(7. Mitteilung aus dem histologischen Institut in Simferopoh)

W e i t e r e U n t e r s u c h u n g e n f iber m i t o g e n e t i s c h e S t ra l f lungen . Yon

Alexander und Lydia Gurwitseh. Mit 1 Textabbildung.

(Eingegangen am 12. Juli 1924.)

1. ]~Iethodisehes. Obwohl in den vorangehenden Mitteilungen unsere 5Iethodik in

ihren Grundziigen bereits geschildert wurde, mSchten wit bier noch einiges naehholen, da sehon mehrmals miindliche J~uBerungen zu unscrer Kcnntnis kamen, in denen manche Punkte unseres Verfahrens bean- stander wurden.

Was die eigentIiche Versuchsanordnung anlangt, so diirfte dieselbe aus der Abb. 1 in unserer dritten Mitteilung klar gcnug hervorgchen. Wir mSchten nur noch unser Verfahren zur Markierung der Induktionsrich- tung an der induzierten Wurzel schildern: Nach Ablauf des Versuehs wird eine sehr feine sogenannte Insektennadel etwa 3 em weir yon der Wurzelspitze m6glichst genau in der Richtung der Induktion, die leicht festgestellt werden kann, indem man die Nadel dcr Induktionsr6hre par- allel fiihrt, eingestochen. Die induzierte Wurzel wird nun proximal yon der Eins~ichstelle abgeschnitten und samt der Nadcl auf ein Holzbrett gelegt, mit dem Zeigefinger sanft angepreBt, wobei genau zu beachten ist, dab dig Nadel und die Wurzel der Unterlage flach anlicgen und nun ein etwa 6 mm langes Stiick der Wurzelspitze glatt und m6glichst schie[ abgetragen. Bei der Einbettung mug das Objekt natiirlich so orientiert werden, dab die scharf hervortreCende Spitze der Schnitt- II~ehe scharf im Profil zu liegen kommt. Sie weist auf die induzierte Seite him Inwieweit die Schnittrich~ung gelungen ist, litflt sich natiirlich am Schnitte selbst leicht ieststellen. Bei einiger Ubung dtirfte die ganze Prozedur eine Ungenauigkeit yon h6chstens 10 ~ ergeben, was fiir unsere Zweeke irrelevant ist.

Fiir die Zghlung der Mitosen sind nur sehr seharf mit EisenhSma- toxylin gefi~rbte und ebenso scharf differenzierte Priiparate, am besten yon 10/z Dieke, geeignet: Die Ruhekerne miisscfl m6glichst entfi~rbt sein, damit Friihstadien der Spireme seharf genug hervortreten und identifiziert werden kSnnen. Jeder ZShlende diirfte wohl cin bis zu einem gewissen Grade subjektives Kriterium zur Beurteilung der Iriihesten

110 A. und L. Gurwitsch:

Prophasen und der sphtesten Telophasen besitzen, was durch vielfache Erfahrung in unserem Laboratorium klar hervortritt. PersSnliche Diffc- renzen kSnnen zuweilen bis ctw~ 10 Mitosen betragen, es ergibt sich aber stets, dab bei gehSriger Einfibung die Di//erenzen zwischen den beiden H~il/ten des Sehnittes, worauf es ja einzig ankommt, bei verschie- denen Z~hlungen nur minimal voneinander abweiehen. Es muB natiirlich stets auch eine Vereinbarung darfiber getroffen werden, wie groI~ die Fragmente der mitotischen Figuren sein diirfen, die man noch eben beriieksichtigt. ~Ian rut am besten, alles was als Bruchteil der Mitose noch erkennbar ist, mitzuz~ihlen.

Die Beurteilung der Induktionsergebnisse auf Grund der Gegen- fiberstellung der Zahlen in beiden durch die Mediane getrennten H~,tlften des Sehnittes ist natfirlich rein konventionell, da ja dcr Induktions- effekt ein starkes Gefhlle yon der Oberfl~che in die Tiefe besitzen mug. Sie bietet aber die einzig sichere H~ndhabe zum objektiven and teeh- nisch becluemen Nachweis der Induktion. Was die Bestimmung der ~'[edianebene betrffft, so bietet dieselbe keine Schwierigkeit ffir 12 bis 14 Zentralsehnitte, wo Bestandteile des Gefi~Bbfindels getroffen sind, die yon uns stets unberiicksiehtigt bleiben. Soweit die Abz~hlung wei- terer Schnitte erwiinscht isf, k~nn die Markierung der ~[edianebene mittels des Okularmikrometers erfolgen.

Es sei noeh ein wichtiger Punkt besprochen, der allerdings schon sowohl in meiner ersten, als auch in Rawins Arbeit (dieses Archly 101, 3./4. Heft) bereits Erw~hnung land. Es handelt sich um die Ampli- tudenbreite der Dffferenzen der ~[itosenzaMen in beiden Seiten jedes Schnittes einer norm~len, nichtinduzierten Wurzel. Eine sehr weit- gehende allgemeinere ~bereinstimmung zwischen ,,rechts" and ,,links", wie sie z. B. in dem ausffihrlichen Versuehsprotokoll in der Arbeit yon l~awin (S. 60) dargestellt ist, wird durch die allgemeinen Symmetric- verhhltnisse des Wachstums und durch den Umstan4 gewahrleistet, dab es sich bei der Verteilung der Mitosen statistisch gesprochen um sogenannte ,,seltene Ereignisse innerhalb eines groBen statistischen ~Ia- terials" handelt. Die Gesetzm~l~igkeit k~nn aber dabei nur rein statisti- scherNatur sein. Es ist dabei natiirlich unvermeidlieh, dab innerhalb des groBen Zahlenmaterials ab and zu such ,,unwahrseheinliche" Kom- binationen, d.h. ein steiles Ausschlagen der Sehwankungsamplitude nach der einen odor anderen Seite bei Fehlen jeglieher Induktion vor- kommt. Eine Differenz yon fiber 10 Mitosen ohne Induktion gehSrt allerdings schon zu den Seltenheiten. Derartige Ausschlage werden dabei meist dadurch erzeugt, dab eine Schnitth~ilfte relativ kernarm ist, d.h. in einer grS~eren Ze]lenzahl Kerne nicht getroffen wurden. Es ist aber neuerdings ein Fall zur Beobaclitung gekommen, bei dem laut Voraussetzung keine Induktion zu erwarten war und aueh keine

Weitere Untersuehungen fiber mitogenetische Strahlungen. 111

eintraf, wahrend dagegen in zwei benaehbarten Sehnitten ein l~berge- wieht an der nict~t induzierten Seite yon 20 und 18 auftrat. (Nachfolgende Arbeit yon S. Salkind.) Eine nShere Untersuehung ergab, dab es sich um eine auffallende H~ufung yon Mitosen in einem ganz circumscripten Be- zirke des Dermatogens handelte. Welehem Umstande diescr abnorme Mitosenherd zu verdanken ist, l~Bt sich nieht sagen. Solche vereinzelte Vorkommnisse (ira ganzen 2 F~lle auf etwa 200 Versuehe) k6nnen na- tiirlieh die Sieherheit des Erkennens der l~esiduen der Indukt ion nicht gefahrden, mSgen aber nicht unerwShnt bleiben, da bei eventueller Naehpriifung unserer Ergebnisse yon anderer Seite ein derartiges Vor- kommnis leieht irreleiten k6nnteX).

2. Indukt ion mit t i er i schen Geweben .

Die Priifung des Induktionsverm6gens tierischer Gewcbc war na- tiirlich yon uns sehon langst vorgesehen, konnte aber erst im verflosse- nen Friihjahr in Angriff genommen werden. Die gewonnenen Ergeb- nisse tragen daher trogz ihrer Eindeutigkeit einen nur summarisehen Charakter. Wit stehen aber entschieden an der Schwelle eines Arbeits- gebietes yon ungeahnter Tragweite und Bedeutung.

Von denbeiden sich aufclrSngenden Arbeitsrichtungen : Indukt ion yon Tier auf Tier un4 yon Tier auf Pflanze, konnte vorl~ufig nur letztercs Problem, als das bei weifem einfachere, in Angriff genommen werden. Voraussetzung ffir einen einwandfreien Nachweis der Induktions- wirkung ist ja eine strenge Symmetric des Testobjektes, wie sie uns in den Zwiebelwurzeln vorliegt, oder bei tierischen Embryonen in paarigen Organen gegeben ist. Die genaue Einstellung eines solchen bei einem jungen E m b r y o bereitet abet gewisse technisehe Schwierigkeiten, die erst iiberwunden werden miissen.

Die Indukt ion yon einem Tierembryo auf die Zwiebehvurzel geht dagegen viel leichter.

Die Indukt ion wurcle mit Kaulquappen vorgenommen. Durch unsere Erfahrungen an pflanzliehen Objekten geleitet, haben wir sowohl le- bende Larven, als aueh friseh bereiteten Brei aus denselben versucht, beide mit eindeutig positivem Ergebnis.

Es wurden Kaulquappen yon 1--1,5 cm LSnge benutzt ; tiefschwarze KrStenquappen eignen sieh ebensogut wie auffallend hell gefhrbte lokale Eseulentaquappen. Die Larven wurden in GlasrShren eingesogen, in die sie mSg]Jchst genau hineinpassen miissen, da zur erfolgreichen In- duktion natiirlieh eine mSglieh vollst~ndige Immobilisierung des Kopfes

i) Es erweist sich, daft derartigo Unregelm~Bigkeiten etwa Mitte Mai auf- treten, we die Wurzeln auffallend mitosenarm (zuweilen nut 8--12 Mitosen pro Sehnitt) werden. Wir beziehen uns demnach nur auf unser Winter- und Friihjahrsmaterial.

112 A. und L. Gurwitseh:

n o t w e n d i g is t . Man l i u f t a l le rd ings Gefahr , d a $ d ie K a u l q u a p p e n naeh l i n g e r e m A u f e n t h a l t e in de r l~Shre e rs t i cken . D a aber , wie s ich aus e iner nach fo lgenden Mi t t e i l ung unseres Sehti lers , H e r r n Rusino// (Mit t . 9), e rg ib t , s chon eine ha lbs t i i nd ige (a l lem Ansehe in naeh sogar e ine v ie r te l - s t i indige) E x p o s i t i o n genfigt , i s t d ieser U m s t a n d y o n k e i n e m be sonde re n Naeh te i l . Viel ung i ins t ige r l iegen die V e r h i l t n i s s e be i i l t e r e n La rven , die s ich d u r c h a u s n i c h t schadlos immob i l i s i e r en lassen. Ob die nega- b iven Ergebn i s se m i t Q u a p p e n yon 2,5 em L~nge sieh au f d iesen Urn- s t a n d zur i i e ld i ih ren lassen, war v o r l i u f i g n i c h t zu en t sehe iden . M a n stSl3t auch auf b e d e u t e n d e Sehwie r igke i t en be im Versueh, das ganze T ie r sowei t zu immobi l i s i e ren , u m die I n d u k t i o n n i c h t n u r yore Kopfe , s o n d e r n auch y o n anderer r K S r p e r s t e l l e n aus v o r z u n e h m e n . Es ge l ing t dieses e inigermal3en n u r m i t j ungen , 1 em l angen Quappen , wo folgen- des Ver fah ren e ingeschlagen w u r d e : Die Tie re w u r d e n in eine enge u n d t ie fe Mulde in e inem P a r a f f i n b l o c k e ingef i ih r t , d ic m i t e iner feinen, m i t e inem k le inen r u n d e n Loeh ve r sehenen G l i m m e r p l a t t e be- d e c k t wi rd . Mi t de r d u r e h das Loch e x p o n i e r t e n K Srpe r s t e l l e w i rd n u n die I n d u k t i o n vo rgenommen , wobei die i nduz i e r t e W u r z e l ho r i z on t a l l iegt . D a $ die ho r i zon ta l e Lage f i i r da s I n d u k t i o n s e r g e b n i s an s ich i r r e v e l a n t i s t , war uns schon d u t c h v o r a n g e h e n d e Versuche b e k a n n t .

Bei I n d u k t i o n m i t K 6 r p e r b r e i w i rd derse lbe m i t R inge r lSsung ver- d i i nn t u n d in eine GlasrShre e ingef t ihr t .

Tabe l l e 1. I n d u k t i o n mi t f r i s chbe re i t e t e r E m u l s i o n aus 1 cm l angen K a u l q u a p p e n : 1. 47 44 45 55 58 53 62 71 70 64 59 57 58 58 56 61 77

47 47 34 48 48 45 49 43 50 61 58 46 42 46 40 45 55 Diff. 0 - - 3 l l 7 10 8 13 28 20 3 1 11 16 12 16 16 22

57 69 65 66 54 53 45 54 45 47 53 47 44 47 48 52

Diff. 12 22 12 19 10 6 - - 3 , 8

2. 53 57 55 65 62 54 58 57 48 47 44 44 50 54 68 62 57 54 55 56 51 54 52 42 37 39 32 32 34 38 37 61 57 51

Diff . - -1 2 - - 1 14 8 2 16 20 9 15 12 10 12 17 7 5 7 66 74 74 74 66 66 52 58 54 59 50 52 63 67 57 59

Diff. 12 15 24 22 3 - -1 - - 5 - - 1

Tabe l l e 2. I n d u k t i o n m i t l e b e n d e n K a u l q u a p p e n , 1 cm L i n g e (Schei te l ) :

1. 68 70 73 83 96 94 94 100 85 84 81 93 75 67 68 73 67 81 81 81 71 69 61 87 95 73

Diff. 1 2 0 16 15 13 13 29 16 23 - - 6 - - 2 2

2. 97 69 81 76 100 113 106 101 99 74 106 106 95 94 82 82 103 66 86 82 99 84 89 77 81 75 90 92 95 99 100 83

Diff. - -6 3 - -5 - -6 1 29 17 24 18 --1 16 14 0 - -2 - -6 --1

82 82

0

Weitere Untersuchungen fiber mitogenetisehe Strahlungen. 113

Die Ergebnisse waren, wie bereits hervorgehoben, sitmtlieh positiv (vgl. Tab. 1 und 2).

Von besonderem Interesse erseheint dabei die Tatsaehc, dab der Strahlenbiischel aus dem Kopfe genau so seharf cireumscript und yon :,'~hnlieh geringem Durchmesser wie derjenige aus der Wurzelsi)itze ist. Dieser konstante Befund hilft uns fiber die Sehwierigkeit hinweg, die Frage fiber Ausstrahlung yon allen Punkten der K6rperoberfliiche direkt experimentell zu priifen, was, wie bereits erwShnt, auf grolte teeh- nisehe Sehwierigkeiten st6Bt. Da wit genau wissen, dab nut ein kleiner Bezirk des Kopfes ausstrahlt, gewimmn auch unsere an sich noeh un- gentigenden negativen Befunde yon anderen K6rperstellen aus an Glaub- wiirdigkeit. "vVir gewinnen gleiehzeitig Veranlassung, das kapitale Pro- blem der , ,Strahlungszentren" in ~ierischen Embryonen wenigstens rein provisoriseh zu streifen. Die Tatsaehe, dab nur eine eng eircumscrit)te median gelegene Scheitelplatte des Kopfes ausstrahlt, leitet uns auf den Gedanken, die Strahlungsquelle nieht in der Epidermis selbst, son- dern in den darunterliegenden Geweben zu suchcn. Denkt man anderer- seits daran, dug das Zentralnervensystcm nieht nur in seiner Entwiek- lung den meisten fibrigen Geweben voraneilt, sondern aueh vor allem ~ulterordentlieh mitosenreieh ist, so k6nnte man daran denken, in demselben ira AnsehluB an Spemanns Gedankengang einen mit.otischen ,,Organisator" zu erblieken oder mit andercn Worten t in oder ,,das" Strahlungszentrum des Organismus dorthin zu verlegen. SVir wollen ver- suchen, diese Annahme in m6gliehst objektiver Weise zu prfifen.

Versuchen wir es zun:,'tchst mit der entgcgengesetzten Annahme: Es m6gen alle embryonalen Gewebe ,,ausstrahlen" oder, anders aus- gedriiekt, der ganze Embryok6rper ein diffuses Strahlungsfeld darstellen, wie er ja zweifelsohne ein ,,hormonales" Feld darstellt. DaB nicht die ganze K6rperoberfl~tche ausstrahlt, lieite sigh durch die Hilfsammhme plausibel maehen, da[] manehe Gewebe, etwa Cuticularbildungen usw., die Strahlung absehirmen. Die Sachlage wird abet bedenklieh, sobald man die Tatsache in Betraeht zieht, dab alle ausgestrahlten Bfindel sich bisher durehaus nieht als diffus, sondern als mehr oder weniger konzentriert, ja meist als armhhernd parallel erwiesen. Augerdem ist zu berficksiehtigen, dal3 die Ergebnisse genau die gleichen bleiben, gleichgiiltig, ob man auf Entfernung yon ein paar Millimeter oder yon 1--1,5 em induziert. Greift man naeh diesen l~berlegungen auf den Gedanken zurtiek, in der embryonalen Gehirnblase das Strahlungszentrum zu erblicken, so gewinnt er eine gewichtige Stiitze in den anatomisehen VerhMtnissen des Kaulquappenkopfes. Wie man sieh lcieht iiberzeugt, entspricht die , ,Strahlung@latte", d .h . die Kopfregion, aus der dic Indukt ion ausgeht, nieht nur ihrer Lage, sondern aueh ihrer Brcite nach dureh- aus dem Bezirk, in dem die hier diinnwandige Gehirnwand der Epidermis

Archly f. miler. Anat. u. Entwicklungsmechanik Bd. t01. 8a

114 A . u n d L . G u r w i t s c h :

Abb. i .

D ~ne inandergek i t t e t e Glaslamel len l/lit Diffraktiol~sspalt, 6' Cremaill~re zur Versch iebung der induzierenden Zwiebel, J G:lasrShre zur Aufmthme der induzierenden Wurzel, T Gla~rShrc der Tropfvorr i ( 'h tung , Z Kreuzt i sch eines Mil(roskopstat ivs , an d e m der Dil l~aktionssl)al t bc fes t ig t ist.

Die def ini t ive Ver suchsanordnung mi t Vorsetzen eines 3(17~ bre i ten Diff rakt ionsspal tes . Die induzierende HalbzwiebcI sa in t induz ie rcnder Wurzel (J) r u h t in einer Glasschale, (lie auf einer Zentr iervom' ichtung befes t ig t ist. Le tz te re be s t eh t aus c incm gcwShn]ichen, all dem Mikro- skops t a t i v angeb rach ten Appara t ftir sei t l iche ]3eleuchtung (s~lmt l r isblende) und g e s t a t t e t so

wohl I~otation als Vorw~irts-r i ickwfirts-Bewegung mi t t e l s der CrenmillSre (6'). ])ic ganze Zen t r i e rvor r ich tung is t ihrersei ts m i t e inem Mikroskol) tubus les t verku( ipf t und k a u u

sowohl dlll'ch grobe als dttrch [eine E ins te lh lng (lesselben ve r t ika l ve rschoben wer( |en. Die zur A u f n a h m e der induziertet t Wurzel best, immt,et~ Glasri~hren sill(l all eit~ell l es t e ingek lemra ten GlasbligeI angek i t t e t . Das Haupts t~t t iv kann s~lmt dem Biigel mi t t e l s e iner im DreifuB befind

l iche~ (uicht abgebi |de ten) Schraube bc | i cb ig jus t ie r t werden. Die ztlr induz ie r ten Wurzel geh6r ige Zwicbel wird sa in t der induzier ten Wurzel mi t t c / s c incr Kreuz t i schvor r i ch tung in dic r icht igc Lage gebracht . A m glc ichen Haupl~stat iv ist auch die Tropff lasche m i t regul ierbarer TropfrShre (l ' ) a n g e b r a c h t , die zur Bene tzung der induzier ten

Wurzel client. Zwischen induzier ter und induzierender Wurzel ist ein aus zwe[ Glas~tiicken zusammet~gel~ittetes

Diffrakt ionsdiafr~tgma e ingeschoben (D). Der enge Di f f rak t ionsspa l t i s t mitiirlich als so/cher nicht zu erkennen, wohl abet (lie anstol3e~tden ]~itt~der der be iden Gl~lsstiieke. Das Diafr'~lgm~t ist ~n e inem Glassl~fl) qugeki t te t oder se iner sci ts m i t c inem Krcuzt i sch eines Zcisssclmn S ta t ivs (Z) fes t verkni ipf l , was eine sehr genaue E ins te l lung und Zen t r i e rung den ,ql)a[tc~ in zwci zueinander senkrcchtcn t l i ch tungen ges ta t t e t .

Die ganze E ins te l lung und Zen t r ie rung wird m i t d e m horizoutaleu Mikro~kop kontxolliert .

Weitere Untcrsuchungcn fiber mitogenctischc Strahlungen. 115

u n m i t t e l b a r , ohne jede Zwischenlagt ' rung v()n M(,scnchym, a n l i e g t : Die Grenzen des l n d u k t i o n s b c z i r k e s breehel l cticnso scharf u l ld UllV('l'- m i t t e l t ~b, wie d ic K o n t u r e u tier Gehirnl) lase schal'f hatch i l lneli unl- biegen und die E p i d e r m i s eiiie s tarkt , Mesenchymp(>lsteruilg erhi i l t l ) .

Ob hier mehr ols blo]~e Koinz idenz vorlicgt , diirf t( ' l l wohl el'st. ~litehst- j:<thrige Versuche lehren, da. (.lie kurzo Z(, i tspanlle dcr entspr( '( ,hell(h'n E n t w i e k l u n g s e t a p p e n keine Zeit z u m ticf(,reli Ei l ldr ingcn ill ttas Pro- blem gab.

1) In dorsoventralcm Durchmesser ist dagegcn die Strceke, in dcl' die (;c- hirnblase der Epidermis anliegt, relativ be(h.lrtend. Es steht (h,mnacll zu (,r- warren, dais der Induktionsbiischel bci normaler dorsoventralcr ,qtclhing des Kaulquappenkopfes in der ]nduktionsr~ihrc in dcr lnduktionswurzcl schon simul- tan einen langen [nduktionsstreifcn erzeugt. Es sehcint diescs itl der Tat aus den Versuchen yon Herrn Rusinoff (vgl. Mitteihlng 9) hcrvorzugehcii.