine des menschlichen Gehirns durch Autoxpolvmerisation in einen viskosen, quellbaren Zustand übergeführt werden. Ob die Polymerisations-Fähigkeit der ungesättigten Fettsäuren des Gehirns mit den Vorgängen bei der Hirnschwellung in Zu-sammenhang gebracht werden kann, wird weiter untersucht.

Die Autoxydation ungesättigter Fettsäuren und ihrer Derivate (Ester und Glyceride) ist wegen

ihrer theoretischen und praktischen Bedeutung schon von verschiedenen Autoren bearbeitet worden1 . In

der ersten Reaktionsstufe liegt nach dem heutigen Stand der Erkenntnis zweifellos eine Radikal-Ketten-reaktion vor. Die Folgereaktionen der primär ge-

Fußnote * und 1 auf Seite 428